基于同轴电缆的电源和控制信号传输

一、 概述

在同轴电缆传输中即传输信号又传输电源，最早运用于有线电视系统。在国内，已经有十多年历史。而如今把有线电视技术转移到监控领域已经数年，但却很少有人把电源的传输技术同时转移过来。虽然我们曾反复倡议此技术在共缆监控领域的推广，但却还是有不少安防行业的朋友表示质疑甚至反对。而如今在监控系统中的电源线和数据线已经是一项不可忽略的开销（每公里距离两种线大约需要花费6000多元左右）。它应该引起业界的再度关注。

采用共缆技术传输信号的同时，如果再利用它同时传输电源和数据，这显然可节约一笔不小的开销。这种技术我们已经在实际监控工程中运用近一年时间，事实证明是完全可行的。

二、 传输原理

共缆监控传输技术是一种射频宽带技术。在有线电视中通常称为HFC（光纤和同轴电缆混合）技术。它是把需要传输的视频、音频或数据基带信号搭载在高频载波上传输，到达目的地后，再从载波里取出基带信号。这样的传输方式可使同轴电缆的信息传输容量增加许多倍。高频同轴电缆的频率带宽可达0 – 1GHz以上。现在通常使用的信号实际带宽一般在5 - 860MHz。在共缆监控传输中的频谱分配可见下图。

图1

由于直流电源的频率是0HZ，交流电源的频率是50Hz，显然它们都可以通过同轴电缆传输。在共缆监控中，我们可以把5-30MHZ的频段分为下行通道（控制信号从中心发出到监控摄像机的方向）。这个25MHz宽度的通道可以传输很多数据信号，但监控发出的控制信号（约100KHz带宽）只占它的带宽的0.5%不到。因此下行通道大部分资源是空闲的。

从监控摄像机到监控室方向我们称为上行通道。带宽从45MHz – 860MHz达815MHz。我们传输一个摄像机的视频只需要8MHz，因此，上行通道最多可以传输100路视频信号。但在实际工程中的情况是，一根同轴电缆传输的频道数越少，工程越容易做。因此，每条线究竟计划传输多少个频道，需要根据技术实力而定。

在对电缆供电时，采用的是有线电视系统目前通用的电源插入器。它完成电源与高频载波的混合，提供高频通路和隔离高频与电源的信号通道。电源到达前端（摄像机端）后，再利用分离器，把信号和电源分离开。

三、 实现方法及成本比较

通过同轴电缆集中供电我们分为两种方式：一种是直流供电，另一种是交流供电。无论那种供电方式，供电点都可在任何距离插入。供电电压建议控制在60V以下。

1. 直流集中供电：此方式一般用于固定摄像机，它最大好处就是供电方法简单，每个前端电源只需极少成本。每个摄像机不再需要电源变压器，这些节省的变压器成本完全可以用于购买集中供电电源和插入器。由线损引起的各前端电压的差异，主要靠直流稳压器来解决。去掉的RVV电源线，基本就是纯节约的开销。

2. 交流集中供电：在监控系统中如果出现需要控制云台和镜头的监控点，建议采用这种方式。如果同一线路中既有固定摄像机，又有云台和镜头需要控制。也只能全部采用交流供电方式。在交流供电情况下，每个摄像机需要配置一个60V交流调压变压器取代原来的220V变压器(不增加成本)，以适应线损造成的低压交流到达前端的电压差异。干线上还需增加大功率的220V转60V的变压器和电源插入器。额外增加的大功率变压器和电源插入器的成本只能用节省的电源线成本来弥补。弥补后剩下的钱才是节约的成本。下面以一个工程设计实例来计算交流集中共缆供电与传统供电方式的成本。

图2

上图的监控系统共采用SYWV-75-7的同轴电缆1231米。如果采用传统方式敷设电源线，根据耗电和距离情况，一般采用2 × 2.5截面的RVV线。这种电线目前的价格大约在4.5元/米。那么系统花费的电源线费用是1231 × 4.5 = 5539.5元。在集中供电系统中配置是：一个60V10A的电源，成本大约是700元，一个电源插入器，成本大约是90元。每个前端需要增加一个信号分路器，大约在15元，14路摄像机共需4 × 15 = 210元。这三项总共开销是1000元，这样，工程节约的成本是：5539.5 – 1000 = 4539.5元。假设全部采用直流供电。

3. 传统传输供电：在传统点对点的视频传输中，同样可以采用同轴电缆供电方式。不过在传输时，需要对视频信号进行调制解调处理。由于这种供电大多是单一负载，流过同轴电缆的电流不大。供电器全部可以放在监控室内。这种传输方式的接线见下图：

图3

上图供电方式的基本配置是：一个集中供电电源、两个信号复用器、一对调制解调器。

后端（监控室端）调制解调器可把中心输出的数据控制信号调制成数据载波信号，然后与电源混入电缆后传送到各前端的稳压器和