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光纤传输技术在小区智能化系统中的应用

出处:安防精英联盟 发布于:2018-06-20 15:29:10 | 436 次阅读

  光纤传输技术在小区智能化系统中的应用
  在当今信息飞速发展的时代,通信技术、计算机技术和多媒体技术的紧密合,给世纪国际社会和世界经济发展起了强大的推动力,信息传输无疑已成为人们关注的焦点。光纤通信的概念自1966 年提出以来,开始有了长足的发展。在构成社会信息基础设施,推动社会科技的发展扮演着重要角色。到今天,光纤传输网几乎遍布全球,已成为电信、广播电视、计算机网络等通信网的主要传输方式。正因为光纤传输系统有其众多的优点,赢得当今科技社会的青睐。光纤传输系统在开始的阶段被用于长途电信传输,广播电视系统和计算机网络通信方面,在其他方面很少被利用。目前国内外有许多公司根据光纤传输的特性,开发设计了用于智能控制系统和安防系统的视、音频和数据光端机,这对于安防小区智能化系统起到了飞跃发展的促进。
  光纤传输的特点优势及传输原理
  光纤传输具有衰减小、频带宽、抗干扰性强、安全性能高、体积小、重量轻等优点,所以在长距离传输和特殊环境等方面具有无法比拟的优势。传输介质是决定传输损耗的重要因素,决定了传输信号所需中继的距离,光纤作为光信号的传输介质具有低损耗的特点;光纤的频带可达到1.0GHz以上,一般图像的带宽只有8MHz,一个通道的图象用一芯光纤传输绰绰有余,在传输语音、控制信号或接点信号方面更为优势;光纤传输中的载波是光波,光波是频率极高的电磁波,远远比电波通讯中所使用的频率高,所以不受干扰。且光纤采用的玻璃材质,不导电,不会因断路、雷击等原因产生火花,因此安全性强,在易燃,易爆等场合特别适用。
  光纤传输系统主要由三部分组成:光源(又称光发送机),传输介质、检测器(又称光接收机)。计算机网络之间的光纤传输中,光源和检测器的工作一般都是用光纤收发器完成的,光纤收发器简单的来说就是实现双绞线与光纤连接的设备,其作用是将双绞线所传输的信号转换成能够通过光纤传输的信号(光信号)。当然也是双向的,同样能将光纤传输的信号转换能够在双绞线中传输的信号,实现网络间的数据传输。在普通的视、音频、数据等传输过程中,光源和检测器的工作一般都是由光端机完成的,光端机就是将多个E1信号变成光信号并传输的设备,所谓E1是一种中继线路数据传输标准,我国和欧洲的标准速率为2.048Mbps,光端机的主要作用就是实现电-光'光-电的转换。由其转换信号分为模拟式光端机和数字式光端机。因此,光纤传输系统按传输信号可分为数字传输系统和模拟传输系统。模拟传输系统是把光强进行模拟调制,将输入信号变为传输信号的振幅(频率或相位)的连续变化。数字传输系统是把输入的信号变换成"1","0"脉冲信号,并以其作为传输信号,在接受端再还原成原来的信号。当然,随着光纤传输信号的不同所需要的设备有所不同。光纤作为传输介质,是光纤传输系统的重要因素。可按不同的方式进行分类: 按照传输模式来划分: 光线只沿光纤的内芯进行传输,只传输主模我们称之为单模光纤(Single-Mode)。有多个模式在光纤中传输,我们称这种光纤为多模光纤(Multi-Mode)。
 

  单模光缆 多模光缆
  按照纤芯直径来划分:缓变型多模光纤、缓变增强型多模光纤和缓变型单模光纤按照光纤芯的折射率分布来划分:阶跃型光纤(Step index fiber),简称SIF;梯度型光纤(Graded index fiber),简称GIF;环形光纤(ring fiber);W型光纤。 光缆:点对点光纤传输系统之间的连接通过光缆。光缆有含1根光纤(称单纤),有2根光纤(称双纤),或者更多。
  光纤传输技术在工程中的应用
  计算机网络中的光纤传输
  在我们普通的计算机网络中双绞线应用十分广泛,比如在一个家庭中,一栋办公大楼中,都是使用双绞线来联网。但是双绞线只能在百米距离内的数据传输,如果超过百米,数据传输速度以及通信量将会受到严重影响。因此我们就需要使用到光纤传输,光纤能实现最长距离达到100公里的网络连接,并且在信息的传输量,安全等方面有着双绞线无法比拟的优势。在小区、家庭网络中,有很多的连接还没有超过100米,我们还是使用双绞线,而在超过100米距离的两个点之间采用光纤收发器实现光纤连接。
  

  网络之间光纤传输
  当然,光纤收发器使用的方式不只是这一种,用户可根据自己实际情况使用。
  普通视频、音频、数据等信号的光纤传输
  在现在的工程应用中,监控系统中视频图象的传输已大量采用了光纤传输方式。随之在交通管理、闭路电视监控、安防、工业自动化、电力等领域视频图像、音频、数据等光端机开始普遍大量使用。在光纤传输的初期模拟式光端机在市场上占有相当的比例,其传输方式是将基带的视频、音频、数据等信号调制在一载频上,通过发射光端机进行光纤传输,然后通过另一端的接收光端机进行解调,恢复成相应的基带视频、音频、数据信号。随着数字化传输的广泛应用,国内外工程上开始大量使用数字式光端机,数字式光端机是将多路模拟基带的视频、音频、数据进行高分辨率数字化,形成高速数字流,将多路数字流进行复用,通过发射光端机进行发射,然后通过另一端的接收光端机进行接收,解复用,恢复成各路数字化信号,再通过数字模拟变换(A/D模数转换)恢复成模拟视频、音频、数据。据目前市场情况来看,模拟光端机已逐步退出市场,而数字光端机开始在市场上普及,数字传输代替模拟传输,是光纤通信技术显着的发展趋势。
  由于光纤传输的种种优点,光端机应用的场合越来越广泛。工程中的应用也越来越多,企业内部长距离、局域之间的数据通信,小区中的网络联接,公共交换电话网中远端线路单元,网中PABX群路的网络终端,中的接入网络,用于通常的信号传输等等。目前光端机应用最多的方面就是长距离和数据的传输。在安防、交通、银行、、等的领域都采用光纤传输技术对视频信号进行远程的传输。此外光端机在远程视频会议、远程教学、、通讯等诸多领域都有广泛的应用。
  小区智能化系统中的光纤传输
  随着信息科技的发展,人们对居住环境要求的提高,小区智能化建设逐渐成为热门的话题,。利用计算机技术、网络通信技术、以及多媒体技术,建立一个区内住户与服务中心、住户与外界的多媒体综合信息交流系统,为物业管理中心提供一个高效、便捷的服务条件,为住户提供一个安全、舒适、便利的现代生活环境。而小区系统网络的建设将成为智能化小区建设的重要组成部分。在网络系统中主要包括
  小区宽带网络系统:住户计算机与计算机以及与Internet之间的连接。
  闭路电视监控系统:主要是在小区的大门口、停车场出入口、电梯厢内及在小区内的主要通道,安装电视监控系统,实行24小时的监视及录像,监控中心的人员在监控中心可以通过电视画面随时调看各点的情况,一旦有警情,可及时处理,同时录下来的录象可为警方提供有价值的图像证据资料。
  可视对讲系统:在小区的出入口、住宅楼单元门口、住户门口处安装可视对讲系统,当来访者来到小区的出入口,由保安呼叫被访用户,确认有人在家并由住户确认访客者身份后,访客者方能进入小区。在单元门口和住户门口,来访者通过呼叫住户,住户通过二次确认后远程开启电锁方可进入住户单元或住户家。可视对讲系统还可与小区监控中心联网,当有警情或特殊事情,随时取得联系。
  防盗报警系统:在小区的围墙上安装红外,在住户家安装红外、门磁、烟感、瓦斯等装置,一旦发现相应的警情通过智能终端设备将警情信息传送到管理中心,保安人员可及时的进行相应的处理。同时也可进行远程报警。
  家居智能系统:通过智能终端机把语音、视频、Internet服务等有机的联系起来,实现可视对讲,报警以及对家庭电器设备的智能控制等功能的系统。
  智能卡(IC卡)管理系统:用IC卡取代小区管理和生活中所使用的个人证件和现金支付手段。实现出入口管理的身份识别与控制的"一卡通"功能,提高住户的生活水平,也使物业管理更加自动化。管理中心可以对所有的卡片进行控制,使其在安防系统中有效或无效,有利于安全防范。管理中心对所有卡片可进行发卡加密、注销和挂失等。
  还有有线电视系统、小区信息系统等等。各系统中传输的信号有所不同,传输的信号有模拟信号也有数字信号,比如闭路电视监控系统和可视对讲系统中,传输的模拟信号主要有音频信号和视频信号。数字信号传输越来越普遍,主要包括音频数据、视频数据以及通信数据等。目前的小区智能化中,小区要求做到集中管理的自动化体制。小区联网建设大多采用片区加片区集中到中心管理的模式,小片区内信号的传输大多采用双绞线,同轴电缆传输的方式进行传输,并且把小片区内的传输信号集中到一个"点"。片区与片区之间以及片区与管理中心之间的连接相当于将各点连接起来,根据各点之间的距离不同,通常采用的连接方式也不同。在小片区范围里,各信号的传输用同轴电缆或双绞线能达到系统的要求,但随着小区大型化和智能化的发展趋势,各系统的功能要求的提高,中心管理方面要求做到集中智能化。片区与片区之间的连接,以及各片区与总管理中心之间的连接,视频,音频,控制数据用传统(同轴电缆或双绞线传输)的传输很难达到系统的要求。如果遇到有强电干扰或其它情况就无法得到高质量的图像或声音时,即使增加视频信号放大器或者音频放大器,短距离内可以确保视频图像和声音的有效传输。在传输线路距离很长的情况下,不管加多少信号视频放大器,同样会使图像或声音信号衰减,甚至无法得到图像或声音信号。这就需要使用光纤传输技术,光纤传输解决了所有的问题,在模拟信号传输部分,使用光端机,利用光纤进行信号的传输,这样就解决了音、视频长距离传输中的损耗问题。以及在抗干扰性、安全性上远远优于同轴缆传输。在数字信号传输部分,主要是片区与片区之间的连接以及各片区与总管理中心之间的连接。使用光纤收发器进行小区宽带网络之间的连接。进行数字传输,使信号的传输频带、安全性能达到最佳要求。目前的小区智能化中视频、音频、控制数据已大量采用了光纤传输技术,光纤在宽带网络连接、闭路电视监控系统、可视对讲系统、家居智能等系统中已广泛的应用。
  光纤传输技术在小区智能化系统中已有较好的事例,远距离系统信号传送方面用的更为广泛,比如视得安科技实业股份有限公司的SD-980智能楼宇可视对讲及报警网络控制系统,该系统是采用单片微电脑控制技术、视频监控技术、数码通讯技术、电话机技术、无线防盗报警技术而开发的现代小区型智能可视对讲网络系统。整个系统由安防管理中心、单元门门禁主机、住户室内分机三个主要部分构成。系统以SD-980M2/SD-980M3管理中心和中心电脑为整个系统的管理和控制中心,通过信号转换器将各单元系统连接起来。实现呼叫、对讲、监视、开锁、信息发布、多功能报警等多种功能。系统针对于远距离视频处理问题上,采用了光纤传输技术。在以往传统的视频传输采用同轴电缆,由于同轴电缆在远距离图象传输过程中,信号的衰减比较严重,使得可视对讲以及主动监控图象达不到要求,并且远距离传送信号受到外界干扰较多,比如围墙门主机、住户、管理中心之间的视频连接。SD-980系统在视频的远距离传输过程中使用光端机,将系统传输的模拟图象信号转换成光信号,光信号通过光纤传输到另一端,另一端再通过光端机将光信号转换成模拟图象信号输入到分机显示。这样使图象信号衰减大大降低、抗干扰性方面大大提升。并且在工程使用上,布线比较方便,故障检测也比较容易。
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   SD-980系统示意图
  在视得安科技实业股份有限公司SD-2000Basic系统中采用国际通用的TCP/IP传输协议用户分组管理,开放式网络结构。视频、音频、控制信号共走小区宽带网络,音视频信号经压缩后变成数字信号进行传输。SD-2000Basic系统仍以原980系统为子系统,主干网采用以太网(小区宽带/局域网)联网。管理中心由多媒体电脑代替,所有操作均在电脑上完成,与主机通讯时图像直接显示在电脑显示屏上。管理中心电脑通过Hub或交换机直接接入主干网络。980子系统则由接入服务器(SD-2000AS01)接入网络。 该系统将小区划分为若干个片区,各片区的子系统信号,集中压缩到接入服务器。子系统信号包括音频信号、视频信号、控制信号、报警信号、小区信息等信号,由接入服务器接入网络,网络之间采用了光纤传输技术。交换机与交换机之间以及接入服务器与交换机之间使用了光纤收发器,将普通网络连接的五类线(双绞线)信号转换成在光纤中传输的光信号,在另一端又将光信号转换成五类线中传输的信号。这样使得该系统具有速度快、系统容量大、系统扩充性强、施工简单,操作方便等特点。
  

  当然在小区智能化中光纤传输技术应用不仅仅是这些,在其他各系统,视频监控技术、远程网络监控、报警及信息传送上等都有广泛应用。
  光纤传输技术的种种优势,使得其自身的发展更为迅速,在数字光纤传输系统中,光源的非线性对数字码流影响很小,加上在数字通信中采用一些编码纠错的方法,易于实现多路复用,因此数字传输系统占有很大的优势,模拟光端机逐步被数字光端机所替代,数字光纤传输逐步替代模拟光纤传输,现在市场上针对各种信号的传输,设备也越来越多,在小区智能化中信号的种类较多,光纤传输使用也越来越广泛。数字化光传输是小区中信号传输的主要趋势。

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