淺談雙絞線(xiàn)在視頻監控系統中的實(shí)際應用

一、概述

在現代智能建筑的弱電系統中，安防系統具有非常重要的地位。在傳統的設計和施工中，往往將網(wǎng)絡(luò )布線(xiàn)與安防監控布線(xiàn)分開(kāi)考慮，由于使用的介質(zhì)差異使人們無(wú)法將它們很好地統一到一起。但是在大廈的安防監控點(diǎn)不斷增加的情況下，較為粗硬的同軸電纜布線(xiàn)數量增多會(huì )占用大量的管道資源，而且布線(xiàn)難度很大，況且在布線(xiàn)的長(cháng)度過(guò)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(xiàn)型好、設計標準高、交通流量大、行車(chē)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(chē)流量非常大的高速公路上部署全程的監控系統就是必不可少了。這些監控系統可實(shí)施交通流量和交通運行監視，對關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行氣象檢測，對關(guān)鍵路段實(shí)施交通適時(shí)控制，及時(shí)發(fā)現各種異常情況并采取應急措施，保證高速公路高速、安全、經(jīng)濟地運營(yíng)管理。

隨著(zhù)高速公路管理要求的不斷提高，收費管理、數據通信、圖像監控已經(jīng)是現代化高速公路建設中必不可少的一個(gè)部分。圖像監控系統主要由以網(wǎng)絡(luò )視頻服務(wù)器為核心，以及攝像機、云臺、解碼器、等設備組成。攝像機設置于收費通道、收費亭、重要路段口，可監視車(chē)型，減少車(chē)輛檢測方面的設備、可以監視收費員的工作情況。監控軟件可將收費數據和日期時(shí)間疊加顯示在放行車(chē)輛圖像上，并錄像存檔，這樣既可作實(shí)時(shí)監控或有選擇地審查可疑的操作人員，實(shí)現對收費作業(yè)圖像信息化的監督管理，并能夠對違章作弊的行為提供憑證。監控軟件還可以同時(shí)顯示多個(gè)收費通道、收費亭、重要路段口的畫(huà)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(xiàn)從業(yè)經(jīng)歷，我認識到，隨著(zhù)距離的延伸，傳統布線(xiàn)中的主角----同軸電纜越來(lái)越不能滿(mǎn)足施工和應用的需求。新的布線(xiàn)技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)就是將網(wǎng)絡(luò )布線(xiàn)與安防布線(xiàn)盡量統一到一個(gè)平臺上，減少布線(xiàn)的難度和造價(jià)。在這種布線(xiàn)技術(shù)中采用網(wǎng)絡(luò )布線(xiàn)中廣泛使用的非屏蔽電纜(如5類(lèi)纜)來(lái)傳輸圖像信號，同時(shí)利用非屏蔽電纜中的空余線(xiàn)對為是攝像機供電。為實(shí)現這種技術(shù)需要使用兩種關(guān)鍵的設備：雙絞線(xiàn)視頻傳輸設備和遠程供電器。

二、雙絞線(xiàn)傳輸視頻信號的基本原理

視頻信號要在雙絞線(xiàn)內傳輸要解決兩個(gè)問(wèn)題：阻抗匹配和衰減補償。

標準視頻信號接口一般是75Ω、非平衡方式，而雙絞線(xiàn)傳輸時(shí)是100Ω、平衡方式，這樣用雙絞線(xiàn)傳輸視頻信號就要設法解決75Ω←→100Ω 以及非平衡←→平衡的轉換問(wèn)題。有兩種方法可以完成這種轉換：一種是采用傳輸變壓器的無(wú)源方式，它無(wú)須供電，但是會(huì )對信號有一定損失，驅動(dòng)能力有限;另外一種是采用有源方式，通過(guò)寬帶放大器和專(zhuān)用芯片，不僅可以完成阻抗和平衡方式的轉換，而且可以提供較強的驅動(dòng)和對圖像信號的放大補償，缺點(diǎn)是需要供電才能工作。

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

三、雙絞線(xiàn)與雙絞線(xiàn)傳輸圖像的優(yōu)點(diǎn)

1、雙絞線(xiàn)簡(jiǎn)介

雙絞線(xiàn)，Twisted Pair wire，是綜合布線(xiàn)工程中最常用的一種傳輸介質(zhì)。雙絞線(xiàn)由兩根具有絕緣保護層的銅導線(xiàn)組成。把兩根絕緣的銅導線(xiàn)按一定密度互相絞在一起,可降低信號干擾的程度，每一根導線(xiàn)在傳輸中輻射的電波會(huì )被另一根線(xiàn)上發(fā)出的電波抵消。雙絞線(xiàn)一般由兩根22～26號絕緣銅導線(xiàn)相互纏繞而成。如果把一對或多對雙絞線(xiàn)放在一個(gè)絕緣套管中便成了雙絞線(xiàn)電纜。在雙絞線(xiàn)電纜(也稱(chēng)雙扭線(xiàn)電纜)內,不同線(xiàn)對具有不同的扭絞長(cháng)度,一般地說(shuō),扭絞長(cháng)度在38.1cm至14cm內，按逆時(shí)針?lè )较蚺そg，相臨線(xiàn)對的扭絞長(cháng)度在12.7cm以上。與其他傳輸介質(zhì)相比,雙絞線(xiàn)在傳輸距離、信道寬度和數據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(xiàn)可以分為屏蔽雙絞線(xiàn)(STP)與非屏蔽雙絞線(xiàn)(UTP)兩大類(lèi)。

另外雙絞線(xiàn)又分別有3類(lèi)、4類(lèi)、5類(lèi)、超5類(lèi)甚至6類(lèi)等多種。3類(lèi)雙絞線(xiàn)的速率為10Mb/S，5類(lèi)雙絞線(xiàn)的速率可達100Mb/S，超5類(lèi)更可達155Mb/s以上，只能有五類(lèi)或超五類(lèi)才能上100Base-TX。屏蔽雙絞線(xiàn)因為電纜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(xiàn)較非屏蔽雙絞線(xiàn)貴，所以我們在10Base-T或100Base-TX網(wǎng)絡(luò )中常用的是非屏蔽5類(lèi)和超5類(lèi)雙絞線(xiàn)。

2、雙絞線(xiàn)傳輸圖像的優(yōu)點(diǎn)

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

布線(xiàn)方便，線(xiàn)纜利用率高

智能建筑內廣泛鋪設的非屏蔽雙絞線(xiàn)任取一對就可以傳送一路視頻信號，由于一根5類(lèi)纜內有4個(gè)雙絞線(xiàn)對，因此可以傳輸4路視頻圖像，這對于監控點(diǎn)多、需要密集布線(xiàn)的建筑來(lái)說(shuō)，無(wú)疑大大減輕了布線(xiàn)施工的難度。另外4對雙絞線(xiàn)中的1對傳送視頻信號，其余的還可以傳輸音頻信號、控制信號、電源等，提供了電纜的利用率，避免了各種信號單獨布線(xiàn)帶來(lái)的麻煩，減少了工程造價(jià)，克服了同軸電纜布線(xiàn)困難、占用管道資源多的缺點(diǎn)，使綜合布線(xiàn)的種類(lèi)更趨統一化。

抗干擾能力強

雙絞線(xiàn)能有效地抑制共模干擾，即使在強干擾環(huán)境下，雙絞線(xiàn)也能傳送極好的圖像信號。例如樓宇的電梯、設備房等處都會(huì )存在很強的干擾，處于鬧市區的建筑物也會(huì )受到來(lái)自周?chē)h(huán)境的各種干擾，雙絞線(xiàn)的強抗干擾能力比同軸電纜既有更大的優(yōu)勢。

可靠性高、使用方便

利用雙絞線(xiàn)傳輸視頻信號，在前端要接入專(zhuān)用發(fā)射機，在控制中心要接入專(zhuān)用接收機。這種雙絞線(xiàn)傳輸設備價(jià)格便宜，使用簡(jiǎn)單，工作穩定。

總體造價(jià)降低

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

實(shí)時(shí)傳輸，即時(shí)監控

雙絞線(xiàn)傳送的圖像信號采用的是模擬信號技術(shù)，保證了監控系統的實(shí)時(shí)性，在控制室可以實(shí)時(shí)監控現場(chǎng)的圖像。

四、遠程供電器

在智能建筑安防工程中，攝像機的供電是必須考慮的。攝像機數量的增加使供電線(xiàn)路變得復雜。如果能結合網(wǎng)絡(luò )布線(xiàn)將攝像機的供電和圖像信號傳輸一起進(jìn)行考慮，則大大節省了布線(xiàn)資源、提高效率。另外如果在已經(jīng)布線(xiàn)完畢的大廈中增加新的監控點(diǎn)，對攝像機的供電就更加困難。

遠程供電器可以通過(guò)RJ45接口利用5類(lèi)纜內的空余雙絞線(xiàn)對為攝像機提供一、二百米以?xún)鹊闹绷鞴╇?，使攝像機的供電與圖像信號可以同在一根5類(lèi)纜中傳輸，解決了攝像機集中遠程供電的問(wèn)題。

針對監控系統現時(shí)的需求，結合綜合布線(xiàn)系統發(fā)展的趨勢，許多綜合布線(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)商家，諸如康普COMMSCOPE、西蒙SIEMON、日海SILK綜合布線(xiàn)系列產(chǎn)品等都依托自身強大的技術(shù)優(yōu)勢，開(kāi)發(fā)出一系列適合用于監控系統的產(chǎn)品來(lái)迎接監控系統雙絞線(xiàn)時(shí)代的到來(lái)，相信在不久的將來(lái)綜合布線(xiàn)系統將不再只服務(wù)于傳統的語(yǔ)音和數據網(wǎng)絡(luò )系統，它將越來(lái)越占據弱電系統中傳輸媒介的重要位置。