Материал: Видеотелевизионные системы. Сенаторов А.К., Скоробогатов В.С
При необходимости передачи сигнала на большие расстояния применяют видеоусилители. При применении видеоусилителя максимальное расстояние передачи видеосигнала может быть определено по формуле:
Dmax=100-Кус/КЗат, |
(2) |
где: Кус-коэффициент компенсации усилителя, дБ;
Кзат - затухание в кабеле на 100 м, дБ.
При выборе и монтаже коаксиального кабеля, применяемого в СТН необходимо соблюдать следующие правила:
1.Выбирать коаксиальный кабель с двойной экранировкой для увеличения степени подавления помех. Степень подавления помехи должна быть не менее 60 дБ.
2.Применять методы, уменьшающие влияние помех, возникающих на объекте (предотвращение или уменьшение искрообразования, использование в аппаратуре специальных фильтров для уменьшения паразитного высокочастотного излучения, устранение помех электрической сети (50 Гц), экранирование аппаратуры и др.).
3.Производить прокладку кабелей в помещениях в декоративных коробах, трубах, а в опасных, с точки зрения вандализма, помещениях - в металлически трубах и металлорукавах. Возможна также прокладка кабеля по существующим кабельным каналам.
4.Производить прокладку кабелей вне помещений в земле или по стенам здания. Для этого должны применяться специальные кабели в броневой оплетке, выдерживающие большие колебания температур (от -40 до +70 °С), высокую влажность (100%), воздействие солнечного света, соли и грызунов. Возможно также применение обычных кабелей, прокладываемых в герметичных металлических трубах и металлорукавах.
Однако, не допускается прокладывать в одном коробе или одной трубе вместе коаксиальные кабели и высоковольтные кабели сети питания.
Для передачи сигнала на большие расстояния (до 1,5 км) возможно применение линии передачи "витая пара" с соответствующим оборудованием (передатчиком и приемником) для преобразования видеосигнала в симметричный, поскольку на выходе камеры сигнал несимметричен.
Внастоящее время получили распространение системы передачи изображений от ТК по телефонным линиям связи. Основным ограничением, долгое время тормозящим применение таких систем, являлась скорость передачи данных. Максимальная пропускная способность российских телефонных линий составляет 9600 бод, а объем информации одного кадра изображения около 250 Кбайт. Следовательно, информация, соответствующая одному кадру изображения передавалась бы около 3,5 минут. Обновление кадров со скоростью 1 кадр в 3,5 минуты для ТСВ совершенно недопустимо, поэтому для передачи сигналов от ТВК по телефонным линиям применяются различные методы сжатия видеосигнала (например, условное обновление, JPEG, MJPEG), позволяющие в зависимости от реальной пропускной способности телефонной линии и необходимого качества изображения получать обновления практически в режиме реального времени.
Как правило, система передачи изображения по телефонным линиям состоит из передатчика, выполняющего алгоритм сжатия изображения, с модемом и персонального компьютера с модемом и программным обеспечением, выполняющего роль приемника и видеомонитора.
Перспективным является использование в СТН оптоволоконных технологий. Оптическое волокно в сравнении с традиционным электрическим проводником обладает несколькими очевидными преимуществами. Во-первых, оно представляет собой среду, в которой информация в виде световых импульсов распространяется с очень незначительными потерями. Таким образом, информацию по оптоволокну можно передавать на большие расстояния без промежуточного усиления. Во-вторых, оптическое волокно делает возможным осуществление одновременной передачи большого числа независимых сигналов по одному
96
каналу. Это позволяет заменить десятки электрических кабелей одним оптико-волоконным кабелем. В-третьих, оптоволокно гарантирует высокую помехозащищенность и конфиденциальность передаваемой информации.
Эти свойства оптоволокна оказываются весьма полезными для построения систем передачи видеоизображений от телевизионных камер на большие расстояния. Например, по наилучшему коаксиальному кабелю передача видеоизображения без промежуточного усиления возможна на расстояние не более 500 метров. В то же время по многомодовому оптоволокну такая передача стандартного видеосигнала возможна на расстояние до 4 - 5 км, а по более качественному одномодовому волокну - на расстояние до 80 км. Причем, по одному волокну может передаваться одновременно несколько каналов видеоинформации и дополнительная цифровая командная информация для управления поворотными устройствами и вариообъективами.
БЕСПРОВОДНЫЕ КАНАЛЫ СВЯЗИ
При развертывании мобильных и переносных систем видеонаблюдения и при невозможности (нецелесообразности) прокладки кабельных линий, используются радиоканалы связи. Дальность передачи при этом составляет от нескольких сотен метров до нескольких километров. В простейшем случае камера подключается к радиопередатчику дециметрового диапазона, а сигнал принимается на обычный телевизор. Однако такие системы имеют существенные недостатки: могут создавать помехи бытовому теле-, радиовещанию, а сигнал в зоне действия передатчика может принимать преступник. Этих недостатков лишены радиосистемы, работающие в сантиметровом диапазоне, а также инфракрасные и лазерные системы.
Инфракрасные системы работают следующим образом: передатчик ИК-диапазона преобразует сигнал от одной или нескольких камер в модулированнное излучение ближнего инфракрасного диапазона (780-850 нм) и выдает в виде узкого луча. Приемник, находящийся на расстоянии до 2000 м, осуществляет обратное преобразование. Такие системы не требуют разрешения на применение системы от Государственного комитета по радиочастотам России, однако они достаточно дорогостоящие, а их дальность действия в значительной мере зависит от оптической плотности среды (снег, дождь, туман, пыль и т.п.).
Большинство беспроводных систем передачи видеосигнала имеют достаточно узкие диаграммы направленности и поэтому такие системы критичны к выравниванию и установке передающих и приемных антенн. При проектировании таких систем и их монтаже упор должен быть сделан на методы выравнивания и жесткости крепления антенн. Естественные движения высоких сооружений, на которых закреплены антенны, могут серьезно воздействовать на эффективность системы передачи.
15.3. ОБОРУДОВАНИЕ УПРАВЛЕНИЯ И КОММУТАЦИИ СИГНАЛОВ ИЗОБРАЖЕНИЯ
Устройства управления и коммутации видеосигналов - это устройства, управ-
ляющие потоками информации в СТН сигналами изображения, сигналами тревоги и управляющими сигналами. Общая структурная схема устройства управления и коммутации приведена на рис.35.
Устройства управления и коммутации подразделяются на:
-последовательные переключатели (Switcher),
-видеоквадраторы (Quad spliter),
-мультиплексоры (Multiplexer),
-матричные коммутаторы (Matrix switcher).
97
Рис. 35 Общая структурная схема устройства управления и коммутации
Последовательный переключатель - это устройство, позволяющее последовательно автоматически или вручную подключать источники видеосигнала к входу видеомонитора на определенное время (по ГОСТ 51558-2000).
Последовательный переключатель - самый простой тип устройств управления и коммутации, позволяющий строить системы, в которых оператор будет последовательно наблюдать за всеми охраняемыми зонами объекта, а видеомагнитофон - записывать только то, что в данный момент времени видит оператор на экране видеомонитора (рис. 36). В итоге информация из охраняемых зон, изображений которых в данный момент времени нет на экране видеокоммутатора, бесследно теряется.
коммутатор
Рис.36. Схема работы последовательного переключателя
Современные последовательные переключатели имеют также ряд дополнительных функций, помогающих оператору:
1.Наличие встроенного генератора символов, времени, даты.
2.Наличие входа синхронизации.
3.Автоматическое и ручное "замораживание" кадра на экране видеомонитора.
4.Контроль пропадания видеосигнала. Т.е. пропадание входного видеосигнала последовательный переключатель воспринимает как тревожную ситуацию.
Квадратор - это устройство, позволяющее одновременно выводить на экран видеомонитора изображения от четырех источников видеосигнала, размещая их в соответствующих сегментах экрана (по ГОСТ 51558-2000).
Вотличии от последовательного переключателя, с помощью квадратора оператор видит постоянно изображения всех четырех охраняемых зон объекта (рис.37).
98
Рис. 37 Схема работы квадратора
Квадратор осуществляет цифровую обработку видеосигнала (квадрирование), поэтому на входе сигнал от телевизионных камер представляется в цифровом виде, а на выходе квадратора формируется аналоговый полный видеосигнал.
Существуют два типа квадраторов: квадраторы последовательного действия и квадраторы реального времени.
В квадраторе последовательного действия "оцифровка" изображений происходит последовательно по одному кадру от каждой телевизионной камеры, затем обработка (формирование квадрированного изображения) и формирование выходного полного видеосигнала. При этом период смены изображений на экране видеомонитора будет равен 0,16 с, т.е. частота кадров будет равна 6,25 Гц. Из-за этого изображение на экране видеомонитора получается "дерганым", что приводит к преждевременной усталости оператора.
В квадраторе реального времени "оцифровка" изображения от всех телевизионных камер происходит параллельно, поэтому и частота кадров не меняется и равна 25 Гц.
Существенным недостатком всех квадраторов является то, что изображение на экране видеомонитора имеет разрешение в 2 раза ниже исходного. Т.е. если разрешение телевизионных камер в системе 400 ТВЛ, то после прохождения видеосигналов через квадратор в режиме квадрированного видеоизображение на экране видеомонитора будет уже 200 ТВЛ (это без учета потерь в линиях связи, видеомониторе и других технических средствах СТН). При этом качество изображения на экране видеомонитора ухудшится, т.е. не будут различаться мелкие детали изображения.
Данный недостаток квадраторов устраняется с помощью подключения к квадратору извещателей охранной сигнализации и связи их с телевизионными камерами (рис. 38). Тогда при срабатывании охранного извещателя, изображение от связанной с ним "тревожной" телевизионной камеры выводится на дополнительный ("тревожный") видеомонитор в полноэкранном режиме, т.е. без потери разрешения и записывается на видеомагнитофон (рис.
39).
3
Рис. 38 Схема совместной работы извещателей охранной сигнализации и СТН
Рис. 39 Схема совместной работы извещателей охранной сигнализации и СТН с записью на видеомагнитофон
Современные квадраторы имеют также ряд дополнительных функций, помогающих оператору:
1.Автоматическое и ручное "замораживание" кадра на экране видеомонитора.
2.Контроль пропадания видеосигнала. Т.е. пропадание входного видеосигнала квадратор воспринимает как тревожную ситуацию.
3.Цифровое увеличение изображения на экране видеомонитора.
4.Встроенный последовательный переключатель.
5.Балансировка яркости изображения от всех телевизионных камер (т.е. создание равнояркого квадрированного изображения).
4