視頻監(jiān)控與報警新技術共纜一線通

    在實際生活中，大部分監(jiān)控和報警的聯(lián)動是被動式的，如何更加緊密地將其結合在一起，一直是備受關注的課題。而共纜一線通技術在不需增加電纜數(shù)量的情況下將監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)視頻監(jiān)控、雙向音頻對講、雙向報警聯(lián)動、事故預防功能，實現(xiàn)互動。

    在安防行業(yè)中,視頻監(jiān)控和報警一直是最重要的兩大部分，很多監(jiān)控系統(tǒng)都將視頻監(jiān)控和報警結合在一起，但是大部分監(jiān)控和報警的聯(lián)動是被動式的，監(jiān)控和報警如何更加緊密地結合在一起，一直是備受關注的課題。

    安全防范是以防為主，對有可能產(chǎn)生危害的行為、事件提前預防，及時發(fā)現(xiàn)處理和事后取證。隨著互聯(lián)網(wǎng)、無線移動網(wǎng)技術的發(fā)展，監(jiān)控和報警結合更加緊密，IP網(wǎng)絡監(jiān)控已經(jīng)可以將視頻、音頻、報警信號一起傳輸，實現(xiàn)智能視頻分析，實現(xiàn)雙向互動。但現(xiàn)階段很多已經(jīng)建成的監(jiān)控系統(tǒng)，準備新建的監(jiān)控系統(tǒng)是采用視頻電纜傳輸模擬視頻信號，這些系統(tǒng)也需要實現(xiàn)音頻、報警雙向互動的功能、事故預防功能。但用現(xiàn)有技術要實現(xiàn)這些功能將需要增加大量電纜和設備，使系統(tǒng)復雜性增加，可靠性降低，系統(tǒng)造價加大。

    而共纜一線通新技術的出現(xiàn)，不需要增加電纜數(shù)量，采用新的頻分和時分傳輸技術使監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)視頻監(jiān)控、雙向音頻對講、雙向報警聯(lián)動、事故預防功能。新技術的應用可以在一根電纜上實現(xiàn)傳輸多路視頻、雙向音視頻、雙向報警聯(lián)動、RS485信號、電話信號、消防信號等。這項技術的應用可以把安防行業(yè)中最主要的監(jiān)控和報警兩部分結合在一起，使被動的監(jiān)控、報警轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥念A防，音頻廣播和報警聯(lián)動控制，實現(xiàn)互動。

    共纜一線通技術介紹

    眾所周知，有線電視可以通過一根電纜將電視臺的多個頻道電視節(jié)目在電視機上清晰顯示出來，這種成熟技術應用到安防中就是共纜一線通技術。

    早在本世紀初，開始有人用有線電視的調(diào)制解調(diào)器應用于監(jiān)控系統(tǒng)，后來出現(xiàn)了專用于監(jiān)控的共纜一線通產(chǎn)品。通過一根電纜不僅可以將前端多個攝像機音視頻信號傳向監(jiān)控中心，還可以從監(jiān)控中心反向傳輸RS485云臺控制信號。

    這種基于頻分(頻率分配)的技術就是將攝像機輸出的0-8MHz音視頻信號調(diào)制到49.75MHz-860MHz以上頻段，每8MHz帶寬調(diào)制1路信號，各路音視頻調(diào)制信號混合到一根電纜上傳輸，在終端解調(diào)器解調(diào)出來音視頻信號。在終端將RS485信號調(diào)制到38MHz，反向傳輸?shù)角岸恕?

    共纜一線通的特點是信號樹形傳輸結構，使監(jiān)控點信號就近接入，正向傳輸音視頻信號，反向傳輸485控制信號，高頻調(diào)制使其具有極強的抗干擾能力，可以節(jié)省電纜和工時費用，便于系統(tǒng)升級改造。

    共纜一線通發(fā)明專利技術 

    共纜一線通新技術是采用頻分技術、時分（時間分配）、新的反向傳輸技術實現(xiàn)在單根同軸電纜上傳輸多路視頻、雙向音頻廣播、雙向報警聯(lián)動、RS485、電話信號、消防信號等多種信號（圖1）。 

圖1：共纜一線通的信號樹形傳輸結構

    RS485信號是在5V左右的直流電平上疊加交流脈沖信號，傳輸距離遠，性能穩(wěn)定。原有共纜一線通技術在傳輸RS485時是將RS485信號進行直流和交流部分分離，并將交流部分采用頻分調(diào)制技術調(diào)制到38MHz載波上，反向傳輸?shù)角岸�，解調(diào)出交流信號部分，再疊加到直流電平上恢復出RS485信號。這種傳輸方式受輸入信號質(zhì)量，信號交直流部分分離與合并，高頻調(diào)制信號傳輸距離等因素影響，調(diào)試過程復雜，信號穩(wěn)定性差，容易造成誤碼率高。 

    新技術在傳輸RS485信號時，采用低頻信號在低頻通道傳輸，高頻信號與低頻信號相互隔離的技術，不需要拆分信號的交直流部分，保持原有信號傳輸。因此與單獨鋪設線纜傳輸RS485信號品質(zhì)基本一樣，傳輸距離遠，不需要調(diào)試，保證每個前端調(diào)制器接收到穩(wěn)定的信號（圖2）。
 

圖2：共纜一線通的傳輸技術示意圖

    這種傳輸技術不僅能反向傳輸RS485信號，還可以傳輸將交流信號疊加到直流電平的多種信號，如70-120V定壓廣播信號、53V電話信號，24V消防信號等。在與頻分、時分技術控制技術、畫面處理技術的結合后，在單根同軸電纜上實現(xiàn)多路信號傳輸。其工作原理是：

    1、正向音視頻和報警信號的傳輸：利用頻分技術，將不同監(jiān)控點的音頻和視頻調(diào)制成不同頻道的高頻信號。利用時分技術，將警信號、設備狀態(tài)信號、探測器數(shù)據(jù)信號和音頻信號在不同時間，利用同一個通道分別傳輸不同的信號，實現(xiàn)音頻、報警、設備狀態(tài)、探測數(shù)據(jù)等多種信號傳輸。 
    2、反向信號的傳輸：利用頻分技術可以利用1M以下低頻通道反向傳輸?shù)皖l信號。利用時分技術在同一個通道不同的時間傳輸不同的信號。在控制云臺攝像機時傳輸通道傳輸RS485控制信號，需要對報警聯(lián)動控制時傳輸通道傳輸控制信號，而在需要傳輸廣播、電話時，通道則切換給相應的廣播、電話信號。 
    3、4畫面處理技術。利用畫面分割技術，可以將4路攝像機的音視頻信號處理成1路音視頻信號輸出，通過遠程RS485控制技術，可以實現(xiàn)四畫面分割顯示，單畫面切換顯示，每個攝像機云臺控制。如果按一根電纜傳輸16路音視頻信號，采用4畫面技術可以實現(xiàn)一根電纜傳輸64個實時音視頻信號，上百路分時信號。采用單片機和電腦控制技術，可以實現(xiàn)任意一個監(jiān)控點獨立畫面的顯示。 
    4、技術上成熟性�；�于有線電視的調(diào)制解調(diào)技術非常成熟，而單片機技術和電腦控制技術也是非常成熟，兩方面技術的結合，從技術層面上講也是成熟的。

    共纜一線通傳輸新技術的應用

    1、礦井監(jiān)控系統(tǒng)應用

    我國礦井重大安全事故每年發(fā)生多起，由此造成的生命和財產(chǎn)損失巨大。如何避免惡性事故的發(fā)生及事故發(fā)生時采取行之有效的救援，一直是安全防護的重點課題。很多事故原因主要是通風設備出現(xiàn)問題，滲出瓦斯氣體濃度達到爆炸界限。如果能檢測出通風設備是否正常運行，是否有瓦斯氣體滲出，在瓦斯氣體濃度達到爆炸界限前及時預警，將可以避免事故的發(fā)生。

    共纜一線通新技術的監(jiān)控系統(tǒng)可以效地預防惡性事故的發(fā)生，并在事故發(fā)生時，輔助救援人員采取應急措施。 

    其在礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)可實現(xiàn)如下功能：

    ·鋪設電纜少、實現(xiàn)多種信號的傳輸、系統(tǒng)升級容易、維護維修方便； 
    ·事故預防功能。瓦斯探測器可以實時監(jiān)控瓦斯氣體的滲出和濃度，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，及時進行預警；對通風等設備運行狀態(tài)實時監(jiān)測，設備出現(xiàn)故障時，及時報警； 
    ·可實現(xiàn)多種報警方式，監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)視頻、雙向音頻廣播、雙向報警聯(lián)動。報警發(fā)生時，監(jiān)控中心監(jiān)視器自動顯示報警點視頻畫面和現(xiàn)場音頻，可以立即聯(lián)動控制應急設備的運行，設備運行狀態(tài)可以及時反饋到監(jiān)控中心，有效地輔助工作人員進行事故處理； 
    ·遠程聯(lián)網(wǎng)功能，可使各級領導及時了解事故現(xiàn)場情況，及時做出決策。

     2、電梯視頻、音頻廣播對講、報警的應用

    電梯是日常生活中使用最多的乘載工具，電梯的安全也是備受關注。新的技術將使電梯監(jiān)控實現(xiàn)：

    ·解決攝像機視頻圖像干擾。音視頻信號調(diào)制成高頻信號，躲開了電梯電機電磁輻射干擾源。不需要單獨配抗干擾器； 
    ·通過單根實現(xiàn)視頻、雙向音頻廣播、緊急報警功能。只要視頻圖像清晰，傳輸線路就完好，局部出現(xiàn)故障不影響整體； 
    ·不需要重復布線，利用原有電纜實現(xiàn)電梯監(jiān)控系統(tǒng)改造； 
    ·可聯(lián)網(wǎng)組成大型電梯監(jiān)控系統(tǒng)，電梯正常運行可播放背景音樂，電梯報警時，控制系統(tǒng)可自動切換報警電梯現(xiàn)場視頻、音頻信號給監(jiān)視器，輔助監(jiān)控人員立即做出響應。

    3、共纜一線通消防監(jiān)控系統(tǒng)

    《城市消防遠程監(jiān)控系統(tǒng)技術規(guī)范》為國家標準，編號為GB50440-2007，自2008年1月1日起實施。公安部消防局《關于印發(fā)<建筑消防設施及火災報警遠程監(jiān)控系統(tǒng)技術論證及推廣應用座談會紀要的通知>》精神，利用技防手段提高城市抗御火災綜合能力，以“推廣使用先進消防技術”，“堅持科技先行，依靠科技進步不斷提升防火、滅火和救援能力”為指導，把城市消防安全遠程監(jiān)控系統(tǒng)建設作為預防火災關口前移的重要平臺和技術支撐，整合部門消防監(jiān)督和社會消防管理綜合資源，逐步推進城市消防安全遠程監(jiān)控系統(tǒng)建設。

    監(jiān)控技術應用于消防領域，將有效地提升防火、滅火和救援能力（圖3）。

圖3：共纜一線通監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

    ·共纜一線通新技術可以實現(xiàn)24V消防總線與各種控制信號在一根電纜上傳輸，與現(xiàn)有消防報警系統(tǒng)結合使用； 
    ·開發(fā)新型火災報警監(jiān)控系統(tǒng)。配合視頻煙霧、火苗監(jiān)測分析軟件，可以對火災初期的煙霧、火苗及時偵測，借助音視頻圖像和煙感溫感數(shù)據(jù)探測器、報警器配合更早地發(fā)現(xiàn)火災隱患，加強了消防監(jiān)控系統(tǒng)的預警能力； 
    ·通過視頻圖像實時監(jiān)控和對報警探測器、消防設備運行狀態(tài)的輸入輸出電纜的實時斷線報警監(jiān)測，前端和終端設備自檢，確保報警線路的暢通和設備正常運行； 
    ·通過視頻圖像的監(jiān)控，有效地排除誤報警；在出現(xiàn)火災時通過雙向報警聯(lián)動有效地啟動消防設備、了解消防設備運行情況；通過雙向音頻廣播和電話音頻對講，有效地進行現(xiàn)場指揮和人群疏散工作； 
    ·通過互聯(lián)網(wǎng)、無線移動網(wǎng)實現(xiàn)城市消防遠程監(jiān)控。

    在消防監(jiān)控應用中，共纜一線通技術的樹狀結構與消防總線方式接近，可以與現(xiàn)有消防技術結合組成新型消防報警系統(tǒng)。新系統(tǒng)每個監(jiān)控點可以接的8個報警探測器、設備狀態(tài)的輸入信號，8個報警聯(lián)動輸出控制信號，可實現(xiàn)視音頻、廣播、電話信號的傳輸。而每根主干線可以傳輸幾十個監(jiān)控點信號，每個監(jiān)控點的信號有幾十種，這就可以實現(xiàn)一根主電纜傳輸上百路信號。而通過視頻圖像的清晰度，斷線自動檢測技術。有效地保證了傳輸電纜上所有信號的傳輸質(zhì)量。

    將先進的監(jiān)控技術應用于消防中，提高了預防作用和出現(xiàn)火情時及時采取有效措施。

    4、城市監(jiān)控報警系統(tǒng) 

    城市遠程監(jiān)控報警聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的主干線傳輸是基于光纖直傳或互聯(lián)網(wǎng)技術，但具體到局部，很多已經(jīng)建成或計劃新建的監(jiān)控系統(tǒng)是用傳統(tǒng)的視頻電纜傳輸視頻信號。在以視頻電纜作為傳輸?shù)谋O(jiān)控系統(tǒng)，共纜一線通新技術就可以得到廣泛的應用。

    ·已有監(jiān)控系統(tǒng)擴建升級改造。在不需要重新鋪設電纜的情況下，對原有監(jiān)控系統(tǒng)升級改造。通過添加設備可以增加固定或云臺攝像機，增加雙向音頻廣播、報警聯(lián)動，以最低的費用滿足系統(tǒng)最大的功能需求； 
    ·新建系統(tǒng)可以減少電纜的使用數(shù)量，減輕施工的復雜程度，節(jié)省人員工時，降低工程的造價，滿足最大的功能需求；  ·隨著有線電視技術的發(fā)展，射頻光端機使得共纜一線通傳輸距離無限延長，使共纜技術在城市監(jiān)控報警系統(tǒng)中的應用具有廣闊的發(fā)展空間。

    結語

    共纜一線通技術在監(jiān)控系統(tǒng)中應用最多的是在視頻圖像出現(xiàn)干擾時解決干擾問題，其次是多路視頻信號在一根電纜傳輸可以節(jié)省材料和人工費用。而新技術的特點一是加強了事故預防功能。借助監(jiān)控現(xiàn)場實時檢測數(shù)據(jù)，如瓦斯氣體等有害氣體、溫度、煙霧、濕度、設備狀態(tài)等數(shù)據(jù)檢測，及早發(fā)現(xiàn)事故隱患，有效地預防了一些事故的發(fā)生。二是增加了監(jiān)控系統(tǒng)所需要的雙向音頻對講、雙向報警聯(lián)動，有效處理報警事件。三是進一步簡化了共纜一線通施工、調(diào)試的復雜性，節(jié)省了大量材料和人工費用。

    在以模擬攝像機和視頻電纜傳輸為主的年代，這項技術還是有廣闊的發(fā)展空間，但新技術的應用和發(fā)展還需要得到方方面面的支持，需用通過實際應用來不斷推出滿足各種需求的新產(chǎn)品，使新技術產(chǎn)品得到推廣和普及，讓自主知識產(chǎn)權的新技術產(chǎn)品走出國門走向世界。