宽频共缆一线通电视监控传输系统设计方案.docx
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宽频共缆一线通电视监控传输系统设计方案
宽频共缆“一线通”电视监控传输系统设计方案
前 言
随着经济迅猛发展及人民生活水平稳步提高，监控作为安全防范及迅速捕获动态信息的手段，被广泛应用到各种领域。
安全防范要求的提高及应用领域的拓展，使监控系统自身获得很大发展，由原来单对单监控发展到现在几十甚至几百点同步监控。
传统监控采用视频基带方式来传输视频信号，每个点回传需要一根视频电缆，控制信号需布控制电缆，而且传输距离在500米之内。
使大、中监控系统传输出现布线烦琐、施工复杂，控制传输、另布电缆、不易扩充、难于维护、传输受限、无法远传等疑难问题，从而引发了对监控传输模式新的思考。
监控系统应用领域拓展，也在远距离传输、信号集成度、传输抗干扰上提出更高的要求，传统监控的传输方式，显然已经不能与实际需求相配套，远远不能满足安全防范及可视化管理的需要了，其集中表现在以下几个方面：
1） 布线繁琐、施工复杂：
一根同轴电缆只能传输一路视频信号，布线繁琐，施工量大，施工周期长；
2） 传输受限、极为不便：
标准传输距离为300米，无法实现长距离传输，加视频放大器使噪声加入并放大，图像质量无法保证；
3） 不易扩充、难于维护：
添加监控点需重新布视频电缆，施工极为不便。
由于所布电 缆过多，维护起来非常麻烦；
4） 控制传输、另布电缆：
无法实现双向传输，需单布RS485控制电缆，使原本复杂的系统更加繁琐；
5） 低频传输、抗干扰差：
传统监控视频信号采用基带方式在同轴电缆中利用低频进行传输，易受高频电磁波干扰，使图像出现网纹和噪点；
6） 副控添加、极为不易：
添加副控需把所有视频信号和控制信号引到副控制室，要布很多电缆，施工难度大；
7） 功能单一、兼容性差：
监控所用同轴电缆只能传输视频信号功能单一，无法做到既传视频信号又传控制信号和报警信号，兼容性差。
随着监控系统应用领域拓展及安全防范集成化要求使存在以上缺陷传统监控传输模式局限性充分暴露无遗,建设集成监控、报警、广播及控制传输的宽频共缆“一线通”传输模式成为当务之急。
近年来调频调制、单片机应用的推广与发展使开发功能齐全、兼容性强、科学先进的新一代电视监控传输系统成为可能。
技术方案
一、 用户需求与分析
随着现代科学技术与信息技术的飞速发展，监控及报警等防范技术的出现，一个“可视化、安全化、集成化”的安全时代已经到来。
特别是进入二十一世纪以来，监控系统随着经济的发展，应用到安防、教育、管理、工业探测、森林防火等领域，使人们工作、生活质量大为改观。
在应用领域拓展的同时，报警、广播、数据传输等系统要求与监控系统能够集成到一个平台上共同传输，而现有监控系统只是单视频回传，根本无法实现多系统共线、同步、双向传输。
如何搭建一个宽广的双向传输平台，使监控、报警、广播、控制等信息集成到一起，采用一根电缆共缆传输，使布线更简洁、维护更方便、操作更简单，使计算机、单片机、编程等技术更多为监控系统所采用，以改变监控系统性能单一、兼容性差、技术落后的格局一直以来是监控业界之难题。
恒星科通根据我国监控现状与发展方向，考虑现阶段要求系统集成、简洁布线、维护方便的具体情况，结合我们十几年有线电视行业经验，采用VC编程、单片机、频分复用、虚拟算法等技术，开发出具有自主知识产权ST-6000宽频共缆“一线通”电视监控传输系统。
该系统可实现采用一根电缆同时传输几十路监控及控制信号，并预留报警、广播信号传输空间，以全新的理念架构了“宽频集成化、布线简洁化、传输双向化、远距抗扰化”的众系统、多路信号共缆“一线通”传输平台：
完全创建了“一条大路通罗马”的暂新格局，实现了监控系统里程式跨越。
并以其“高效、实用、稳定、经济”等特点得到广大弱电集成商和监控工程商的赞誉。
二、 设计依据
工程方案的制定、设计，依照国家有关文件、标准和规定，主要有：
《中华人民共和国安全行业标准》GA/T75-PT
《民用闭路电视系统工程技术规范》GBJ42-1981
《30MH——1GHZ声音电视信号电缆分配系统》GB6510——86
《民用建筑电器设计标准》GB/T50314
《安全防范工程程序与要求》GA/G75-94
《视频安防监控系统技术要求》GAT367-2001
《电视系统视频指标》ccirrecommendation472-3
《工业企业通信接地设计规范》及有关行业标准
三、 设计原则
进行设计时将本着“先进性、科学性、稳定性、经济性”相统一的原则进行设计。
先进性：
充分考虑到电子时代，科学技术迅猛发展的趋势，在技术上着眼超前。
采用单片机、中频处理、频分复用、FSK调制等先进科学技术研发的ST-6000宽频共缆“一线通”电视监控传输系统，可用“一根”同轴电缆双向宽频传输几十多路监控和控制信号，并且预留广播、报警系统传输空间。
此系统无论在国内还是国外都是非常先进的监控传输系统解决平台。
科学性：
设计时充分考虑到监控系统应用场所的复杂多样性，对大中型监控系统不仅需要远距离传输监控信号，而且应有非常强的抗高压、电磁干扰能力进行严格科学论证和考察。
本方案所采用宽频共缆传输系统不仅适用于煤矿、电厂等电磁环境复杂场合具有非常强抗电磁干扰能力，而且用高频传输监控信号，只衰减载波不衰减图像信号，可远传几至几十公里。
稳定性：
安全防范及可视化管理系统建设目的是保证人民的生命财产不受侵犯或通过此系统进行严格的监视管理，其稳定性是架设系统要考虑的首当其冲的问题。
宽频共缆“一线通”电视监控传输系统是基于成熟稳定的有线电视同轴传输技术工作的，而有线电视技术在我国应用已经有二、三十年的历史了，其稳定可靠性不容置疑。
经济性：
对于建设监控项目来说，性能优越、技术先进是首要考虑的问题，经济性也忽略不得。
我们在设计时充分考虑到这一层面，既使系统架设先进简易又不失经济可靠。
几十路监控信号采用“一根”电缆传输不仅可以大大减少施工材料和施工费用、工期缩减过半，而且还减少了系统维护费用，提高了系统的稳定性和抗干扰能力。
四、 设计理念及设计模式
系统设计理念为架构高效、实用高科技现代化电视监控系统，用独特简洁的布线方式建设“一线通”宽频共缆双向传输平台，以实现监控、控制信号集成性传输来节省系统费用，提高系统稳定性和抗干扰能力。
系统设计模式为采用我公司自主研发生产的ST-6000宽频共缆“一线通”电视监控传输系统，采用一根SYWV同轴电缆传送四十多路视频信号和控制信号，图像信号调制到高频在同轴电缆47-550MHz带宽之间上行传输，控制信号调制到38MHz中频载波在同轴电缆中下行传输。
五、宽频共缆“一线通”电视监控传输系统特点及功能
1、系统特点
高频传输、超大容量：
共缆“一线通”电视监控传输系统把监控及控制信号，由于将信号调制到高频在传输过程中只衰减载波信号，极好地补偿了高频同轴电缆对视频信号幅度的衰减以及不同频率间的衰减差，保持了原始图像的亮度和色彩以及实时性，在传输距离达到1km或更远时，图像信号基本无失真（加权信噪比≥60dB，微分增益≤1%，微分相位≤1°）。
如果采用中继高频放大的方式或光纤+电缆结合的方式，传输距离会达到几十公里。
布线简单、线缆利用率高：
一根普通-5同轴电缆就可以用来传送上行视频/音频、下行控制数据信号。
点对点传输，也可以进行总线树型、星型结构的连接将多个点合成一根总线进行图像、控制的传输。
高频同轴电缆传送视频/音频控制信号，无须另外布线，提高了线缆利用率，同时避免了各种信号单独布线带来的麻烦，减少了工程造价。
特强抗干扰、适用广泛：
载波高频传输方式能有效抑制共模干扰，即使在电厂有强干扰源的环境下使用，也能传送高清晰、实时的图像信号。
技术成熟、稳定性高：
利用有线电视高频同轴电缆传输的技术，在前端接入宽频共缆调制器，在控制中心接入专用多路视频解调器。
这种宽频共缆“一线通”监控的传输设备价格便宜，使用起来也很简单，无需专业知识，一次安装，长期稳定工作。
价格便宜，取材方便：
对原由对原有系统无须改动线缆，只需安装收发设备即可，给工程应用带来极大的方便。
数据调制、双向传输：
控制信号采用FSK数据调制技术，与摄像机回传视频信号在同一根电缆中双向传输互不影响。
扩充简单，平滑升级：
总线拓扑的结构，无须单独布线，就地总线添加。
功能强大、扩展性好：
全面兼容监控、报警、广播，多功能双向传输的平台实现传输新跨越,1000MHz带宽空间设计，预留足够的扩展空间。
2、系统功能
多路图像实时监控功能：
宽频共缆监控系统支持多路视频的同步监控能力。
可以利用软件管理和监控网络上所有的监控点，并自由选择控制以达到集中监控。
多路声音图像总线传输功能：
可实现监控网络上所有的监控点声音、图像一根总线回传功能。
副控监看管理功能：
各分控点分别设置一套分控授权软件，可以随时随地监看、控制该区域内监控图像。
远程多路报警功能：
可将远端报警信号通过该系统回传到（如紧急按钮、红外报警、火警等）监恐中心。
视频矩阵切换功能：
通过多路音视频解调器实现图像矩阵的切换显示功能。
多路图像存储显示：
在总控中心，对小区的出入口、停车厂家属区、围墙等地段图像通过数字硬盘录像主机中的图像存储功能，进行实时录像，并通过电视墙进行循环显示。
网络传输功能：
可在局域网中安装客户端软件，进行网上监看管理功能。
六、系统原理及组成
系统采用“一条大路通罗马”的全新理念来搭建宽频共缆“一线通”电视监控传输系统平台。
由摄像机摄取图像信号、监听器拾取声音信号并转换为电信号，送至宽频调制器对音视频信号进行中频调制、中频处理后将信号调制到47-550MHz 高频载波，使多路监控信号可以通过“一根”同轴电缆远距离回传并具有很强抗干扰能力。
调制后的信号经由同轴电缆网络、双向放大器放大上行传输到通讯数据双向检出器，进入上行通带滤除下行控制信号只让上行监控信号通过，输出到单路或多路视频解调器，解调还原出标准音视频信号给硬盘录像机、画面分割处理器、监视器进行处理或监看。
同时由控制键盘、硬盘录像机等控制设备发出的控制信号通过中央通讯主机管理输出到数据调制器，将RS232或RS485控制信号调制到38或31.5MHz中频载波上，使控制数据以FSK数据格式通过同轴电缆与监控音视频信号宽频双向传输。
被调制的控制信号经由通讯数据双向检出器、双向放大器放大、同轴网络下行传输到宽频调制器，进入其中的数据解调模块，输出标准工业RS485信号来驱动解码器控制摄像机镜头和云台实现对监控区域的动态监看。
宽频共缆“一线通”电视监控传输系统主要由摄像机、监听器、宽频调制器、多路视频解调器、通讯数据双向检出器、数据调制器、双向放大器、电视墙管理控制器等组成。
七、 系统设计方案
系统整体规划为“宽频集成化、布线简洁化、传输双向化、远距抗扰化”的以多路监控图像、伴音及控制信号集成传输为主，预留报警、广播等信号传输空间的“一线通”多功能宽频共缆双向传输系统。
采用频分复用、FSK数据调制、中频调制技术共缆传输四十路音视频和控制信号，以彻底摈弃传统监控蜘蛛拉网式繁琐布线结构，完全解决几公里至几十公里大中型监控系统远距离监控图像和控制数据传输的困扰，构建总线式监控传输新模式。
1、监控信号拾取单元：
监控信号拾取元为监控信号的发生单元，由摄像机和监听器所构成。
在此介绍一下摄像机。
摄像机分为彩色和黑白两种，黑白摄像机要比彩色的灵敏度高，适合用于安装在围墙、停车场等光线不足的地方，彩色摄像机用于监视细节色彩的场合效果会更好。
一般出入大门口、人行通道选用彩色自动光圈一体机摄像机，电梯、大厅门口采用吸顶半球彩色摄像机。
2、宽频调制单元：
信号宽频调制单元为宽频共缆“一线通”电视监控传输系统的信号调制单元，也是系统的点睛之笔。
信号调制质量的好坏将直接影响整个系统的性能和质量，对此我们通过对监控传输问题广泛深入的市场调研和专业技术的仔细钻研试验，最终确定选用中频处理和FSK数据调制解调技术研发的宽频调制器来严格控制图像调制质量和幅度，以使图像能通过同轴电缆远程邻频传输并有强的抗干扰能力。
1）ST-201宽频调制器
ST-201宽频共缆调制器是宽频共缆“一线通”电视监控传输系统终端调制设备，采用国内先进中频处理、频率锁相及螺旋滤波技术，对所要传输视频信号进行残留边带调幅，伴音信号进行调频，以使多路视音频信号能够在同轴电缆中邻频传输的调制设备。
该调制器具有带外抑制度低、边带特性严格、频率锁相稳定等特点，使其工作稳定、指标性高、图像清晰，非常适合多路监控信号邻频共缆远距离实时稳定传输,由于采用高频传输使信号抗电磁干扰性能很强。
该设备由中频调制、中频处理和上变频三部分组成。
工作方式为：
首先将AV信号调制到38MHz或31.5MHz中频载波上，然后利用中频声表面及螺旋滤波器进行残留边带信号处理及抑制来调节图像和伴音电平，使信号调制相对稳定可靠，再经过上变频电路输出高频电视广播系统信号。
这样使信号调制完全达到信号邻频传输国标。
该设备是为解决传统电视监控系统引发的布线繁锁、施工复杂、抗扰性差、维护不便、无法远传等疑难问题而开发的，集“宽频调制、共缆传输、强抗忧性、远距传输”为一体的宽频共缆调制设备。
在监控传输上实现了“一条大路通罗马”的新格局，非常适合应用于大系统、远距离、点位分散、不易布线、电磁环境恶劣等场合解决监控传输问题。
2）ST-201D宽频调制器
ST-201D宽频共缆调制器是宽频共缆“一线通”电视监控传输系统集音视频信号射频载波调制和控制数据解码于一体的终端设备，采用中频调制处理、FSK数据解调、单片机控制等先进科学技术，将音视频信号进行中频处理高频载波调制以使多路监控信号可以通过同轴电缆共缆传输，同时接收并解调控制信号以控制云台和镜头实现动态监控。
该设备图像调制模块具有带外抑制度低、边带特性严格、频率锁相稳定等特点，严格符合国家有线电视邻频图像调制技术规范和指标，远传图像清晰稳定、抗扰性强；数据调制模块具有解码准确、误码率低、无丢包等特点，以确保控制灵敏可靠。
该设备由中频处理调制和数据解调两个部分组成，中频处理部分将AV信号调制到38MHz或31.5MHz中频载波上，然后利用中频声表面及螺旋滤波器进行残留边带信号处理及抑制来调节图像和伴音电平，使信号调制相对稳定可靠，再经过上变频电路输出高频电视广播系统信号；数据解调部分采用全数字解码芯片进行FSK数据解调，还原为RS485标准工业控制信号，输出到解码器以控制云台和镜头。
该设备不仅实现了图像信号和控制数据“一线通”传输，而且省去了RS485控制线缆，不但大大降低了施工费用和成本，减轻了维修量，而且提高了系统的稳定性和可靠性，非常适合应用于大系统、远距离、点位分散、不易布线、电磁环境恶劣等场合解决监控传输问题。
3、射频信号传输单元
主要由双向数据通讯信号检出器和双向放大器构成，以实现上下行双向隔离输出和信号的放大远程传输。
1）ST-4300双向数据通讯检出器
ST-4300双向信号检出器是宽频共缆“一线通”电视监控传输系统信号双向传输枢纽设备，采用国外先进椭圆型滤波器对上行图像与下行控制信号进行完全隔离，避免因隔离度低而引起的相互干扰。
将上行图像信号检出输送到解调设备以使视频还原，并将控制信号混合到同轴电缆下行传输到每个终端以控制云台和镜头动作。
该设备具有通带和阻带衰减均匀、过度带曲线陡峭、杂波滤除能力强、频率响应性能好等特性，使双向检出的图像和控制信号稳定可靠，非常适合应用于大系统宽频共缆“一线通”信号的检出。
该设备由上行隔离与下行隔离两部分组成，工作方式为：
上行隔离模块的通带为47～860MHz，信号通过上行隔离模块时会把5～47MHz控制数据信号滤掉，只让通带范围之内的监控图像信号通过；下行隔离模块的通带为5～47MHz，信号通过下行隔离模块时会把47～860MHz监控图像信号滤掉，只让通带范围之内控制数据的信号通过。
上行隔离模块与下行隔离模块的带外抑制度、边带特性、带内信号隔离度等指标都严格符合国家有关有线电视技术规范和标准。
该设备是为解决传统电视监控系统引发的布线繁锁、施工复杂、抗扰性差、维护不便、无法远传等疑难问题而开发的，集“宽频调制、共缆传输、强抗忧性、远距传输”为一体的宽频共缆检出设备。
其工作频率为5～860MHz，端口可选择是否过流，不但适用于宽频共缆监控中的双向信号的隔离检出，也可用于有线电视5—750/860MHz带宽模拟与数字电视混合传输的各种单/双向检出系统。
2）双向放大器
双向放大器是宽频共缆“一线通”电视监控传输系统的中继放大设备，采用PHILIPS/MOTOROLACATV模块、群频扫描、加权积分延时控制等先进科学技术，对传输网络中的信号进行上行下行双向中继放大处理，使衰减的信号可以双向放大0-30dB来远程传输。
该放大器采用啮合式锌合金压铸外壳、防水性好、美观大方，具有优秀双工滤波、带内平坦度高、边带抑制度高、热噪声低、自动增益控制（AGC）功能优异等特性，非常适合用于室内或野外对双向射频载波进行双向放大。
该设备主要由双向滤波和放大模块所组成，首先由双向滤波模块对系统中的射频载波信号进行频率分割，双向滤除阻带信号只让通带（既上行或下行）信号通过，而后分别送至放大模块进行对信号进行放大处理，然后放大后的信号通过频分复用电路混合到同轴电缆中继续双向传输。
在信号被放大的同时正反向通道衰减量、均衡量都是可以调节的，而且此放大器常被用于野外不同环境，所以各端口均设计过流分支功能，可通过内馈AC60V供电。
放大器避雷器件采用进口真空放电管，避雷性能好。
双向放大器适用于宽频共缆“一线通”电视监控传输系统或HFC光电混合远程传输网络中光结点之后的双向分配网络，也可用于有线电视网络信号双向放大处理。
4、视频解调单元
视频解调单元将同轴电缆中传输的射频载波信号还原为标准音视频信号，输出到监视器、硬盘录像机、画面分割器等进行图像的监看和处理。
解调信号单元也是本系统中比较重要的部分，我们选用优质解调技术以确保解调出的信号清晰，完全达到监控图像国家标准。
ST-3016AV多路视频解调器
ST-3016AV多路视频解调器是宽频共缆“一线通”电视监控传输系统监控信号多路解调设备，采用PLC频率合成、I²C总线控制、日本一体化高频调谐等先进科学技术，可对每个视频解调通道进行频道搜索存贮，并具有掉电记忆功能，使通过同轴电缆传输的多路监控信号解调为标准视频信号以实现硬盘录像、画面分割显示等。
该解调器具有搜索频率准确、解调稳定、边带特性严格、带外抑制度高等特性，非常适合多路射频载波信号的解调。
该解调器由频率搜索和频率解调两个部分组成，首先要通过软件RS485或手动控制方式驱动数字调谐模块锁定通道调谐频率，然后将输入射频信号进行严格边带抑制、频率合成处理等控制输出所需标准音视频监控信号。
该解调技术不但已经在有线电视行业广为应用，而且其技术成熟稳定可靠，其解调音视频技术指标严格，可以达到4级以上国家有关监控图像标准，完全满足闭路电视监控系统对图像质量的要求，很适合应用于宽频共缆“一线通”电视监控传输系统。
5、 数据调制单元
数据调制单元是宽频共缆“一线通”电视监控传输系统中控制数据调制部分，把控制信号数据编码并调制到38MHz中频，以使控制信号在同轴电缆中与多路监视信号宽频共缆双向同步传输。
ST-4200数据调制器
ST-4200数据调制器是宽频共缆“一线通”电视监控传输系统控制信号调制设备，采用频移键控方式用控制信号改变载波参数，把频谱搬移到高频载波，以减少信号在传输过程中的衰减量，使控制信号可以远距离传输。
该调制器所用FSK是数据传输中应用最早的一种传输方式，具有误码率低、传输衰减小、抗扰性能强、抗噪声性能好等特点，而且实现起来也比较容易，是中低速数据传输的最佳选择。
经过调制的监控控制信号不仅可以与多路视频信号利用“同一电缆”双向传输，而且传输距离远、控制灵敏度高，不会出现波形受噪声干扰失形的情况。
此数据调制器为宽频共缆“一线通”监控系统中的通讯调制设备，主要功能是对监控系统中的RS485、RS232等控制信号进行调制，使控制信号可以通过同轴电缆来进行传输。
同时通过宽频调制器调制的多路视频信号与控制信号共缆双向同步传输，它们在电缆中各行其道不会产生相互干扰。
传输到终端通过宽频调制器对控制信号解调，来驱动云台、镜头，实现对摄像机的远程管理控制。
此调制技术已经被广泛应用到有线电视寻址加扰控制系统当中，大量实践证明，控制非常稳定可靠，误码率接近为零。
八、系统配置及附材清单
1、系统配置
类别
序号
设备名称
规格型号
数量
单位
说明
主控设备
1
多路视频解调器
ST-3016AV
4
台
对RF视频信号进行多路解调，1路射频输入，16路视频输出
2
多路视频解调器
ST-3008AV
1
台
对RF视频信号进行多路解调，1路射频输入，
8路视频输出
3
数据调制器
ST-4200
1
台
对RS485/RS232信号进行ST-4200数据调制
4
控制软件
ST-6000
1
套
控制多路视频解调器进行视频解调处理控制
5
双向数字通讯信号检出器
ST-4300
1
台
双向有效隔离上传视频信号和下传控制信号
终端设备
6
宽频共缆调制器
ST-201
44
台
把视频信号调制成RF射频信号，通过同轴电缆进行回传
7
宽频共缆调制器
ST-201D
25
台
把视频号调制成RF射频信号，通过同轴电缆进行回传；全数字解调RS-485控制信号
其他设备
8
双向放大器
按需
台
对上传与下传信号进行双向放大
9
光端机
2
台
对共缆视频信号进行光发射，预留程控电话数据通道
10
光接收机
2
台
接收光端机发射信号，还原为射频信号
其他
12
设备费合计
13
总计
2、辅材清单
类型
序号
名称
型号
数量
单位
放大器
1
双向放大器
台
2
单向放大器
台
分支分配器
3
分支器
个
4
防水分支器
个
F头
5
压接F头
75-5型
个
6
压接F头
75-7型
个
7
防水F头
75-9型
个
工具
8
压接钳
把
视频接头
9
BNC
个
直通
10
双阴头（直通）
75-5型
个
防水箱
11
设备防水箱
个
线缆
12
射频电缆
SYWV75-5
米
13
射频电缆
SYWV75-7
米
14
射频电缆
SYWV75-9
米
15
视频电缆
SYV75-5
米
16
电源线
RVV2*0.1
米
17
电源线
RVV2*2.5
米
光缆
升级会员 