淺析同軸高清傳輸方式在準能公司小區模擬監控系統改造中的應用

丁鳳陽

摘 要：該文首先介紹準能公司住宅小區監控系統現狀，其次說明同軸高清監控系統的組成、優勢等，介紹如何利用既有的視頻同軸線纜傳輸高清數字視頻監控信號，實現小區監控系統從“標清模擬系統”升級到“高清數字系統”的方案及應用。

關鍵詞：安防 數字監控 同軸高清

中圖分類號：TN919.8 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）08（a）-0028-02

一個智能小區，充分利用計算機技術、自動化控制技術、視頻技術、報警技術、網絡技術、傳輸技術、系統集成技術等為居民生活提供一個安全、舒適、便捷的生活環境。視頻安防監控系統，是智能小區安防系統中最重要的系統組成部分，它能做到事前預警、事中報警、事后取證，對違法犯罪分子起到強大的心理震懾作業，實現小區安防系統的智能化管理。

準能公司安防監控系統自2006年開始分批次建設，2011年完成，采用的是模擬監控系統，模擬攝像機清晰度為420TVL、650TVL、700TVL、720TVL等幾類，攝像機、光端機等主要設備使用時間6年以上。在日常維護工作中，發現模擬監控系統存在以下幾點問題。

（1）系統使用時間長，設備均存在一定程度上的老化。較早安裝的模擬監控系統已運行5年以上，按照電子設備使用年限為5年的要求，前端攝像機及后端錄像設備都已達到使用年限，必須更新換代。

（2）系統效果不理想，安防系統由于建設時間早，系統內選用的產品品牌多而雜，產品效果參差不齊，監控系統的實時圖像分辨率低、人物面部特征難以分辯、顏色偏差大、夜間效果差等問題，嚴重影響視頻圖像的取證，已經越來越滿足不了公安部門要求安防重點部位安裝高清監控系統的要求。

（3）現有住宅小區監控系統前端設備故障率高。

（4）重點部位視頻存儲時間滿足不了公安規定3個月要求，最早安裝的存儲系統硬盤多為500 G，且硬盤錄像機不支持現在3T、4T硬盤，需要進行更新換代。

（5）光纖資源浪費嚴重，既有光端機采用的是單纖單路，目前光纜傳輸方式發展迅速，單纖16路、32路光端機已廣泛使用，隨著PON技術的發展，采用分光比1：128的GPON傳輸系統也已使用。

綜上幾點，準能公司小區安防監控系統已經滿足不了目前高清監控需要，需要升級改造。所以，該文主要介紹如何利用既有的視頻同軸線纜傳輸來實現從“標清模擬系統”升級到“高清數字系統”的方案技術及應用

1 準能公司既有模擬監控系統介紹

準能公司既有模擬監控系統組成主要由前端視頻采集設備、傳輸部分、存儲部分、顯示設備、核心控制部分組成。

（1）視頻采集設備：摸擬攝像機，清晰度為420TVL、650TVL、700TVL、750TVL等

（2）傳輸部分：攝像機至小區機房的傳輸線路采用視頻同軸線纜；小區機房至核心機房采用“模擬光端機+光纖”方式傳輸

（3）存儲部分：采用IPSAN集中存儲

（4）控制部分：采用H3C視頻管理服務器，通過服務器客戶端查看和管理設備。

（5）顯示部分：視頻信號通過以太網傳輸、通過解碼器上LCD拼接大屏顯示。

這種模擬系統在視頻圖像清晰度和視頻圖像實時性存在以下不足：

①目前模擬攝像機的水平線數最高為750線，有效像素點（PAL：976（H）×582（V）），相當于約57萬像素，相比百萬像素以上的高清網絡（數字）攝像機的像素點還是較低；

②視頻模擬信號通過數字硬盤錄像機的數字編碼壓縮為數字信號后，通過數字硬盤錄像機來調看視頻圖像時存在一定時間的延時，實時性稍差，一般延時在300 ms內，如果是多級結構的組網，那視頻畫質的實時性更差。

2 高清監控系統介紹

2.1 高清監控系統標準

早在20世紀90年代，世界各國為了實現高清視頻，制定了兩種標準，分別為數字標準與模擬標準。目前的高清系統普遍采用美國基于數字采集、數字壓縮和數字傳輸的HDTV高清視頻標準。這一標準也成為了安防監控、視頻會議等系統的設計參照依據。HDTV高清視頻標準根據數字圖像的分辨率，將視頻分為五類，即：

SDTV D1（標準清晰度）為480i格式，和NTSC模擬電視清晰度相同，約35萬像素；

SDTV D2（標準清晰度）為480p格式，和逐行掃描DVD清晰度相同，約35萬像素；

HDTV D3（高清晰度）為1080i格式，隔行掃描分辨率1920*1080，約200萬像素；

HDTV D4（高清晰度）為720p格式，逐行掃描分辨率1280*720，約100萬像素；

HDTV D5（高清晰度）為1080p格式，逐行掃描分辨率為1920*1080，約200萬像素。

只有在圖像達到HDTV D3及以上標準的視頻，才可以被稱為高清視頻。

2.2 高清監控系統傳輸方式

目前，采用交換機組網傳輸高清視頻信號為高清監控主要傳輸方式之一，高清網絡攝像機提供視頻監控的信源，它已將視頻進行高清編碼和IP封裝，通過IP網絡來傳輸高清圖像，可實現高清監視、錄像等監控功能。

PON高清：基于PON的IP監控是通過以太無源光網絡將視頻編碼設備部署在前端，并通過PON接入網將IP化的視頻信號上傳，IP視頻流可以靈活地傳輸至多級監控中心，多級監控中心通過IP網絡連接，通過分布在各監控中心的視頻解碼器將圖像轉化為模擬型號進行輸出顯示。所有監控圖像可以直接存儲在總監控中心的IP存儲設備當中。PON技術可采用樹形線性網絡連接，各節點之間通過無源分光，同時，提供高達1 Gbps的帶寬，非常適用于IP監控系統的網絡傳輸。

全球約有1億個已部署的同軸纜連接的是模擬攝像機。在接下來的幾內，模擬攝像機都將被高清攝像機取代。然而，部份用戶也開始擔心他們必須重新布線、安裝，以及添加額外的網絡設備，這些用戶更希望選擇經濟且易于安裝的解決方案升級到高清，而非直接採用IP攝像機。在這樣的背景下，同軸高清這種新型高清監控傳輸方式問世了。

同軸高清是一種共纜傳輸技術，它將視頻信號調制為同軸百萬高清電信號再進行傳輸，采用了基帶調制正交調幅調制技術，避免了傳統監控CVBS色度串擾現象，將亮度和色度信號進行徹底分離，進一步提升畫面品質。

3 同軸高清系統組成及其在準能公司小區監控在改造中優勢分析

3.1 同軸高清系統組

同軸高清系統組成主要由前端設備（同軸高清攝像機）、傳輸部分、顯示設備、存儲設備（同軸高清硬盤錄像機）組成。

（1）傳輸部分：短距離（500 m以內）的傳輸線路采用視頻同軸線纜；超過500 m后的圖像質量衰減很大，傳輸線路采用“光纖+視頻光端機”方式。

（2）存儲部分：采用同軸高清監控專用硬盤錄像機或IPSAN。

（3）控制部分、顯示部分同既有模擬系統一樣。

3.2 同軸高清系統在準能公司小區監控在改造中優勢分析

準能公司小區模擬監控系統前端攝像機老化，如果要升級到高清網絡系統，則需要重新布網線、光纜，路面開挖和復原的工程量較大，并且需要新建一套網絡系統來支撐，系統升級改造的造價會比較大。而同軸高清監控系統與模擬監控系統結構一樣，視頻同軸線纜同樣作為傳輸介質，只需要更換前端攝像機、后臺存儲設備，幾乎不需要操作培訓，就能平滑實現從“標清模擬監控”到“高清數字監控”的升級改造，優勢主要有以下幾點。

3.2.1 超高性價比、節省投資

同軸高清監控系統可以用現有的75-5的線纜，這些同軸線纜有的埋在地下，有的穿過墻壁、路面，不需要更換布線系統，即可實現高清監控系統改造，而且傳輸距離可以達到500米以上。

同軸高清720P攝像機的有效輸出像素在100萬像素以上，是標清系統的2倍。1080P攝像機的有效輸出像素達到200萬以上，是標清系統的4倍。

3.2.2 系統架構簡單

同軸高清監控系統是即插即用，硬件線路連通后，即可使用。而IP系統， 不但需要連通硬件鏈路，還需要配置IP地址、架設網關，防備IP地址沖突，IP地址丟失，網絡延時、丟包、瀏覽器版本不兼容，操作系統不兼容等一系列問題。萬一出現問題，解決問題的復雜性和困難度，相比簡單純粹的同軸高清，那會增加很多。

3.2.3 產品配套全、合作廠家眾多

當前同軸高清監控系統的產品已經非常齊全了，前端有720P、1080P的，均可滿足室內、室外的監控，形態有槍機、半球、球機等，有紅外補光和非紅外的產品，有滿足低照度、寬動態的需求產品。有定焦的產品，也有變焦的產品。

后端產品有硬盤錄像機、IPSAN等。

4 同軸高清監控系統在準能公司小區監控改造說明

利用既有的視頻同軸線纜的傳輸布線系統，不需要重新開挖路面（或少量因增加監控點的線路敷設開挖），不會因為路面大面積施工造成對周圍環境和居民生活的干擾，既可以實現長距離的傳輸，又可以實現百萬像素以上的高清網絡監控，需要更換以下設備：

前端攝像機：模擬攝像機→同軸高清網絡攝像機；

存儲設備：數字硬盤錄像機→同軸高清網絡硬盤錄像。

在實際工程改造中需要注意的事項：

（1）檢查視頻同軸線纜的敷設質量，測試視頻效果。視頻同軸線纜使用時間長老化等情況造成視頻信號受到干擾和衰減，這種情況就需要重新布線；

（2）既有系統中的攝像機的BNC接頭大多因為使用時間長久已經氧化，會造成視頻信號衰減，建議采用高可靠性的全銅質BNC接頭進行更換；

（3）供電系統方面，采用獨立的UPS集中供電系統供電，考慮壓降的問題，建議用220 V電源傳輸，到前端再變為低壓使用；

（4）室外立桿攝像機，必須做好防雷接地措施，必須安裝防浪涌器，并且越靠近攝像機安裝防雷效果越好，立桿應采用鍍鋅鋼管制成，在桿的頂部設有避雷針，能夠引導直擊雷入地，立桿的基礎接地建議采用獨立接地方式，采用接地電極以及由扁鋼和角鋼組成的接地網，接地電阻要求≤10 Ω；

（5）攝像頭在滿足監視目標視場范圍要求的條件下，其安裝高度：室內離地不宜低于2.5 m；室外離地不宜低于3.5 m。

5 結語

隨著同軸高清監控技術的發展，同軸高清這種高效率、高清晰度、高利用率的高清監控系統將逐步普及，成為今后模擬監控改造的首選方式。

參考文獻

[1] 安防知識網.模擬高清解決方案之HD-TVI[Z].http：//www.asmag.com.cn/tech/ap-71354.shtml.

[2] 浙江宇視科技有限公司.構建宇視IP智能視頻監控系統[Z].浙江宇視科技有限公司.

[3] 安防知識網.HDCVI百萬像素高清系統優勢淺析[Z].http：//www.asmag.com.cn/tech/ap-69608.shtml.

[4] 閻德升.EPON-新一代寬帶光接入技術與應用[M].北京：機械工業出版社，2006.