“模數(shù)結(jié)合”問(wèn)題重重
一個(gè)智能小區(qū)，充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、視頻技術(shù)、報(bào)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(gè)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zui重要的系統(tǒng)組成部分，它能做到事前預(yù)警、事中報(bào)警、事后取證，對(duì)違法*分子起到強(qiáng)大的心理震懾作業(yè)，實(shí)現(xiàn)小區(qū)安防系統(tǒng)的智能化管理。
而事前預(yù)警、事中報(bào)警、事后取證的關(guān)鍵在于視頻圖像清晰度和實(shí)時(shí)性的效果，視頻圖像越清晰越實(shí)時(shí)，越能為小區(qū)的安保人員或*機(jī)關(guān)的偵察破案提供更加有力的視頻圖像證據(jù)。
目前大多已建的智能小區(qū)的既有視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)采用的是“模數(shù)結(jié)合”（模擬攝像機(jī)+數(shù)字硬盤錄像機(jī)+模擬視頻矩陣）方式，其視頻圖像質(zhì)量普遍存在的問(wèn)題是：前端攝像機(jī)老化，出現(xiàn)無(wú)圖像、圖像不清、圖像像素低、人物面部特征難以分辯、顏色偏差大等問(wèn)題，嚴(yán)重影響視頻圖像的取證。如果要升級(jí)到高清網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，則需要重新布線，路面開(kāi)挖和復(fù)原的工程量較大，并且需要新建一套布線系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來(lái)支撐，系統(tǒng)升級(jí)改造的造價(jià)會(huì)比較大。
所以，本文主要介紹如何利用既有的視頻同軸線纜傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)從“標(biāo)清模擬系統(tǒng)”升級(jí)到“高清數(shù)字（網(wǎng)絡(luò)）系統(tǒng)”的方案技術(shù)及應(yīng)用。
“模數(shù)結(jié)合”（模擬攝像機(jī)+數(shù)字硬盤錄像機(jī)+模擬視頻矩陣）系統(tǒng)介紹
系統(tǒng)組成主要由前端設(shè)備（摸擬攝像機(jī)）、傳輸部分、控制設(shè)備（模擬視頻矩陣）、顯示設(shè)備（模擬監(jiān)視器）、存儲(chǔ)設(shè)備（數(shù)字硬盤錄像機(jī)）組成。
傳輸部分：短距離（一般500米以內(nèi)）的傳輸線路采用視頻同軸線纜；長(zhǎng)距離的傳輸線路采用光纖+視頻光端機(jī)方式。
控制部分：采用矩陣控制鍵盤，通過(guò)模擬視頻矩陣進(jìn)行視頻的切換調(diào)看和控制。
這種“模數(shù)結(jié)合”方式，從前端攝像機(jī)到控制中心的控制、顯示、傳輸?shù)男盘?hào)都是模擬信號(hào)，其優(yōu)點(diǎn)是：
• 視頻模擬信號(hào)通過(guò)模擬視頻矩陣進(jìn)行切換調(diào)看，視頻圖像實(shí)時(shí)性好；
• 視頻模擬信號(hào)通過(guò)數(shù)字硬盤錄像機(jī)的數(shù)字編碼壓縮變成數(shù)字信號(hào)，通過(guò)以太網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸和組網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)大型或異地組網(wǎng)的監(jiān)視、回放和存儲(chǔ)。
• 但這種“模數(shù)結(jié)合”方式在視頻圖像清晰度和編碼壓縮后的視頻圖像實(shí)時(shí)性存在一定的局限性：
• 目前模擬攝像機(jī)的水平線數(shù)zui高為750線，有效像素點(diǎn)（PAL：976（H）×582（V）），相當(dāng)于約57萬(wàn)像素，相比百萬(wàn)像素以上的高清網(wǎng)絡(luò)（數(shù)字）攝像機(jī)的像素點(diǎn)還是較低；
• 視頻模擬信號(hào)通過(guò)數(shù)字硬盤錄像機(jī)的數(shù)字編碼壓縮為數(shù)字信號(hào)后，通過(guò)數(shù)字硬盤錄像機(jī)來(lái)調(diào)看視頻圖像時(shí)存在一定時(shí)間的延時(shí)，實(shí)時(shí)性稍差，一般延時(shí)在300ms內(nèi)，如果是多級(jí)結(jié)構(gòu)的組網(wǎng)，那視頻畫質(zhì)的實(shí)時(shí)性更差。
利用既有視頻同軸線纜的傳輸線路實(shí)現(xiàn)“模擬”到“高清”的應(yīng)用
目前能利用既有視頻同軸線纜的傳輸線路實(shí)現(xiàn)“模擬”到“高清”的應(yīng)用，主要有以下兩種技術(shù)架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
高清數(shù)字系統(tǒng)（HD-SDI）的應(yīng)用
HD-SDI（High Definition- Serial Digital Input，高清晰度串行數(shù)字接口），其核心為SDI信號(hào)接口，是美國(guó)SMPTE制訂的一種廣播級(jí)信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，HD-SDI是依據(jù)SMPTE 292M標(biāo)準(zhǔn)，在1.485Gb/s或1.485/1.001Gb/s信號(hào)速率條件下傳輸?shù)慕涌谝?guī)格。
該技術(shù)已非常成熟，市場(chǎng)上已有相應(yīng)的HD-SDI設(shè)備，其系統(tǒng)組成主要由前端設(shè)備（HD-SDI攝像機(jī)）、傳輸部分、控制設(shè)備（HD-SDI視頻矩陣）、顯示設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備（HD-SDI硬盤錄像機(jī)）組成。
傳輸部分：短距離（100米以內(nèi)）的傳輸線路采用視頻同軸線纜；超過(guò)100米后的圖像質(zhì)量衰減很大，建議傳輸線路采用光纖+HD-SDI視頻光端機(jī)方式。
控制部分：采用矩陣控制鍵盤，通過(guò)HD-SDI視頻矩陣進(jìn)行視頻的切換調(diào)看和控制。
這種基于HD-SDI技術(shù)應(yīng)用的高清數(shù)字系統(tǒng)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與上文的“模數(shù)結(jié)合”系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一樣（見(jiàn)圖1和圖2），但不同的是這種基于HD-SDI技術(shù)，其從前端攝像機(jī)到控制中心的控制、存儲(chǔ)、顯示傳輸?shù)男盘?hào)都是數(shù)字信號(hào)，其視頻圖像的優(yōu)點(diǎn)是：
• 無(wú)壓縮、無(wú)失真、還原效果好；
• 無(wú)時(shí)延、實(shí)時(shí)性好；
• 支持1080P高清顯示。
所以，針對(duì)既有的模擬視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)，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(jī)、后臺(tái)的視頻矩陣和存儲(chǔ)設(shè)備，幾乎不需要操作培訓(xùn)，就能平滑實(shí)現(xiàn)從“標(biāo)清模擬監(jiān)控”到“高清數(shù)字監(jiān)控”的應(yīng)用，不需要更換布線系統(tǒng)和顯示設(shè)備，不改變既有的操作和使用習(xí)慣，不改變?cè)O(shè)備管理、維護(hù)和保養(yǎng)方式，與既有的模擬系統(tǒng)設(shè)備一樣簡(jiǎn)單。
但這種技術(shù)應(yīng)用只適合于采用視頻同軸線纜傳輸距離在100米以內(nèi)，超過(guò)100米的傳輸距離，視頻圖像衰減非常大，視頻圖像質(zhì)量會(huì)更差。
“基于IEEEP 1901的EoC技術(shù)”實(shí)現(xiàn)“高清”的應(yīng)用
目前市場(chǎng)上已有“基于IEEEP 1901 的EoC（Ethernet over Coax）技術(shù)”的產(chǎn)品（俗稱“介質(zhì)轉(zhuǎn)換器”），它可以在視頻同軸線纜中進(jìn)行以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸，其原理就是將以太網(wǎng)信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制后在視頻同軸線纜中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，這樣就可以輕松利用既有的視頻同軸線纜的布線系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)從“模擬標(biāo)清”升級(jí)到“高清網(wǎng)絡(luò)”的視頻監(jiān)控系統(tǒng)（其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖2）。
應(yīng)用一：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)應(yīng)用，適合改造類工程，利用既有視頻同軸線纜/網(wǎng)線/線等2芯線升級(jí)到高清網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
應(yīng)用二：串并聯(lián)應(yīng)用，適合新建和改造類工程，利用既有視頻同軸線纜/網(wǎng)線/線等2芯線zui多連接20臺(tái)設(shè)備進(jìn)行高清視頻、控制、對(duì)講等信號(hào)傳輸。
其技術(shù)產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)：
• 基于IEEE P1901技術(shù)，支持在視頻同軸線纜、電力纜和線等多種介質(zhì)上傳輸網(wǎng)絡(luò)高清視頻和高速數(shù)據(jù)信號(hào)。具有傳輸距離長(zhǎng)、通信速率高、支持多媒體業(yè)務(wù)、支持組網(wǎng)等特點(diǎn)；
• 通信距離zui大無(wú)中繼跨度可達(dá)2000米（以太網(wǎng)zui大通信距離才100米），極大方便了布線，對(duì)于普通的SYV75-5視頻同軸線纜，在2000米距離時(shí)，可以保持TCP/IP吞吐量不低于30Mbps；
• 支持多路信號(hào)傳輸，一條視頻同軸線纜上zui大支持20路百萬(wàn)像素的視頻、報(bào)警、對(duì)講、控制信號(hào)（而以太網(wǎng)和模擬系統(tǒng)都是單線單點(diǎn)方式）；
• 支持多路高清同時(shí)傳送而無(wú)延時(shí)，僅對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行介質(zhì)傳輸，無(wú)任何損害；
• 升級(jí)容易，利用既有的視頻同軸線纜直接升級(jí)為高清網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該技術(shù)產(chǎn)品即插即用，也無(wú)需軟件硬件設(shè)置；
• 支持PoC集中供電，使用視頻同軸線纜直接給高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)供電，可以簡(jiǎn)化工程安裝，節(jié)約成本，500米SYV75-5視頻同軸線纜可以支持40W的功率輸出；
• 擴(kuò)展能力強(qiáng)，如需要增加節(jié)點(diǎn)，無(wú)需重新布線，在負(fù)載范圍內(nèi)，任意通過(guò)三通等接頭接入，并且可以與網(wǎng)絡(luò)布線系統(tǒng)兼容。
綜上所述，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(kāi)挖路面（或少量因增加監(jiān)控點(diǎn)的線路敷設(shè)開(kāi)挖），不會(huì)因?yàn)槁访娲竺娣e施工造成對(duì)周圍環(huán)境和居民生活的干擾，既可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的傳輸，又可以實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)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(jī)：模擬攝像機(jī)→高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)；
• 后臺(tái)的控制系統(tǒng)設(shè)備：模擬視頻矩陣→視頻管理服務(wù)器、視頻矩陣控制鍵盤→網(wǎng)絡(luò)控制鍵盤；
• 存儲(chǔ)設(shè)備：數(shù)字硬盤錄像機(jī)→網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)或IPSAN。
還需根據(jù)監(jiān)控?cái)?shù)量規(guī)模適當(dāng)增加交換機(jī)設(shè)備和介質(zhì)轉(zhuǎn)換器的發(fā)送/接收設(shè)備。
但高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)在視頻實(shí)時(shí)性方面存在一定的弊端：因?yàn)楦咔寰W(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)是內(nèi)置了編碼、數(shù)字處理和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)裙δ転橐惑w的攝像機(jī)，視頻模擬信號(hào)在攝像機(jī)內(nèi)部通過(guò)ISP/DSP進(jìn)行了編碼壓縮后再通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊直接輸出圖像碼流的數(shù)字信號(hào)，在這個(gè)“模擬”轉(zhuǎn)“數(shù)字”的過(guò)程中就存在一定的時(shí)延，攝像機(jī)輸出的圖像碼流再通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行傳輸，前端攝像機(jī)到后臺(tái)設(shè)備的傳輸時(shí)延一般在300ms以內(nèi)，所以高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)在視頻實(shí)時(shí)性方面會(huì)稍微差一點(diǎn)。
在實(shí)際工程改造中需要注意的事項(xiàng)
上文所介紹的兩種利用既有視頻同軸線纜傳輸?shù)募夹g(shù)應(yīng)用，在實(shí)際工程改造應(yīng)用中，需要注意以下事項(xiàng)：
• 檢查視頻同軸線纜的敷設(shè)質(zhì)量，測(cè)試視頻效果。因?yàn)楹芏嗉扔邢到y(tǒng)中視頻同軸線纜沒(méi)有嚴(yán)格按照施工規(guī)范和工藝要求進(jìn)行敷設(shè)，導(dǎo)致視頻同軸線纜與強(qiáng)電同管敷設(shè)或長(zhǎng)期泡在水中或沒(méi)有套管裸露在外等情況造成視頻信號(hào)受到干擾和衰減，這種情況就需要重新布線；
• 更換BNC接頭，采用高可靠性的全銅質(zhì)BNC接頭進(jìn)行端接。因?yàn)榧扔邢到y(tǒng)中的攝像機(jī)的BNC接頭大多因?yàn)槭褂脮r(shí)間長(zhǎng)久已經(jīng)氧化，會(huì)造成視頻信號(hào)衰減，所以建議更換；
• 供電系統(tǒng)方面，建議采用獨(dú)立的UPS集中供電系統(tǒng)和分散/集中相結(jié)合的變壓方式；
• 室外立桿攝像機(jī)，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(jī)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(dú)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≤10Ω。
以上四點(diǎn)是經(jīng)常造成視頻圖像干擾或不清晰等情況zui容易忽視的地方，所以一個(gè)高清的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，除了在設(shè)備產(chǎn)品質(zhì)量選型外，還要特別注意以上事項(xiàng)。
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