www.automatyka-budynkowa.com - artykuły, Transmisja sygnałów wizyjnych
Automatyka Budynkowa

20 Wrzesień 2017 - Witamy

Artykuły branżowe
Artykuły
Katalog branżowy
Katalog
branżowy
Baza firm
Baza firm
Kalendarz
Kalendarz
Forum
Forum
Kontakt
Kontakt
Menu

TOP5 Produkty

TOP5 Firmy

Kalendarz wydarzeń
Wrzesień 2017

PnWtŚr CzPtSoNd
    123
45678910
11121314151617
18192021222324
252627282930 


Artykuły » Transmisja sygnałów wizyjnych


Transmisja sygnałów wizyjnych



Analogowy sygnał wizyjny jest przesyłany w systemach telewizji użytkowej najczęściej za pomocą kabli współosiowych, skrętek telefonicznych, światłowodów i łącz radiowych. Zamiana analogowego sygnału wizyjnego w postać cyfrową stwarza możliwości przesyłania obrazów w sieciach komputerowych oraz przez internet.

1. Kabel współosiowy

Do transmisji sygnałów wizyjnych stosuje się kable współosiowe o impedancji charakterystycznej 75 ohm. Takie przesyłanie jest proste w obsłudze i instalacji. Doskonale sprawdza się na małych odległościach, jest powszechnie stosowane w lokalnych instalacjach telewizji użytkowej.

Najważniejsze parametry kabla współosiowego to:

- tłumienie sygnału - [dB/100m], zależne od częstotliwości przesyłanego sygnału,
- pojemność liniowa - [pF/m], wynikająca z wzajemnego oddziaływania przewodu środkowego i ekranu jako okładek kondensatora,
- współczynnik ekranowania - [dB], obrazujący zdolność do ochrony przed promieniowaniem zewnętrznym,
- rezystancja ekranu i przewodu wewnętrznego - [ohm].


Wszystkie urządzenia telewizyjne są przystosowane do tego typu transmisji, taki jest bowiem standard wejść i wyjść urządzeń CCTV. Stąd też nie ma potrzeby stosowania jakichkolwiek urządzeń pośredniczących. I chociaż jest to najpowszechniej spotykana metoda transmisji, to jednak wpływa na jakość sygnału. W przypadku systemów czarno-białych wpływ toru kablowego objawia się obniżeniem poziomu sygnału zwłaszcza w zakresie wyższych częstotliwości, ponieważ tłumienie rośnie wraz z częstotliwością. Ogólne obniżenie poziomu sygnału daje się łatwo kompensować wzmocnieniem np. za pomocą wzmacniacza lub w najprostszym przypadku pokrętłem kontrastu w monitorze. Obniżenie wyższych składowych sygnału wizyjnego objawiające się zmniejszeniem ostrości może być kompensowane za pomocą specjalnych korektorów z charakterystyką odwrotnie proporcjonalną do charakterystyki kabla współosiowego przenoszącego sygnał wizyjny. Korektor taki musi zatem bardziej tłumić mniejsze częstotliwości. W systemach kolorowych wpływ toru kablowego objawia się ponadto obniżeniem nasycenia barw. Stąd też wynika wniosek, że należy stosować dobre kable, zwłaszcza przy przesyłaniu sygnałów kolorowych. Należy również unikać zbyt długich torów transmisyjnych budowanych na bazie przewodów współosiowych.

Ekran kabli współosiowych jest przewodem sygnałowym. Należy więc pamiętać, że wszelkie różnice potencjałów mas pomiędzy punktem nadawczym a odbiorczym dodają się do napięcia sygnału powodując zakłócenia obrazu. Podobnie rzecz się ma z zakłóceniami indukującymi się w ekranie przewodu z otoczenia. Powodowane w ten sposób zakłócenia pogarszają jakość obrazu, czasami w sposób nie do zaakceptowania. Transmisja sygnałów kablem współosiowym nie emituje zakłóceń, sygnał bowiem nie "wycieka" dzięki obustronnemu ekranowi kabla.

Kabel współosiowy jest stosowany przede wszystkim do transmisji pojedynczych sygnałów na małe odległości. W zależności od jakości kabla osiąga się połączenia na odległości od 200 do 600 metrów. Przy większych odległościach i słabszych kablach konieczne jest stosowanie wzmacniaczy korekcyjnych. Przy dużych odległościach nie wystarcza już stosowanie dobrych kabli i wzmacniaczy korekcyjnych, zwłaszcza przy występowaniu silnych zakłóceń. Przesyłanie sygnałów wizyjnych na odległości powyżej 1km staje się rozwiązaniem dość ryzykownym. Wówczas od razu należy pomyśleć o innej metodzie transmisji.

2. Skrętka telefoniczna

Skrętka telefoniczna jest tworzona z pary izolowanych przewodów miedzianych skręconych spiralnie wokół siebie. Skrętka telefoniczna stwarza możliwość transmisji kilku sygnałów w jednym kablu (skrętki wieloparowe). Ten rodzaj transmisji może być stosowany w istniejących sieciach telefonicznych i komputerowych. Zaletą jest wysoka odporność na zakłócenia zewnętrzne. Wynika to z nadawania takich samych sygnałów w obu przewodach w przeciwnych fazach i stosowania wzmacniaczy różnicowych na końcu linii. Takie rozwiązanie wytłumia składowe sumacyjne, czyli zakłócenia pojawiające się w kablu w wyniku oddziaływania otoczenia.

Ogólnie do różnicowej transmisji sygnałów wizyjnych zaleca się stosowanie skrętki nieekranowanej. Stosowanie skrętki ekranowanej może powodować skrócenie maksymalnego zasięgu w porównaniu ze skrętką nieekranowaną. Należy przyjąć, że zmniejszenie zasięgu wyniesie kilka procent dla kabli z pojedynczym ekranem (np. skrętki komputerowe FTP) lub nawet kilkudziesiąt procent dla kabli z indywidualnie ekranowanymi parami (skrętki komputerowe STP). Ponadto mogą wystąpić problemy z właściwą korekcją tłumienia toru, bowiem urządzenia transmisyjne optymalizowane są zwykle do kabli nieekranowanych. Zaś charakterystyki przenoszenia kabli ekranowanych i nieekranowanych się różnią. Czasami jednak nie da się uniknąć stosowania kabli ekranowanych, np. gdy w pobliżu trasy kablowej znajdują się źródła silnych pól elektromagnetycznych, zwłaszcza impulsowych. Taka sytuacja występuje często w zakładach przemysłowych. Skrętki komputerowe wyższych kategorii są bardziej odporne na zakłócenia skrośne (przenikanie), stąd przy bardzo wysokich wymaganiach dotyczących jakości przesyłu, bądź też pracy systemu w obecności silnych zakłóceń wskazane jest stosowanie kabli kat.5.

System transmisji za pomocą skrętek telefonicznych wymaga stosowania układów dopasowujących do wejść i wyjść wizyjnych. Tanie, małe i wygodne w stosowaniu są urządzenia bierne. Urządzenia te dokonują konwersji niesymetrycznego sygnału wizyjnego na symetryczny i konwersji impedancji 75 omów na 100 omów po stronie nadawczej i odwrotnej po stronie odbiorczej toru przesyłowego. Są to urządzenia dwukierunkowe; zatem nie istnieje podział na nadajnik i odbiornik. Należy pamiętać, że są to urządzenia stratne. Urządzenia aktywne mają zdolność wzmacniania i kształtowania charakterystyki przenoszenia sygnałów. Dzięki temu zapewniają znacznie większe zasięgi transmisji przy zachowaniu dobrej jakości. Często są wyposażone w zabezpieczenia przeciwprzepięciowe, co jest bardzo ważne (wręcz konieczne) przy prowadzeniu kabli transmisyjnych poza budynkami.

Zastosowanie elementów biernych zapewnia przesyłanie skrętką nieekranowaną kat.5 sygnału wizyjnego kolorowego do 300m i monochromatycznego do 600m. Użycie urządzeń aktywnych może zapewnić - przy zastosowaniu takiego samego kabla - transmisję sygnału kolorowego do 1800m i monochromatycznego do ponad 2000m. To są w zasadzie maksymalne zasięgi i ze szczególną ostrożnością należy podchodzić do producentów, którzy podają większe odległości. Najlepszym sposobem na zwiększenie zasięgu jest zastosowanie stacji pośredniej (tzn. wzmacniacza zawierającego odbiornik i nadajnik). Należy oczywiście pamiętać, o konieczności doprowadzenia zasilania do stacji pośredniej.

3. Światłowód

Bardzo dobrym medium transmisyjnym jest światłowód. Obecnie powszechnie stosuje się światłowody jednomodowe (SM) i wielomodowe (MM), które różnią się między sobą właściwościami transmisyjnymi. W przypadku światłowodów jednomodowych strumień optyczny rozchodzi się w nitce światłowodu niemal bez odbić od zewnętrznych krawędzi włókna. W przypadku światłowodów wielomodowych strumień optyczny wielokrotnie odbija się od krawędzi ulegając wielokrotnym załamaniom. W związku z tym do dociera odbiornika różnymi drogami, w różnym czasie i w różnej fazie wywołując różnorakie zniekształcenia sygnału ograniczające zasięg, zwłaszcza w zakresie większych częstotliwości. Cechą odróżniającą oba typy światłowodów jest średnica rdzenia, która w przypadku światłowodów jednodomowych wynosi 2-10ľm, zaś w przypadku wielodomowych standardowo 50 lub 62,5ľm.

Najważniejszą cechą światłowodu jest tłumienność w odniesieniu do długości fali optycznej (tzw. okna).
Typowe wartości dla światłowodów wielomodowych (MM) wynoszą:

a) okno 850nm - 3dB/km,
b) okno 1300nm - 1dB/km,
c) opno 1550nm - nie stosowane.
W przypadku światłowodów jednomodowych (SM) wartości tłumienności dla poszczególnych okien przedstawiają się następująco:
a) 850nm - nie stosowane,
b) 1300nm - 0,5dB/km,
c) 1550nm - 0,25dB/km.


Światłowód wprowadza bardzo małe zniekształcenia przesyłanego sygnału. Może to mieć ogromne znaczenie przy planowaniu instalacji, gdy jest wymagana bardzo wysoka jakość przesyłanego obrazu. W przypadku konieczności transmisji na odległości rzędu kilkunastu, czy kilkudziesięciu kilometrów światłowody są w zasadzie jedynym medium. Przy dużych odległościach można również skorzystać z gotowej infrastruktury komunikacyjnej zbudowanej na światłowodach. Ponadto światłowód jest trwały (nie koroduje) i odporny na warunki atmosferyczne.

Ponadto transmisja światłowodowa doskonale sprawdza się w warunkach silnych zakłóceń. Typowym przykładem są hale przemysłowe, gdzie zastosowanie kabli współosiowych może przysporzyć wiele kłopotów. Silne zakłócenia energetyczne powodują wiele problemów, których przyczyny są trudne do określenia, a skutki trudne do usunięcia. Łącze światłowodowe jest bardzo odporne na wszelkiego rodzaju zakłócenia elektromagnetyczne. Dotyczy to zarówno zakłóceń współbieżnych, jak i indukowanych na trasie kabla. Światłowód stanowi doskonałą izolację galwaniczną, nie występują tutaj oczywiście ani różnice potencjałów, ani prądy błądzące. Nie bez znaczenia jest również fakt, iż sam światłowód nie generuje zakłóceń elektromagnetycznych.

Najprostszą metodą transmisji sygnału wizyjnego jest metoda bezpośredniej modulacji intensywności strumienia świetlnego (IM). Metoda ta jest najczęściej stosowana do przesyłania wizji światłowodem wielodomowym na odległości do 5km przy zachowaniu zupełnie dobrej jakości. Czasami do sygnału wizyjnego jest dodawany sygnał podnośnej zmodulowanej częstotliwościowo sygnałami audio lub danych. Innym sposobem transmisji sygnału wizyjnego (w tym również złożonego) jest szerokopasmowa modulacja częstotliwości (FM). Nowsze techniki stosują już cyfrowe przetwarzanie, w tym również z użyciem kompresji w celu zmniejszenia zajmowanego pasma częstotliwości. Modulacja intensywności strumienia świetlnego jest techniką wąskopasmową. Pozostałe techniki wymagają dużych pasm przesyłowych, a w związku z tym i światłowodów oraz urządzeń jednodomowych. Jest to konieczne przy zasięgach przekraczających 2-3km.

Ceny światłowodów i przetworników ciągle spadają, więc ten argument przestaje mieć istotne znaczenie w stosowaniu linii światłowodowych do transmisji sygnałów. Skomplikowane jest jednak zarabianie złącz i łączenie linii (trzeba mieć skomplikowane i ciągle drogie urządzenia). Jeżeli jest niewiele takich połączeń do wykonania, to sensowne jest zlecenie tego zadania specjalistycznej firmie.

4. Łącze radiowe



W terenie silnie zurbanizowanym mogą wystąpić warunki uniemożliwiające układanie przewodów. Wtedy w grę wchodzą łącza radiowe wykorzystujące fale wielkiej częstotliwości. Do przesyłania sygnałów telewizji przemysłowej coraz częściej wykorzystuje się mikrofale (przeważnie pasmo 2,4GHz). Takie rozwiązania są popularne w instalacjach do monitoringu okresowego, np. w przypadku różnego rodzaju imprez. W celu zapewnienia dobrej transmisji korzysta się z kierunkowych anten nadawczych i odbiorczych. W przypadku konieczności przesyłania sygnałów na znaczne odległości stosuje się linie radiowe zapewniające poprawną transmisję nawet na odległości kilkudziesięciu kilometrów.

5. Sieć komputerowa i internet



Jedną z nowych możliwości systemów telewizji dozorowej jest natychmiastowy podgląd obiektu znacznie oddalonego od obserwatora. Wiele rejestratorów jest wyposażonych w wyjście ethernet stwarzające możliwość przesyłania obrazów oraz pełnej kontroli nad systemem przez sieć komputerową (LAN, WAN). Ponadto niektóre urządzenia maja wbudowana funkcję serwera WEB i stwarzają możliwość przesyłania obrazów i sterowania systemem przez internet. Do przekazywania obrazów przez internet nie jest już potrzebny specjalny komputer, a działanie systemu nie jest zależne od stabilności systemu operacyjnego tego komputera. Są to bowiem urządzenia autonomiczne, mające własny system operacyjny, które są wyposażone w mechanizmy transmisji obrazu, zdalnego sterowania oraz obsługi sytuacji alarmowych. Instalacja tych urządzeń wymaga jedynie prostego skonfigurowania i podłączenia do internetu.

Do zdalnego oglądania obrazów wysyłanych przez serwer WEB wystarczy zwykły komputer z dostępem do internetu i standardowa przeglądarka internetowa. Konieczna jest oczywiście znajomość adresu, pod którym jest dostępny serwer. Jest to idealne rozwiązanie do pracy z rozległym systemem składającym się z wielu instalacji telewizji dozorowej. Dotyczy to np. systemów telewizji dozorowej rozproszonych w wielu punktach miasta lub nawet na terenie całego kraju. Może też być wykorzystywane do zdalnej (np. z domu) obserwacji aktualnej sytuacji na terenie małej firmy. Zainstalowanie dedykowanych serwerów sieciowych w każdym punkcie (oddziale firmy) umożliwia monitorowanie wielu obiektów z jednego miejsca. Wystarczy komputer z dostępem do internetu i standardowa przeglądarka internetowa.

Część funkcji wymaga zainstalowania na tym komputerze dodatkowego oprogramowania, które jest dostarczane wraz z serwerem. Oprogramowanie takie powoduje, że użytkownik może wybrać z listy kamerę, a następnie oglądać wysyłany przez nią obraz. Ponadto możliwe jest zdefiniowanie podglądu w trybie podziału, sekwencji itp. W wielu urządzeniach są zaimplementowane funkcje telemetryczne. Do serwera można zatem podłączyć zintegrowane kamery szybkoobrotowe i zdalnie nimi sterować. Systemy zapewniają w reguły możliwość sterowania Pan/Tilt/Zoom, ustawianie ostrości oraz wybieranie zaprogramowanych pozycji kamery. Ponadto w niektórych rozwiązaniach występuje możliwość dwustronnego kontaktu głosowego.

Serwery sieciowe mogą być stosowane w instalacjach alarmowych jako urządzenia do weryfikacji alarmu. Nie każda sygnalizacja alarmu przez centralę alarmową musi świadczyć o realnym zagrożeniu chronionego obiektu. Dzięki takiemu systemowi można za pomocą komputera z dostępem do internetu natychmiast sprawdzić obiekt, w którym został zasygnalizowany alarm. Często serwery umożliwiają wysyłanie informacji po wykryciu alarmu na zadeklarowany adres e-mail. Do powiadomienia mogą być dołączane zdjęcia wykonane w momencie i miejscu wystąpienia alarmu.

Bardzo ważnym zagadnieniem jest ochrona przesyłanych informacji - danych konfiguracyjnych, obrazów i sygnałów alarmowych. Należy pamiętać, że odpowiednio wyszkolony intruz może te dane przechwycić i zmodyfikować w czasie rzeczywistym, sprytnie oszukując aplikację. Może podszyć się pod administratora lub użytkowników, na przykład podszywając się pod jej użytkowników i przejąć systemem. Albo po prostu wyłączyć alarm. Oglądanie przesyłanych przez internet obrazów powinno być możliwe tylko po podaniu (zapisanych w pamięci serwera) nazwy użytkownika i hasła. Same dane zaś powinny być odpowiednio zakodowane.

Autor: Aleksy Kordiukiewicz, "AVAL"



Dodano: 9.09.2009

SKLEP INTERNETOWY


Nowości w katalogu



PARTNERZY SERWISU