Бондарев Физическая засчита ядерных обектов 2008

передается по центральной жиле, а экран используется для уравнивания нулевого потенциала концевых устройств (ТК и, например, монитора). Экран также защищает центральную жилу от внешних электромагнитных помех (ЭМП).

Центральная жила (медь)

Защитный слой (диэлектрик)

Экран медный

Диэлектрик

Рис. 4.9. Поперечный разрез коаксиального кабеля

Благодаря соосному строению кабеля все ЭМП индуцируются только в экране. Если экран должным образом заземлен, то наведенный шум разряжается через заземления ТК и монитора. Центральная жила коаксиального кабеля является сигнальным проводом, а экран – заземляющим.

Для концевой заделки коаксиального кабеля используются BNC-разъемы (сокращение от первых букв фамилий создателей

Bayonet, Neil и Concelman) (рис. 4.10).

Существуют три типа BNC-разъемов: под пайку, под обжим и с резьбой. Паяные разъемы, очевидно, самые надежные, но наиболее удобными и требующими минимальных трудозатрат являются разъемы под обжим. Существует недорогой специальный инструмент, позволяющий быстро и качественно устанавливать BNCразъемы под обжим. Стыковку коаксиального кабеля лучше производить с помощью специальных разъемов, например, BNCразъемов для стыковки кабеля.

201

Рис. 4.10. BNC-разъемы: слева под пайку, справа под обжим

Передача видеосигнала по «витой паре»

Кабель «витая пара» используют в ситуациях, когда необходимо проложить линию длиной больше двухсот метров. Если используется обычный кабель «витая пара», то это обходится довольно дешево, но если используется специальный кабель (рекомендованный производителями), с минимум 10-20 скрутками на один метр и защитной оболочкой (экраном), то этот кабель будет существенно дороже. Передачу видеосигнала при помощи витой пары называют симметричной видеопередачей. В отличие от несимметричной (коаксиальной) передачи видеосигнала, концепция передачи видеосигнала по витой паре заключается в том, что для минимизации внешних электромагнитных помех по витой паре передается сбалансированный сигнал. Все нежелательные электромагнитные помехи и шум, в конечном счете, одинаково воздействуют на оба провода. Поэтому лучше использовать специальные кабели, в которых оба провода одинаково подвержены наводкам и имеют одинаковое падение напряжения. В отличие от передачи по коаксиальному кабелю с заземленным экраном, в концепции передачи видео-

202

сигнала по витой паре не заложено уравнивание потенциалов между конечными точками. Когда сигнал достигает приемного конца линии на основе витой пары, он попадает на вход дифференциального усилителя с хорошо сбалансированным фактором коэффициента ослабления синфазного сигнала (КОСС). Этот усилитель считывает дифференциальный сигнал между двумя проводами. Если два провода имеют схожие характеристики и достаточно закруток на метр (чем больше, тем лучше), на них будут одинаково воздействовать шумы, падение напряжения и наводки. Усилитель с хорошим КОСС на приемном конце линии устранит большую часть нежелательных шумов.

Недостаток этого типа передачи состоит в том, что в дополнение к кабелю необходимы одно передающее и одно приемное устройство (см. рис. 4.11). Они увеличивают не только стоимость системы, но и риск потерять сигнал, если какой-либо из этих двух компонентов выйдет из строя. На рис. 4.11 представлена функциональная схема системы передачи видеосигнала по «витой паре».

Телекамера Передатчик "витая пара"

Коаксиальный

кабель

Внешние ЭМП

Витая пара в экране

Видеосигнал передается по обоим проводам

Видеомонитор

Приемник "витая пара"

Коаксиальный

кабель

Рис. 4.11. Передача видеосигнала по кабелю «витая пара»

При использовании специального кабеля «витая пара» можно передать видеоизображение на большие расстояния (по сравнению с коаксиальным кабелем) с минимальными потерями и искажения-

ми. Производители устройств передачи видеоинформации по витой

203

паре указывают расстояния более 2000 м для черно-белых сигналов

иболее 1000 м для цветных без промежуточных усилителей, в то время как по коаксиальному кабелю – до 600 м без корректоров и усилителей. При симметричной передаче видеосигнала (по витой паре) не возникает «земляных петель», что возможно при передаче по коаксиальному кабелю на расстояния уже более 200 м. Концевая заделка кабеля «витая пара» не требует специальных инструментов

иразъемов.

Микроволновая связь

Микроволновая связь является беспроводным каналом передачи видеоинформации. На рис. 4.12 представлена функциональная схема беспроводной системы передачи видеосигнала. Видеосигнал сначала модулируется частотой, которая соответствует микроволновому диапазону электромагнитного спектра. Длины волны этого диапазона варьируются от 1 мм до 1 м. Практически для микроволновой передачи видеосигнала обычно используются частоты от 1 до 10 ГГц [4.4], что соответствует СВЧ диапазону.

Коаксиальный	Электромагнитная	Коаксиальный
кабель	волна	кабель
	(СВЧ диапазон)

Телекамера
СВЧ	СВЧ
передатчик	приемник

Видеомонитор

Рис. 4.12. Беспроводная передача видеосигнала

Многие государственные и коммерческие структуры — военные, милиция, скорая помощь, курьеры, служба авиасвязи и нави-

204

гации – работают в указанном выше радиодиапазоне. Поэтому, используя микроволновую связь в СТН (и не только в СТН), следует учитывать то, что каждую частоту и микроволновый источник излучения необходимо согласовать с соответствующими регулирующими органами власти, чтобы исключить или свести к минимуму возможность наложения сигналов от нескольких СВЧ передатчиков. Это позволяет защитить зарегистрированных пользователей, но является недостатком или, вернее, неудобством использования для использования данного беспроводного канала связи [4.4].

Микроволновая связь позволяет передавать очень широкую полосу частот видеосигналов, а также, если необходимо, других данных (звук и сигналы управления поворотными устройствами и объективами ТК). Микроволновая передача может осуществляться

в одном направлении, когда передается только видеосигнал и звук

сТК, либо в двух направлениях, когда в одном направлении передается видео- и аудиосигнал, а в обратном – сигналы управления исполнительными устройствами телекамер.

При передаче аудио- и видеосигналов одновременно видеосигнал кодируется при помощи амплитудной модуляции (АМ), а аудиосигнал – при помощи частотной модуляции (ЧМ), так же как в телевещании.

Передающие и приемные антенны представляют собой параболические антенны, аналогичные тем, что используются для приема спутникового телевидения. Передатчик и приемник при такой передаче сигнала должны находиться на линии прямой видимости. Расстояния, которые можно покрывать при помощи этой технологии, зависят от выходной мощности передатчика и диаметра антенны, что определяет коэффициент усиления передатчика и чувствительность приемника. На качество принимаемого сигнала влияют окружающие (атмосферные) условия. Если система спроектирована недостаточно грамотно, то микроволновая связь, обеспе-

чивающая отличное изображение в погожий день, может давать

205

значительную потерю и искажения сигнала в проливной дождь. Туман и снег также влияют на передаваемый сигнал. Если параболическая антенна не закреплена должным образом, то качающий ее ветер может повлиять на связь, приводя к периодической потере прямой линии видимости [4.4].

Существуют системы микроволновой связи для передачи видеоизображения, которые позволяют передавать сигнал на расстояния до 30 км. Для микроволновой связи на более коротких расстояниях могут использоваться стержневые антенны или другие типы непараболических антенн. В данном случае возникают проблемы безопасности, связанные с ненаправленной передачей сигнала.

Радиочастотная связь

Радиочастотная (РЧ) передача видеосигнала по модуляции напоминает микроволновую беспроводную передачу. Однако основные различия заключаются в том, что частота модуляции лежит в высокочастотном (ВЧ) и ультравысокочастотном (УВЧ) (VHF и UHF) диапазонах и осуществляется «всенаправленная» передача сигнала. Направленная антенна, например, типа «волновой канал» (подобно внутренним антеннам, используемым для приема определенного телеканала), позволяет получать сигнал в более удаленных точках. Следует отметить, что в зависимости от принятых норм, мощность излучения не должна превышать определенный предел, а в случае такого превышения потребуется разрешение соответствующего органа на использование необходимой частоты [4.4].

Радиочастотные передатчики обычно снабжены видео- и звуковыми входами, а методы модуляции напоминают методы модуляции микроволн, т.е. для видеосигнала используется амплитудная модуляция, а для звукового сигнала – частотная.

206

Существенным недостатком использования радиочастотной связи в СТН является то, что сигнал может быть получен любым ТВ приемником, находящимся на незначительном расстоянии. Радиочастотная связь в отличие от микроволновой связи не требует прямой видимости, поскольку РЧ излучение (в зависимости от того, УВЧ это или ВЧ сигнал) может проходить через кирпичные стены, дерево и другие неметаллические объекты. Расстояние распространения радиосигнала зависит от многих факторов, и лучше всего проверять это в местах будущего применения этих систем.

Связь с помощью инфракрасного излучения

Инфракрасные (ИК) системы передачи видеосигнала используют оптические средства. Источником света является инфракрасный светодиод. Яркость световой несущей передаваемого сигнала модулирована видеосигналом. Для подобной передачи сигнала необходима линия прямой видимости. На рис. 4.13 изображена функциональная схема беспроводной системы передачи видеосигнала с помощью ИК излучения. Для беспроводной передачи сигналов в ИК диапазоне разрешения не требуется, что является преимуществом этого типа связи [4.4].

Телекамера

ИК передатчик

Коаксиальный

кабель

Светв ИК диапазоне (линияпрямой видимости)

Видеомонитор

ИК приемник

Коаксиальный

кабель

Рис. 4.13. Инфракрасная система передачи видеосигнала

207

Необходимо принять специальные меры предосторожности для обеспечения благоприятного температурного режима в зоне установки передающей системы, иначе на приемник могут попасть инфракрасные частоты, излучаемые горячими стенами, раскаленными крышами и металлическими объектами. Такие погодные условия, как дождь, туман и ветер влияют на инфракрасный канал связи больше, чем на связь в СВЧ диапазоне [4.4].

Передача изображений по телефонным каналам связи

Технологии и системы передачи изображений по телефонным (ТЛФ) линиям связи существуют с 1950-х годов. Системе «медленного сканирования», принадлежащей к старому поколению таких систем, требовалось 32 с, чтобы передать изображение низкого качества с тревожного пункта на станцию слежения. А если еще добавить время дозвона и соединения, в результате реально более минуты уходило на передачу первого изображения. Сегодня существуют более прогрессивные способы передачи видеосигналов по телефонной линии. Новая технология – «быстрое сканирование» – опирается на более мощные методы обработки изображений и алгоритмы сжатия, что позволяет менее чем за 1 с передать полноцветное изображение. Манипулирование изображением осуществляется в цифровой форме, при этом используются различные методы сжатия. Задержка в 1 с в передаваемом изображении (вернее, передача изображения со скоростью 1 кадр в секунду) является минимально допустимым пределом для СТН СФЗ. Исходя из этого, можно сделать вывод, что подобные системы недопустимо использовать в системах физической защиты важных объектов.

Передача изображений (не видеосигнала) по мобильным телефонам сегодня является доступной и привлекательной технологией. В распространенных цифровых сотовых сетях можно получить скорость в 14,4 кбит/с, но этого не достаточно для применения данной технологии в СТН СФЗ.

208

Волоконно-оптические линии связи

Волоконная оптика – это технология, в которой в качестве носителя информации используется свет. Обычно используется инфракрасный свет, а средой передачи служит стекловолокно. Передача сигналов (не только видеосигналов) по стекловолокну имеет следующие преимущества перед существующими кабельными средствами передачи.

•Более широкая полоса пропускания.

•Низкое ослабление сигнала, порядка 1,5 дБ/км (по сравнению с 30 дБ/км для коаксиального кабеля RG-59).

•Волокно (являющееся диэлектриком) создает электрическую (гальваническую) изоляцию между передающим и принимающим концом линии связи, поэтому невозможно возникновение «земляных петель».

•Свет как носитель сигнала полностью остается внутри во- локонно-оптического кабеля, поэтому не вызывает помех в соседних кабелях или других волоконно-оптических кабелях.

•Стекловолокно не чувствительно к внешним сигналам и электромагнитным помехам, поэтому не важно, рядом с каким источником напряжения будет проходить кабель – 110 В, 240 В, 10 000 В переменного тока илисовсемблизко отмегаваттного передатчика. Даже если молния ударит в одном сантиметре от кабеля – никаких наводок в нем не будет [4.4].

•Невозможно сделать ответвление волоконно-оптического кабеля, не повредив при этом качества сигнала, что немедленно обнаруживается на принимающем конце линии.

Из недостатков волоконно-оптического кабеля стоит отметить следующие.

209

•Концевая заделка волоконно-оптического кабеля проводится с помощью специальных инструментов и специально подготовленным персоналом.

•Возникают трудности с переключением и маршрутизацией сигналов, передаваемых по волоконно-оптическим линиям связи.

Волоконно-оптический (ВО) кабель (рис. 4.14) имеет больше преимуществ, чем какой-либо другой. Многие годы волоконнооптический кабель использовался в телекоммуникациях и теперь становится все более популярен в СТН и системах безопасности.

Оптическое волокно 62,5/125 мкм

Вторичное покрытие оптического волокна

Силовая арамидная нить

Внешняя оболочка

Рис. 4.14. Поперечное сечение волоконно-оптического кабеля

При использовании волоконно-оптических линий связи в СТН требуются преобразователи (передатчики) электрического сигнала в оптический и дешифраторы (приемники) оптического сигнала в электрический, аналогично всем рассмотренным выше (исключая коаксиальные) методам передачи видеосигнала. При «односторонней» связи (передача изображения и звука только в одном направлении) потребуется только одна жила волоконного кабеля, а при «двусторонней» связи, когда передаются сигналы управления на исполнительные устройства телекамер, необходимо использовать два волокна. На рис. 4.15 изображен простой пример использова-

210