一、 概述

在同軸電纜傳輸中即傳輸信號又傳輸電源，最早運用于有線電視系統。在國內，已經有十多年歷史。而如今把有線電視技術轉移到監控領域已經數年，但卻很少有人把電源的傳輸技術同時轉移過來。雖然我們曾反復倡議此技術在共纜監控領域的推廣，但卻還是有不少安防行業的朋友表示質疑甚至反對。而如今在監控系統中的電源線和數據線已經是一項不可忽略的開銷（每公里距離兩種線大約需要花費6000多元左右）。它應該引起業界的再度關注。

采用共纜技術傳輸信號的同時，如果再利用它同時傳輸電源和數據，這顯然可節約一筆不小的開銷。這種技術我們已經在實際監控工程中運用近一年時間，事實證明是完全可行的。

二、 傳輸原理

共纜監控傳輸技術是一種射頻寬帶技術。在有線電視中通常稱為HFC（光纖和同軸電纜混合）技術。它是把需要傳輸的視頻、音頻或數據基帶信號搭載在高頻載波上傳輸，到達目的地后，再從載波里取出基帶信號。這樣的傳輸方式可使同軸電纜的信息傳輸容量增加許多倍。高頻同軸電纜的頻率帶寬可達0 – 1GHz以上。現在通常使用的信號實際帶寬一般在5 - 860MHz。在共纜監控傳輸中的頻譜分配可見下圖。

圖1

由于直流電源的頻率是0HZ，交流電源的頻率是50Hz，顯然它們都可以通過同軸電纜傳輸。在共纜監控中，我們可以把5-30MHZ的頻段分為下行通道（控制信號從中心發出到監控攝像機的方向）。這個25MHz寬度的通道可以傳輸很多數據信號，但監控發出的控制信號（約100KHz帶寬）只占它的帶寬的0.5%不到。因此下行通道大部分資源是空閑的。

從監控攝像機到監控室方向我們稱為上行通道。帶寬從45MHz – 860MHz達815MHz。我們傳輸一個攝像機的視頻只需要8MHz，因此，上行通道最多可以傳輸100路視頻信號。但在實際工程中的情況是，一根同軸電纜傳輸的頻道數越少，工程越容易做。因此，每條線究竟計劃傳輸多少個頻道，需要根據技術實力而定。

在對電纜供電時，采用的是有線電視系統目前通用的電源插入器。它完成電源與高頻載波的混合，提供高頻通路和隔離高頻與電源的信號通道。電源到達前端（攝像機端）后，再利用分離器，把信號和電源分離開。

三、 實現方法及成本比較

通過同軸電纜集中供電我們分為兩種方式：一種是直流供電，另一種是交流供電。無論那種供電方式，供電點都可在任何距離插入。供電電壓建議控制在60V以下。

1. 直流集中供電：此方式一般用于固定攝像機，它最大好處就是供電方法簡單，每個前端電源只需極少成本。每個攝像機不再需要電源變壓器，這些節省的變壓器成本完全可以用于購買集中供電電源和插入器。由線損引起的各前端電壓的差異，主要靠直流穩壓器來解決。去掉的RVV電源線，基本就是純節約的開銷。

2. 交流集中供電：在監控系統中如果出現需要控制云臺和鏡頭的監控點，建議采用這種方式。如果同一線路中既有固定攝像機，又有云臺和鏡頭需要控制。也只能全部采用交流供電方式。在交流供電情況下，每個攝像機需要配置一個60V交流調壓變壓器取代原來的220V變壓器(不增加成本)，以適應線損造成的低壓交流到達前端的電壓差異。干線上還需增加大功率的220V轉60V的變壓器和電源插入器。額外增加的大功率變壓器和電源插入器的成本只能用節省的電源線成本來彌補。彌補后剩下的錢才是節約的成本。下面以一個工程設計實例來計算交流集中共纜供電與傳統供電方式的成本。

圖2

上圖的監控系統共采用SYWV-75-7的同軸電纜1231米。如果采用傳統方式敷設電源線，根據耗電和距離情況，一般采用2 × 2.5截面的RVV線。這種電線目前的價格大約在4.5元/米。那么系統花費的電源線費用是1231 × 4.5 = 5539.5元。在集中供電系統中配置是：一個60V10A的電源，成本大約是700元，一個電源插入器，成本大約是90元。每個前端需要增加一個信號分路器，大約在15元，14路攝像機共需4 × 15 = 210元。這三項總共開銷是1000元，這樣，工程節約的成本是：5539.5 – 1000 = 4539.5元。假設全部采用直流供電。

3. 傳統傳輸供電：在傳統點對點的視頻傳輸中，同樣可以采用同軸電纜供電方式。不過在傳輸時，需要對視頻信號進行調制解調處理。由于這種供電大多是單一負載，流過同軸電纜的電流不大。供電器全部可以放在監控室內。這種傳輸方式的接線見下圖：

圖3

上圖供電方式的基本配置是：一個集中供電電源、兩個信號復用器、一對調制解調器。

后端（監控室端）調制解調器可把中心輸出的數據控制信號調制成數據載波信號，然后與電源混入電纜后傳送到各前端的穩壓器和調制解調器。控制信號的取出和圖像信號的調制回傳，全部由前端調制解調器來完成。假設上圖的傳輸距離為1000米，我們可以分別算出兩種不同供電方式的成本。

傳統RVV1*2線供電：假設采用1.0×2的RVV線。1000米所需線材成本為：
1000×2.4=2400(元)

75-5同軸電纜供電：集中供電器一臺98元，信號混合\分離器兩只30元，調制解調器一對248元。所需設備成本為：
98 + 30 + 248 = 376 （元）

同軸電纜供電節約的成本為：2400 – 376 = 2024（元）

如果多條同軸電纜在監控室共用一個供電電源，成本還可有望降低。

4. 控制信號傳輸：同軸電纜在傳輸圖像信號和電源的同時，還可以把控制數據信號從監控中心發到各解碼器。這顯然給每路信號增加了數據調制解調器的成本。這個成本只能用省去的數據傳輸線的成本來彌補。我們用一條500米傳統傳輸方式與其做比較，計算兩種方式各需的成本。

傳統數據傳輸：500(米) ×1.5（元）=750元
電纜數據載波：數據調制解調器一對：150元
能節約的成本為：750 – 150 = 600元

以上可知，距離越長，共纜傳輸數據方式越省錢。在實際使用中，數據調制解調器與圖像調制解調器是集成在一起的。計算線材的價格可能與各地市場價有所差異。大家可以以當地實際購買價進行計算比較。

四、 共纜供電和數據傳輸設備

1、 集中供電器：集中供電器分為直流集中供電器和交流集中供電器。

•  直流供電器：直流供電器市場上有各種電壓和電流規格。比如電壓有15V\20V\30V\64V等。電流有1A/2A/3A/5A/10A/20A/30A等。至于需要選擇多大的電壓和電流的供電器，需要根據攝像機的工作電流和電纜的型號及長度來決定。計算方式是：各攝像機工作電流的總和即是需要選擇的電流規格；攝像機需要的工作電壓+電纜的線損電壓即是需要選擇的電壓規格。但在選擇中需要留有一定余量。下面是一種直流穩壓可調供電器的實物圖：

圖4

上圖的電源電壓和電流保護都是可調的。調整范圍是0 – 最大電壓和最大電流。

•  交流供電器：交流供電器有磁飽和穩壓60V輸出供電器和非穩壓電壓可調輸出兩種。磁飽穩壓型只有60V電壓輸出，電流有4A/6A/10A等。非穩壓供電器可以有各種電壓和電流輸出。選用穩壓型或非穩壓型需要根據各地區的供電穩定性來決定。電壓的選擇是：24V+電纜線損= 供電電壓。電流的選擇與直流供電相同。

非穩壓型供電器價格相對便宜，并且供電電壓可以根據實際工程情況進行相應調整。只要區域供電電壓波動不是太大。完全可以采用這種供電器。

下面是一種交流供電器外形圖：

圖5

2、 電源插入器：電源插入器根據供電大小的不同分為3A和10A兩種

3A電源插入器見下圖：

圖6

這種插入器又稱信號復用器，共有三個接口。分別為電源端，信號端和混合端。它可作為電源與信號的混合或分離。該設備主要用于單路供電和前端信號的分離。

10A電源插入器見下圖：

圖7

這種插入器有3各接口，一個是電源輸入口，另兩個是信號和電源混合口。它主要適合于共纜監控中多路前端傳輸的大電流供電要求。

上述兩種插入器即可用于交流，也可用于直流的插入。在多路供電時，供電點的選擇很重要。通常建議電源插入點選擇在傳輸電纜的中間。這樣供電電壓要求低，功耗少，同樣功率的供電器可增加供電點數量。

3、 前端穩壓器：前端穩壓器的作用是為攝像機、解碼器、云臺和變焦鏡頭等提供必要的電源。

直流穩壓器電路簡單，價格低廉。主要用于固定和可控攝像機的直流供電。它有12V 電源輸出，RS485 控制信號輸出。穩壓輸入口即可加入交流，也可加入直流電源。在需要控制云臺和鏡頭的情況下，只能采用交流供電。

這時必須增加一個60V 轉24V 的可調變壓器。以便為云臺供電。

防水箱和穩壓器實物圖

 

圖8

4、 調制解調器共纜供電用單路調制解調器實物圖：

圖9

多路解調器實物圖

圖10

 五、 設備連接

在多路設備的連接方式中，無論是交流還是直流供電，連接方式基本相同。前端設備的直流供電連接方式如圖：

 

圖11

交流供電時，只需要把電源端接變壓器初級，再把變壓器次級接穩壓板的電源輸入端即可。變壓器的24V 交流輸出端接云臺的電源輸入端。

多路集中供電器的連接如下圖：

 

圖12

上圖的電源插入器和過流分支器均有防水和抗高壓能力。主要用于野外干線的分支和過流。

附注：

syv——實心聚乙烯絕緣，pvc護套，國標代號是射頻電纜——又叫“視頻電纜”；
sywv——聚乙烯物理發泡絕緣，pvc護套，國標代號是射頻電纜；

[相同點]：

1. 特性阻抗一樣——75歐姆；
2. 外層護套，屏蔽層結構，絕緣層外徑，編數選擇，材質選擇，屏蔽層數等基本相同；

[不同點]

1. 絕緣層物理特性不同：syv是100%聚乙烯填充，介電常數ε=2.2-2.4左右；而sywv也是聚乙烯填充，但充有80%的氮氣氣泡，聚乙烯只含有20%，宏觀平均介電常數ε=1.4左右；ε=εǎ?jε",其中，ε"為損耗項，空氣的ε"基本為“0”，這一工藝成就于90年代，它有效降低了同軸電纜的介電損耗；

2. 芯線直徑不同：以75-5為例，由于-5電纜結構標準規定，絕緣層外徑（即屏蔽層內徑）是4.8mm,不能改變，為了保證75ω的特性阻抗，而特性阻抗只與內外導體直徑比和絕緣層的介電常數ε大小有關，ε大芯線細，ε小芯線粗，芯線直徑：syv是0.78-0.8mm, sywv是1.0mm; 芯線結構形式都可以是單股或多股；這一區別，導致了芯線電阻的不同。如實測天成、愛普syv75-5電纜，1000米芯線直流電阻39ω，典型sywv75-5電纜, 1000米芯線直流電阻19-20ω;

3. 上述兩項根本區別，決定了兩種電纜的傳輸特性——傳輸衰減不同，syv電纜是最早期的同軸電纜，在幾十上百年時間里一直用它傳輸，包括傳輸射頻信號；但后來當sywv出現后，射頻以上波段就很少應用syv了。因為高頻衰減差別太大了；慢慢的syv就基本上主要用在監控視頻傳輸上了，也就把這種射頻電纜的“元老”，改稱為“視頻電纜”了。但這絕不等于說：syv“視頻電纜”的視頻傳輸特性比sywv好，實際剛好相反，sywv的視頻傳輸特性也全面優于syv電纜。這方面的誤解很普遍，且我國南方比北方的誤解要嚴重，認為傳輸視頻信號，“必須用視頻電纜”。實測1000米電纜視頻傳輸性能，sywv75-5/64編電纜：0.5m—5.15db,6m—19.12db;國標優質syv75-5/96編電纜：0.5m—6.43db,6m—21.76db（相同編網結構電纜衰減比發泡電纜大3db——即大1.4倍以上），有一個還挺有名的廠家產品，syv75-5/128編電纜，6m—25.22db，衰減比發泡電纜大6db以上——即大2倍多）；

4. 關于高編電纜，一般指96-128編以上的電纜。高編電纜明顯特點是：屏蔽層的直流電阻小，200khz以下的低頻衰減少，對抑制低頻干擾有利，實測表明，200khz-6mhz頻率，由于“趨膚效應”，128編和64編衰減一樣。（高頻電流只在芯線外表面，屏蔽層內表面層流動）。從頻率失真（高低頻衰減差異）看，高編電纜反而嚴重。頻率失真直接影響就是視頻信號的各種頻率成分的正常比例失真，直接影響到圖像失真；

5. 銅包鋼芯線：這是sywv電纜的一種，用于有線電視46mhz以上的射頻傳輸，由于“趨膚效應”，電流只在鋼絲外面的銅皮里流動，衰減特性和純銅芯線一樣，可抗拉強度卻遠高于銅線；但這種電纜用于視頻傳輸不行，0-200khz低頻衰減太大；

6. sywv電纜視頻射頻傳輸特性都優異，而且由于有巨大的有線電視市場的支撐，產量很大，價格也有優勢