1、視頻光端機(jī)基礎(chǔ)知識介紹及常見故障分析隨著我國各地的高速公路從孤立的單條道路向路網(wǎng)化發(fā)展，高速公路的視頻監(jiān)控傳輸系統(tǒng)已經(jīng)從傳統(tǒng)的模擬化、本地化的監(jiān)控傳輸系統(tǒng)逐漸演變?yōu)槿珨?shù)字化、多級聯(lián)網(wǎng)化、綜合化、寬帶化的多業(yè)務(wù)傳輸交換系統(tǒng)。在此種情況下，高速公路視頻監(jiān)控通信系統(tǒng)全面數(shù)字化和聯(lián)網(wǎng)化已離不開視頻光端機(jī)。第一章 光傳輸基礎(chǔ)知識一、光信號：光信號是一種電磁波，可見光部分波長范圍是：0.380.78um(微米)。大于 0.78um部分是紅外光，小于0.39um部分是紫外光。光纖中應(yīng)用的是：0.85um，1.31um，1.55um三種。二、光信號在光纖中的損耗：光信號在光纖中的損耗的主要因素有：本質(zhì)特征，彎

2、曲，擠壓，雜質(zhì)，不均勻等。1、本質(zhì)特征是光纖的固有損耗，包括：瑞利散射，固有吸收等。瑞利散射損耗是由于光纖材料折射率分布小、尺寸的隨機(jī)不均勻性所引起的本身特征損耗。瑞利散射損耗與波長的四次方成正比，即波長越短，損耗越大，對波長窗口影響較大。固有吸收包括紫外吸收和紅外紫外吸收，紫外吸收是光纖材料的電子吸收入射光能量躍遷到高的能級，同時(shí)引起入射光的能量損耗，一般發(fā)生在短波長范圍。紅外吸收：光波與光纖晶格相互作用，一部分光波能量傳遞給晶格，使其振動加劇，從而引起的損耗2、彎曲是光纖彎曲時(shí)部分光纖內(nèi)的光會因散射而損失掉，造成的損耗。主要原因有：路由轉(zhuǎn)彎和敷設(shè)中的彎曲、光纖光纜的各種預(yù)留造成的彎曲、熔纖

3、盒中光纖的盤留、機(jī)房及設(shè)備內(nèi)尾纖的盤繞等。3、擠壓是光纖受到擠壓時(shí)產(chǎn)生微小的變形而造成的損耗。4、雜質(zhì)是光纖內(nèi)雜質(zhì)吸收散射在光纖中傳播的光、光纖頭子有雜質(zhì)等造成的損失。5、不均勻是光纖材料的折射率不均勻造成的損耗。三、光纖類型：按光波傳輸模式分為多模光纖和單模光纖。1、多模光纖有突變型和漸變型，突變型纖芯直徑有5080微米，光以折線形狀沿纖芯傳播。漸變型纖芯直徑有50微米左右，光線以正弦形狀沿纖芯中心軸方向傳播。2、單模光纖是只傳輸主模，也就是說光線只沿光纖的內(nèi)芯進(jìn)行傳輸，由于完全避免了模式射散使得單模光纖的傳輸頻帶很寬，因而適用于大容量，長距離的光纖通訊，單模光纖使用的光波長1310nm或1

4、550nm。四、光模塊與光纖連接器1、光模塊是由光電子器件、功能電路和光接口等組成，光模塊就是光電轉(zhuǎn)換，發(fā)送端把電信號轉(zhuǎn)換成光信號，通過光纖傳送后，接收端再把光信號轉(zhuǎn)換成電信號。2、光纖連接器就是把光纖的兩個(gè)端面精密對接起來，最重要的就是要使兩根光纖的軸心對準(zhǔn)，以使發(fā)射光纖輸出的光能量能最大限度地耦合到接收光纖中去，并使其介入光鏈路而對系統(tǒng)造成的影響減到最小。第二章 視頻光端機(jī)基礎(chǔ)知識一、視頻光端機(jī)概念：視頻光端機(jī)就是把1到多路的模擬視頻信號通過各種編碼轉(zhuǎn)換成光信號通過光纖介質(zhì)來傳輸?shù)脑O(shè)備，由于視頻信號轉(zhuǎn)換成光信號的過程中會通過模擬轉(zhuǎn)換和數(shù)字轉(zhuǎn)換兩種技術(shù)，所以視頻光端機(jī)又分為模擬光端機(jī)和數(shù)字光

5、端機(jī)。二、視頻光端機(jī)原理：光端機(jī)原理就是把信號調(diào)制到光上，通過光纖進(jìn)行視頻傳輸。通常使用以下幾種調(diào)制方式：1、調(diào)幅或強(qiáng)調(diào)制系統(tǒng)（AM），全模擬系統(tǒng)，光學(xué)發(fā)射單元內(nèi)發(fā)光二極管（LED）的亮度或強(qiáng)度隨輸入視頻幅度成線性變化。調(diào)幅的光信號通過光纖發(fā)送給光接收單元，由其將信號轉(zhuǎn)換為模擬基帶視頻。視頻光端機(jī)工作原理圖2、調(diào)頻或脈沖頻率調(diào)制（FM），也是一個(gè)模擬系統(tǒng)，射頻載波通過輸入的視頻信號線性調(diào)節(jié)頻率，經(jīng)過調(diào)制的載波又用于光發(fā)射單元的LED或激光發(fā)射器，經(jīng)過頻率調(diào)制的信號通過光纖發(fā)送給光接收單元，模擬光端機(jī)將信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字基帶視頻。三、光端機(jī)的種類：按傳輸信號分類有數(shù)字型和模擬型1、數(shù)字視頻光端機(jī)數(shù)字

6、視頻光端機(jī)一般由發(fā)射端和接收端兩部分組成。發(fā)射端的基本功能是將用戶端的模擬信號通過放大、AD轉(zhuǎn)換、編碼等處理，最后把電信號轉(zhuǎn)換成光纖可以傳送的光信號由光纖傳輸?shù)浇邮斩?。在由接收端則進(jìn)行相反的處理，先是把光信號轉(zhuǎn)化成電信號，電信號解碼、通過DA轉(zhuǎn)換及放大濾波后視頻輸出。 2、模擬視頻光端機(jī)模擬視頻光端機(jī)采用了 PFM(脈沖頻率調(diào)制，pulse frequency modulation，PFM）：調(diào)制技術(shù)實(shí)時(shí)傳輸圖象信號。發(fā)射端將模擬視頻信號先進(jìn)行 PFM 調(diào)制后，再進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換，光信號傳到接收端后，進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行 PFM 解調(diào)，恢復(fù)出視頻信號。由于采用了PFM 調(diào)制技術(shù)， 其傳輸距離能達(dá)

7、到 50Km 或者更遠(yuǎn)。通過使用波分復(fù)用技術(shù)，還可以在一根光纖上實(shí)現(xiàn)圖象和數(shù)據(jù)信號的雙向傳輸， 按技術(shù)分類有3類：PDH，SDH ，SPDH。1）PDH光端機(jī) PDH（Plesiochronous Digital Hierarchy，準(zhǔn)同步數(shù)字系列）光端機(jī)是小容量光端機(jī)，PDH光端機(jī)一般是成對應(yīng)用，也叫點(diǎn)到點(diǎn)應(yīng)用，PDH光端機(jī)容量一般為4E1，8E1，16E1。 2）SDH光端機(jī)SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步數(shù)字系列）光端機(jī)容量較大，SDH光端機(jī)的容量一般是16E1到4032E1。 3）SPDH光端機(jī)SPDH（Synchronous Plesiochr

8、onous Digital Hierarchy）光端機(jī)，SPDH光端機(jī)介于PDH光端機(jī)和SDH光端機(jī)之間。SPDH光端機(jī)是帶有SDH（同步數(shù)字系列）特點(diǎn)的PDH傳輸體制（基于PDH的碼速調(diào)整原理，同時(shí)SPDH光端機(jī)又盡可能采用SDH中一部分組網(wǎng)技術(shù)）。四、視頻光端機(jī)的物理接口：視頻光端機(jī)的物理接口有視頻接口，音頻接口，RS485數(shù)據(jù)接口，RS232數(shù)據(jù)接口，以太網(wǎng)接口，電話接接口，對講接口等。 1、視頻接口是為視頻光端機(jī)提供視頻輸入，視頻接口主要是和攝像頭或者DVR等設(shè)備相連。接口類型為同軸BCN，阻抗75ohm，分視頻輸入和視頻輸出兩個(gè)方向接口，也可以配置成雙向接口。如右圖： 2、音頻接口一

9、般用在視頻會議和監(jiān)控和指揮調(diào)度當(dāng)中，通常與麥克風(fēng)、有源音箱和拾音頭等設(shè)備相連，提供24bit立體聲的音質(zhì)傳輸，接口本身并不具備功率放大功能，所以在音頻輸出端要接有源音箱或者功放等功率放大設(shè)備。接口類型為蓮花同軸，阻抗600ohm，分音頻輸入和輸出兩個(gè)方向接口，也可以配置成雙向接口。 3、RS485數(shù)據(jù)接口是通常指RS485，由1和1兩跟線組成。RS485用來控制云臺或者高速球機(jī)的轉(zhuǎn)動，達(dá)到各個(gè)方向?qū)崟r(shí)監(jiān)控的目的，接口類型通常為工業(yè)接線端子或者RJ45等，這個(gè)沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，由各個(gè)廠家根據(jù)自己的設(shè)計(jì)來定的。阻抗為120ohm，分正向、反向和雙向接口。 4、RS232數(shù)據(jù)接口RS232就是串口，一

10、般是用來與計(jì)算機(jī)通信傳遞數(shù)據(jù)協(xié)議。接口類型為DB9,也有工業(yè)接線段子或者RJ45等，DB9的接線線序?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)的接法，其他的接口線序由各個(gè)廠家自行設(shè)計(jì)決定，沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。RS232串口公頭5、以太網(wǎng)接口是用來傳輸網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)并組成各種局域網(wǎng)和各專網(wǎng)的接口，接口帶寬有10M、100M和1000M，目的是為了滿足不同的數(shù)據(jù)傳輸帶寬，接口速率基本上10M/100M自適應(yīng)，線序也是交叉平行自適應(yīng)，接口類型為RJ45，阻抗120ohm，線序有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。不過現(xiàn)在很多生產(chǎn)廠家把以太網(wǎng)的要求10M/100M自適應(yīng)，這是不確切的，10M/100M自適應(yīng)只是接口速率，并不代表接口帶寬，有可能10M/100M自適應(yīng)是2M

11、的帶寬也是不一定的。6、電話接口就是接電話機(jī)的接口，是用來延伸電話線的作用，說白了其原理與PCM復(fù)用是一致的，電話接口性能參數(shù)指標(biāo)（話路特性）很多，比如電平、頻率特性、衰減、空閑噪音等。7、對講接口是對講設(shè)備大多為半雙工雙向語音通道、中繼復(fù)原控制方式，現(xiàn)在的工程越做越大，對講的傳輸距離也越來越遠(yuǎn)，由于對講設(shè)備大多是本端供電，采用的多是非平衡電纜傳輸，抗干擾能力差，遠(yuǎn)距離傳輸會產(chǎn)生噪音，通話質(zhì)量差，所以這就要求對講設(shè)備也要通過光纖傳輸。第三章 常見故障分析一、監(jiān)控系統(tǒng)的組成我們將整個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)劃分為六層分別為表現(xiàn)層、控制層、處理層、傳輸層、支撐層、采集層。1）表現(xiàn)層 表現(xiàn)層是我們最直觀感受到的

12、，它展現(xiàn)了整個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的品質(zhì)。如監(jiān)控電視墻、監(jiān)視器等都屬于這一層。2） 控制層 控制層是整個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心，它是系統(tǒng)科技水平的最明確體現(xiàn)。通常我們的控制方式有模擬控制和數(shù)字控制等。（如：視頻控制軟件）3）處理層 處理層也稱為視頻處理層，它將有傳輸層送過來的視頻信號加以分配、放大、分割等處理，有機(jī)的將表現(xiàn)層與控制層加以連接。視頻分配器、音視頻放大器、視頻分割器、音視頻切換器等等設(shè)備都屬于這一層。4）傳輸層：傳輸層相當(dāng)于視頻監(jiān)控系統(tǒng)的血脈。在小型視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，我們最常見的傳輸層設(shè)備是視頻線、網(wǎng)線、光纖等。5）支撐層：支撐層是用于后端設(shè)備的支撐，保護(hù)和支撐采集層、執(zhí)行層設(shè)備。它包括支架、防

13、護(hù)罩等等輔助設(shè)備。 6）采集層：采集層是整個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)品質(zhì)好壞的關(guān)鍵因素，它包括鏡頭、監(jiān)控?cái)z像機(jī)、報(bào)警傳感器等等。二、cctv監(jiān)控鏈路圖：外場監(jiān)控鏈路圖一般攝像機(jī)后板接口光端機(jī)連接示意圖矩陣接口收費(fèi)廣場監(jiān)控鏈路圖收費(fèi)車道監(jiān)控鏈路圖隧道監(jiān)控鏈路圖三、故障分析1、沒有視頻信號故障分析： 監(jiān)視器上顯示無視頻信號，這種現(xiàn)象表明接收端光端機(jī)有視頻信號輸入，因著重查看遠(yuǎn)端視頻輸入設(shè)備是否正常工作或檢查線路和視頻頭是否焊好等。解決方法：1）檢查各設(shè)備是否供電正常，若正常在往下繼續(xù)排查。2）檢查接收端對應(yīng)通道視頻指示燈是否點(diǎn)亮。、若接收端指示燈點(diǎn)亮(燈亮證明此時(shí)該通道已有視頻信號輸出)，則檢查接收端到監(jiān)視器

14、等終端設(shè)備間的視頻電纜是否連接好，視頻接口連接是否松動或有虛焊等情況。、若接收端視頻指示燈不亮，檢查前端對應(yīng)通道視頻指示燈是否點(diǎn)亮。(建議對光端機(jī)重新上電以保證視頻信號的同步性)。3）檢查遠(yuǎn)端對應(yīng)通道視頻指示燈是否點(diǎn)亮。、若指示燈亮(燈亮表示攝像機(jī)采集的視頻信號已送入光端機(jī)前端)，檢查光纜是否連通，光端機(jī)以及光纜終端盒的光接口是否松動。建議重新插拔一次光纖接口(如尾纖頭太臟建議先用棉花酒精清洗待干后再插入)。、 若指示燈不亮，檢查攝像機(jī)是否工作正常，及攝像機(jī)到前端發(fā)射機(jī)的視頻電纜是否連接可靠。視頻接口是否松動或有虛焊等情況。4）若以上方法不能排除故障且有同型號的設(shè)備時(shí)，可以采用替換檢查法(要求

15、設(shè)備具有互換性)，即將光纖接到另一端工作正常的接收機(jī)或更換遠(yuǎn)端的發(fā)射機(jī)可以準(zhǔn)確地判斷故障設(shè)備。2、監(jiān)控圖像滿屏模糊不清故障分析：造成滿屏圖像模糊不清的主要原因有：防護(hù)罩外面積塵或有手印等；監(jiān)視器或者攝像機(jī)聚焦不良；輸入到監(jiān)視器的視頻信號幅度過小，視頻信號通路（包括視頻放大器、視頻信號傳送電纜等）頻帶寬度過窄，而且信號損耗過大，視頻信號傳送距離過長，對視頻信號的幅度衰減過大或視頻放大器的增益不夠。影響監(jiān)控圖像模糊不清的現(xiàn)象有監(jiān)控圖像邊緣不清、圖像有拖尾、毛刺或扭曲、出現(xiàn)一條黑杠或白杠，或向上或向下慢慢滾動、木紋狀干擾、大面積網(wǎng)紋干擾、豎條干擾、雪花狀干擾等等。1） 圖像邊緣不清，主要原因是視頻信

16、號的高頻成分不足所致，如視頻傳輸線路過長，頻帶寬度過窄等。負(fù)載阻抗嚴(yán)重不匹配也可能使視頻信號的傳送信號與反射信號疊加形成重影，從而造成圖像邊緣不清。（視頻信號的傳輸線路不能過長）2） 圖像有拖尾、毛刺或扭曲，造成圖像有拖尾、毛刺或扭曲的原因一方面可能是電源問題，供給攝像機(jī)的電源電壓過低或電源中有干擾信號。另一方面可能是信號傳輸質(zhì)量不高造成圖像質(zhì)量下降，如視頻電纜質(zhì)量不好、傳輸距離過長或視頻插頭、插座接觸不良，有虛焊、假焊或屏蔽層未接好等。 3） 出現(xiàn)一條黑杠或白杠，或向上或向下慢慢滾動，這種現(xiàn)象多半是由于系統(tǒng)產(chǎn)生了地環(huán)路而引入了50 Hz的工頻干擾（交流電的干擾）所造成的。4） 木紋狀干擾，這

17、種情況可能是由于視頻傳輸線的質(zhì)量不好，特別是屏蔽性能差、線路老化引起線纜電阻過大造成，也可能是系統(tǒng)附近有很強(qiáng)的干擾源或是系統(tǒng)的供電電源中竄入了比較強(qiáng)的干擾信號造成的。5） 大面積網(wǎng)紋干擾，這種情況多出現(xiàn)在BNC接頭或其它類型的視頻接頭連接不好上。6） 豎條干擾，表現(xiàn)形式是在監(jiān)視器上產(chǎn)生若干條間距相等的豎條，這是由于視頻傳輸線的特性阻抗不是75而導(dǎo)致阻抗失配造成的，一般靠始端串接電阻或終端并接電阻的方法去解決。7） 雪花狀干擾，造成這種故障的主要原因是視頻信號比較小所致。而造成視頻信號比較小的原因又有許多方面，如監(jiān)控景物照度過低，攝像機(jī)鏡頭光圈過小或攝像機(jī)靈敏度低，線纜插頭、插座連接不良等。亦可

18、能由于線纜過長引起視頻信號衰減過多所致。解決方法：此種情況多是由于光纖鏈路衰減過大或前端視頻線纜過長受交流電磁干擾所致，需更換光纖或視頻線。1）檢查尾纖是否有彎折過度的地方(特別是多模傳輸?shù)臅r(shí)候應(yīng)盡量讓尾纖舒展開切勿過度彎折)。2）檢測光口和終端盒法蘭盤連接處是否連接可靠法蘭磁芯是否破損等。3）光口和尾纖是否過臟應(yīng)用酒精和棉花清潔待干后再插入。4）視頻傳輸線纜過長、線纜老化也可能引起此故障，需更換線纜方能恢復(fù)正常。5）視頻傳輸線纜中接頭過多也會影響視頻的傳輸。3、監(jiān)控圖像時(shí)有時(shí)無 故障分析：圖像時(shí)有，說明攝像機(jī)有視頻信號輸出，線路的連接應(yīng)沒有問題；時(shí)無，說明連接的線路中有接觸不良的情況，當(dāng)線路的接點(diǎn)受到振動或拉伸等力的作用時(shí)，就會出現(xiàn)圖像信號丟失。由于控制中心設(shè)備都放置在監(jiān)控中心，受外力拉伸或振動作用的可能性較小，所以這種圖像時(shí)有時(shí)無的故障點(diǎn)多數(shù)在前端攝像設(shè)備及其連線上，包括以下幾種原因：1） 攝像機(jī)的視頻輸出電纜或視頻頭焊接不良。2） 云臺內(nèi)的電纜線沒捆扎好，云臺長期轉(zhuǎn)動后出現(xiàn)電纜插頭芯線焊接處脫落。3） 線纜敷設(shè)后未留余量長時(shí)間熱脹冷縮出現(xiàn)過分拉扯電纜，過一段時(shí)間被拉伸的電纜絕緣層老化，致使