监控系统前端子系统

关键词：

监控系统前端子系统（精选九篇）

监控系统前端子系统篇1

一、对节目源部分的探讨

众所周知, 节目源的安全将直接关系到前端能否安全播出。一般情况下, 有线数字电视平台的节目源主要包括卫星源信号、SDH传输信号、微波信号以及当地自办频道信号、视频服务器信号等内容。所谓的节目源安全, 其实质就是指节目源的内容以及节目源的质量都是安全可靠的。对节目源的质量进行检测的时候, 经常采用的是分析仪器或者监视器等设备, 例如, 在对静帧或者黑场进行监测时, 可以采用SDI分析仪对输入到编码器的本地SDI进行准确的监测。针对节目的内容这方面。而其他某些利用卫星信号作为主要节目源的有线数字平台, 是极容易受到人为的干扰破坏或者其他自然现象影响的。尤其是近年来屡屡发生的非法信号攻击广播电视卫星转发器的现象, 更是给广播电视的播出带来了严重的影响, 因此, 节目源监控的关键就是保证卫星信号源的安全。

二、对信号处理部分的探究

复用或者加扰, 完成这些工作以后, 需要将信号进行调制, 值得注意的一个关键点是:当这些设备需要进行信号的调制或者改变时, 为了第一时间了解到工作状态, 必须在这些环节上的码流或者设备设置一些监测点。

1、有关设备的监控。

一般来说, 对前端信号处理部分设备的监控, 都是按照“集中管理、分散监测”的原则。经常采用的做法是将相关设备与网管系统连接起来, 继而实现各类设备的管理与控制, 同时还包括对性能的检测以及故障的诊断等方面, 举例来说, 利用科学合理的方式将编码器、复用器以及干扰器等设备集中起来组装到一个专门的网管系统中, 这样一来, 一个安全可靠的自动化管理平台也就建立起来了。它不仅可以对设备的参数进行合理的配置和管理, 还可以在设备发生故障时, 及时的运用主设备进行自动的切换。再比如, 实时报警装置, 当视音频PID丢失的时候, 带宽溢出等报警信息可以及时的将这一问题反馈出来, 并协助技术人员进行相应的处置。

2、有关播出的监控。

前端播出监控的主要方式之一就是电视墙。所谓的电视墙, 其实质就是一个受众接收端, 其自身的主要特点就是直观可见。电视墙不仅可以对各套节目的音视频信号及时的做出监控, HIA可以辅助监测CA加扰系统有没有正常的工作运转;除此之外, 它还可以配合网管系统, 判断出现故障的部位和故障产生的原因。因此, 可以说电视墙的重要地位是无可替代的。相对来说, 传统的电视墙占地面积比较大, 智能化的水平也不是很高, 且不具备任何监控、报警或者录像等功能, 要想实现对每一路音频都进行监测只能完全依赖人的监听和监看, 自动化水平比较低下。多画面分割显示和报警系统的出现, 适时地解决了这一问题。其采用的主要方式有两种, 一种是建立在系统全硬件的结构基础之上, 另一种是建立在工控机和视频卡结合的结构基础之上。应用多画面分割显示和报警系统, 不仅可以快速的发现故障发生的部位, 并对故障情况作出正确的评析, 与此同时, 还可以对一些指定的频道予以详细记录, 给以后的回看以及数据统计和历史查询的工作提供了便利。

三、结语

总而言之, 对前端监控系统的发展一定要建立在安全、可靠、可扩展、易维护的基础之上, 这样一来, 前端系统才能更加具备智能化的功能, 从而快速的判断出故障或者错误, 并能及时的对这些问题进行分析和处理, 充分保障前端监控系统的安全稳定运行, 就是保障了节目播出的安全性和稳定性。实现节目的安全播出, 是一项时间长, 任务重的艰巨任务, 未来的数字电视发展, 将会给播出的安全性和稳定性提出更高的要求, 因此, 必须充分的做好人员配置与技术革新等方面的准备, 为数字化电视的不断发展做出更多的努力。

摘要：随着经济的发展, 有线数字电视的发展也取得了一定的成就。在有线数字电视网络的组成结构中, 前端系统占据着重要的关键地位, 它自身的效率将会直接影响到播出的内容、质量, 甚至传输的质量也会受到一定程度的影响, 为了实现数字电视能够安全播出以及确保电视网络能够稳定的运行, 进行综合监控是很有必要的一项重要措施。本文的主要内容就是对有线数字前端机房节目监控系统的功能、结构等方面做了充分的研究和探讨, 以此希望有线数字前端节目后监控系统在以后的发展中能够满足前端机房节目监控的需求。

关键词：有线数字电视,前端节目,监控系统

参考文献

[1]张格.有线数字电视前端安全播出监测系统的思考与实现[J].中国有线电视, 2012 (12) .

[2]梁婷, 王玲.有线数字电视前端系统的设计与实现[J].中国有线电视, 2006 (01) .

电视监控系统前端设备的介绍篇2

广州海特天高信息系统工程有限公司邰财斌

设备电视监控系统前端设备主要包括：摄像机、镜头、云台、防护罩、支架、控制解码器等。

1、摄像机

摄像机是电视监控系统核心设备，是拾取图像信号的设备,也就是说,被监视场所的画面是由摄像机将其光信号(画面)变为电信号(图像信号)的。目前,无论是彩色摄像机还是黑白摄像机,其光电转换器件均采用了CCD器件,即“电耦合”器件。摄像机是通过镜头把被监视场所的画面成像在CC靶面上,通过CCD本身的电子扫描(既CCD电荷转移),把成像的光信号变成电信号,在通过一系列的放大、整形处理,最后变成标准的电视信号输出。

CCD摄像机的特点是:体积小、灵敏度高、寿命长.理论上CCD器件本身寿命相当长而不会老化.目前,CCD器件的尺寸一般为1/2”、1/3”等,我们衡枣高速公路机电系统采用的摄像机是JVCTK-1481BEC 型的摄像机,它的尺寸为1/2”。

衡量摄像机性能的技术指标有以下几个方面:

1.1 分辨率(清晰度)

表示摄像机分辨图像细节的能力，通常用电视线(TVL)表示。它取决于CCD芯片的像素数、镜头的分解力和摄像系统的带宽。电视监控系统使用的摄像机，以前要求彩色摄像机水平清晰度在300线以上，黑白在350线以上；现在因为人眼对彩色难于分辨更细，要求彩色摄像机在400线以上，黑白在500线以上；这样的指标即可满足一般电视监控系统的要求，衡枣高速公路机电系统采用的JVC TK-1381E型的摄像机水平清晰度均为480线。

1.2 灵敏度（也称为照度）

在镜头光圈大小一定的情况下，获取规定信号电平所需要的最低靶面照度。也就是说摄像机在什么样的光照强度下，可以正常输出图像的一个指标。例如：使用F1.2的镜头，当被摄物体表面照度为0.04Lx时，摄像机输出信号的幅值为350mV，即最大幅值的50％，则称此摄像机的灵敏度为0.04Lx/F1.2。如果被摄物体表面照度再低，监视器屏幕上将是一幅很难分辨层次的灰暗图像。在给出照 1

度指标时，通常有“正常照度”和“最低照度”，“正常照度”是指摄像机在这个照度下工作时，能输出满意的图像信号。“最低照度”是指如果低于这个照度，摄像机输出的图像信号难以使用，或者说，摄像机必须至少工作在此照度上。在我们的收费公路上，摄像机主要在室外使用，白天与夜间、夏季与冬季的光照度变化很大，所以摄像机的使用主要考虑最低照度。照度或灵敏度一般用“勒克斯”表示，数字越小，性能越好。衡枣高速公路机电系统采用摄像机照度为0.15Lux，属于低照度摄像机。（超低照度0.01Lux，用在特殊场合；低照度0.1Lux-10Lux;一般照度10Lux-100000Lux，如白天；高照度100000Lux以上，如高温炉）。

1.3 信噪比

即摄像机图像信号与噪声信号的比值，这一指标用S/N表示。

S——摄像机在假设没有噪声时的图像信号值。

N——摄像机本身产生的噪声值。

信噪比一般用分贝（DB）表示，指标越高，性能越好。电视监控系统中，一般要求摄像机的信噪比高于46DB。衡枣高速公路机电系统采用摄像机信噪比为50DB。当环境照度不足时，信噪比越高的摄像机图像就越清晰。（广播要求55—60DB，监控要求37DB）。

1.4信号幅度与阻抗

摄像机输出的信号电压用峰—峰值表示，输出的图像信号一般均为1Vp-p至1.2Vp-p，即1V至1.2峰—峰值，且为负极性输出（同步头朝下），特性阻抗为75Ω。衡枣高速公路机电系统采用摄像机视频输出幅度：VBS1.0Vp-p,(75欧姆，为合视频信号)。

1.5 环境要求

温度：0—55℃；湿度：90％。当温度高于55℃时，要考虑降温，低与0℃时，考虑加热。所以有的防护罩内装有风扇和加热片。

1.6制式

摄像机的制式有三种：

PAL-D，中国制式CHIN

NTSC，日本制式JAN

SECAM，美国制式 AMC

除了以上几个指标外，摄像机的供电分为直流供电和交流供电两种形式，我们衡枣高速车道上用的摄像机供电为220V，亭内摄像机供电为9V。摄像机的耗电量很小，但对电源的要求较高，电源的稳压度及纹波系数应满足要求，交流电源的电压变动不允许超过5%，所以，我们施工时，车道摄像机和亭内摄像机的供电都不用市电，而用电力引入室的UPS供电。

另外，在收费公路上，摄像机工作于户外，使用环境较为恶劣，因此，车道摄像机加装了防护罩，安装于立杆上。亭内摄像机安装于半球型吸顶防护罩内。2 镜头

镜头是安装在摄像机前端的光学成像器件，它的分类大致有以下几种：

A自动光圈定焦镜头

这种镜头的焦距是不可变的，可变的只有光圈大小，它适合于摄取相对固定的目标。当进入镜头的光通量变化时，摄像机CCD成像面上产生的电荷也相应变化，使视频信号电平发生变化，产生一个控制信号，驱动镜头内的微型电机正向或反向转动，从而调整光圈的大小。当视场照度变化在100倍以上时，选这种镜头。但需注意的是：如果视场照度不均匀，特别是监视目标与背景光反差较大时，采用这种镜头摄像效果不理想。

B自动光圈电动变焦镜头

由于它的光圈是自动的（由摄像机输出的电信号去自动控制光圈大小），所以适用于光照度常常变化的场所，又由于它的焦距是电动可变的，因而可以对所监视的场所的视场角及目的物进行变焦距摄取图像。此镜头与自动光圈定焦镜头相比增加了两个微型电机，其中一个电机与镜头的变焦环啮合，受控转动时，可改变镜头的焦距；另一个电机与镜头的聚焦环啮合，受控转动时完成镜头的聚焦。由于增加了两个微型电机，这种镜头的价格较贵。这种镜头用起来很方便、灵活，适合远距离观察和摄取目标。

C电动三可变镜头

这种镜头除具有自动光圈及电动变焦外，还有自动聚焦功能，也就是说，当通过云台和电动变焦改变摄取方向和目标时，不必通过人工来调整对景物的聚焦，而可以自动聚焦。与自动光圈变焦镜头相比只是对光圈的调整由自动控制方

式改为遥控器控制。它也含三个微型电机，通过一组6芯控制线与控制器相连。目前这种镜头应用较多。

在我们衡枣高速公路机电系统中，车道、亭内摄像机用12mm固定焦距、自动光圈镜头；广场摄像机是3.7～85mm自动光圈、自动变焦镜头；外场摄像机是自动光圈、电动变焦距镜头。

所需焦距大小可用下式估算。

f=A·L/H

式中：f—镜头焦距

A—摄像机成像面高度

L—被摄物体到镜头距离

H—被摄物体高度

一般来说，焦距越大，视场角越小，监视范围越窄；焦距越小，视场角越大；监视范围越宽。

在选择镜头时，除根据不同场合、不同要求选择不同控制方式的镜头外，还要考虑下面问题。

(1)镜头尺寸要与摄像机成像面尺寸一致。例如：1/3″摄像机要选1/3″镜头。在难以一致时，可用大尺寸镜头配小尺寸摄像机；反之不行。

(2)镜头接口与摄像机接口要一致，不一致时要加连接圈。例如：C型镜头安装在CS型摄像机上时，必须在C型镜头上加连接圈，如果不加连接圈就可能碰坏CCD成像面的保护玻璃，造成CCD摄像机的损坏。云台、防护罩、支架、控制解码器等辅助设备

3.1 云台

云台可以简单理解成安装摄像机的底座，只是这个底座可以全方位(水平和垂直两个方向)或(水平方向)转动。因此，云台的使用扩大了摄像机的视野。在电视监控系统中，需要巡回监视的场所(如大厅等)都要使用云台。选用云台时要注意以下几点。

(1)所选云台的负荷能力要大于实际负荷的1.2倍。就是说云台上所有设备重量之和应小于云台的负荷能力，如果让云台满负荷或是超负荷运行，虽能免强工作，但启动时惰性大，特别是垂直转动时更困难，极大的影响了巡视效果。

(2)云台转动停止时应有较好的自锁性能，刹车时回程角应小于1。

(3)室内云台在最大负荷时，噪声应小于50dB。

3.2 防护罩

用于保护摄像机的装置叫防护罩。有室内、室外之分，室内防护罩主要作用是防尘；而室外防护罩除防尘之外，更主要的作用是保护摄像机在较恶劣自然环境(如雨、雪、低温、高温等)下工作。这不仅要求严格的密封结构，还要有雨刷、喷淋装置等，同时具有升温和降温功能。由此决定了室外防护罩的价格远高于室内防护罩。选择防护罩时还应注意的是：防护罩的标称尺寸与摄像机标称尺寸一致，即1/3″摄像机选用1/3″防护罩。若难于一致时，可用大尺寸防护罩配小尺寸摄像机；反之不行。

3.3 支架

用于固定摄像机的部件，有壁装、吊装等型式。支架的选择比较简单，只要其负荷能力大于其上所装设备总重量即可，否则易造成支架变形，云台转动时产生抖动，影响监视图像质量。

3.4 控制解码器

在有云台、电动镜头和室外防护罩的电视监控系统中，必须配有控制解码器。这样在控制室中操纵键盘相应按键即可完成对前端设备各动作及功能的控制。控制解码器必须与系统主机同一品牌，这是因为不同厂家生产的控制解码器与系统主机的通信协议、编码方式一般都不相同，除非某控制解码器在说明书中特别说明该设备与某个品牌的主机兼容，否则绝不可选用。射灯

直播星定向覆盖前端系统篇3

关键词：直播星,户户通,前端系统,编码

1项目背景

直播卫星“户户通”[1]工程是党中央、国务院于2011年启动的一项民生工程,主要是利用直播卫星技术,在边远农村地区开展广播电视公共服务,实现城乡广播电视公共服务均等化、全覆盖。

贵州省“户户通”[1]工程的总体目标是,在贵州全省建立和完善“覆盖城乡、结构合理、功能齐全、运行高效、服务优质”的“四位一体”农村广播影视公共服务新体系,基本实现广播电视信号和广播电视公共服务在省有线电视网络未通达农村地区和服务对象全覆盖、户户通。

为满足贵州边远农村收听、收看到丰富的广播电视节目,贵州广播电视台整合自身的节目优势,经广电总局批准同意,此次新增贵州广播电视台公共频道、经济频道两套电视节目和音乐广播、交通广播两套广播节目通过直播星定向覆盖贵州省内农村用户。

2总体方案

贵州广播电视节目包括公共频道(GZTV2)、经济频道(GZTV7)两套省级电视节目和音乐广播、交通广播两套省级广播节目,上述节目通过直播卫星[2]户户通用户管理系统和村村通用户管理系统进行收视管理。该节目包在本地区进行编码复用传输后,经中国有线干线网回传到北京,在卫星直播中心进行解码、编码、复用并加密后,通过北京地区地面光缆传输网络传送至地球站调制上行传输,实现相关节目在贵州省村村通和户户通用户范围内的覆盖。卫星传输技术参数如表1所示。

贵州广播电视节目通过直播卫星传输覆盖系统链路如图1所示。

3节目源前端集成

3.1系统方案设计

该直播星定向覆盖前端系统项目由播控传送中心负责设计和建设。技术人员接到任务的同时,考虑到该项目必须在计划的时间内完成,于是基于系统的完备性、可控可管性设计了一个初期方案,在该方案的基础上进行优化和完善。这样能提高该项目的建设效率且能保障项目的安全稳定性。初期方案如图2所示。

从图2方案可以看出,该系统选择设计为编码、复用、适配这样传统的传输架构,播控中心将主备电视信号分别编码后与广播中心的广播信号进行主备复用、经过主备ASI切换后进入主备适配器,适配后的DS3信号经过现有SDH传输系统传送至省网络公司前端机房。该方案具有较好的冗余备份方式,更为推崇的是在每一级设备节点上均能监看,做到层层监控,且配置功能完备的网管系统能更好的支撑整个系统的运行。

3.2系统方案优化及设备选型

设计一个系统首要考虑的因素是性能稳定、可靠,这是安全播出最基本的要求。但更为重要的是要结合自身的实际情况,能更好的充分利用现有资源,不仅考虑性能也要注重效益和未来的扩展。对于初期设计的方案,我们主要优化和完善的是,在保障系统性能稳定安全的基础上,主要考虑系统架构清晰、维护管理便捷、充分利用现有资源和价格成本控制。

方案在最终确立过程中,技术人员同设备商工作人员做了大量的沟通和交流,在经过几家设备商提供设备选型比较,结合自身情况和综合各种因素后,最终确立了该项目系统方案。如图3所示。

这一方案架构清晰、简洁明了,有利于技术人员维护管理,不仅能满足目前的性能需求也能支持以后功能升级。所采用设备为业界认可度较好、较成熟的THOMSON品牌,这更好的保障系统的高效安全。

目前信号源为两路广播AES音频信号、两路电视标清带音频嵌入SDI信号,未来会升级为高清SDI信号和增加节目,这就要求编码器功能上能同时支持对高清电视节目信号、广播节目AES音频信号的编码,在不改变系统架构的情况下,如果增加节目后,还能预留有升级的空间。而为了更好的利用现有传输通道则要求复用器支持DS3输出,这也节约了适配器成本。

3.3前端编码压缩特点

贵州广播电视台播控传送中心目前将贵州省级2套电视节目(贵州2和贵州7)和2套广播节目(音乐广播和交通广播)主备信号送至本地压缩编码系统中的主备编码器,本地压缩编码系统中编码器按视频平均码率4.5Mbps、音频平均码率256kbps进行编码,在编码设置项需注意的是,广播节目音频和电视节目音频是不同的,广播节目音频独立占用一项服务,这样接收端才能正确解码,声音不会错误。对于视频信号源丢失设置需选择TS流[4]没有Bit率,这样当视频信号源丢失的时候TS流切换器才能正确切换,从而保障信号不中断。编码配置如图4所示。

从编码配置可以看出,该设备支持4通道编码,这确实方便以后升级。编码后进入一套主备切换器。主备切换输出的ASI[4]信号分别经复用器主、备和其他节目复用后,通过现有的SDH传输系统将两路信号送至贵州省网络公司前端机房。TS流切换设置如图5所示。

该编码压缩传输系统具有以下特点:

1.具有较高的编码压缩效率和性能,能同时支持4通道信号编码压缩。系统基于Amethyst强大的切换能力,通道和设备间的冗余备份机制,系统的安全级别比友商相同的架构的安全性高,且设备稳定性高安全可靠。

2.具有高兼容性和先进性,兼容高标清,图像质量业界最优,编码方式:MPEG-2和H.264兼容,传输流:IP和ASI端口都兼容。

3.高可用性,管理方便,无需过多的人工介入,冗余备份机制合理,切换时间短,无缝切换,系统架构简洁清晰,且故障切换明了。

4.可替换性高,系统内设备编码器可以替换其他品牌。切换器也能做出合理及时切换。

5.通用性高,行业成熟方案,业界认可度较高,产品为业内3年成熟产品,停产风险低。

6.较高的性价比,MPEG-2/H.264兼容,不需要复用器和专业网管服务器,成本降低。

7.架构成熟,切换配置灵活强大,自动切换,不需要紧急备机,业内高端设备,需要厂家介入售后服务的频率少。

3.4信号监测

系统监测作为系统完整性的一个重要环节是必不可少的,因为系统的可管可控立足于设备节点信号监测。完备的监测方式能提升系统的安全性。

贵州广播电视台主控机房具备节目监听监看、网管监控、TS流监控等条件,满足安全播出管理要求。按照总局对安全播出的要求,对传输信号的各主要节点进行播出信号监测,该项目实时监测节点包括:

1.主备信源信号监控(SDI信号);

2.编码器输出监测(ASI信号);

3.TS流切换开关输出监测(ASI信号);

4.复用器输出监测(ASI信号);

5.作为用户接收端监看,由于定向覆盖的特殊性,技术人员特意在距离市区较远的同行单位建立了回收监看设备,这能及时反馈接收端信号是否正常,结合前端系统的监测,就能及时了解整个传输链路的安全可靠。

目前系统投入正式运行,对系统各节点的监测,TR 101290监测无一二级关键错误和对接收端频谱分析及解码监看,信号均正常,证明整个传输链路安全可靠。

4定向覆盖技术及目的

户户通直播星采用卫星直播NDS加密技术,户户通机顶盒内装有GSM/GPRS模块,具有双向通讯、位置定位功能。广电总局直播星户户通管理中心应用GPRS业务和服务器通信,传送基站信息,进而锁定位置。位置锁定系统如图6所示。

户户通的定位方式是利用移动通信的基站进行定位,机器在指定地方安装后,存储器里存储有当地所扫描到的基站号,以后每次开机后,主机芯上电,GPRS位置锁定模块扫描附近的基站号并发送给主芯片,主芯片将其与存储器智能卡里所存储的基站号进行比对,若一致,则说明机顶盒在指定的合法区域使用,主芯片自动向GPRS位置锁定模块写入一数据,这样主芯片与GPRS位置锁定模块进行绑定,并且通过GPRS位置锁定模块将定位信息通过GPRS通信上传到位置锁定服务器,且在位置锁定服务器处理之后通过卫星信号下发授权管理信息,给智能卡授权,并将GPRS位置锁定模块的IMEI (定位模块识别号)与基站信息写到存储器里,机顶盒正常使用;若不一致,则机顶盒不能正常使用收看卫星电视节目,保证了只有在指定区域才能正常使用机顶盒。真正做到精准定向覆盖,与有线电视的协调发展。

5小结

该项目的建设完成,更好地支持直播卫星平台扩容提升公共服务支撑能力,贵州广播电视节目通过直播卫星传输,定向覆盖本省,更好满足群众收听收看贴近性强的广播电视节目的需求,也扩大贵州省级广播电视节目对贵州省山区农村地区的覆盖。

系统的稳定运行保障节目信号传输的安全,为满足人民群众广播电视基本公共服务需求提供充分保障,为满足个性化多样性文化服务需求创造良好环境。

参考文献

[1]来永胜,王剑波,金鼎国.直播卫星“户户通”双模接收整体解决方案设计[J].广播与电视技术,2011,(38)S1:209-214.

[2]丁爱国.直播星卫星下变频器技术研究和探讨[J].广播与电视技术,2011,(38)S1:215-220.

[3]袁明珠,肖大明.广播电视户户通设备功能实现及故障处理[J].广播与电视技术,2014,(41)04:105-110

监控系统前端子系统篇4

林挺逵浙江省台州市路桥区乡镇广电站退休职工

有线电视放大器设置输出斜率1dB，其CTB会提高1dB，载噪比指标会降低1dB。所以，放大器设置的输出斜率要通过设计计算来确定，防止设置过大的斜率而造成载噪比指标过度的损伤。一般情况下，干线放大器的输出斜率可以设定在5dB左右，末级干线放大器可以设定输出斜率8dB上下。

倾斜信号输入光发射机，会产生类似的结果，虽然CTB指标会得到提高，但载噪比指标会受到损伤，由于光链路的载噪比指标通常只有50dB，和全系统的C/N指标设计值44dB，仅仅只有6dB的差距，如果输入光发射机的信号采用大的斜率，那么仅仅一级光链路的（低端）载噪比C/N指标就可能低于全系统的设计值！因此，输入光发射机的射频信号必须是平坦的或接近平坦的！这是有线电视界公认的常识！

因此，要防止出现用户分配以后到达用户信号的高低端电平差过大的问题，可以在用户放大器设置较大的输出斜率来解决，即使要求用户放大器的输出斜率达到10dB，也可以用它内置的均衡器调出来，无需前级放大器或光端机采用大的输出斜率来帮忙。另外，仅仅一级用户放大器设置大的斜率，对整个系统的载噪比C/N指标影响是容许的。

试算一例采用BGY588放大模块（G=34dB、NF=6dB）的用户放大器，输出电平102dB，输出斜率分别为5dB和10dB时的载噪比C/N指标。

当输出斜率为5dB时：

C/N=So-G-NF-2.4-f=102-34-6-2,4-5=54.6dB，KC/N=0.087，即占用全系统8.7%的C/N指标份额。

当输出斜率为10dB时：

C/N=So-G-NF-2.4-f=102-34-6-2,4-10=49.6dB，KC/N=0.275，即占用全系统27.5%的C/N指标份额。

干线放大器输出斜率分别为5dB和10dB时，它们占用载噪比C/N指标和指标占用系数也和用户放大器大致相当。可见，在整个有线电视系统里，仅仅用户放大器这一级设置10dB斜率是容许的，全部放大器都采用10dB斜率显然是不许可的（因为电缆网络通常只能占用40%左右的C/N指标）；光发射机输入10dB斜率的信号更加不允许。

显然，为了解决用户信号高低端电平差过大的问题，在前端机房里对信号进行提前（10dB）均衡的措施是不行的，因为这种做法会严重损伤放大器和光链路的载噪比指标，在多级光缆联网的情况下尤为严重。因此前端信号混合器输出的信号必须是平坦的，前端放大器输出信号和光发射机输入信号也必须是平坦或接近平坦的。

基于前端切换视音频监控系统的实现篇5

近年来,人们越来越关注生存环境,重视突发灾害的预警与紧急应对措施的建立,迫切希望提高生产和生活管理的智能化水平,视频监控系统也作为人类视觉的延伸越来越受到重视,得到了广泛的应用[1]。

传统的视音频监控系统都是通过独立的电缆把视频和音频信号传送到监控中心,切换和控制也是在监控中心进行,因此需要铺设大量的电缆。笔者提出了一种前端切换视音频视频监控系统,所有监控点与监控中心只要3条总线电缆相连接,视音频切换分散在监控点进行;各监控点的视频信号线,音频信号线和控制线都分别连接在这3条总线上;视音频切换信息和前端设备控制信息在同一条电缆上传输。该系统对监控点实行分区管理,它可以将所有的监控点划分为16个分区,每个分区可以有16个监控点。

1 系统总体介绍

基于前端切换视音频监控系统的总体结构图如图1所示。监控中心与前端监控点通过3条总线连接。各监控点的视频输出,音频输出和地址切换与动作控制电路均分别连接在这3条总线上。每个监控点都有自己特有的地址编码,进行视音频切换时,监控中心发出所要切入视音频信号的监控点地址,与所发出的地址一致的监控点就会将它们的视频信号和音频信号分别接入视频总线和音频总线,然后送到监控中心。

2 监控系统的硬件部分开发实现

2.1 监控中心电路结构及原理

本系统监控中心电路主要由PC、电平转换芯片MAX232、单片机8051、2块74LS164和1块VD5026芯片组成,其电路连接如图2所示。其工作的原理是:首先由控制PC产生出8位的地址编码和4位的动作编码(共需2 byte),经过电平转换后,发送至单片机的串口,再由单片机的串口将接收到的地址编码和动作编码输出至74LS164实现串并转换,然后传送给VD5026,并由单片机的P0.1口发出1个低电平至VD5026的14脚即发射指令端,使VD5026将地址编码和动作编码传输到监控前端解码器,控制摄像头的选择、云台的转动、摄像头焦距的远近、光圈大小及镜头伸缩等。

计算机和单片机的通信以及单片机和74LS164之间的数据传输都采用串口通信。其中单片机的RXD端既要接收从计算机发过来的数据,还要发送数据到74LS164,因此为了避免冲突,在计算机向单片机传输的线路上加了1个起隔离作用的二极管。

2.2 监控前端电路

2.2.1 监控前端解码电路结构

监控前端解码电路主要由VD5027、4514、驱动电路等组成,如图3所示。

2.2.2 监控前端工作原理

前端解码器由接收解码集成电路VD5027、切换控制电路、动作控制译码器与输出电路组成。

1)接收解码集成电路VD5027

VD5027是与监控中心编码发送电路VD5026配对的接收解码集成电路,监控中心控制器发送的地址与动作编码脉冲经隔离与抗干扰电路进入非门G1和非门G2整形,然后送入接收解码集成电路VD5027。监控点所在分区的编码由VD5027的地址端A5~A8设定,地址端A1~A4则确定监控点在该分区中的具体位置。VD5027要连续接收到2帧完全相同的地址与动作编码才会确认为有效。接收到第1帧串行码,它将其中的地址位与自身设定的地址编码相比较,若一致,就将串行码后串段的数据位暂存起来,若不一致,则不做任何处理。接收到的第2帧串行码时,如果地址码再次与自身地址编码一致,则把接收到的数据位与暂存的数据进行逐位比较,如果2次接收到的数据位也完全相同时,数据被转移到输出寄存器,并由数据端D0~D3输出。与此同时,VD5027的接收有效输出端VT输出高电平。

2)切换控制电路

接收解码集成电路VD5027的VT端连接R-S触发器的S端,它输出的高电平使R-S触发器Q端输出高电平,2个开关导通,该监控点的音频信号和视频信号分别进入总线。与此同时,应该断开原来输出视音频信号监控点解码器中的模拟开关,图3下方虚线框中电路为原解码器控制模拟开关的相关电路。当前解码器VD5027的VT端输出的高电平通过D1由前端环线进入原解码器,原解码器VD5027的VT端输出的高电平不会作用到R-S触发器的S端,但是由前端环线进入的高电平使异或门G5输出电平由低变高,R-S触发器R端高电平,它的Q端输出低电平,关掉其控制的模拟开关。原解码器开关的关闭和当前解码器开关的导通,使视音频信号的切换得以实现。其余监控点的解码器由二极管的隔离,由前端环线进入的高电平不会作用到R-S触发器的S端,Q端也就保持低电平输出,其控制的模拟开关保持关闭的状态。

3)动作控制译码与输出电路

当监控中心对前端设备进行操控时,VD5027的VT端输出高电平,然后经过非门G3反相置4514的禁止端INH低电平,接下来4514将VD5027的D0~D3输出的动作码译码,在相应的端口输出高电平,最后经驱动电路使前端设备工作。

3 计算机与单片机通信的软件实现

软件实现通信过程为:首先由计算机发出一呼叫信号,并做好接收单片机信号的准备,单片机收到呼叫信号后响应,并转入相应的服务程序,同时向计算机发送响应信号[2,3,4]。这样计算机就可以向单片机发送用户所要求的地址码和动作码,单片机在接收到计算机发过来的编码后,将编码通过串口发送到串并转换芯片74LS164。

3.1 控制码编码规则

在计算机和单片机之间握手成功之后,就可以进行控制数据传送了。本系统的控制编码格式为:控制码=动作码+地址码。

传输控制码时,先传地址码,然后再传动作码。前端监控现场的解码器收到控制码后,先验证是否是传输给本监控点的控制码。如果不是,不作任何反应;如果是,就将控制码接收下来,并将动作码解码后去驱动控制电机实现对前端摄像头动作的控制。

VD5026地址编码线有8条,动作编码线有4条,因此计算机向单片机传送监控现场的地址码和动作码共需2 byte,1 byte是地址码,1 byte是动作码,它们都用2位的十六进制数表示。可编码的地址共256(2的8次方)个,分为16个分区(用地址码的高4位表示),每个分区有16个摄像头(用地址码的低4位表示),例如,11H表示第1个分区中的第1个摄像头。可实现的编码动作有16(2的4次方)个。动作编码如表1和表2所示。

需要注意的是,由于VD5026只有4条动作编码线,故动作编码字节的高4位不能用于动作编码。

这部分编程设计主要用到的是Windows下串行口通信技术。

3.2 计算机端程序的实现

首先约定计算机和单片机的通信协议:PC机与单片机通信使用PC机的串口1(COM1),波特率为9 600baud/s,信息格式为8个数据位,1个停止位,无奇偶校验位。

为了实现通信,在VB语言环境下设置1个用作控制通信的窗体,并设置1个通信的控件Mscomm1、1个握手(shakehand)按钮、1个timer的控件。

'shakehand程序如下:

在计算机和单片机完成握手之后,计算机就可以向单片机发送地址编码和动作编码了,其实现程序与以上程序类似,故在此不再赘述。

3.3 单片机端程序的实现

单片机接收到计算机发来的握手信号时,向计算机发送已接收信号,双方握手通信完成。然后,单片机就可以接收计算机发出的地址和动作编码,并将其传给74LS164。

1)单片机与计算机的握手程序段如下:

2)单片机接收地址码和动作码的程序段如下:

3)单片机向74LS164通过串口发送地址编码和动作编码的程序段:

需要注意的是:在单片机将控制码全部发送给74LS164后,单片机的P0.1口要发出一个低电平至VD5026的14脚即发射指令端,从而启动VD5026向监控前端的解码器发送控制码。

4 小结

笔者提出了一种全新的视音频切换方式,打破了视音频切换集中在监控中心实现的传统切换方式,这样的视频监控系统既可以节省大量的线材和人工费用,又可降低施工难度,减少了传输线路故障隐患,提高了系统可靠性,应用前景良好。

摘要：设计了一种全新的基于前端切换的视音频监控系统。详细介绍了前端切换视音频监控系统的总体结构,监控中心和监控前端电路、程序的实现以及工作原理。该系统可以节省大量线材和人工,减少了传输线路故障隐患,提高了系统可靠性。

关键词：视音频监控,视音频切换,前端切换

参考文献

[1]刘富强.数字视频监控系统开发及应用[M].北京:机械工业出版社,2003.

[2]王保义,张少敏.接口与通信[M].北京:中国电力出版社,2008.

[3]于英民,于佳.计算机接口技术[M].北京:电子工业出版社,2004.

监控系统前端子系统篇6

视频监控系统包括前端设备、传输设备、处理/控制设备和记录/显示设备部分,其中前端设备主要包括摄像机和镜头等。目前,这些设备生产厂家较多,其品牌、型号、功能各异。为此,合理选择设备,对提高视频监控系统图像质量颇为重要。

1 前端设备选择的总体要求

视频监控系统的基本功能是将实物场景的光学图像转换成电(视频)信号,以便传输到远处的现实地点。而选择前端设备的总体要求是指前端设备的最大视频探测范围应满足现场监视覆盖的要求,摄像机灵敏度应与环境照度相适应,安装效果宜与环境相协调。选择视频监控系统的前端设备,必须从所需要的分辨能力出发,可以考虑的分辨能力有以下三档:

(1)探知——能探知到物体的存在;

(2)分类——分辨能力增强,可以为确定是什么东西提供足够的信息;

(3)识别——分辨能力进一步提高,依据外观的细节准确地辨认出物体的身份。

2 摄像机的选择

摄像机是视频监控系统的核心设备,合理选择摄像机对该系统的功能实现十分重要。摄像机按摄像器件划分为电真空摄像器件(即摄像管)摄像机和固体摄像器件(CCD、MOS器件)摄像机两大类。现在安全技术防范中视频监控系统一般都采用CCD摄像机,因为它与真空管摄像机相比具有体积小、重量轻、惰性小、灵敏度高、图像均匀性好、抗冲击性好、寿命长等优点。在实际工程中,监视目标照度不高,而用户对监视图像清晰度要求较高时,宜选用黑白CCD摄像机;用户要求彩色监视时,应考虑加辅助照明装置,或选用彩色、黑白自动转换的日夜型摄像机,这种摄像机在监视目标照度不能满足彩色摄像要求时能自动转为黑白摄像。在确定采用黑白摄像机还是彩色摄像机之后,需要进一步考虑摄像机的技术指标。

2.1 分辨率

分辨率表示摄像机分辨图像细节的能力,通常用电视线(TVL)表示,它取决于CCD芯片的像素数、镜头的分解力和摄像系统的带宽。黑白摄像机水平清晰度一般要求为450TVL左右,考虑到施工等因素,系统的最终清晰度能满足GB/T 16676—1996中规定的380TVL即可。彩色摄像机水平清晰度一般要求大于350TVL,因为人眼对彩色难于分辨更细,这样选择也能满足GB/T 16676—1996中对彩色监视系统270TVL的要求(见GB/T 16676—1996第6.4.6节中关于图像信号技术指标的要求)。

2.2 灵敏度

灵敏度是指在镜头光圈大小一定的情况下,获取规定信号电平所需要的最低靶面照度。如使用F1.2的镜头,当被摄物体表面照度为0.041x时,摄像机输出信号的幅值为350mV,即最大幅值的50%,则称此摄像机的灵敏度为0.041x/F1.2。如果被摄物体表面照度再低,那么监视器屏幕上将是一幅很难分辨层次的灰暗图像。根据经验,一般摄像机的灵敏度为被摄物体表面照度的1/10较为合适。

2.3 信噪比

信噪比是信号电压与噪声电压的比值。CCD摄像机信噪比的典型值在45～55dB。一般的视频监控系统信噪比选50dB左右,这样不仅能满足行业标准中规定的系统信噪比不小于38dB的要求,更重要的是当环境照度不足时,信噪比越高的摄像机图像就越清晰。

2.4 工作温度

-10～+50℃是绝大多数摄像机生产厂家的温度指标,可根据使用地区的温度变化情况加防护或特别防护。

2.5 电源电压

国内摄像机电源种类一般有AC 220V/50Hz、AC24V/50Hz、DC 12V/50Hz,可根据现场的实际情况合理选用不同电压等级的摄像机。

3 镜头的选择

镜头是视频监控系统中必不可少的部件,镜头与CCD摄像机配合,可以将远距离目标在摄像机的CCD靶面上成像。

有待判别区域的几何形状一旦确定,则如何选择与相应摄像机一起使用的镜头系统就是一个重要的问题,此时必须同时考虑几个因素,这些因素是相互依赖的变数,随着设计者判别要求的不同而变化。一般来说,镜头选择工作的主要目的是用最少的摄像机覆盖尽可能大的监视区,同时使总分辨能力保持在可以接受的水平上。为了正确地选择镜头,必须考虑的参数包括镜头的幅度(成像尺寸)、焦距和视场、相对孔径、距离和宽度的近似计算(包括最大视场宽度和最大可利用的区域长度)。

3.1 镜头的幅度

镜头的幅度限定了由该镜头所产生的最大可利用图像,标准的镜头幅度是16mm(与16mm幅度的摄像机相配)和11mm。由于可买到较长焦距的自动光圈镜头,因此16mm幅度的镜头在周界地带的判别应用中最常用,它既可用在16mm幅度的摄像机上,也可用在11mm幅度摄像机上。镜头的幅度(成像尺寸)比摄像机的幅度(靶面的尺寸)大不会影响成像,但实际成像的视场角要比该镜头的标称视场角小,而镜头的幅度比摄像机的幅度小就会影响成像,表现为成像的画面四周被镜筒遮挡,在画面的4个角上出现黑角。

摄像机规格一般可分为1、2/3、1/2、1/3、1/4英寸等,它们分别对应着不同的成像尺寸,见表1。选用镜头时,应使镜头的幅度与摄像机的幅度相吻合。

3.2 焦距和视场

焦距是镜头选择是否正确的唯一最重要的因素,它决定了物体的相对放大倍数。用不同焦距的镜头对同一位置的某物体摄像时,配长焦距镜头的摄像机所摄取的景物尺寸就大,反之,配短焦距镜头的摄像机所摄取的景物尺寸就小,如图1所示。当然,被摄物体成像的清晰度还与所选用CCD摄像机的分辨率及监视器的分辨率有关。

理论上,任何一种镜头均可拍摄很远的物体并在CCD靶面上成一很小的像;但受CCD单元(像素)物理尺寸的限制,当成像小于CCD传感器的一个像素大小时,便不能形成被摄物体的像,即使成像有几个像素大小,也难以辨识为何物。当已知被摄物体的大小及其到镜头距离时,可根据f=hD/H或f=vD/V来估算所选镜头的焦距。其中,D为镜头中心到被摄物体的距离;H为被摄物体的水平尺寸;V为被摄物体的垂直尺寸;v为靶面成像的高度;h为靶面成像的水平宽度;f为焦距。

成像场景的大小与成像物体的显示尺寸是互相矛盾的。例如,用同一支摄像机对同一个停车场进行监视,选用短焦距镜头可以对整个停车场的全景进行监视并看到出入口外的车辆进出,但不能看清该辆车的牌照号码(该车在监视器屏幕上仅占据了很小的面积);而选用长焦距镜头虽然可以看清该辆车的牌照号码(该车占据了屏幕上的大部分面积),却又不能监视到整个停车场的全貌。因此,当既需要监视全景又要看清局部时,一般应考虑配用电动两可变或电动三可变镜头。当然,在选定了镜头的前提下,选用高分辨率的摄像机及监视器可以在被监视物体成像尺寸较小时也能看清局部细节。

每个镜头都有一个确定的视野,镜头对这个视野的高度和宽度的张角称为视场角。视场角与镜头焦距f及摄像机靶面尺寸(水平尺寸h及垂直尺寸v)的大小有关,镜头的水平视场角ah及垂直视场角av计算式如下:

由式(1)、(2)可知,镜头的焦距f越短,其视场角越大;摄像机靶面尺寸h或v越大,其视场角也越大。若所选镜头的视场角太小,则可能会因出现监视死角而漏监;若太大,则又可能造成被监视主体的画面尺寸太小而难以辨认,且画面边缘出现畸变。因此,只有根据具体的应用环境选择视场角合适的镜头,才能保证既不出现监视死角,又能使被监视主体的画面尽可能大且清晰。

3.3 相对孔径

为了控制通过镜头的光通量大小,在镜头的后部均设置了光圈。假定光圈的有效孔径为d,由于光线折射的关系,镜头的实际有效孔径为D,D与焦距f之比定义为相对孔径A,即A=D/f。镜头的相对孔径A取决于被摄像的照度,而像的照度E与镜头的相对孔径平方成正比,一般习惯上用相对孔径的倒数来表示镜头光圈的大小,即F=f/D。其中,F一般称为光圈F数,它是镜头集光能力的量度,其值越小,被送进来的光越多。

3.4 距离和宽度的近似计算

视场宽度与物体离摄像机距离的关系为:

式中,D为物体离摄像机的距离,m;F为焦距,mm;W为视场宽度,m。

利用式(3)可近似求出盲区距离、区域宽度、近场距离、分辨能力有限的视场距离,同时也能求出离开分辨能力有限的视场宽度的距离。用于判别分辨能力有限的视场宽度,是以能将30cm的对象分类的实验数据为基础算出来的。例如对于15m宽的区域,用11mm幅度的摄像机配50mm的焦距,来求出到进场区域宽度的距离和到分辨能力有限的视场宽度的距离。引用公式“D=2W(1.5F/25)”可得出,到进场区域宽度的距离D=2×15×(1.5×50/25)=90m,到分辨能力有限的视场宽度的距离D=2×30×(1.5×50/25)=180m。

3.5 最大可利用的区域长度

对于专为周界地带设计的判别系统,宽度和距离的近似计算可用来求出一种用特别的摄像机和镜头组合进行判别的最大区域长度。图2显示出一个典型的周界地带构形,需要注意的是,下视场一般不是该区域的宽度,同理上视场一般也不是分辨能力有限的视场宽度,摄像机所在位置与下视场之间有一个摄像机看不见的盲区。最大可利用的区域长度是以区域宽度和该区域末端的分辨率要求为基础计算出的,它是分辨能力有限的视场距离与近场区域宽度距离之差。对于上例(15m宽的区域,用11mm幅度的摄像机配50mm的焦距),最大可利用的区域长度就等于180m-90m=90m。

4 结束语

本文通过详细介绍和分析,将实物场景的光学图像转换为电信号的摄像机和镜头的性能,指出可以根据不同的情况合理选择摄像机和镜头等前端设备,来设计出无盲区、无死角、图像品质高、集成性价比高的视频监控系统。

参考文献

[1]GB 50395—2007视频安防监控系统工程设计规范[S]

简述中波台自动化监控前端系统篇7

近几年来, 随着广播发射台的硬件设备不断更新, 节目播出质量也得到了很大的提高。然而设备更新, 环境改善并不完全意味着安全优质播出任务可以顺利完成。为了改进我台管理模式, 必须加快自动化监控系统建设, 为安全优质播出保驾护航。

下面以我台机房内信源、发射机、电力、机房环境监测前端为例介绍一下中波台的自动化监控前端播出系统。

我台于2013年6月更新了一套自动化监控系统。新系统更新后, 给值班员值机工作带来了很大方便, 设备故障率降低, 排除故障时间缩短, 为安全播出提供了技术保障。这套自动控制前端系统由多个子系统组成。即发射机状态采集系统、信源切换系统、监视监听系统、环境监测系统。

发射机采集控制系统采用“分布式”的控制结构, 就是把每套节目来对应一个采集控制器, 它可以独立工作, 不依托计算机, 整体广播发射机监控系统对设备的正常播出没有任何干扰。由于中波发射台的电磁干扰非常复杂多变, 因此运用抗干扰能力强的RS422通讯接口, 来完成采集器与监控系统之间的通讯, 经ARM管理器完成RS422接口与以太网接口的转换。

发射机的各项工作参数是由采集控制器来负责采集的, 它能同时对发射机进行远程遥控。包括发射机的开关机可以提前预置时间, 由它的内置时钟芯片对开关进行遥控操作。

中央一套是北广10KW的中波发射机, 它通过发射机内安装的控制板RS232接口通讯线和采集器通讯。辽宁一套、中央一套 (备机) 是哈广10KW发射机, 需要进行硬采, 即从发射机各模拟量接口引线跟采集器通讯, 主备发射机的数据采集和开关机控制都由一台主发射机采集器完成, 当A机出现故障时, 功率和门限达到设定的阈值, 可由发射机采集器完成关A机, 转天线到B机, 开B机一系列的动作。

2 信源切换及监视系统

我台承担着三个发射频率的实验和覆盖任务, 每个发射频率最多可处理四路音频信源, 系统自动完成音频信号的自动判别选择, 经智能切换器选择后的音频信号经音频处理器处理后把信号送到发射机。

信源切换分多种切换方式, 主要有三大切换方式, 即人工手动切换、智能自动切换、远程数字遥控切换以及音频电平的定量显示功能。三种切换功能既可以同时使用, 又可以相互独立的工作来完成切换。

在中波发射过程中音频信号的电平大小直接关系到发射机的调幅度, 如果调幅度太小, 信号太大就会使幅度过调, 这样都达不到优质播出要求。为了高效提升播出质量, 让听众感觉到收听效果最佳, 我们在系统中设计了无源平衡式衰减器, 它的衰减范围在0-24d B, 衰减步长为2d B。当音频信源电平过大的时侯, 可以用人工手动的方式对其进行干预, 从而达到理想的播出效果。

音频信源分四路:第一路是主信源, 其它三路是备用的信源。同时信源处理系统对每一路输入信源做“环出”处理, 它将切换选择后的信号分成配两路来输出处理, 信源处理系统不但为发射机自动选择正常信号, 同时也为监测监听系统提供了所需要的音频信号。

智能切换器选择后的信源进入音频处理器厚, 要对其进行电平归一化处理, 经过音频处理器处理的音频信号的平均电平始终保持在0d Bm, 可以免除频繁地调节音量, 方便了值班员的操作。

3 计算机实时传输监测及远程网络监听

广播发射机监听系统不仅要监听所有节目不同途径来源的音频信号以及自动选择后输送到发射机的音频信号, 同时还要监听发射机发射的射频解调信号, 只有这样才能全面地掌控整个发射流程中各个环节的信号状态。对此, 计算机实时传输RTP协议就显得尤为重要。

RTP主要任务是为了数据传输的多播, 实时性较强。它包括时间载量的标识、数据序列、时戳、传输控制等。和以往的协议相比较, RTP本身不能提供数据流量控制, 它只能将部分流量控制上移到应用层来完成。但它的重要性不可忽略。计算机实时控制是整个自动化播出系统的中枢神经, 也是音频数据文件在各个站点传输的通道。实时监测监听包括每套节目两路信源音频, 音频切换器输出的音频信号以及无线解调后的音频信号。每套节目最多要监听监测六路音频信号, 三套节目共要监听监测15路音频信号, 为了改变传统监听模式, 采用数字式监控方式, 在数字音频的层面上解决多路音频信号的监测监听问题。

首先运用一个独立的多路音频编码压缩处理器, 它将15路监控音频信号数字化编码压缩, 通过局域网传送至音频处理服务器, 然后服务器内置专业化的音频分析处理软件包, 可实现对音频的监控显示、选择监听、循环监听、音频丢失报警、内容一致性对比、远程网络服务等功能。它能对每路音频信号预设电平阈值、报警延时时间, 对每一路音频实时判别, 故障报警, 系统提供了多种监听模式, 值班中可针对某一路音频进行监听, 也可以对多路音频进行监听。也可以对其进行时间间隔预置, 来实现循环式监听效果。

4 电力系统的监控和环境参数的监测

有线数字电视前端系统设计探讨篇8

前端主系统由信号接收、信号处理、信号输出、系统管理四部分组成。信号接收系统主要完成对来自不同网络的各个信号的接收, 然后把它们变换成符合MPEG—2标准的TS流。信号处理是把输入的TS流经过复用器变成多节目的TS流, 然后经过CA加密的处理, 送到输出部分。信号输出则是把含有多套节目的TS系统调制成RF信号输出给整个HFC网络。

1.1 信号输入部分

由于信号源众多的原因, 信号输入部分是前端中设备型号最多、最复杂的部分。信号输入部分涉及的设备有光收机、卫星接收机、编码器等应将它们转换为统一的格式送入信号处理部分。

为提高数字电视信号的质量和可靠性, 数字有线电视前端设备造型非常重要。卫星天线一定要满足卫星天线电视接收技术文件中关于天线的要求, 要有良好的机械性能。高频头选择本振频率稳定、噪声温度指标低的产品, 如K u波段噪声温度指标要在0.7db以下。数字卫星接收机应选用带ASI标准的基带数字信号传输的综合IRD (符合MPEG—2/DVB标准) 数字卫星接收机。这就保证了与各种设备之间、以及不同公司的设备之间的相互连接性。

1.2 信号处理部分

信号处理部分包括:传输码流 (T S) 的监视、解扰、复用与业务信息 (SI) 处理等。它是数字前端的核心。在这部分主要完成的是对所有节目进行解扰、截取、复用等处理。在模拟前端中, 若要增加一套节目, 只需简单将一台接收机与一个调制器相连接就可以了。在数字前端中, 增加一套节目是以虚拟方式进行的, 该节目是被加到某个复用器中, 至于在整个通路中的什么地方加入并不重要, 机顶盒会自动地用每个传输流的SI信息找到它。另外, 信号部分的管理必须采用集成的管理系统, 在所有的前端处理部分, 均以ASI (异步串行接口) 作为标准接口, 确保与其它设备具有良好的兼容性。

1.3 信号输出部分

信号输出部分主要设备是64Q A M调制器, 其使用带宽为38MB/S, 它把各个复用皿输出的加密TS流调制到RF, 经过混合皿混合后传送到HFC网络。

根据计算和实践的经验, 通常数字调制器的输出电平比模拟调制器输出电平低10db。另外, 前端模拟与模拟相邻频道、数字与数字相邻频道之间电平差不要超过+0.5db。

由于模拟信号和数字信号调制方式不同, 因此它们的输出频率设置也有所不同。模拟频道载频是图像载波频率, 数字频道载频在8MHz频道的中央位置。

1.4 系统管理部分

各种管理服务器主要完成一些用户信息和计费工作, 以及影视材料的管理工作和安全保密等。控制网络部分主要完成各种服务器中的各种信息传递工作及后台的影视材料和数据的交换。

系统管理必须能实时地了解前端输入和输出的工作状态, 能够监视输入信号和输出信号及所需节目的有无和质量。所有的设备之间都是用DVB—ASI作为基带数字信号传输的连接, 并可使用任何基于SNMP的管理系统。对于CA的有关功能, 应采用公共界面和DVB同密标准。

2、有线数字电视前端设计应注意几个问题

有线电视中数字前端与模拟前端的设计有很大的不同。在模拟电视前端中, 8M H z带宽只能传送一套电视节目, 只需将一台卫星接收机与一个调制器相连接就可以了。在数字电视前端中, 8MHz带宽可以传送4～8套数字电视节目, 传送节目的套数与哪些条件、设备有关, 是设计中必须考虑的因素。

2.1 与信道编码和QAM调制器有关

Q A M是用数字信号去调制载波的幅度和相位, 使载波的幅度和相位受控于数字信号, 常用的有16Q A M、32Q A M、64Q A M等。目前普遍采用64Q A M调制器, 即对应于一个8M H z模拟电视频道, 调制器的输入码率为38.1Mbps。

2.2 与节目信号的传送方式和有效传输码率有关

在卫星信道传输中, 我国上星的D V B—S节目多数为S C P C方式, 符号率4.42M b p s, 采用R S (204, 188) 编码、3/4卷积码、Q P S K调制方式, 1套节目的有效传输码率为4.42×2×3/4×188/204=6.11Mbps, 复用器可传送6套节目, 即6.11×6=36.66 Mbps, 距最多传输码率38.1Mbps还有裕量, 复用器会自动以填空包加以补足。如传输码率超过38.1Mbps, 设有7套节目, 第7套将不予传送。因此, 一个频点只能传送一套模拟电视节目, 但能传送6套4.42Mbps数字电视信号。由此可见, 传送全国30几套省市区的数字电视节目, 也只占用6个8MHz的模拟电视频道。

SCPC方式接收1套节目需要1台数字卫星接收机, 而MCPC方式1台数字卫星接收机就可接收多套数字电视节目。因此在设计时要根据接收电视节目的套数确定所需要的接收机台数。

3、结语

有线电视中对数字电视前端的设计除了设备 (硬件) 之外, 管理 (软件) 也很重要。在大型网络中, 网络管理是数字电视前端的一个重要功能, 主要对前端数字设备进行监控, 对保证信号质量、降低维护成本等有十分重要的意义。

与传统的模拟电视相比, 数字电视技术中软件技术占有更为重要的位置, 电视内容的重现及EPG、SMS和CA系统的建立都要由软件来实现。因此数字电视前端设计远不能满足硬件设备的完成, 建立一个数字化的安全高效管理体系, 才是我们要追求的目标。

摘要：近几年来, 在广电总局的大力推动和各地有线台的不懈努力下, 数字电视得到很大发展, 用户规模不断壮大。各地有线台在数字电视建设上各有千秋, 一些率先发展的城市, 不仅为我们数字电视起步较晚的城市提供了宝贵经验, 而且使我们少走弯路。数字电视系统是一个庞大的工程, 其设计也非常复杂。本文就前端硬件系统、网络管理系统的设计做一探讨。

浅析有线电视前端系统及其维护篇9

DVB—C (Digital Video Broadcasting—Cable) 即有线数字视频广播, 它是由前端部分、传输部分、分配部分三个大模块构成的。这三个部分中, 前端部分这个模块是有线数字电视系统的重中之重, 传输部分是系统能正常运转的技术支持, 分配系统则直接联系着千家万户。

(一) 前端系统

前端系统是有线电视网络的信息库、处理中心。数字电视的前端部分通常由数字卫星接收机、解扰器、适配器、混合器、QAM调制器、准视频点播服务器等设备构成。数字电视DVB-C前端基本上有四个功能部分, 即信源、信号的输入、信号的处理、信道传输和用户管理系统, 每个部分能够各司其职, 最终使数字电视前端发挥其应有的作用。

(二) 传输系统

有线电视HFC (通常就是我们所说的光纤到户) 光纤同轴网是在以前电视网的基础之上进行重建的。这种模拟的CSTV信号接入技术, 它的拓扑结构主要有分支树状行、单星型、网孔型、环形等, 其中应用最为广泛的是星形拓扑结构。

(三) 用户终端系统

数字机顶盒 (STB) 是数字有线电视信号的终端接收装置, 它实际上是一种变换设备, 变换的双方是数字电视信号和模拟电视信号。数字机顶盒通过解码还原, 将经过数字化压缩的图像以及声音信号还原成模拟电视机可以接收的信号, 使普通的非数字电视用户能兼容的收看数字电视、收听广播。

二、前端系统维护

(一) 卫星接收设备的维护

目前, 柳河县城67套节目均由光缆提供做备用信号源, 所以, 卫星信号直接影响着电视节目的安全播出, 对卫星接收设备的维护就是技术工作的重头戏。

1. 经常性维护。

卫星接收设备的日常维护非常重要, 只有平时对设备的运行足够了解, 才能在设备发生故障的时候做到主次分明, 分清轻重缓急。日常对卫星电视接收系统的维护主要是以下几个工作: (1) 注意接收天线的方位以及仰角的调整。由于大风等恶劣天气会造成天线对星不准, 出现接收信号变弱的情况。 (2) 注意天线馈源的焦距问题。馈源的螺丝松动或机械老化可能造成偏焦导致信号变弱。 (3) 注意馈源内部的异物清理工作。如有积雪、积水或者灰尘进入馈源内部也有可能会出现信号变弱的情况。 (4) 在设备投入使用半年后, 要注意天线支架各部分支撑点的受力问题, 受力不均也会使天线的方位或仰角偏离正常位置, 使整个抛物面晃动的程度不同, 因而使得抛物面正常位置发

责任编辑:杨柳

生改变。

2. 雷雨季节定期检查接地情况是否良好。

天线底座用铜皮与接地焊牢, 测量接地电阻应小于4Ω。大风过后应及时查看天线, 校准角度, 以保证天线定位不变。冬天下雪时, 要及时清除积雪以保证信号质量。对天线的防腐是决定其使用期限的关键工作, 室外天线投入使用后, 应在裸露在外的螺丝、适配器等部位涂上黄油防腐。

(二) 前端系统供电设备的日常维护

供电设备是所有维护工作中最为基础也是最为重要的一项工作, 一旦设备发生断电的情况, 就会造成播出事故。

1. 机房务必要保持充分的市电照明, 此外还应该备有多个备用的紧急照明设备。

2. 配电室至机房应为双回路供电。配置UPS不间断电源和自备发电机组作为备用电源。

3. 配备净化稳压电源, 防止因市电波动大而对设备造成的不良影响。

4. 当前端增添设备时, 要注意电源线的承载能力, 必要时, 更换容量更大的电源线, 以免烧毁线路, 引发火灾。

(三) 前端系统的定期保养和检测

整个前端系统应该配备专职人员, 定期检查调试, 每次调试都要写好工作日志;对前端的输出信号应形成每日一检的制度, 记录数据变化, 并对比参考的最大最小限定值;对前端系统中的有源部件, 应形成每周一检的制度, 并连带检查多种无源器件, 如衰减器、均衡器和混合器可否工作正常。