光端機(jī)在安防監(jiān)控領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用

1、光端機(jī)在安防監(jiān)控領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用一、光端機(jī)的發(fā)展歷程與工作原理1. 光端機(jī)發(fā)展概述近年來(lái)光纖通信技術(shù)獲得了飛速發(fā)展，在視頻監(jiān)控中的需求也迅猛 增長(zhǎng)。光端機(jī)由于具有傳輸帶寬大、傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾等諸多優(yōu) 勢(shì)，非常符合視頻業(yè)務(wù)信息量巨大的傳輸要求，同時(shí)由于光端機(jī)以 及光纜成本的大幅降低，光端機(jī)迎來(lái)了高速發(fā)展的黃金期，大量應(yīng) 用到各行各業(yè)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中。光纖通訊容量大，理論可利用帶寬達(dá) 50000GHz傳輸距離遠(yuǎn), 無(wú)中繼傳輸可達(dá)5080公里；光纖由玻璃做成，抗電磁抗干擾，傳 輸質(zhì)量好，光纖傳輸?shù)倪@些優(yōu)點(diǎn)特別適合視頻業(yè)務(wù)傳輸要求。光端機(jī)主要是在安防監(jiān)控系統(tǒng)用來(lái)傳輸視頻、數(shù)據(jù)、以太網(wǎng)、 音頻等綜合信

2、息，主要分為模擬光端機(jī)和數(shù)字光端機(jī)，基于傳輸介 質(zhì)的不同有單模光端機(jī)和多模光端機(jī)之分，但隨著技術(shù)的發(fā)展模擬 光端機(jī)已基本被淘汰。近些年來(lái)，由于光纖通信技術(shù)的飛速發(fā)展，光纖和光器件的價(jià) 格下降很快，使得光纖監(jiān)控系統(tǒng)的造價(jià)大幅降低，所以光纖和光端 機(jī)在監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越普及。而在前幾年，光端機(jī)傳輸僅僅 是長(zhǎng)距離通訊不得不采取的方式，由于原材料成本高、數(shù)字技術(shù)不 成熟等問(wèn)題，很多近距離傳輸或?qū)鬏斮|(zhì)量要求較高的場(chǎng)合并沒(méi)有 得到大范圍應(yīng)用。但隨著對(duì)數(shù)字核心技術(shù)的掌握、原材料成本的降 低、加上它幾近 “零衰減”的完美傳輸效果，使得它在許多近距離 監(jiān)控中也大量使用，并且它所體現(xiàn)出極高性價(jià)比的優(yōu)勢(shì)是其他

3、傳輸 方式無(wú)法匹敵的。2. 光端機(jī)的工作原理 光端機(jī)是光通信系統(tǒng)中的傳輸設(shè)備，主要是進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換及傳 輸功用，連接在光纖兩端，一般都是成對(duì)使用，在遠(yuǎn)端（發(fā)射端） 將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)并通過(guò)光纖傳送到近端（接收端） ，近端再將 光信號(hào)轉(zhuǎn)換回電信號(hào)，也就是說(shuō)通過(guò)光端機(jī)傳輸?shù)男盘?hào)需要經(jīng)過(guò)兩 次信號(hào)轉(zhuǎn)換，第一次把要傳輸?shù)男盘?hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，經(jīng)過(guò)光纖傳輸 之后，第二次再把光信號(hào)轉(zhuǎn)換回電信號(hào)，光端機(jī)在整個(gè)傳輸過(guò)程當(dāng) 中只充當(dāng)傳輸角色，不會(huì)改變信號(hào)的本質(zhì)，只承擔(dān)長(zhǎng)距離傳輸?shù)娜?務(wù)。光纖和光端機(jī)應(yīng)用在安防監(jiān)控領(lǐng)域里主要是為了解決兩個(gè)問(wèn) 題：一是傳輸距離，一是環(huán)境干擾。雙絞線和同軸電纜只能解決短 距離、小范圍內(nèi)的

4、監(jiān)控圖像傳輸問(wèn)題，如果需要傳輸數(shù)公里甚至上 百公里距離的圖像信號(hào)則需要采用光纖傳輸方式。另外，對(duì)一些超 強(qiáng)干擾場(chǎng)所，為了不受環(huán)境干擾影響，也要采用光纖傳輸方式。光 纖具有傳輸帶寬大、容量大、不受電磁干擾、受外界環(huán)境影響小等 諸多優(yōu)點(diǎn)，一根光纖就可以傳送監(jiān)控系統(tǒng)中需要的所有信號(hào)，傳輸 距離可以達(dá)到上百公里。光端機(jī)可以提供一路和多路圖像接口，還 可以提供雙向音頻接口、一路和多路各種類(lèi)型的雙向數(shù)據(jù)接口（包 括RS232 RS485以太網(wǎng)等），并可將它們集成到一根光纖上傳 輸。光端機(jī)為監(jiān)控系統(tǒng)提供了靈活的傳輸和組網(wǎng)方式，信號(hào)質(zhì)量好、穩(wěn)定性高。二、光端機(jī)在安防監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)1. 遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)

5、光通信最大的優(yōu)點(diǎn)就是傳輸距離遠(yuǎn)，例如在各個(gè)平安城市項(xiàng)目中， 不僅面廣范圍大，而且距離遠(yuǎn)，前端視頻圖像距離監(jiān)控中心往往幾 公里甚至幾十公里，采用同軸電纜根本實(shí)現(xiàn)不了遠(yuǎn)距離傳輸，即使 采用其他方法如雙絞線也只能解決近距離傳輸?shù)膯?wèn)題，此時(shí)，就要 借助光端機(jī)和光纖來(lái)發(fā)揮其遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)了，光端機(jī)可以通過(guò) 光纖傳輸數(shù)公里甚至上百公里距離的圖像信號(hào)。正因?yàn)槿绱?，光?機(jī)幾乎成為平安城市項(xiàng)目的標(biāo)配設(shè)備。2. 抗干擾的優(yōu)勢(shì)光通信的另外一大優(yōu)點(diǎn)就是抗干擾。線路受干擾、圖像質(zhì)量受 影響是工程人員最頭疼的問(wèn)題，線路的干擾，排查起來(lái)也非常困 難，而且有時(shí)候有些干擾是無(wú)法回避的，如強(qiáng)電場(chǎng)、磁場(chǎng)的干擾就 無(wú)法避免，有時(shí)

6、很近的傳輸距離傳輸?shù)男Ч急容^差，即使后期采 用一些補(bǔ)救措施，甚至增加一些抗干擾設(shè)備，往往效果也不理想， 而且治標(biāo)不治本。而采用光端機(jī)通過(guò)光纖來(lái)傳輸，由于光纖內(nèi)部構(gòu) 造是玻璃，傳輸?shù)男盘?hào)是光信號(hào)，因此可以不受電磁干擾，從而從 源頭上解決了周?chē)碾姶鸥蓴_問(wèn)題。3. 成本的優(yōu)勢(shì)隨著科技的進(jìn)步，光通信發(fā)展到今天，應(yīng)用已非常廣泛，價(jià)格 也已不像幾年前那樣昂貴了，特別是光纖，可以說(shuō)是非常便宜了，與此同時(shí)，有色金屬如銅等越來(lái)越貴，同軸線纜的價(jià)格一直居高不 下，這一正一負(fù)的對(duì)比，更能顯示光端機(jī)和光纖的成本優(yōu)勢(shì)所在。 同時(shí)由于光通信傳輸信息量大，往往一根光纖就可傳輸多路視頻數(shù) 據(jù)，例如，我們常用的八路視頻一路

7、反向數(shù)據(jù)光端機(jī)，其一根單模 光纖就解決了八根視頻線和八根控制線需要解決的問(wèn)題，布線等工 程量也隨之大大減少，因此在很多工程方案中，即使距離不是很 遠(yuǎn)，使用光端機(jī)的傳輸方案也已經(jīng)比線纜成本更低。綜上所述，光端機(jī)和光纖正發(fā)揮其傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾、成本 低等優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用到工程現(xiàn)場(chǎng)中，光端機(jī)的發(fā)展迎來(lái)了“黃金時(shí) 代”。三、光端機(jī)在應(yīng)用中的幾個(gè)要點(diǎn)從模擬光端機(jī)到數(shù)字光端機(jī)、從多模光端機(jī)到單模光端機(jī)、從 標(biāo)清光端機(jī)到SDI高清光端機(jī)大量應(yīng)用于各行各業(yè)的視頻監(jiān)控 系統(tǒng)中，積累了不少光端機(jī)研發(fā)經(jīng)驗(yàn)與應(yīng)用心得。一臺(tái)品質(zhì)卓越的 光端機(jī)要經(jīng)受得起時(shí)間與環(huán)境的考驗(yàn)，優(yōu)秀的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與過(guò)硬的產(chǎn) 品質(zhì)量是必不可少的，那么

8、在我們選用光端機(jī)時(shí)需要著重考慮哪幾 點(diǎn)呢？1. 視頻帶寬視頻帶寬是一個(gè)老生常談的問(wèn)題，視頻帶寬不足，監(jiān)視畫(huà)面細(xì) 節(jié)部分就不夠清晰，水平分辨率就低，嚴(yán)重的甚至?xí)霈F(xiàn)色彩失真 或丟失。正是由于視頻帶寬對(duì)圖像質(zhì)量的重要性，有些不法廠商故 意夸大產(chǎn)品的視頻帶寬來(lái)欺騙客戶，如某廠商生產(chǎn)的多路數(shù)字視頻光端機(jī)宣稱其視頻帶寬為8M可其對(duì)外公布的視頻采樣頻率是12.5M。按照奈奎斯特采樣定律，要真實(shí)地還原信號(hào)，其采樣頻率至 少應(yīng)該是信號(hào)頻率的兩倍，如此算來(lái)，這家廠商的光端機(jī)其理論視 頻帶寬無(wú)論如何也不可能超過(guò)6.25M。顯然，這是一個(gè)夸大性能欺 騙客戶的謊言，但并不是所有的客戶都能夠準(zhǔn)確識(shí)別廠商的謊言， 對(duì)于一

9、般的工程商和用戶可以通過(guò)觀察圖像的細(xì)節(jié)，粗略判斷設(shè)備 的視頻帶寬，此外，還可關(guān)注產(chǎn)品的采樣頻率。2. 圖像平均電平圖像平均電平是許多工程商不太注意或不太熟悉的一個(gè)指標(biāo)。 但是，如果說(shuō)到有些工程中遇到的一個(gè)問(wèn)題：視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)光端機(jī) 傳輸，當(dāng)畫(huà)面中有大面積的白色時(shí)（如攝像機(jī)被強(qiáng)光照射時(shí)）監(jiān)視 器上的畫(huà)面就會(huì)水平抖動(dòng)，那么工程人員一定不陌生。這就是因?yàn)?有些廠商生產(chǎn)的視頻光端機(jī)的圖像平均電平范圍太窄，當(dāng)圖像信號(hào) 中有大面積白色時(shí)，每行圖像信號(hào)中的直流分量增大，圖像平均電 平將會(huì)升高，從而造成行同步信號(hào)幅度減小或丟失，監(jiān)視器無(wú)法檢 測(cè)到行同步而發(fā)生畫(huà)面抖動(dòng)。3. 供電保障供電保障是保證設(shè)備正常工作的前

10、提要素，光端機(jī)的使用環(huán)境 非常惡劣，因此一款優(yōu)秀的光端機(jī)必須有可靠的電源供電適應(yīng)性。 在我們選擇光端機(jī)時(shí)應(yīng)盡量選擇輸入電源范圍寬的光端機(jī)，以適應(yīng) 實(shí)際工作環(huán)境。一般應(yīng)盡量選擇使用開(kāi)關(guān)電源的光端機(jī)，開(kāi)關(guān)電源 與線性電源相比，不僅效率高，而且開(kāi)關(guān)電源輸入電壓很寬，基本 能保證光端機(jī)在較大的電壓范圍內(nèi)正常工作，不會(huì)因?yàn)殡娋W(wǎng)不穩(wěn)而 造成光端機(jī)重復(fù)啟動(dòng)，中斷監(jiān)控視頻、音頻信號(hào)的傳輸。例如洪迪 公司的大部分光端機(jī)能適應(yīng)924V寬電壓工作，不會(huì)受電壓的輕微 變動(dòng)而影響光端機(jī)的正常工作。4. 環(huán)境 光端機(jī)的工作條件一般都比較惡劣，很多是應(yīng)用在野外，一年四 季，冬冷夏熱，溫度變化范圍寬，空氣濕度大。這就要求光端

11、機(jī)在 溫度范圍和濕度方面有更優(yōu)異的表現(xiàn)，以保證其能在惡劣環(huán)境下穩(wěn) 定工作，適應(yīng)安防監(jiān)控需要。例如洪迪生產(chǎn)的光端機(jī)就能在 -40C +70C的溫度和095%勺相對(duì)濕度下正常工作。5. 端口保護(hù)光端機(jī)的視頻端口、音頻端口、數(shù)據(jù)端口都是極容易遭受損害的部 位，靜電、浪涌、感應(yīng)雷擊都有可能造成光端機(jī)端口的損壞，除工 程中應(yīng)該嚴(yán)格按照施工要求小心操作外，設(shè)備本身也應(yīng)該提供必要 的端口保護(hù)，選擇光端機(jī)時(shí)，應(yīng)特別關(guān)注廠商的端口保護(hù)措施。洪 迪光端機(jī)在視頻接口、通訊接口、電源供電等方面都作了充分的保 護(hù)電路，以便光端機(jī)適應(yīng)惡劣的使用環(huán)境。（1）通訊接口保護(hù)對(duì)于目前運(yùn)用最為廣泛的RS485采用了三級(jí)保護(hù)措施。第

12、一級(jí)：雷電泄放泄放雷電或者感應(yīng)雷能量，從上千伏降至150V 左右。第二級(jí)：過(guò)流保護(hù)，使得電流沖擊小于 1 安培，如果電流超過(guò) 1A，保護(hù)電路自動(dòng)斷開(kāi)，將內(nèi)部電路和接口隔離，電流恢復(fù)正常，電路 自動(dòng)恢復(fù)。第三級(jí)：將第一級(jí)保護(hù)到 150V的電壓降低到710V,給芯片工作 提供正常的電壓范圍。（2）視頻保護(hù)電路 目前的視頻保護(hù)采用橋式保護(hù) +TVS 保護(hù)方式，保護(hù)等級(jí)可以達(dá)到 75V （視頻信號(hào)只有2V）,能保護(hù)到視頻信號(hào)的30倍以上。（ 3）電源保護(hù)電源保護(hù)采用兩級(jí)保護(hù)：? 過(guò)壓保護(hù)：采用 TVS 方式；?過(guò)流保護(hù)：采用自恢復(fù)保險(xiǎn)方式保護(hù)，如果輸入電流大于線路板正常工作電流值的 2 倍以上，自恢復(fù)保險(xiǎn)將電源斷開(kāi)，電路 正常，自恢復(fù)保險(xiǎn)供電恢復(fù)電路。四、光端機(jī)未來(lái)的發(fā)展 隨著我國(guó)城市建設(shè)的快速發(fā)展、 “平安城市”建設(shè)的不斷推進(jìn)，高 清監(jiān)控時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，光端機(jī)將迎來(lái)量和質(zhì)的飛躍。從量上來(lái)看， 越來(lái)越多的監(jiān)控系統(tǒng)中大規(guī)模需要使用光端機(jī)，光端機(jī)幾乎