淺談雙絞線在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用

一、概述

在現(xiàn)代智能建筑的弱電系統(tǒng)中，安防系統(tǒng)具有非常重要的地位。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工中，往往將網(wǎng)絡(luò)布線與安防監(jiān)控布線分開考慮，由于使用的介質(zhì)差異使人們無法將它們很好地統(tǒng)一到一起。但是在大廈的安防監(jiān)控點(diǎn)不斷增加的情況下，較為粗硬的同軸電纜布線數(shù)量增多會(huì)占用大量的管道資源，而且布線難度很大，況且在布線的長(zhǎng)度過大時(shí)還會(huì)引起圖像質(zhì)量的下降。

與普通公路相比，作為一種特殊建筑的高速公路，具有線型好、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)高、交通流量大、行車速度快等特點(diǎn)。然而，如不采用先進(jìn)的管理措施，在交通量大、氣候惡劣的情況下，極易發(fā)生交通事故和交通阻塞。為此，在一些車流量非常大的高速公路上部署全程的監(jiān)控系統(tǒng)就是必不可少了。這些監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)施交通流量和交通運(yùn)行監(jiān)視，對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行氣象檢測(cè)，對(duì)關(guān)鍵路段實(shí)施交通適時(shí)控制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)各種異常情況并采取應(yīng)急措施，保證高速公路高速、安全、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)營(yíng)管理。

隨著高速公路管理要求的不斷提高，收費(fèi)管理、數(shù)據(jù)通信、圖像監(jiān)控已經(jīng)是現(xiàn)代化高速公路建設(shè)中必不可少的一個(gè)部分。圖像監(jiān)控系統(tǒng)主要由以網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器為核心，以及攝像機(jī)、云臺(tái)、解碼器、等設(shè)備組成。攝像機(jī)設(shè)置于收費(fèi)通道、收費(fèi)亭、重要路段口，可監(jiān)視車型，減少車輛檢測(cè)方面的設(shè)備、可以監(jiān)視收費(fèi)員的工作情況。監(jiān)控軟件可將收費(fèi)數(shù)據(jù)和日期時(shí)間疊加顯示在放行車輛圖像上，并錄像存檔，這樣既可作實(shí)時(shí)監(jiān)控或有選擇地審查可疑的操作人員，實(shí)現(xiàn)對(duì)收費(fèi)作業(yè)圖像信息化的監(jiān)督管理，并能夠?qū)`章作弊的行為提供憑證。監(jiān)控軟件還可以同時(shí)顯示多個(gè)收費(fèi)通道、收費(fèi)亭、重要路段口的畫面，并在同一時(shí)間錄下相關(guān)的多個(gè)圖像。

但是基于筆者多年的布線從業(yè)經(jīng)歷，我認(rèn)識(shí)到，隨著距離的延伸，傳統(tǒng)布線中的主角----同軸電纜越來越不能滿足施工和應(yīng)用的需求。新的布線技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)就是將網(wǎng)絡(luò)布線與安防布線盡量統(tǒng)一到一個(gè)平臺(tái)上，減少布線的難度和造價(jià)。在這種布線技術(shù)中采用網(wǎng)絡(luò)布線中廣泛使用的非屏蔽電纜(如5類纜)來傳輸圖像信號(hào)，同時(shí)利用非屏蔽電纜中的空余線對(duì)為是攝像機(jī)供電。為實(shí)現(xiàn)這種技術(shù)需要使用兩種關(guān)鍵的設(shè)備：雙絞線視頻傳輸設(shè)備和遠(yuǎn)程供電器。

二、雙絞線傳輸視頻信號(hào)的基本原理

視頻信號(hào)要在雙絞線內(nèi)傳輸要解決兩個(gè)問題：阻抗匹配和衰減補(bǔ)償。

標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)接口一般是75Ω、非平衡方式，而雙絞線傳輸時(shí)是100Ω、平衡方式，這樣用雙絞線傳輸視頻信號(hào)就要設(shè)法解決75Ω←→100Ω 以及非平衡←→平衡的轉(zhuǎn)換問題。有兩種方法可以完成這種轉(zhuǎn)換：一種是采用傳輸變壓器的無源方式，它無須供電，但是會(huì)對(duì)信號(hào)有一定損失，驅(qū)動(dòng)能力有限;另外一種是采用有源方式，通過寬帶放大器和專用芯片，不僅可以完成阻抗和平衡方式的轉(zhuǎn)換，而且可以提供較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)和對(duì)圖像信號(hào)的放大補(bǔ)償，缺點(diǎn)是需要供電才能工作。

另外，視頻信號(hào)是一種高頻寬帶信號(hào)，帶寬達(dá)到6MHz，如果直接在雙絞線內(nèi)傳輸，信號(hào)的幅度會(huì)受到較大的衰減，在監(jiān)視器上表現(xiàn)為圖像的色彩變淡以及亮度變暗。因此，視頻信號(hào)在雙絞線上要傳輸較遠(yuǎn)距離必須進(jìn)行放大和補(bǔ)償，以保證圖像質(zhì)量。

三、雙絞線與雙絞線傳輸圖像的優(yōu)點(diǎn)

1、雙絞線簡(jiǎn)介

雙絞線，Twisted Pair wire，是綜合布線工程中最常用的一種傳輸介質(zhì)。雙絞線由兩根具有絕緣保護(hù)層的銅導(dǎo)線組成。把兩根絕緣的銅導(dǎo)線按一定密度互相絞在一起,可降低信號(hào)干擾的程度，每一根導(dǎo)線在傳輸中輻射的電波會(huì)被另一根線上發(fā)出的電波抵消。雙絞線一般由兩根22～26號(hào)絕緣銅導(dǎo)線相互纏繞而成。如果把一對(duì)或多對(duì)雙絞線放在一個(gè)絕緣套管中便成了雙絞線電纜。在雙絞線電纜(也稱雙扭線電纜)內(nèi),不同線對(duì)具有不同的扭絞長(zhǎng)度,一般地說,扭絞長(zhǎng)度在38.1cm至14cm內(nèi)，按逆時(shí)針方向扭絞，相臨線對(duì)的扭絞長(zhǎng)度在12.7cm以上。與其他傳輸介質(zhì)相比,雙絞線在傳輸距離、信道寬度和數(shù)據(jù)傳輸速度等方面均受到一定限制，但價(jià)格較為低廉。

雙絞線可以分為屏蔽雙絞線(STP)與非屏蔽雙絞線(UTP)兩大類。

另外雙絞線又分別有3類、4類、5類、超5類甚至6類等多種。3類雙絞線的速率為10Mb/S，5類雙絞線的速率可達(dá)100Mb/S，超5類更可達(dá)155Mb/s以上，只能有五類或超五類才能上100Base-TX。屏蔽雙絞線因?yàn)殡娎|的外層有一層鋁泊包裹用以減小輻射，制作比較麻煩，再加上價(jià)線較非屏蔽雙絞線貴，所以我們?cè)?0Base-T或100Base-TX網(wǎng)絡(luò)中常用的是非屏蔽5類和超5類雙絞線。

2、雙絞線傳輸圖像的優(yōu)點(diǎn)

雙絞線在很多工業(yè)控制需要中和干擾較大的場(chǎng)所以及遠(yuǎn)距離傳輸中都有使用，應(yīng)用廣泛的局域網(wǎng)也是使用了雙絞線對(duì)，它具有抗干擾能力強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)、布線容易、節(jié)省空間、價(jià)格低廉等等優(yōu)點(diǎn)。目前通過采用先進(jìn)的技術(shù)和專用芯片，已經(jīng)能夠在雙絞線上傳輸高質(zhì)量的圖像信號(hào)。

布線方便，線纜利用率高

智能建筑內(nèi)廣泛鋪設(shè)的非屏蔽雙絞線任取一對(duì)就可以傳送一路視頻信號(hào)，由于一根5類纜內(nèi)有4個(gè)雙絞線對(duì)，因此可以傳輸4路視頻圖像，這對(duì)于監(jiān)控點(diǎn)多、需要密集布線的建筑來說，無疑大大減輕了布線施工的難度。另外4對(duì)雙絞線中的1對(duì)傳送視頻信號(hào)，其余的還可以傳輸音頻信號(hào)、控制信號(hào)、電源等，提供了電纜的利用率，避免了各種信號(hào)單獨(dú)布線帶來的麻煩，減少了工程造價(jià)，克服了同軸電纜布線困難、占用管道資源多的缺點(diǎn)，使綜合布線的種類更趨統(tǒng)一化。

抗干擾能力強(qiáng)

雙絞線能有效地抑制共模干擾，即使在強(qiáng)干擾環(huán)境下，雙絞線也能傳送極好的圖像信號(hào)。例如樓宇的電梯、設(shè)備房等處都會(huì)存在很強(qiáng)的干擾，處于鬧市區(qū)的建筑物也會(huì)受到來自周圍環(huán)境的各種干擾，雙絞線的強(qiáng)抗干擾能力比同軸電纜既有更大的優(yōu)勢(shì)。

可靠性高、使用方便

利用雙絞線傳輸視頻信號(hào)，在前端要接入專用發(fā)射機(jī)，在控制中心要接入專用接收機(jī)。這種雙絞線傳輸設(shè)備價(jià)格便宜，使用簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定。

總體造價(jià)降低

超5類非屏蔽電纜在目前的智能樓宇綜合布線中被廣泛使用，其價(jià)格比同軸電纜要低，隨著超5類纜在通信中的大量應(yīng)用，價(jià)格還會(huì)進(jìn)一步下降，因此使用雙絞線的經(jīng)濟(jì)性和便利性更為突出。

實(shí)時(shí)傳輸，即時(shí)監(jiān)控

雙絞線傳送的圖像信號(hào)采用的是模擬信號(hào)技術(shù)，保證了監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，在控制室可以實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的圖像。

四、遠(yuǎn)程供電器

在智能建筑安防工程中，攝像機(jī)的供電是必須考慮的。攝像機(jī)數(shù)量的增加使供電線路變得復(fù)雜。如果能結(jié)合網(wǎng)絡(luò)布線將攝像機(jī)的供電和圖像信號(hào)傳輸一起進(jìn)行考慮，則大大節(jié)省了布線資源、提高效率。另外如果在已經(jīng)布線完畢的大廈中增加新的監(jiān)控點(diǎn)，對(duì)攝像機(jī)的供電就更加困難。

遠(yuǎn)程供電器可以通過RJ45接口利用5類纜內(nèi)的空余雙絞線對(duì)為攝像機(jī)提供一、二百米以內(nèi)的直流供電，使攝像機(jī)的供電與圖像信號(hào)可以同在一根5類纜中傳輸，解決了攝像機(jī)集中遠(yuǎn)程供電的問題。

針對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)時(shí)的需求，結(jié)合綜合布線系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)，許多綜合布線產(chǎn)品生產(chǎn)商家，諸如康普COMMSCOPE、西蒙SIEMON、日海SILK綜合布線系列產(chǎn)品等都依托自身強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，開發(fā)出一系列適合用于監(jiān)控系統(tǒng)的產(chǎn)品來迎接監(jiān)控系統(tǒng)雙絞線時(shí)代的到來，相信在不久的將來綜合布線系統(tǒng)將不再只服務(wù)于傳統(tǒng)的語音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它將越來越占據(jù)弱電系統(tǒng)中傳輸媒介的重要位置。