引言

        光端機(jī)是光通信系統(tǒng)中的傳輸設(shè)備，主要是進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換及信號(hào)傳輸，憑借傳輸容量大、距離遠(yuǎn)、衰減小、抗電磁干擾能力強(qiáng)等諸多優(yōu)勢(shì)，多應(yīng)用于電信、電力、監(jiān)控、工業(yè)控制、視頻監(jiān)控等行業(yè)。視頻光端機(jī)經(jīng)歷了從多模到單模、從模擬到數(shù)字的發(fā)展過(guò)程，技術(shù)已進(jìn)入成熟階段。

數(shù)字非壓縮式光端機(jī)介紹

        在安防領(lǐng)域，人們通常所說(shuō)的光端機(jī)亦指數(shù)字非壓縮式光端機(jī)，用來(lái)傳輸視頻、數(shù)據(jù)、以太網(wǎng)、音頻等綜合信息，其原理是將多路模擬基帶的視頻、音頻、數(shù)據(jù)進(jìn)行高分辨率數(shù)字化，形成高速數(shù)字流，然后將多路數(shù)字流進(jìn)行復(fù)用，通過(guò)發(fā)射光端機(jī)進(jìn)行發(fā)射，然后通過(guò)另一端的接收光端機(jī)進(jìn)行接收，解復(fù)用，恢復(fù)成各路數(shù)字化信號(hào)，再通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換恢復(fù)成模擬視頻、音頻、數(shù)據(jù)。數(shù)字光端機(jī)僅有A/D轉(zhuǎn)換的量化誤差，不足以引起信號(hào)畸變，可使視頻圖像、音頻、數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量達(dá)到很滿意的效果。其傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)，可進(jìn)行大容量傳輸并且不會(huì)出現(xiàn)相互干擾，多路視頻、音頻、數(shù)據(jù)、以太網(wǎng)、電話信號(hào)可在同一根光纖上傳輸而無(wú)交調(diào)干擾。

        視頻光端機(jī)已進(jìn)入成熟階段，如何選擇合適的視頻光端機(jī)及如何保養(yǎng)卻依然是大家關(guān)心的問(wèn)題，本文就從這幾個(gè)方面入手進(jìn)行一些論述，希望給讀者以幫助。

數(shù)字非壓縮光端機(jī)的選擇

        首先，用戶需要根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際需求決定采用什么傳輸方案——點(diǎn)對(duì)點(diǎn)式、節(jié)點(diǎn)式等。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)式為最基本的視頻光端機(jī)，也是目前使用較多的光端機(jī)，工作方式是一點(diǎn)對(duì)一點(diǎn)，但由于其只能是一個(gè)點(diǎn)對(duì)著另一個(gè)點(diǎn)，因此較浪費(fèi)光纖；而節(jié)點(diǎn)式則采用手拉手的串聯(lián)方式，可在一根光纜上設(shè)置多個(gè)節(jié)點(diǎn)，可以較大程度上節(jié)省光纖。

        點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)原理就是在前端監(jiān)控點(diǎn)安裝一臺(tái)發(fā)射光端機(jī)，將各類電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，通過(guò)終端的接收光端機(jī)將光信號(hào)再還原成電信號(hào)，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間用光纜連接。節(jié)點(diǎn)式光端機(jī)也可稱為總線型數(shù)字光端機(jī)，在1芯光纖上分多點(diǎn)插入視頻信號(hào)（非編碼壓縮，視頻圖像無(wú)損失）及控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)級(jí)聯(lián)傳輸（如圖1）。

圖1 節(jié)點(diǎn)光端機(jī)傳輸

        此種傳輸方式既節(jié)約了大量的光纖資源，多用于高速公路等具有逐點(diǎn)插入特性的應(yīng)用場(chǎng)合。[nextpage]

        其次，用戶在選擇光端機(jī)的時(shí)候還需要落實(shí)性能參數(shù)是否符合要求，根據(jù)選用的光器件種類和功率不一樣，光端機(jī)分為多種傳輸距離。如某公司的光端機(jī)就分為A級(jí)25公里，B級(jí)50公里和C級(jí)75公里。除了距離以外，用戶還需要仔細(xì)考察光端機(jī)的技術(shù)參數(shù)，例如信噪比、微分增益、微分相位等。

        再次，用戶可以根據(jù)外觀簡(jiǎn)單判別光端機(jī)質(zhì)量，例如比較高檔次的光端機(jī)會(huì)選用鋁合金外殼和型材導(dǎo)軌，具有散熱好、防銹和易安裝的特點(diǎn)。較好的光端機(jī)視頻和數(shù)據(jù)接口具有浪涌保護(hù)，用戶可以直接觀察光端機(jī)是否有專門的接地極來(lái)判定。

        最后，用戶在選擇光端機(jī)品牌時(shí)，也要充分考慮廠家的售后服務(wù)體系，看廠家是否在本地區(qū)設(shè)有服務(wù)中心，這樣一旦產(chǎn)品出現(xiàn)故障問(wèn)題可以及時(shí)得到廠家的維護(hù)。此外，產(chǎn)品是否有相關(guān)檢測(cè)報(bào)告以及廠家有關(guān)資質(zhì)等也是在產(chǎn)品選型時(shí)考慮的因素。

光端機(jī)的使用和保養(yǎng)

光端機(jī)供電及安裝環(huán)境

        一般發(fā)射機(jī)由于安裝位置跟隨前端視頻采集設(shè)備，所以安裝位置都比較分散，需要配獨(dú)立的機(jī)殼給其供電。在安防監(jiān)控供電方面通常有兩種方式：中心集中供電和本地供電，由于采用光端機(jī)傳輸?shù)默F(xiàn)場(chǎng)，前后端距離都較遠(yuǎn)，所以較少使用集中供電方式。接收機(jī)一般都位于監(jiān)控中心的機(jī)房?jī)?nèi)，不像發(fā)射機(jī)那么分散，在供電方式上如果跟前端的發(fā)射機(jī)一樣采用機(jī)殼電源供電的話，會(huì)占用機(jī)房大量空間，顯得雜亂無(wú)章，無(wú)法統(tǒng)一管理。因此中心接收機(jī)供電可以采用插卡式機(jī)箱供電，不要把插槽全插滿，可以每隔幾個(gè)插槽空開(kāi)一個(gè)，有利于光端機(jī)散熱。需要注意的是光端機(jī)的激光器組件和光電轉(zhuǎn)換模塊最忌瞬時(shí)脈沖電流的沖擊，因此不宜頻繁開(kāi)關(guān)機(jī)。

        前端發(fā)射機(jī)多安裝在前端配電箱中，要注意做好配電箱的防塵防水，在配電箱塞和較滿時(shí)為了利于光端機(jī)散熱就要考慮帶風(fēng)扇的配電箱。監(jiān)控中心的機(jī)房要保持環(huán)境整潔，經(jīng)常注意清理，不要有結(jié)塵，最好是在機(jī)房裝修好后再將設(shè)備裝入機(jī)房，如遇機(jī)房裝修改造，要及時(shí)清理干凈。機(jī)房?jī)?nèi)一般會(huì)有很多設(shè)備集中安裝在機(jī)柜中，設(shè)備發(fā)熱量很大，在通風(fēng)散熱條件又差時(shí)，最好安裝空調(diào)系統(tǒng)以保證光端機(jī)正常工作。

        安裝光端機(jī)時(shí)要做好現(xiàn)場(chǎng)的防護(hù)措施，防潮、防水、防塵，同時(shí)注意現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際操作，必須配備合適的光纖使用，不能使用殘缺故障的光纖，如果不匹配，則會(huì)嚴(yán)重影響光端機(jī)傳輸質(zhì)量，涉及光纜熔接時(shí)，也要注意測(cè)量光纜的光衰減或損耗在有效值范圍內(nèi)。

光端機(jī)防雷

        光端機(jī)特別是作為前端設(shè)備的發(fā)射機(jī)通常安裝于室外的設(shè)備箱中，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境相當(dāng)惡劣，防雷就顯得異常重要，防雷措施的優(yōu)劣直接決定了光端機(jī)發(fā)生故障的幾率。雷電的破壞方式主要分為直擊雷、感應(yīng)雷和地電位反擊三種形式，對(duì)光端機(jī)而言影響最嚴(yán)重的主要是地電位反擊。[nextpage]

        所謂地電位反擊是當(dāng)避雷針等接閃器將直擊雷強(qiáng)大的雷電流經(jīng)過(guò)引下線和接地體泄入大地時(shí)，在引下線，接地體以及與其相連的金屬物體上會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)高的瞬間電壓，這個(gè)高電壓會(huì)對(duì)離他們很近但是又沒(méi)有直接接觸的金屬物體、線纜等電子設(shè)備之間產(chǎn)生巨大的電位差，這個(gè)電位差引起的電擊就是地電位反擊。地電位反擊是通過(guò)以下形式對(duì)光端機(jī)造成損壞的：當(dāng)雷電流泄入大地時(shí)，接地網(wǎng)的地電位會(huì)在數(shù)微秒之內(nèi)被抬高到數(shù)萬(wàn)或數(shù)十萬(wàn)伏。高度破壞性的雷電流將從各種設(shè)備的接地部分流向這些設(shè)備，或者通過(guò)擊穿大地絕緣而流向其它附近設(shè)備，最終造成設(shè)備的破壞或損害（破壞示意圖見(jiàn)圖2），損壞的部分主要有：機(jī)殼電源的PCB板上電子元器件、視頻接口處芯片及其相關(guān)電子元器件、音頻及數(shù)據(jù)端口處芯片。

圖2  雷電破壞設(shè)備示意圖

        雖然雷電的破壞形式多種多樣，但還是可以通過(guò)采取科學(xué)的防護(hù)措施來(lái)降低光端機(jī)故障發(fā)生幾率。首先，保證接地裝置效果良好是防雷措施的前提，因?yàn)樗懈袘?yīng)電流最后都是要泄入大地的。一般而言，接地電阻越小泄流效果越好，通常將接地電阻控制在4歐姆以內(nèi)為佳，可使用接地鉗表對(duì)接地電阻進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于某些土壤電阻率高的地方，可以考慮在土壤中加入降阻劑，從而降低接地電阻。其次，前端設(shè)備要加裝浪涌保護(hù)器，正常電壓時(shí)，浪涌保護(hù)器呈高阻狀態(tài)，只有很小的泄漏電流，功率損耗很小，當(dāng)線路中出現(xiàn)過(guò)壓時(shí)，浪涌保護(hù)器呈低阻狀態(tài)，過(guò)電壓以放電電流的形式通過(guò)浪涌保護(hù)器流入大地，過(guò)電壓被抑制下來(lái)，浪涌電壓過(guò)后，線路電壓恢復(fù)正常時(shí)，浪涌保護(hù)器又呈高阻絕緣狀態(tài)，因此浪涌保護(hù)器必須有良好的接地裝置與之配合。前端攝像機(jī)的視頻信號(hào)輸出口和發(fā)射機(jī)的視頻輸入口處接浪涌保護(hù)器，若發(fā)射機(jī)連有其他一些數(shù)據(jù)線時(shí)，需要在控制信號(hào)線的起始端和結(jié)束端加裝數(shù)據(jù)防雷器，并在攝像機(jī)和光端機(jī)的電源輸入端也加上電源防雷器等防雷設(shè)備。裝防雷器時(shí)務(wù)必使防雷器緊貼接入口，若防雷器距離視頻口、數(shù)據(jù)口太遠(yuǎn)是發(fā)揮不了防雷效果的。

        加好防雷設(shè)備后，剩下的便是接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)問(wèn)題。接地樁一定要打到位，保證光端機(jī)良好接地，一個(gè)好的低阻抗接地網(wǎng)設(shè)計(jì)能夠保證系統(tǒng)中的防雷設(shè)備發(fā)揮良好效果且能有效均衡整個(gè)傳輸系統(tǒng)內(nèi)各部位電壓，防止地電位差對(duì)線路中設(shè)備的干擾，同時(shí)也可有效避免地電位反擊對(duì)設(shè)備的損壞。

光端機(jī)的調(diào)試

        做好以上幾點(diǎn)后，就要開(kāi)始正常的調(diào)試了，主要是對(duì)光纖和數(shù)據(jù)通道的調(diào)試。由于光端機(jī)數(shù)據(jù)的可選類型較多，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需求不同，現(xiàn)場(chǎng)使用的光端機(jī)數(shù)據(jù)類型也不盡相同，在調(diào)試時(shí)一定要參照相應(yīng)的說(shuō)明書，按照說(shuō)明書上的數(shù)據(jù)撥碼和接口定義來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)接線。[nextpage]

        由于光端機(jī)現(xiàn)場(chǎng)安裝的環(huán)境復(fù)雜，有些用戶在調(diào)試不通的情況下通常首先懷疑產(chǎn)品有故障，其實(shí)光端機(jī)產(chǎn)品技術(shù)已非常成熟，產(chǎn)品出廠前都經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試與拷機(jī)，所以產(chǎn)品本身問(wèn)題可能性較小，因此，在現(xiàn)場(chǎng)有問(wèn)題時(shí)首先需要考慮的是安裝問(wèn)題，可以從以下幾個(gè)方面去排查：

·光纖本身沒(méi)有經(jīng)過(guò)測(cè)試，光路不通或不穩(wěn)定或光衰減過(guò)大等；
·前端設(shè)備故障，如攝像機(jī)沒(méi)有視頻或沒(méi)通電等；
·后端設(shè)備故障，如監(jiān)視器無(wú)視頻，鍵盤控制協(xié)議不對(duì)，本身不能控制等；
·連接線路故障，如視頻頭沒(méi)的焊接好不通，控制線接錯(cuò)，或連接線交叉接錯(cuò)、接反等。

        以上現(xiàn)象尤其是線路故障發(fā)生的概率最大，在遇到問(wèn)題時(shí)需要仔細(xì)檢查。排除故障時(shí)，可以采用排除法，一個(gè)設(shè)備一個(gè)設(shè)備排除，最后準(zhǔn)確判斷問(wèn)題關(guān)鍵所在。在判斷光端機(jī)是否有問(wèn)題時(shí)建議用戶將發(fā)射機(jī)與接收機(jī)放在一起近距離測(cè)試，如若還不通，則為光端機(jī)本身故障，就需要跟廠家聯(lián)系調(diào)換了。為了減少問(wèn)題，用戶盡可能在安裝前，近距離測(cè)試光端機(jī)，這樣便能快速通過(guò)安裝與調(diào)試，節(jié)省工期。

光端機(jī)日常保養(yǎng)

        通常狀況光端機(jī)的工作環(huán)境相當(dāng)惡劣，使用時(shí)要注意保持光纖頭的清潔。光端機(jī)對(duì)灰塵非常敏感，而由于光端機(jī)運(yùn)輸過(guò)程中或是客戶使用一段時(shí)間后，都有可能在光纖口處出現(xiàn)灰塵或雜物造成堵塞，從而影響視頻及數(shù)據(jù)的正常傳輸，此時(shí)可使用工業(yè)無(wú)水酒精和無(wú)塵紙對(duì)光纖頭進(jìn)行清洗，避免粘附灰塵。

        光端機(jī)內(nèi)部的光纖跳線與外部光纖是通過(guò)適配器連接的，通常適配器為陶瓷管芯，在插拔光纖頭時(shí)要特別注意，切勿用力不當(dāng)以防將陶瓷套管擠裂或是壓碎，造成光端機(jī)無(wú)法正常傳輸信號(hào)。

結(jié)語(yǔ)

        視頻光端機(jī)技術(shù)成熟，功能穩(wěn)定，成本低，是目前視頻遠(yuǎn)距離傳輸項(xiàng)目的首選，一些光端機(jī)廠商也通過(guò)技術(shù)革新，推出功能更為強(qiáng)大的光纖傳輸系統(tǒng)。隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)化、高清化發(fā)展，光端機(jī)廠商也會(huì)相應(yīng)推出新產(chǎn)品，使模擬視頻、網(wǎng)絡(luò)視頻的傳輸管理與圖像存儲(chǔ)功能綜合起來(lái)，提高光纖利用率。