燕飛

摘要：監(jiān)控指揮系統(tǒng)中傳輸系統(tǒng)是將系統(tǒng)的前端設(shè)備與終端設(shè)備聯(lián)系起來(lái)的物理通道。前端設(shè)備所產(chǎn)生的圖像信號(hào)、聲音信號(hào)、各種報(bào)警信號(hào)通過(guò)傳輸系統(tǒng)傳送到控制中心，并將控制中心的控制指令傳送到前端設(shè)備。主要實(shí)現(xiàn)兩種信號(hào)的傳輸：一個(gè)是音視頻信號(hào)，另一個(gè)是控制信號(hào)。其中視頻信號(hào)的流向是從系統(tǒng)前端的音視頻采集設(shè)備（監(jiān)控?cái)z像頭、麥克風(fēng)）流向系統(tǒng)的控制中心，而控制信號(hào)則是從控制中心流向前端的監(jiān)控?cái)z像頭（包括鏡頭）、云臺(tái)等受控對(duì)象，并且流向前端的控制信號(hào)一般又是通過(guò)設(shè)置在前端的解碼器解碼后再去控制監(jiān)控?cái)z像頭和云臺(tái)等受控對(duì)象的。

關(guān)鍵詞：傳輸系統(tǒng)；實(shí)施技術(shù)；技術(shù)方法

一、常見(jiàn)的傳輸方式

1、視頻基帶傳輸：是最為傳統(tǒng)的電視監(jiān)控傳輸方式，對(duì)0～6MHz視頻基帶信號(hào)不作任何處理，通過(guò)同軸電纜（非平衡）直接傳輸模擬信號(hào)。一般使用75Ω、-5的同軸電纜較為常見(jiàn)。這種同軸電纜的分布電容在50-60pF/m左右，再加上電纜的直流電阻，會(huì)使被傳輸信號(hào)受到衰減。測(cè)試表明，頻率為5MHz的信號(hào)在75Ω、-5的同軸電纜內(nèi)傳輸100m時(shí)，將被衰減5dB左右，信號(hào)頻率越高，受到的衰減越大。圖象信號(hào)是一種高頻寬帶信號(hào)，圖象彩色部分位于頻率高端，當(dāng)用同軸電纜傳輸彩色圖象信號(hào)時(shí)，其亮度和色彩都會(huì)受到衰減，特別是隨著傳輸距離增加圖象的色彩會(huì)變淡甚至失真。在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試發(fā)現(xiàn)，彩色圖象信號(hào)在75Ω、-5的同軸電纜內(nèi)傳輸200m左右時(shí)，其幅度和色彩已經(jīng)有明顯的衰減。如果要傳輸更遠(yuǎn)距離，需加入同軸視頻放大器。

雙絞線傳輸（平衡傳輸）也是視頻基帶傳輸?shù)囊环N，將75Ω的非平衡模式轉(zhuǎn)換為平衡模式來(lái)傳輸?shù)摹Ｊ墙鉀Q監(jiān)控圖像1Km內(nèi)傳輸，電磁環(huán)境復(fù)雜場(chǎng)合的解決方式之一，將監(jiān)控圖像信號(hào)處理通過(guò)平衡對(duì)稱方式傳輸。其優(yōu)點(diǎn)是：布線簡(jiǎn)易、成本低廉、抗共模干憂性能強(qiáng)。其缺點(diǎn)是：只能解決1Km以內(nèi)監(jiān)控圖像傳輸，而且一根雙絞線只能傳輸一路圖像，不適合應(yīng)用在大中型監(jiān)控中；雙絞線質(zhì)地脆弱抗老化能力差，不適于野外傳輸；雙絞線傳輸高頻分量衰減較大，圖像顏色會(huì)受到很大損失。

2、光纖傳輸：常見(jiàn)的有模擬光端機(jī)和數(shù)字光端機(jī)，是解決幾十甚至幾百公里電視監(jiān)控傳輸?shù)淖罴呀鉀Q方式，通過(guò)把視頻及控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為激光信號(hào)在光纖中傳輸。其優(yōu)點(diǎn)是：傳輸距離遠(yuǎn)、衰減小，抗干擾性能最好，適合遠(yuǎn)距離傳輸。其缺點(diǎn)是：對(duì)于幾公里內(nèi)監(jiān)控信號(hào)傳輸不夠經(jīng)濟(jì)；光熔接及維護(hù)需專業(yè)技術(shù)人員及設(shè)備操作處理，維護(hù)技術(shù)要求高，不易升級(jí)擴(kuò)容。

光纖和光端機(jī)應(yīng)用主要是解決了兩個(gè)問(wèn)題：一是傳輸距離，一是環(huán)境干擾。雙絞線和同軸電纜只能解決短距離、小范圍內(nèi)的監(jiān)控圖象傳輸問(wèn)題，如果需要傳輸數(shù)公里甚至上百公里距離的圖象信號(hào)則需要采用光纖傳輸方式。另外，對(duì)一些超強(qiáng)干擾場(chǎng)所，為了不受環(huán)境干擾影響，也要采用光纖傳輸方式。因?yàn)楣饫w具有傳輸帶寬寬、容量大、不受電磁干擾、受外界環(huán)境影響小等諸多優(yōu)點(diǎn)，一根光纖就可以傳送監(jiān)控系統(tǒng)中需要的所有信號(hào)，傳輸距離可以達(dá)到上百公里。光端機(jī)為監(jiān)控系統(tǒng)提供了靈活的傳輸和組網(wǎng)方式，信號(hào)質(zhì)量好、穩(wěn)定性高。不過(guò)，使用光纖和光端機(jī)需要一定的專業(yè)知識(shí)和專用設(shè)備，這給工程施工和用戶使用帶來(lái)了一定的困難。另外，對(duì)于短距離、小規(guī)模的監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，使用光纖傳輸也顯得不夠經(jīng)濟(jì)。

3、網(wǎng)絡(luò)傳輸：城域間遠(yuǎn)距離、點(diǎn)位極其分散的監(jiān)控傳輸方式，采用MPEG2/4、H.264音視頻壓縮格式傳輸監(jiān)控信號(hào)。其優(yōu)點(diǎn)是：采用網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器作為監(jiān)控信號(hào)上傳設(shè)備，有Internet網(wǎng)絡(luò)安裝上遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件就可監(jiān)看和控制。其缺點(diǎn)是：受網(wǎng)絡(luò)帶寬和速度的限制，只能傳輸小畫(huà)面、低畫(huà)質(zhì)的圖像；每秒只能傳輸幾到十幾幀圖像，動(dòng)畫(huà)效果十分明顯并有延時(shí)，無(wú)法做到實(shí)時(shí)監(jiān)控。

三、技術(shù)選擇及實(shí)施

項(xiàng)目實(shí)施中從攝像機(jī)到視頻服務(wù)器的音視頻信號(hào)及控制信號(hào)的傳輸主要采用視頻基帶傳輸中的同軸電纜傳輸技術(shù)；而從前端子系統(tǒng)到后端監(jiān)控指揮系統(tǒng)的音視頻信號(hào)及控制指令傳輸均采用網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，其中根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)可依托的網(wǎng)絡(luò)狀況的不同實(shí)施不同的網(wǎng)絡(luò)傳輸建設(shè)。

1、同軸電纜傳輸

項(xiàng)目選用SYV-75-5同軸電纜進(jìn)行傳輸。同軸電纜由外向內(nèi)分別為保護(hù)膠皮、金屬屏蔽網(wǎng)線（接地屏蔽線）、乳白色透明絕緣層和芯線（信號(hào)線），芯線由一根或幾根銅線構(gòu)成，金屬屏蔽網(wǎng)線是由金屬線編織的金屬網(wǎng)，內(nèi)外層導(dǎo)線之間用乳白色透明絕緣物填充，內(nèi)外層導(dǎo)線保持同軸。

連接電纜：參照?qǐng)D所示，分加別將電源、視頻/控制、報(bào)警電纜的插頭插入轉(zhuǎn)接板上的相應(yīng)插座中。

2、網(wǎng)絡(luò)傳輸

（1）局域網(wǎng)傳輸實(shí)施

實(shí)施設(shè)計(jì)中應(yīng)保證：帶寬容量=路數(shù)×碼流，碼流大小可以參考下表計(jì)算：

CIF：352*288分辨率，1.5Mbps；

4CIF：704*576分辨率，2Mbps；

720P：1280*720分辨率，4Mbps；

1080P：1920*1080分辨率，8Mbps；

并且其網(wǎng)絡(luò)傳輸網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量（QoS）等級(jí)要求如下：網(wǎng)絡(luò)時(shí)延應(yīng)小于200ms；時(shí)延抖動(dòng)應(yīng)小于50ms

①油田局域網(wǎng)

實(shí)施點(diǎn)選定在建工防腐項(xiàng)目部靖邊防腐廠。防腐廠廠區(qū)臨近工程處靖邊倒班點(diǎn)，倒班點(diǎn)已完成局域網(wǎng)建設(shè)，以10M帶寬接入油田公司辦公環(huán)網(wǎng)，建設(shè)方案設(shè)計(jì)中從倒班點(diǎn)到防腐廠敷設(shè)光纜。

②地方營(yíng)運(yùn)商局域網(wǎng)

實(shí)施點(diǎn)選定在電儀施工項(xiàng)目部寨山營(yíng)地。寨山營(yíng)地已完成局域網(wǎng)建設(shè)，以2M帶寬接入當(dāng)?shù)貜V電網(wǎng)絡(luò)。營(yíng)地新裝球機(jī)及整合原有槍機(jī)接入視頻服務(wù)器，視頻服務(wù)器配置營(yíng)地局域網(wǎng)靜態(tài)地址通過(guò)服務(wù)器后面板RJ-45接口接入營(yíng)地交換設(shè)備，通過(guò)當(dāng)?shù)貜V電網(wǎng)絡(luò)接入internet前端音視頻信號(hào)至工程處三橋指揮中心。

（2）3G傳輸實(shí)施

實(shí)施點(diǎn)選定在工程處第四凈化廠項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)。主要搭建兩套試驗(yàn)環(huán)境：其一為料場(chǎng)，設(shè)備整合電儀項(xiàng)目部自建的用于本地監(jiān)控的12臺(tái)槍機(jī)，音視頻信號(hào)通過(guò)3G網(wǎng)上傳至工程處三橋監(jiān)控中心，并可實(shí)現(xiàn)前端攝像機(jī)遠(yuǎn)程控制。其二為凈化廠建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)，采用自行組裝的雙通道便攜式油氣田維搶修應(yīng)急指揮終端。兩個(gè)測(cè)試環(huán)境的傳輸部分均使用了自行組裝的雙通道高速傳輸切換器。

最符合工程處應(yīng)用需求的一點(diǎn)是：可以根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)覆蓋的3G信號(hào)強(qiáng)弱程度自由選擇現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)較強(qiáng)的3G供應(yīng)商，實(shí)現(xiàn)音視頻信號(hào)上傳。同時(shí)設(shè)備下聯(lián)的前端音視頻采集設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)WEB監(jiān)控端可以選擇無(wú)線或有線雙傳輸通道同時(shí)接入：模擬攝像機(jī)可通過(guò)添加視頻服務(wù)器接入，不具備WIFI功能的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)可通過(guò)雙絞線方式接入；施工現(xiàn)場(chǎng)不方便實(shí)施布線可選擇具備WIFI功能的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)直接接入，兩種通道工作模式中下聯(lián)設(shè)備均不需進(jìn)行配置調(diào)整，自動(dòng)從雙通路高速傳輸切換器獲取地址，易操作易搭建。

總結(jié)：

該設(shè)備通過(guò)802.11n無(wú)線接入點(diǎn)，傳輸速率是802.11b/g網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的三倍，支持最高傳輸速率150Mbps。支持Wi-Fi Protected Setup（WPS）標(biāo)準(zhǔn)的64/128/152位WEP加密、WPA-PSK/WPA2-PSK、WPA/WPA2安全機(jī)制可保障數(shù)據(jù)安全建立一個(gè)有安全防御的網(wǎng)絡(luò)。

參考文獻(xiàn)：

[1]無(wú)線接入網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化與接入算法研究[D].電子科技大學(xué)， 2004.