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干扰信号视频电视监控系统干扰源研究与处理手段浅析

摘要:本文在介绍视频传输介质与传输方式的基础上,分析了造成电视监控系统干扰的原因,之后针对每种原因提出了对应的处理手段。
关键词:电视监控 干扰 处理
  
1.引言
  
在闭路监控系统中,监控视频图像不佳,存在干扰问题。一直是最常见、最难对付、也是最受关注的问题之一。近年来,包括闭路电视监控系统(CCTV)在内的智能化系统在住宅小区建设中的应用越来越多,由于建筑物内外的电气环境比较复杂,容易形成各种干扰源,如果施工过程中未采取恰当的防范措施,各种干扰就会通过传输线缆进入闭路电视监控系统,造成视频图像质量下降、系统控制失灵、运行不稳定等现象。因此研究闭路电视监控干扰源的性质,了解对闭路电视监控系统的影响方式,并采取措施解决干扰问题对提高闭路监控系统工程质量、确保系统的稳定运行非常有益。
本文结合已有资料中几个住宅小区闭路监控系统工程实施过程中所遇到的监控干扰问题及最终处理办法,初步分析并总结出监控视频干扰发生的原因及问题的解决方法。
  
2.视频的传输介质及方式
  
2.1视频的传输介质
同轴电缆是使用最广泛的视频传输介质,一般用于中短距离的视频信号的传输。同轴电缆的电气特征使得它非常适合传送摄像机到监视器的全视频信号(CCTV视频信号是由分布很广的低频信号和高频信号组成的)。传送低频信号(20赫兹到几千赫兹)时可以使用几乎任何种类的导线。在实际应用中,几乎所有导线都可以用作电话线。但要传送频率范围在20Hz到6MHz之间的视频信号,同时不希望有任何衰减时,就需要使用同轴电缆。
  
2.2视频的传输方式
在电视监控系统中采用视频基带传输是最常用的传输方式。所谓的视频基带传输是指视频信号不经过频率变换等任何处理由图像摄取端通过同轴电缆直接传输到监视端的传输方式。
  
3.视频干扰发生的原因
  
图像在传输时直接利用同轴电缆的0~6MHz频带来传输,非常容易受到干扰,使图像出现网纹、横纹和噪点影响监视效果。对于基带传输视频干扰,主要有以下几种类型:
  
3.1工频干扰
当摄像端与监控设备端同时接地时,由于地电阻及电缆外皮电阻的存在,在两地之间电力系统各相负载不平衡或接地方式不同引起电位差,使两接地端存在电压降,电压降加在屏蔽层两端并与大地(地电阻)构成回路产生地电流,地电流经过线缆屏蔽层形成干扰电压,地电流的部分谐波分量落入视频芯线,致使芯线与屏蔽层之间产生干扰电位,使干扰信号加入视频信号中对监控图像形成干扰,从而产生工频干扰。
  
3.2空间电磁波干扰
当监控电缆在空中架设时,空中电磁波干扰信号所产生的空间电场会作用于监控传输线路,使线路两端而产生相当大的电磁干扰电压,其频率约在200Hz~2.3 MHz。由于电缆中电位差的存在,使电缆屏蔽层产生干扰电流,而一般情况下摄像端和监控设备端均为接地状态,这就使干扰电流通过线缆两端接地点与大地形成回路,导致终端负载产生干扰电压,干扰信号耦合进视频信号中,产生空间电磁波干扰。
  
3.3低频干扰(20Hz~几千Hz低频噪声干扰)
由于声音、数据等信号属于低频信号,其频带狭窄,在传输时只用到20Hz~几千Hz,几乎采用任何种类的电缆都可以传输,一般只受工频干扰。用于传输视频信号的同轴电缆,其屏蔽层抗干扰曲线特性表明干扰信号频率越高其屏蔽性能越好,对于诸如载波电话、有线电台等低频率信号干扰反而显得苍白无力。低频干扰信号同样会在传输线缆上产生干扰电压,从而影响图像质量。
  
3.4高频干扰(高频噪声干扰)
虽然视频传输所用同轴电缆抗高频干扰要比抗低频干扰性能强,但是强高频干扰信号还会对图像的传输产生干扰。大电荷负载启停、变频机及高频机等在工作时除了输出高强度基波外,同时还会产生高强度的二次谐波。虽然谐波强度比基波低很多,但高次谐波频带很宽且成分复杂,所以基波的各次谐波都会对利用视频基带传输(即6MHz带宽内)的视频信号造成不同程度的干扰。
  
3.5电源干扰
电源不“洁净”,是指在正常的电源(50周的正弦波)上叠加有干扰信号。而这种电源上的干扰信号,多来自本电网中使用可控硅的设备,特别是大电流、高电压的可控硅设备,对电网的污染非常严重,这就导致了同一电网中的电源不“洁净”。比如本电网中有大功率可控硅调频调速装置、可控硅整流装置、可控硅交直流变换装置等等,都会对电源产生污染。不洁净电源使摄像机和其它有源设备工作不稳定,进而形成干扰。

3.6共模干扰
一般指在两根信号线上产生的幅度相等,相位相同的对地的电位差,主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态电压迭加所形成属于非对称性干扰。由于信号线对地存在寄生电容,使信号线两极分别对地产生了干扰电压,实际上这就是纯共模干扰信号。信号线两极的纯共模信号大小相等,相位差为零。因此相间无电压降,也就不会有干扰电流经过负载而是对地会产生电流。共模干扰有时会很大可达到130V左右。它幅度大、频率高,还可以通过导线产生辐射,所造成的干扰较大。
  
4.干扰的弱化与消除
  
从以上干扰来源分析可以看出,干扰的原因有很多。因此,要解决干扰问题,首先要分析出干扰成因,然后对症下药。有些干扰是无法完全消除的,只要能弱化到我们肉眼无法察觉即可,这样投入的成本也相对较低。
  
4.1工频干扰的消除
工频干扰的消除方法有两种,一种是想办法使各处的“地”电位与“电网地”的电位差完全相同,或者切断形成地环流的路径。由于工程环境比较复杂,使各处“地”完全等电位比较困难,只能通过加大摄像机供电线缆的线径,尽可能降低地回路的电阻。另一种是采用切断地环流回路的方法,在摄像机或显示器端有一端不接地,通常在显示器端不接供电电源的地,这样虽不能完全消除干扰但可大大减少工频干扰。
  
4.2空间电磁波干扰的消除
在经济条件许可下,尽量选择高密度编织网视频线,且外加钢管保护或走金属线槽,施工时,线缆尽量埋地。这可以有效降低空间磁场的干扰。
  
4.3低频干扰的消除
选用合适的视频抗干扰器直接接在摄像机的输出视频信号(或确定无干扰的视频信号)上,将视频信号由传统的基带传输0~6MHz上移频,使带宽达到12MHz从而避开常受干扰的低频段,由于其低频部分被移到干扰频率之外,所以可以从根本上消除各种低频干扰的影响。
  
4.4高频干扰的消除
视频信号的高频干扰在图像上表现为雪花点和50Hz横纹滚动,对于雪花点干扰是由于传输线上信号衰减以及耦合了高频干扰所致,这种干扰比较容易消除,在摄像机与控制矩阵之间合理位置增加一个视频放大器,将信号的售噪比提高,或者改变视频电缆的路径避开高频干扰源,高频干扰的问题可基本上得到解决。对于图像中的高频干扰,因它的频带仍在6MHz采用空隙率为50%左右的屏蔽网可基本消防高频干扰,但要达到50%的空隙率,屏蔽网根数需每个波长长度有60根以上,这样高的密度又会使电缆的柔韧性下降,因此比较好的方法是采用带有双层屏蔽的视频电缆。
  
4.5电源干扰的消除
使用洁净电源或加装相关处理设备。监控系统的供电方式只有两种:一种是集中供电方式即电源都引自一处,另一种是分布式供电,即摄像机在安装位置附近取电源。从抗干扰效果的角度讲,集中供电方式更好一些,可以基,本消除各处参考电位不等的情况。但如果电源线上耦合上高频噪声,即使视频电缆的屏蔽再好,也会将噪声送至显示器,因此摄像机的供电电源线最好也要屏蔽。
  
5.结语
  
监控视频干扰问题的解决能保证电视闭路监控系统的正常运行,加强小区安保系统的稳定性,减少物业管理费用。视频干扰问题的成因是复杂的,解决方案也有多种,在实际工程中应灵活运用,才能较好解决监控视频干扰问题。

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