安全防范工程82789

主讲人：安全防范工程第2章：视频安防监控系统2.1视频安防监控系统的概念视频安防监控系统（VSCS）（videosurveillance&controlsystem）是安全技术防范系统的重要组成部分，系统通过遥控摄像机及其辅助设备（镜头、云台等），直接观察被监视场所的情况，同时可以把被监视场所的情况进行同步录象。3）视频信号的传输

视频信号的传输与摄像器件的研究是经典电视发展的两个核心，基带信号的传输一直是主要方式。高质量的图像传送是电视系统应用的关键。它决定电视应用的范围、领域、方式。

光纤通信技术是应用电视发展过程中革命性的进步（同CCD一样）。使大型电视监控系统得以实现。无线系统受资源的限制难以构成，但局域范围的应用是很前途的。网络技术为视频技术的应用开拓了新的领域，远程监控的实现使电视真正成了千里眼。利用公共信息网络、系统自主生成、使其应用更加灵活、方便。

图像传输有多种方式，采用不同的介质、不同的调制方式，要根据应用条件进行选择。传输介质传输方式特点适用范围基带传输设备简单、经济、可靠、近距离、加补偿可达同轴电缆易受干扰。2km。调幅、调频抗干扰好、可多路、较复杂。公共天线、电缆电视。基带传输平衡传输、抗干扰性强、近距离、可利用电话线。双绞线图像质量差。（电话线）数字编码传送静止、准实时图像、抗干报警系统、可视电话。扰性强、也可传输基带信号。可利用网线。基带传输IM直接调制、图像质量好、应用电视、特别是大型系光纤传输抗电磁干扰好。统。

PCM频分多路（FDM）干线传输。

WDM波分多路、双向传输。微波、调频灵活、可靠、易受干扰和临时性、移动监控。无线建筑遮挡。微功率灵活、保密性强。小范围、临时性监控。网络数字编码远程传输、系统自主生成、

TCP/IP可保证基本质。

（1）电缆传输同轴电缆的结构与等效电路：中心导体绝缘介质屏蔽层防护层

中心导体、电信号传输的基本通道，由一根圆柱型导体或多根导线绞合而成。

屏蔽层、与中心导体同心的环状导体（同轴电缆就是指这个同心结构），由细铜线编织而成，将电信号约束在一个封闭的空间中传播（波导的作用）。同时、阻止外信号的串入、加强电缆强度。

绝缘介质、充满屏蔽层与中心导体之间，形成一个不导电空间。

聚氯乙烯、聚四氟乙烯应用较多，空气是最好的介质，因此、有发泡介质（物理或化学发泡聚乙烯）和空心结构。绝缘介质保证中心导体和屏蔽层之间的几何关系、防止变形。在很大程度上决定电缆的传输损耗和带宽。防护层、塑胶材料，保护电缆不被锈蚀和磨损。专用电缆还有附加的外保护层（铅皮），既加强电缆的机械强度，又提高抗干扰性。同轴电缆的各部份都应均匀（同心、直径均匀、密度均匀），这样才能为电信号提供一个光滑的通道，保证电缆具有均匀的特性阻抗。

同轴电缆等效电路：

单位长度每一段中心导体对于交流信号相当一小电感，本身还有一定的电阻；中心导体与屏蔽层之间等效一小电容，其容量决定于两者间距离和绝缘介质的介电常数，而介质损耗相当于电导的存在。上图的每一节电路可以等效一单位长度的电缆，整个电缆相当于许多节电路的串接。同轴电缆等效电路的分析：

对于低频信号、可视为集中参数电路。可认为电路上任一点上的电压和电流是一致的。是随信号源的变化同时变化的；

对于高频信号、能量在电抗元件上积累、释放所需要的时间大于信号源和变化，就会出现电缆上各点电压、电流参数不仅与时间有关、还与几何位置有关。电缆表现为分布参数电路。同轴电缆的主要干扰及抑制措施：高频干扰、实际应用的同轴电缆总会有架空的部件，如同天线一样。高频电磁波就会在电缆的长轴方向上产生感生电压，这个感生电压通过信号源的内阻和和中心导体与屏蔽层之间的电容在中心导体上形成干扰电流。高频干扰来自广播、射频设备，是很难抑制的，主要的方法是作好屏蔽：前端设备（摄像机、镜头）的屏蔽，屏蔽物的接地；电缆附加屏蔽的接地；电缆尽可能走管。

高频干扰的频率可以从图像中（网纹）推算出来，由此可找出干扰源，在应用时可避开干扰源、或采用专门的陷波电路，减小干扰的影响。

低频干扰、对图像的干扰主要是对同步的影响。一般认为：小于行频的干扰为低频干扰，可以通过箝位来消除。

电源干扰是最主要的低频干扰，地电位差会形成严重的干扰，V1、V2的差在屏蔽层产生地电流，干扰电流则在芯线产生干扰电流。

地电流IE

切断地电流的回路是消除地电流的V1

V2最好方法。采用单端接地或隔离变压器是可行的方法。同轴电缆传输的附加设备主要频率补偿器、中继器、隔离变压器等，通常在近距离不需要附加设备，简单、可靠。

同轴电缆传输性能的评价包括幅频特性和相频特性，后者不便测量，主要评价幅频特性。实际测试可用多波群倍或有色同步的信号，观察副载波信号相对低频信号衰减的程度，测量VS、VC的值，比较它们的变化。

副载波衰减传输效果小于3db良好小于6db可用小于10db最低限、可能不还原彩色VSVC

双绞线传输视频信号：电话线、高频衰减大，平衡性差，直接传输视信号较困难。采用高频提升、平衡传输可得到较好的效果。

视频信号入双向输出电话线差分输入视频输出

发送端接收端

网络双绞线、局域网的5、6类线有足够的带宽，平衡性好可传送视频信号，需要的附加设备是平衡变压器。

注意：系统传送的是基带信号，与网络传送数字信号不是一个概念。

高频提升（预加重）平衡输出（2）光纤传输光导纤维的结构与光传输原理：

光纤、光波传输的介质，介质材料构成的圆柱体，由芯包层两部分组成（同心结构）。

传光机理、光线在介质界面的反射和折射现象是光纤传光的基本原理（以轴面光分析）。全反射光界面折射光

反射光

13θ

C2n1

n1>n2阶跃光纤

入射光1=2<3（反射定律），SIN1/SIN3=n2/n1（折射定律）n2=n1（1-）C=SIN-1n2/n1

时发生全反射全反射

n1

梯度光纤

n2=n1（1-）

n1>n2>n3>n4

光线的反射和折射光纤结构与传光包层芯子包层芯子光缆中光纤的结构如图所示，为了便于识别，在光缆中松套管里的光纤的涂敷层，被涂成，蓝、橙、绿、棕、灰、白、红、黑、黄、紫、粉红、浅蓝12色，每个松套管里最多只装12芯。尾纤和跳线中的光纤比光缆中的裸光纤另外多了一层塑料护套，直径尺寸为0.9mm。a)光纤的物理结构b）光纤的分类i)从材料成分分类玻璃光纤胶套硅光纤塑料光纤ii)按传输模式分类单模光纤和多模光纤c）光缆光纤传输系统中直接使用的是通常是光缆而不是光纤。一根光缆由一根至多根光纤组成，外面再加上保护层。光缆中的光纤数有2芯、4芯、6芯、甚至更多（48芯、96芯、576芯等多种），一般单芯光缆和双芯光缆用于光纤跳线，多芯光缆用于室内室外的布线光缆结构图一些光缆实物图结构图光纤视频传输系统：

视频输入视频输出发射机（光源）光路（光缆）接收机（探测器）

基带传输和PFM方式、

基带信号光发射部份光接收部份

光缆处理后的视频信号调制光源

探测光信号恢复视频信号预加重非线性补偿LED驱动预放去加重输出放大预处理加重、箝位PFM调制PFM解调E/OO/E输出去加重常用的多路传输方式：频分多路（FDM）、频分多路FDM

波分多路（WDM）、光纤光路光纤

波分多路WDM

基带传输是应用最多的方式，视频信号IM调制光源，简单。PFM仍为模拟传输，可单路或多路。调制F1带通F1合光器分光器E/O调制F2带通F2调制FN带通FN+解调F1输出1解调F2输出2解调FN输出NO/EE/O1O/E1E/O3O/E3E/O2O/E2FDM应用的是电路技术，对电信号进行频率复用，采用一对光源、探测器进行光/电转换，实现一条光路的多路（信号）传输。

WDM是利用光学器件（合光器）将不同波长的光波（不同的E/O或光源）混合在一起，通过一条光路传送，然后、再有分光器将其分离，分别进行O/E转换，还原为电信号。

光路的建立、实现光纤传输，光缆的敷设、光纤的接续、接点的防护十分重要。光纤的接续一项技术性很强的工作，设备间采用接插件，尾纤及光路主要是熔接，接头损耗是衡量其质量的指标。与端面处理、光纤的一致性有关。目前光通信已很成熟，续接技术，穿缆技术都有了很大的提高（吹管技术），在短距离应用也很普遍，也很经济、普遍。d)光纤连接件机架式终端盒挂墙式终端盒机架终端盒一般构造机架终端盒一般构造e)光纤连接器

光纤连接器(FiberConnector)是光纤系统中使用最多的光纤无源器件，用来端接光纤。光纤连接器的首要功能是把两条光纤的芯子对齐，提供低损耗的连接。光纤连接器按连接头结构可分为：FC、SC、ST、LC、D4、DIN、NM、MT等几种；按接头端面形状分有PC、PC和APC型。光学特性上的区别是回波损耗上的差别：PC≥45dB，UPC≥50dB，APC≥60dB，前两个在数据传输网络中使用比较广泛，后者多在有线电视用于传输模拟信号；FC型光纤连接器束状尾纤带状尾纤f)光纤跳线

光纤跳线是两端带有光纤连接器的光纤软线，又称为互连光缆，有单芯和双芯、多模和单模之分。光纤跳线主要用于光纤配线架到交换设备或光纤信息插座到计算机的跳接，根据需要，跳线两端的连接器可以是同类型的，也可以是不同类型的，其长度可根据需要定制。ST/PC—ST/PCFC/PC——FC/PCSC/PC——SC/PCMT—MTLC—LCg)光纤尾纤光纤尾纤一端是光纤，另一端连光纤连接器，用于与布线工程的主干光缆和水平光缆相接，有单芯和双芯两种，一条光纤跳线剪断后就形成两条光纤尾纤。h)光纤适配器（耦合器）光纤适配器（FiberAdapter）