城区HFC光电混合宽频共缆监控系统设计方案

一、用户需求分析
1．用户情况简述
      ××县位于陕西省北部，毛乌素沙漠南缘，东临榆阳区、米脂县，南接子洲、子长县，西与靖边县接壤，北靠内蒙古乌审旗，矿藏丰富，交通便利。改革开放以来，凭着煤炭、石油、天然气等优势资源，地方经济得到稳步发展，人民生活日益富足，随着资源开发与经济发展，城市化建设进程的日益加快，大量的农村人口和外来人口的涌入，给社会治安综合治理增加了很大的难度，加之中央提出“和谐社会”与“平安城市”的建设目标，人民群众对生命财产安全提出更高要求，客观要求采用高新技防与人防相结合的手段来确保地方治安稳定，为地方经济发展保驾护航。
      ××县城区建设监控系统，对于维护城区治安、保障人民生命财产不受侵犯、遏制重大犯罪案件发生可起到至关重要的作用。在城区范围内重要路段和十字路口设置监控点进行全天候监控，使公安人员能够动态实时掌握整个城区的社会治安情况和交通情况，以便应付紧急情况发生，进行统一调度指挥。
2.用户对系统的建设要求与目标
      为达到有效治安的目的，××县公安局结合城区的具体情况提出建设监控系统的具体需求，如下所述：
      ××县公安局城区安防监控系统工程（目前一期工程）在县委、县政府、渔靖路榆邵殿路交叉口、榆靖高速岔口、北郊加油站、长安路十字、解放路十字、自强路十字、怀远路十字、西沙十字等重要路口与政府要害部门设10个监控点，二期设计可包括银行、商场、学校、医院、煤矿等重要场所的扩容功能。
      系统应具有很强的兼容性与可扩展性，系统可以能够与交警道路监控、高空消防了望监控、城市卡口车辆监控、煤矿安全监控及其他不同行业、不同部门的模拟视频或数字视频集成在一个平台上，协调统一到同一平台上来管理控制，以避免系统重复建设投资。
      由于监控点分布于××县城区四周和市内主干道路，点位分散距离远达2-3公里，传输环境比较复杂，应在图像传输上保证监视图像清晰动态实时传输。
      监控资源能够县局指挥中心、分局指挥中心、派出所值班室、县局内部等单位，市委政府、省厅、省等行政主管部门多点共享实时监看。
      监控点应设置为球型可动云台摄像机，以确保监看场所和角度能根据需要及时变换。
3.城区监控概述
      随着我国城乡经济的日益发展和社会的不断进步和城市化进程的不断加快，使得城镇人口不断增加，流动人口给城镇的社会治安带来了巨大压力，同时也对社会治安的管理工作提出了更高的要求，特别是城市的人口密集区、商业繁华地段、大型商贸中心等公共场所是社会治安问题较多的地方。如何有效、快速地解决这些区域的治安问题，更有效地预防该区域刑事案件的发生，是摆在公安队伍工作人员面前的紧迫问题。
      电视监控系统主要由分布在人口密集公共场所、主要交通干道、十字路口、商贸中心的电视监控设备和监控指挥中心及公安干警人员组成。通过建立和运用实时动态监电视控系统，能有效地提高对主要交通干道和主要公共场所的动态控制和管理能力，增强处理社会治安突法事件的力度，给违法犯罪人员进行强有力的威慑，给城市良好的社会治安和人民群众的生命财产安全提供了坚实的保障。有利于 “平安城市”的建设与 “和谐社会”的创建与发展。
二、系统设计依据
      ××县公安局城区HFC光电混合安防监控系统工程方案的制定、设计，依照国家有关文件、标准和规定，主要有：
      《中华人民共和国安全行业标准》GA/T75-PT
      《民用闭路电视系统工程技术规范》GBJ42-1981
      《30MH—1GHZ声音电视信号电缆分配系统》GB6510—86
      《民用建筑电器设计标准》GB/T50314
      《安全防范工程程序与要求》GA/G75-94
      《视频安防监控系统技术要求》GAT367-2001
      《电视系统视频指标》ccir recommendation472-3
      《工业企业通信接地设计规范》及有关行业标准

三、系统设计目标
      方案设计以行业标准作为设计依据，结合××县城区的具体情况，以建设架构合理、安全可靠、产品主流、低成本、低维护量的监控系统为出发点，进行设计时本着“先进性、科学性、稳定性、经济性”相统一的目标进行设计。
      先进性：充分考虑到电子时代，科学技术迅猛发展的趋势，在技术上着眼超前。采用单片机控制、中频处理、FDM频分复用、FSK调制等先进科学技术研发的ST-6000光电混合共缆“一线通”电视监控传输系统，可用“一缆”光电结合双向共缆传输1～40路监控和控制信号，并且预留反向紧急广播系统传输空间。此系统无论在国内还是国外都是非常先进的监控传输系统解决平台。
      科学性：设计时充分考虑到监控传输环境的复杂多样性，对城区监控系统不仅需要远距离传输监控信号，还应有非常强的抗干扰能力。本方案所采用光电混合共缆传输系统不仅适用于城区、电场等电磁环境复杂场合监控系统的传输，还有非常强抗干扰能力，且用高频传输监控信号，只衰减载波不衰减图像信号，可使监控信号远传几至几十公里清晰可靠、实时动态、无延时。
      稳定性：HFC光电混合共缆“一线通”电视监控传输系统是基于成熟稳定的CATV技术工作的，而CATV技术在我国应用已经有二、三十年的历史了，非常稳定可靠。
      经济性：对于建设监控系统来说，性能优越、技术先进是首要考虑的问题，经济性也忽略不得。我们在设计时充分考虑到这一层面，使系统架设先进简易又不失经济可靠。几十路监控信号采用“一根”电缆传输不仅可以大大减少施工材料和施工费用、工期缩减过半，而且还减少了系统维护费用，提高了系统的稳定性和抗干扰能力。
      可扩充性：本方案设计时已充分考虑今后发展需要，系统具备扩充与升级换代的空间。CATV共缆监控系统为1000MHz的带宽，一根电缆可同时宽频传输40路信号，目前仅使用带宽的不到三分之一，具有很大的扩充空间。总线拓扑的结构，增加监控点时，只需就近将信号线接入系统总线即可，无需大量二次布线。
      工程施工规范性：由于本系统是一个严格的综合性系统，在系统的设计与施工过程中应参考各方面的标准与规范，严格遵从各项技术规定，做好系统的标准化设计与施工。

四、方案设计
      根据××县公安局提出的重点监控、远程传输、资源共享、高清画质、动态实时、网络分控等具体要求，经过我公司对现场的实地考察，并通过对贵方要求的多次论证，最后确定前端用国际知名品牌摄像机，传输用我公司自主开发的ST-6000光电混合宽频共缆监控传输方式，光电结合传输监控信号“一缆”同时传输几至几十路监控及反向RS－485控制信号。
      该方案充分利用同轴电缆的宽频特性，采用FDM频分复用、FSK数据调制、单片机控制、软件编程等先进科学技术，通过监控信号进行不同高频频段调制，实现了多信号、多系统宽频共缆双向传输。不仅大大简洁了布线结构，提高了线缆的利用率；还节省了建设成本，缩短了施工周期；且提高了图像的传输频率，有效绕开了低频干扰频段，提高了系统的稳定性和可靠性，从根本上保证了监控信号高清稳定远程传输。架设了“一条大路通罗马”的新格局。
      在方案设计时充分考虑到城市发展，为监控系统扩容及扩展相应系统留有足够的空间和余量。同轴电缆的资源空间为1000MHz,本方案设计监控系统只利用其中不足1/4的空间，系统留有二十多路监控信号的扩容空间，且扩容时只需在总线就近接入即可，无需重新二次铺设电缆；并且系统还留有城市紧急广播的扩展空间，还可在本传输网络中添加10套调频紧急广播节目和1路控制信号。
      由此可见，本设计方案充分体现了现代电子技术、现代通信技术、现代控制技术与现代计算机技术的完美结合，其特点在于它所采FDM用频分复用、FSK数字调制等技术，将图像、声音、控制集于一身，实现了图像采集、传输、监控、记录、管理为一体监控系统。该系统为总线结构组网方式，施工布线简单、缩短了施工周期，提高了系统的可靠性，解决了××县城区监控、监控点多、点位分散、不易布线、传输距离远、等难题。

1.系统设计要点
1.1图像高度清晰问题
      贵方建设监控系统的目的，是对分布于城区不同方位的交通要道和重要公共场所治安进行全天候实时动态监视，并及时把获取的监视信息网络共享，使县、市、省相关主管部门和单位能够在网络调用监看。那么，拥有高清晰的夜间低照度条件下的监视效果视频信号源就成为建设实现本地和远程监控的关键一环。本方案采用韩国三星进口摄像机作为监控图像摄取端，该摄像机具有彩色转黑白、水平清晰度高、要求光照度低、强逆光补偿等特点，不仅能确保摄取的图像高度清晰，而且能适应室外场所白天黑夜不同照度的环境。
1.2远距离监控信号传输问题
      点位分散、距离监控中心远是贵方监控系统特点，采用传统视频基带传输方式只能传输300～400m，距离长了信号质量根本无法保证。采用纯网络监控方式，只能传输小画面、低画质的图像，而且受网络带宽限制，图像传输具有滞后性。经过仔细论证，我们决定采用光电结合方式，利用CATV技术传输利用6MHz空间传输一路视频，而且传输距离可达几至几十公里。考虑用户大量租用光纤会造成后期使用费用太高，为降低后期使用成本，做到系统的经济性和实用性相统一。经过对现场具体实地勘察，并通过公司充分技术论证，决定半径2Km内的点位共缆传输，距离监控中心较远的3个点租用光纤传输。
1.3传输环境复杂要求
      由于本监控系统分布在××县城区四周，现状是城区内已布有大量电力通信电缆、大功率交流电机、工业电气等，会产生强度很高的电磁辐射和电磁干扰，影响监控视频传输质量。故系统设计时防抗干扰是设计要点之一，不然监控图像质量就难以保证。本方案把图像搬移到高频频段的办法，绕开了常见低频干扰频段，大大提高了系统的抗干扰性能，确保监控图像高清晰传输。
1.4现场环境与气候的适应性
      ××县处于黄土高原的毛乌素沙漠南缘，风沙大，降雨多，建设监控应考虑系统的当地环境与气候的适应性，避免因环境不适应造成监视效果下降。选用球机，大的风沙和降雨会在球面留下斑点，使监视图像模糊不清；我们选用“重载云台+高清摄像机”的方式，确保系统监视效果不受风沙和降雨影响。况且，重载云台可以安装红外灯，确保夜视效果。
2.系统设计
      方案设计在××县城区主在县委、县政府、渔靖路榆邵殿路交叉口、榆靖高速岔口、北郊加油站、长安路十字、解放路十字、自强路十字、怀远路十字、西沙十字等处，安装室外球型日夜型彩色转黑白低照度高清晰摄像机，使分布于城区的各咽喉要害公共场所治安情况尽收眼底，足不出户可以远程实时动态监视。多路监控图像和控制信号通过宽频共缆方式集成到“一根同轴电缆”，借用城区已有光缆，利用射频的方式传输。确保监控图像动态实时清晰，达到国家图像四级以上标准，控制稳定可靠。
      图像经由光缆到达监控中心经过相应设备一路送到监视器现场监视；一路送到硬盘录像机进行24小时录像备份，并将硬盘录像机接入INTERNET网络，使分布于异地的主管部门能够通过网络共享监控资源，以便统筹管理和控制，从而实现了监控资源的网络化、集成化、数字化和智能化。
2.1系统监控点设置
2.1.1监控点设置表