淺析同軸高清傳輸方式在準(zhǔn)能公司小區(qū)模擬監(jiān)控系統(tǒng)改造中的應(yīng)用

丁鳳陽

摘 要：該文首先介紹準(zhǔn)能公司住宅小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀，其次說明同軸高清監(jiān)控系統(tǒng)的組成、優(yōu)勢等，介紹如何利用既有的視頻同軸線纜傳輸高清數(shù)字視頻監(jiān)控信號，實現(xiàn)小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)從“標(biāo)清模擬系統(tǒng)”升級到“高清數(shù)字系統(tǒng)”的方案及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：安防 數(shù)字監(jiān)控 同軸高清

中圖分類號：TN919.8 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）08（a）-0028-02

一個智能小區(qū)，充分利用計算機技術(shù)、自動化控制技術(shù)、視頻技術(shù)、報警技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳輸技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)等為居民生活提供一個安全、舒適、便捷的生活環(huán)境。視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)，是智能小區(qū)安防系統(tǒng)中最重要的系統(tǒng)組成部分，它能做到事前預(yù)警、事中報警、事后取證，對違法犯罪分子起到強大的心理震懾作業(yè)，實現(xiàn)小區(qū)安防系統(tǒng)的智能化管理。

準(zhǔn)能公司安防監(jiān)控系統(tǒng)自2006年開始分批次建設(shè)，2011年完成，采用的是模擬監(jiān)控系統(tǒng)，模擬攝像機清晰度為420TVL、650TVL、700TVL、720TVL等幾類，攝像機、光端機等主要設(shè)備使用時間6年以上。在日常維護工作中，發(fā)現(xiàn)模擬監(jiān)控系統(tǒng)存在以下幾點問題。

（1）系統(tǒng)使用時間長，設(shè)備均存在一定程度上的老化。較早安裝的模擬監(jiān)控系統(tǒng)已運行5年以上，按照電子設(shè)備使用年限為5年的要求，前端攝像機及后端錄像設(shè)備都已達到使用年限，必須更新?lián)Q代。

（2）系統(tǒng)效果不理想，安防系統(tǒng)由于建設(shè)時間早，系統(tǒng)內(nèi)選用的產(chǎn)品品牌多而雜，產(chǎn)品效果參差不齊，監(jiān)控系統(tǒng)的實時圖像分辨率低、人物面部特征難以分辯、顏色偏差大、夜間效果差等問題，嚴(yán)重影響視頻圖像的取證，已經(jīng)越來越滿足不了公安部門要求安防重點部位安裝高清監(jiān)控系統(tǒng)的要求。

（3）現(xiàn)有住宅小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)前端設(shè)備故障率高。

（4）重點部位視頻存儲時間滿足不了公安規(guī)定3個月要求，最早安裝的存儲系統(tǒng)硬盤多為500 G，且硬盤錄像機不支持現(xiàn)在3T、4T硬盤，需要進行更新?lián)Q代。

（5）光纖資源浪費嚴(yán)重，既有光端機采用的是單纖單路，目前光纜傳輸方式發(fā)展迅速，單纖16路、32路光端機已廣泛使用，隨著PON技術(shù)的發(fā)展，采用分光比1：128的GPON傳輸系統(tǒng)也已使用。

綜上幾點，準(zhǔn)能公司小區(qū)安防監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)滿足不了目前高清監(jiān)控需要，需要升級改造。所以，該文主要介紹如何利用既有的視頻同軸線纜傳輸來實現(xiàn)從“標(biāo)清模擬系統(tǒng)”升級到“高清數(shù)字系統(tǒng)”的方案技術(shù)及應(yīng)用

1 準(zhǔn)能公司既有模擬監(jiān)控系統(tǒng)介紹

準(zhǔn)能公司既有模擬監(jiān)控系統(tǒng)組成主要由前端視頻采集設(shè)備、傳輸部分、存儲部分、顯示設(shè)備、核心控制部分組成。

（1）視頻采集設(shè)備：摸擬攝像機，清晰度為420TVL、650TVL、700TVL、750TVL等

（2）傳輸部分：攝像機至小區(qū)機房的傳輸線路采用視頻同軸線纜；小區(qū)機房至核心機房采用“模擬光端機+光纖”方式傳輸

（3）存儲部分：采用IPSAN集中存儲

（4）控制部分：采用H3C視頻管理服務(wù)器，通過服務(wù)器客戶端查看和管理設(shè)備。

（5）顯示部分：視頻信號通過以太網(wǎng)傳輸、通過解碼器上LCD拼接大屏顯示。

這種模擬系統(tǒng)在視頻圖像清晰度和視頻圖像實時性存在以下不足：

①目前模擬攝像機的水平線數(shù)最高為750線，有效像素點（PAL：976（H）×582（V）），相當(dāng)于約57萬像素，相比百萬像素以上的高清網(wǎng)絡(luò)（數(shù)字）攝像機的像素點還是較低；

②視頻模擬信號通過數(shù)字硬盤錄像機的數(shù)字編碼壓縮為數(shù)字信號后，通過數(shù)字硬盤錄像機來調(diào)看視頻圖像時存在一定時間的延時，實時性稍差，一般延時在300 ms內(nèi)，如果是多級結(jié)構(gòu)的組網(wǎng)，那視頻畫質(zhì)的實時性更差。

2 高清監(jiān)控系統(tǒng)介紹

2.1 高清監(jiān)控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)

早在20世紀(jì)90年代，世界各國為了實現(xiàn)高清視頻，制定了兩種標(biāo)準(zhǔn)，分別為數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)與模擬標(biāo)準(zhǔn)。目前的高清系統(tǒng)普遍采用美國基于數(shù)字采集、數(shù)字壓縮和數(shù)字傳輸?shù)腍DTV高清視頻標(biāo)準(zhǔn)。這一標(biāo)準(zhǔn)也成為了安防監(jiān)控、視頻會議等系統(tǒng)的設(shè)計參照依據(jù)。HDTV高清視頻標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)數(shù)字圖像的分辨率，將視頻分為五類，即：

SDTV D1（標(biāo)準(zhǔn)清晰度）為480i格式，和NTSC模擬電視清晰度相同，約35萬像素；

SDTV D2（標(biāo)準(zhǔn)清晰度）為480p格式，和逐行掃描DVD清晰度相同，約35萬像素；

HDTV D3（高清晰度）為1080i格式，隔行掃描分辨率1920*1080，約200萬像素；

HDTV D4（高清晰度）為720p格式，逐行掃描分辨率1280*720，約100萬像素；

HDTV D5（高清晰度）為1080p格式，逐行掃描分辨率為1920*1080，約200萬像素。

只有在圖像達到HDTV D3及以上標(biāo)準(zhǔn)的視頻，才可以被稱為高清視頻。

2.2 高清監(jiān)控系統(tǒng)傳輸方式

目前，采用交換機組網(wǎng)傳輸高清視頻信號為高清監(jiān)控主要傳輸方式之一，高清網(wǎng)絡(luò)攝像機提供視頻監(jiān)控的信源，它已將視頻進行高清編碼和IP封裝，通過IP網(wǎng)絡(luò)來傳輸高清圖像，可實現(xiàn)高清監(jiān)視、錄像等監(jiān)控功能。

PON高清：基于PON的IP監(jiān)控是通過以太無源光網(wǎng)絡(luò)將視頻編碼設(shè)備部署在前端，并通過PON接入網(wǎng)將IP化的視頻信號上傳，IP視頻流可以靈活地傳輸至多級監(jiān)控中心，多級監(jiān)控中心通過IP網(wǎng)絡(luò)連接，通過分布在各監(jiān)控中心的視頻解碼器將圖像轉(zhuǎn)化為模擬型號進行輸出顯示。所有監(jiān)控圖像可以直接存儲在總監(jiān)控中心的IP存儲設(shè)備當(dāng)中。PON技術(shù)可采用樹形線性網(wǎng)絡(luò)連接，各節(jié)點之間通過無源分光，同時，提供高達1 Gbps的帶寬，非常適用于IP監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸。

全球約有1億個已部署的同軸纜連接的是模擬攝像機。在接下來的幾內(nèi)，模擬攝像機都將被高清攝像機取代。然而，部份用戶也開始擔(dān)心他們必須重新布線、安裝，以及添加額外的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，這些用戶更希望選擇經(jīng)濟且易于安裝的解決方案升級到高清，而非直接採用IP攝像機。在這樣的背景下，同軸高清這種新型高清監(jiān)控傳輸方式問世了。

同軸高清是一種共纜傳輸技術(shù)，它將視頻信號調(diào)制為同軸百萬高清電信號再進行傳輸，采用了基帶調(diào)制正交調(diào)幅調(diào)制技術(shù)，避免了傳統(tǒng)監(jiān)控CVBS色度串?dāng)_現(xiàn)象，將亮度和色度信號進行徹底分離，進一步提升畫面品質(zhì)。

3 同軸高清系統(tǒng)組成及其在準(zhǔn)能公司小區(qū)監(jiān)控在改造中優(yōu)勢分析

3.1 同軸高清系統(tǒng)組

同軸高清系統(tǒng)組成主要由前端設(shè)備（同軸高清攝像機）、傳輸部分、顯示設(shè)備、存儲設(shè)備（同軸高清硬盤錄像機）組成。

（1）傳輸部分：短距離（500 m以內(nèi)）的傳輸線路采用視頻同軸線纜；超過500 m后的圖像質(zhì)量衰減很大，傳輸線路采用“光纖+視頻光端機”方式。

（2）存儲部分：采用同軸高清監(jiān)控專用硬盤錄像機或IPSAN。

（3）控制部分、顯示部分同既有模擬系統(tǒng)一樣。

3.2 同軸高清系統(tǒng)在準(zhǔn)能公司小區(qū)監(jiān)控在改造中優(yōu)勢分析

準(zhǔn)能公司小區(qū)模擬監(jiān)控系統(tǒng)前端攝像機老化，如果要升級到高清網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，則需要重新布網(wǎng)線、光纜，路面開挖和復(fù)原的工程量較大，并且需要新建一套網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來支撐，系統(tǒng)升級改造的造價會比較大。而同軸高清監(jiān)控系統(tǒng)與模擬監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一樣，視頻同軸線纜同樣作為傳輸介質(zhì)，只需要更換前端攝像機、后臺存儲設(shè)備，幾乎不需要操作培訓(xùn)，就能平滑實現(xiàn)從“標(biāo)清模擬監(jiān)控”到“高清數(shù)字監(jiān)控”的升級改造，優(yōu)勢主要有以下幾點。

3.2.1 超高性價比、節(jié)省投資

同軸高清監(jiān)控系統(tǒng)可以用現(xiàn)有的75-5的線纜，這些同軸線纜有的埋在地下，有的穿過墻壁、路面，不需要更換布線系統(tǒng)，即可實現(xiàn)高清監(jiān)控系統(tǒng)改造，而且傳輸距離可以達到500米以上。

同軸高清720P攝像機的有效輸出像素在100萬像素以上，是標(biāo)清系統(tǒng)的2倍。1080P攝像機的有效輸出像素達到200萬以上，是標(biāo)清系統(tǒng)的4倍。

3.2.2 系統(tǒng)架構(gòu)簡單

同軸高清監(jiān)控系統(tǒng)是即插即用，硬件線路連通后，即可使用。而IP系統(tǒng)， 不但需要連通硬件鏈路，還需要配置IP地址、架設(shè)網(wǎng)關(guān)，防備IP地址沖突，IP地址丟失，網(wǎng)絡(luò)延時、丟包、瀏覽器版本不兼容，操作系統(tǒng)不兼容等一系列問題。萬一出現(xiàn)問題，解決問題的復(fù)雜性和困難度，相比簡單純粹的同軸高清，那會增加很多。

3.2.3 產(chǎn)品配套全、合作廠家眾多

當(dāng)前同軸高清監(jiān)控系統(tǒng)的產(chǎn)品已經(jīng)非常齊全了，前端有720P、1080P的，均可滿足室內(nèi)、室外的監(jiān)控，形態(tài)有槍機、半球、球機等，有紅外補光和非紅外的產(chǎn)品，有滿足低照度、寬動態(tài)的需求產(chǎn)品。有定焦的產(chǎn)品，也有變焦的產(chǎn)品。

后端產(chǎn)品有硬盤錄像機、IPSAN等。

4 同軸高清監(jiān)控系統(tǒng)在準(zhǔn)能公司小區(qū)監(jiān)控改造說明

利用既有的視頻同軸線纜的傳輸布線系統(tǒng)，不需要重新開挖路面（或少量因增加監(jiān)控點的線路敷設(shè)開挖），不會因為路面大面積施工造成對周圍環(huán)境和居民生活的干擾，既可以實現(xiàn)長距離的傳輸，又可以實現(xiàn)百萬像素以上的高清網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，需要更換以下設(shè)備：

前端攝像機：模擬攝像機→同軸高清網(wǎng)絡(luò)攝像機；

存儲設(shè)備：數(shù)字硬盤錄像機→同軸高清網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像。

在實際工程改造中需要注意的事項：

（1）檢查視頻同軸線纜的敷設(shè)質(zhì)量，測試視頻效果。視頻同軸線纜使用時間長老化等情況造成視頻信號受到干擾和衰減，這種情況就需要重新布線；

（2）既有系統(tǒng)中的攝像機的BNC接頭大多因為使用時間長久已經(jīng)氧化，會造成視頻信號衰減，建議采用高可靠性的全銅質(zhì)BNC接頭進行更換；

（3）供電系統(tǒng)方面，采用獨立的UPS集中供電系統(tǒng)供電，考慮壓降的問題，建議用220 V電源傳輸，到前端再變?yōu)榈蛪菏褂茫?/p>

（4）室外立桿攝像機，必須做好防雷接地措施，必須安裝防浪涌器，并且越靠近攝像機安裝防雷效果越好，立桿應(yīng)采用鍍鋅鋼管制成，在桿的頂部設(shè)有避雷針，能夠引導(dǎo)直擊雷入地，立桿的基礎(chǔ)接地建議采用獨立接地方式，采用接地電極以及由扁鋼和角鋼組成的接地網(wǎng)，接地電阻要求≤10 Ω；

（5）攝像頭在滿足監(jiān)視目標(biāo)視場范圍要求的條件下，其安裝高度：室內(nèi)離地不宜低于2.5 m；室外離地不宜低于3.5 m。

5 結(jié)語

隨著同軸高清監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展，同軸高清這種高效率、高清晰度、高利用率的高清監(jiān)控系統(tǒng)將逐步普及，成為今后模擬監(jiān)控改造的首選方式。

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