建筑安全监控系统-监控系统的信号传输

引入:监控系统的前端设备与中心设备通过传输系统建立联系，传输系统由两个基本功能：一是将前端的视音频信号及各种探测数据传往中心控制端；二是将中心控制端的各种控制命令传往前端解码器。常用的传输方式有：直接电缆传输、光纤传输、微波传输、宽频共缆传输、网络传输和双绞线平衡传输。各种传输方式优势各异，需要根据实际应用场合合理选择。课程将着重介绍在监控系统中常用同轴电缆、控制电缆传输的直接电缆传输方式，以及利用光纤、微波、网络等方式进行的信号传输。直接电缆传输是最基本的传输方式。其中，由摄像机输出的视频信号采用同轴电缆连接，由监听头输出的音频信号采用2芯屏蔽线连接，在监控-报警联动系统中，由报警探测器输出的是开关量信号可用普通2芯线连接，由中心控制主机发出的控制指令则通过普通2芯屏蔽线与解码器连接。由前端解码器到云台及镜头之间还需要采用较短的多芯电缆连接。5.1直接电缆传输1.视频电缆及连接器

视频电缆选用75Ω的同轴电缆，通常使用的型号有SYV-75-3和SYV-75-5。它们对视频信号的无中继传输距离一般为300-500m，当传输距离更长时，可选用SYV-75-7，SYV-75-9或SYV-75-12的粗同轴电缆（无中继传输可达1km以上）。一般来说，传输距离越长、频率越高，信号的衰减越大，而线径越粗衰减越小。当长距离无中继传输时，由于信号的高频成分被过多衰减，图像就会变得模糊。这时，就应该考虑增加视频放大器，或采用光纤传输。5.1.1直接电缆传输中的线材同轴电缆的屏蔽网用铜丝编织而成。不同质量的视频电缆其编织层的密度（铜丝根数）不同，如80编，96编，120编。在实际连接中，屏蔽网接地，内芯线接信号端，屏蔽网与芯线之间填充绝缘介质，避免辐射损耗和外界杂散信号的干扰。视频电缆与设备的连接通常为BNC连接器（Q9接头），也有选用传输常用的F端子（用螺纹可旋紧）BNC连接器F端子5.1.1直接电缆传输中的线材2.音频电缆及连接器音频电缆通常选用2芯屏蔽线，虽然普通2芯线也可以传输音频，但长距离传输时易引入干扰噪声。音频电缆在监控系统中采用点对点式布线方式，同时也可以用于信号传输，常用的音频电缆有RVVP－2/0.3或RVVP－2/0.5。音频电缆与设备的连接通常为RCA连接器，专业音频设备通常采用卡侬连接器。RVVP电缆常见的连接器5.1.1直接电缆传输中的线材3.通信电缆通信电缆指的是接于系统主机与解码器之间的2芯电缆，可以选用普通的2芯护套线，但带有屏蔽层的两芯线抗干扰性能好些，更适合于强干扰环境下的远距离传输。可选用的通信线通常有RVVP－2/0.15或RVVP－2/0.3。选择通信电缆的基本原则是距离越长，线径越粗。如：RS－485通信规定的基本通信距离是1200m，但在实际工程中使用RVV－2/1.5的护套线，可以将距离扩展到2000m以上。当通信距离过长时，需使用通信中继器，将控制信号放大整形。通信电缆一般不需要单独的连接器，可直接与其它电路板相连。5.1.1直接电缆传输中的线材4.控制电缆控制电缆是指用于控制云台和电动可变镜头的多芯电缆，它一端连接与控制器或解码器的云台、电动镜头控制接线端，另一端则直接连接到云台、电动镜头的相应端子上。由于控制电缆提供的是直流或交流电压，而且一般距离很短，基本上不存在干扰问题，因此不需要使用屏蔽线。常用的控制电缆有6芯或10芯，如RVV－6/0.2或RVV－10/0.125.1.2国产电缆统一型号及其含义1.通信电缆的型号国内通信电缆的型号由拼音字母或阿拉伯数字组成，排列次序和含义：1～5用汉语拼音字母表示；6～7用数字代表，派生的数字是区别具体型号中有不同品种。如：电缆的型号为H-YF-V-C则表示电缆为室内通信—泡沫聚烯烃绝缘—聚氯乙烯护套—自承式通信电缆。5.1.2国产电缆统一型号及其含义2.同轴电缆的型号选用同轴电缆时，要选用频率特性号，衰减小，传输稳定，防水性能号的电缆。同轴电缆可分为实芯和藕芯电缆两种。芯线采用铜线，外导体有铝管和铜网加铝箔两种。绝缘外套分为单护套和双护套两种。标准格式如如：SYV-75-3-1。

5.1.3同轴电缆接头的制作1.材料准备：同轴电缆（具体长度参照实际需要）、BNC连接器2个、电烙铁、焊锡、常用工具（剥线钳、卡线钳、尖嘴钳等）。2.制作过程（1）剥线剥线时，用剥线钳将同轴电缆外层保护胶皮剥去1-2cm，尽量不要割断金属屏蔽线，再将芯线外的乳白色透明绝缘层剥去0.5-1cm，使芯线裸露。剥好一端的同轴电缆如下图。BNC接头的结构5.1.3同轴电缆接头的制作（2）芯线的连接BNC接头一般由BNC接头本体、芯线插针、屏蔽金属套筒三部分组成。芯线插针用于连接同轴电缆芯线。在剥线之后，将芯线插入芯线插针尾部的小孔，使用卡线钳前部的小槽用力夹一下，使芯线压紧在小孔中。当然，也可以使用电烙铁直接焊接芯线与芯线插针，焊接时注意不要将焊锡流露在芯线插针外表面。如果没有专用卡线钳可用电工钳代替，需要注意将芯线压紧以防止接触不良，但要用力适当以免造成芯线插针变形。5.1.3同轴电缆接头的制作（3）装配BNC接头连接好芯线后，先将屏蔽金属套筒套入同轴电缆，再将芯线插针从BNC接头本体尾部孔中向前插入，使芯线插针从前端向外伸出，最后将金属套筒前推，使套筒将外层金属屏蔽线卡在BNC接头本体尾部的圆柱体内。（4）压线保持套筒与金属屏蔽线接触良好，用卡线钳用力夹套筒，使BNC接头本体固定在线缆上。5.1.3同轴电缆接头的制作重复（1）-（4）步，在同轴电缆另一端制作。两端均制作好的同轴电缆连接线如下图所示。待BNC电缆制作完成，最好用万用电表进行检查后在使用，断路和短路均会导致信号传输故障。5.3光纤传输5.3.1光纤传输特点(1)抗电磁干扰、电绝缘、耐腐蚀、本质安全。(2)

灵敏度高。(3)重量轻、体积小、可挠曲。

(4)测量对象广泛。(5)对被测介质影响小，有利于在医药卫生等具有复杂环境的领域中应用。

(6)便于复用，便于成网。

(7)成本低。(8)频带宽，动态范围大。5.3.2．光纤的传输原理光纤是传光的纤维波导或光导纤维的简称。通常，它是由高纯度的石英玻璃为主掺少量杂质锗(Ge)、硼(B)、磷(P)等的材料制成的细长的圆柱形，细如发丝(通常直径为几微米到几百微米)。光纤有两个同轴区，内区称为纤芯，外区称为包层。通常，在包层外面还有一层起支撑保护作用的套层。利用光的全反射原理进行信号传输。5.3.3光缆

光纤本身是非常脆弱的，实际使用的是光纤束组成的光缆。光缆除具有多层金属与非金属的保护套管外，在其中心还有一根抗拉钢丝。光缆与光发射机和光接收机相连时，必须使用连接器。为了保证连接器的光纤能够与发射机和接收机上接口座内的光纤平滑无缝地连接，须对光纤连接器的光纤截面进行磨光处理，此过程需借助专用的光纤连接磨光机来完成。光缆的接头处不能象电缆那样简单焊接，而是要借助光纤熔接机对每一根光纤进行熔接。光纤连接器光纤熔接机5.3.4光纤传输系统光纤传输设备包括光发射机、光接收机（光端机）以及波分复用器（WDM）等，还有光放大器、光切换器及光分配器（分光器）等。16路数字光接收机光发射机接收电信号输入并将其转换为按电信号规律变化的光信号输出；光接收机接收光信号输入并将其还原为与发射端一致的电信号输出；光放大器用于长距离传输时的光中继；光切换器用于从多路光信号中选择一路或几路光输出；光分配器将一路光信号分配为多路；波分复用器使多路光信号在同一根光纤中传输而不互相干扰。5.3.5光纤熔接1.材料准备

光纤跳线、单模一芯光纤、光纤专用工具

、工业酒精、纸巾、光纤熔接机、热缩管2.制作过程

（1）用工具剥离单模一芯光纤和光纤跳线绝缘层。剥好的跳线内绝缘层与外保护层之间距离约10cm。（2）用沾工业酒精的纸巾将光纤擦拭干净，并在单模一芯光纤端套入热缩管。（3）用光纤切割器切割光纤。长度适中，切割后大约3-5cm.（4）分别将切割好的光纤和光纤跳线放到光纤熔接机的两侧卡槽内，熔接端对齐，但不接触，调整好后固定。（5）按“SET”键开始熔接光纤。熔接完毕后观察损耗值为“0db”,表示熔接成功。（6）用热缩管完全套住熔接部分，并放入加热器中，按“HEAT”键加热。（7）取出加热好的光纤，晾置。

以上为一芯光纤与跳线的整个熔接过程，如在工程中使用的为光缆，则照此过程一芯一芯熔接，直至整条光缆熔接完毕。5.2射频及微波传输5.2.1射频传输射频传输是借鉴有线电视的一种传输方式，它仍属于电缆传输。它的不同在于先将信号调制到高频，然后再进行传输，在接受端经解调后才恢复成原始信号。射频传输示意图射频同轴电缆与同轴电缆结构类似，但芯线与屏蔽层间的绝缘材料与同轴电缆的不同

，屏蔽层材料也不完全是铜线编制网，有些采用氩弧焊接铝管。常用的有SYKV系列纵孔聚乙烯绝缘同轴电缆（耦芯电缆）和SYWV物理发泡同轴电缆。5.2.2微波传输微波传输属于开路传输，其最大特点就是前端和中心控制室之间不需要任何电缆，且传输距离可达上百公里。由于频率高，所用的发射天线通常选为高增益的螺旋定向天线和抛物面天线。在监控系统中，微波传输方式大都是点对点方式，即前端信号进入到小型微波发射机后直接经定频微波传输到中心端的接收机处，因此，每一点的传输都需要占用一个微波频道，当监控点数量较多时，就会受到总频宽的制约。由于微波发射是单方向的，因此，还需要配置一套指令发射与接受系统，即在中心端配置控制指令发射机，并在各监控点配置控制指令接收机。由于控制指令的发射是一对多方式，因此指令发射机一般采用鞭状全向发射天线。

5.4双绞线传输双绞线是一种广泛使用的传输介质，例如，电话传输使用的就是双绞线；当今我们广泛使用的局域网也是使用双绞线对进行数据信号传输；双绞线价格低廉，在楼宇综合布线系统中应用广泛，且对安装、使用和维护的技术要求较低，所以如果能将其应用在闭路电视监控系统工程中，将大大降低工程难度，节约工程成本和线缆资源。5.4.1双绞线特性目前,双绞线可分为屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线(UTP:UnshieldedTwistedPair)(STP:ShieldedTwistedPair)两大类。屏蔽双绞线非屏蔽双绞线是由4对双绞线和一个塑料外皮构成。非屏蔽双绞线可以分为：1类、2类、3类、4类、5类、超5类、6类、超6类、7类共9种类型。高类双绞线与低类双绞线的主要差别是线对的绞合程度不同，绞合越紧，抗干扰性能越好，传输数据率越高。通常所说的五类线是指由4对双绞线合为一束的非屏蔽线五类双绞线RJ45接头（水晶头）网线1991年7月，ANSI/EIA（美国电子工业协会）/TIA（美国电信工业协会）-568即《商业大楼电信布线标准》问世。EIA/TIA-568标准规定了两种RJ-45接头网线的连接标准，即EIA/TIA-568A和EIA/TIA-568B。如果一根网线两端线序一致，即两端都为EIA/TIA-568A或EIA/TIA-568B，则称之为直通线。直通线主要用于不同种类网络设备的连接，如：交换机-服务器；交换机-个人计算机等。5.4.2双绞线传输原理与设备1.双绞线传输原理

同轴电缆属于非平衡式传输线，双绞线属于平衡式传输线。视频设备，包括信号源及显示设备，其接口通常是非平衡式的。因此，要用双绞线传输视频信号，必须在发送端将