《電子技術(shù)應(yīng)用》
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監(jiān)控工程中的干擾問題的來源及解決方法
摘要: 研究閉路電視監(jiān)控干擾源的性質(zhì),、了解對閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的影響方式,,以便采取措施解決干擾問題對提高閉路監(jiān)控系統(tǒng)工程質(zhì)量,,確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行非常有益,。
Abstract:
Key words :

  閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)(cctv)在建筑工程中的應(yīng)用越來越多,由于建筑物內(nèi)的電氣環(huán)境比較復(fù)雜,,容易形成各種干擾源,,如果施工過程中未采取恰當(dāng)?shù)姆婪洞胧鞣N干擾就會通過傳輸線纜進入閉路電視監(jiān)控系統(tǒng),,造成視頻圖象質(zhì)量下降,、系統(tǒng)控制失靈、運行不穩(wěn)定等現(xiàn)象,。因此研究閉路電視監(jiān)控干擾源的性質(zhì),、了解對閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的影響方式,,以便采取措施解決干擾問題對提高閉路監(jiān)控系統(tǒng)工程質(zhì)量,,確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行非常有益。

  干擾的來源及影響方式

  閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)中傳輸信號的類型主要有兩類:一類是模擬視頻信號,,傳輸路徑由攝象機到矩陣,,從矩陣再到顯示器或錄象機;一類是數(shù)字信號包括矩陣與攝象機之間的控制信息傳輸,,矩陣中計算機部分的數(shù)字信號,。一般設(shè)備成為干擾源的可能性很小,因此干擾主要通過信號傳輸路徑進入系統(tǒng),。

  閉路電視監(jiān)擰系統(tǒng)的信號傳輸路徑是,,能通過視頻電纜和傳輸控制信號的雙絞線耦合進系統(tǒng)的干擾有:各種高頻噪聲比如大電感負(fù)載啟停,地電位不等引入的工頻干擾,,平衡傳輸線路失衡使抑噪能力下降將共頻干擾轉(zhuǎn)成了差模干擾,,傳輸線上阻抗不匹配造成信號的反射使信號傳輸質(zhì)量下降,靜電放電沿傳輸線進入設(shè)備造成接口芯片損傷或損壞,。具體表現(xiàn)如下:

  由于阻抗不匹配造成的影響在視頻圖象上表現(xiàn)為重影,。在信號傳輸線上會將在脈沖序列的前后沿形成震蕩。震蕩的存在使高低電平間的閾值差變小,,當(dāng)震蕩的幅值再大或有其他干擾引入時就無法正確分辨出脈沖電平值,,導(dǎo)致通信時間變長或通信中斷。接地和屏蔽不好會導(dǎo)致傳輸線抑制外部電磁干擾能力的下降,,體現(xiàn)在視頻圖象就是雪花噪點,、網(wǎng)紋干擾以及橫紋滾動等;在信號傳輸線上形成尖峰干擾,造成通信錯誤,。平衡傳輸線路失衡也會在信號傳輸線上形成尖峰干擾,。靜電放電除了會造成設(shè)備損壞外,還會影響存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù),,使設(shè)備出現(xiàn)些莫名其妙的錯誤,。

  抗干擾的方法

  從干擾源的分析了解到并沒有特別的干擾源,消除或者減少上述干擾的理論探討也有許多,,如何針對閉路電視監(jiān)控工程解決干擾問題,,很少有文獻涉及,下面就閉路電視監(jiān)控工種中常見的干擾及解決方法進行些探討,。

 ?。?)數(shù)字信號傳輸中的抗干擾措施

  在弱電系統(tǒng)工程中數(shù)字信號的傳輸通常指長線傳輸,常見的方式有:通過調(diào)制,、解調(diào)方法在電力線或視頻線上傳輸數(shù)字信號,;通過工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的通信網(wǎng)絡(luò)進行傳輸,比如rs422,、rs845,、rs485;自行開發(fā)的自動式傳輸,。三者相較,,常見的還是rs422、rs485,,因此重點討論rs485數(shù)字通信抗干擾方法,。

  閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)(cctv)在建筑工程中的應(yīng)用越來越多,由于建筑物內(nèi)的電氣環(huán)境比較復(fù)雜,,容易形成各種干擾源,,如果施工過程中未采取恰當(dāng)?shù)姆婪洞胧鞣N干擾就會通過傳輸線纜進入閉路電視監(jiān)控系統(tǒng),,造成視頻圖象質(zhì)量下降,、系統(tǒng)控制失靈、運行不穩(wěn)定等現(xiàn)象,。因此研究閉路電視監(jiān)控干擾源的性質(zhì),、了解對閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的影響方式,以便采取措施解決干擾問題對提高閉路監(jiān)控系統(tǒng)工程質(zhì)量,,確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行非常有益,。

  干擾的來源及影響方式

  閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)中傳輸信號的類型主要有兩類:一類是模擬視頻信號,傳輸路徑由攝象機到矩陣,,從矩陣再到顯示器或錄象機,;一類是數(shù)字信號包括矩陣與攝象機之間的控制信息傳輸,矩陣中計算機部分的數(shù)字信號。一般設(shè)備成為干擾源的可能性很小,,因此干擾主要通過信號傳輸路徑進入系統(tǒng),。

  閉路電視監(jiān)擰系統(tǒng)的信號傳輸路徑是,能通過視頻電纜和傳輸控制信號的雙絞線耦合進系統(tǒng)的干擾有:各種高頻噪聲比如大電感負(fù)載啟停,,地電位不等引入的工頻干擾,,平衡傳輸線路失衡使抑噪能力下降將共頻干擾轉(zhuǎn)成了差模干擾,傳輸線上阻抗不匹配造成信號的反射使信號傳輸質(zhì)量下降,,靜電放電沿傳輸線進入設(shè)備造成接口芯片損傷或損壞,。具體表現(xiàn)如下:

  由于阻抗不匹配造成的影響在視頻圖象上表現(xiàn)為重影。在信號傳輸線上會將在脈沖序列的前后沿形成震蕩,。震蕩的存在使高低電平間的閾值差變小,,當(dāng)震蕩的幅值再大或有其他干擾引入時就無法正確分辨出脈沖電平值,導(dǎo)致通信時間變長或通信中斷,。接地和屏蔽不好會導(dǎo)致傳輸線抑制外部電磁干擾能力的下降,,體現(xiàn)在視頻圖象就是雪花噪點、網(wǎng)紋干擾以及橫紋滾動等,;在信號傳輸線上形成尖峰干擾,,造成通信錯誤。平衡傳輸線路失衡也會在信號傳輸線上形成尖峰干擾,。靜電放電除了會造成設(shè)備損壞外,,還會影響存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù),使設(shè)備出現(xiàn)些莫名其妙的錯誤,。

  抗干擾的方法

  從干擾源的分析了解到并沒有特別的干擾源,消除或者減少上述干擾的理論探討也有許多,,如何針對閉路電視監(jiān)控工程解決干擾問題,,很少有文獻涉及,下面就閉路電視監(jiān)控工種中常見的干擾及解決方法進行些探討,。

 ?。?)數(shù)字信號傳輸中的抗干擾措施

  在弱電系統(tǒng)工程中數(shù)字信號的傳輸通常指長線傳輸,常見的方式有:通過調(diào)制,、解調(diào)方法在電力線或視頻線上傳輸數(shù)字信號,;通過工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的通信網(wǎng)絡(luò)進行傳輸,比如rs422,、rs845,、rs485;自行開發(fā)的自動式傳輸,。三者相較,,常見的還是rs422、rs485,因此重點討論rs485數(shù)字通信抗干擾方法,。

  rs485總線是采用差分平衡電氣接口,,具有較強的抗電磁干擾能力,但在實際工程rs485總線并未達(dá)到人們期望的效果,。問題往往出現(xiàn)在以下幾個方面:第一網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳缓侠?,未按照總線型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳季€,成為事宜上的星型拓?fù)?;傳輸線與接收和發(fā)送端設(shè)備連接不正確,,削弱了平衡線的抗干擾能力;第三公用雙絞線,,未進一步采取抗干擾措施,,比如采用屏蔽雙絞。雖然在造成干擾的方式上有所不同但在干擾的表現(xiàn)形式上只有兩種:一種是反射增加了信號畸變程度,;一種是外部的干擾由于平衡條件被破壞,,共模干擾變成了串模信號進入傳輸線。

  關(guān)于信號反射,。根據(jù)電磁理論,,減少長線上信號反射的唯一途徑是阻抗匹配,若通信風(fēng)格拓?fù)錇榭偩€型,,阻抗匹配比較容易實現(xiàn),,但若是星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌鶕?jù)工程經(jīng)驗則可在發(fā)送端串上與傳輸線特征阻抗相同的電阻r0,,在接收端按圖所示進行連接,,其中r1》r2,r0=(r1*r2)/(r1+r2),。在發(fā)送r0一般是驅(qū)動門輸出內(nèi)阻的5倍以上,,可以得到較高的發(fā)送電平,接收的匹配阻抗是經(jīng)5v電源形成的,,在阻抗匹配的同時減少了吸收功耗,,這樣既減少了的射,又不會因為增加了匹配電阻吸收過多的信號功率,,信號的電平閾值差變小,。

  雙絞線作為rs485傳輸一對電磁感應(yīng)噪聲有較強的抑制能力,但對靜電感應(yīng)引起噪聲的抑制能力較差,,因此rs485傳輸線應(yīng)選用屏蔽雙絞線,。雙絞線的屏蔽層要正確接地,這里講的“地”應(yīng)是驅(qū)動總線邏輯門的“地”,,而非“機殼地”,、“保護地”,,但在許多實際設(shè)備上往往沒有給出接地連接端,所以在這種情況下就需要引一條線將屏蔽與驅(qū)動邏輯門集成電路的地相連,。

 ?。?)視頻信號的干擾

  視頻信號的干擾在圖象上表現(xiàn)為地花點和50hz橫紋滾動,對于雪花點干擾是由于傳輸線上信號衰減以及耦合了高頻干擾所致,,這種干擾比較容易消除,,在攝象機與控制矩陣之間合理位置增加一個視頻放大器,將信號的售噪比提高,,或者改變視頻電纜的路徑避開高頻干擾源,,高頻干擾的問題可基本上得到解決。較難解決的是50hz橫紋滾動及進一步加高頻干擾的情況,,比如電梯轎廂內(nèi)攝象機的輸出圖象,。為了抑制上述干擾,首先分析一下造成上述問題的原因,。

  攝象機要求的供電電源一般有三種:直流12v,、交流24v或220v,大多數(shù)工程應(yīng)用中不從電梯轎廂的供電電源上取,,而是另外布設(shè)供電電源給攝象機供電,,攝象機輸出圖象經(jīng)過一條軟性的視頻電纜從井道的止方或下方送出,視頻電纜和供電電纜與轎廂的動力線捆綁在一起,,當(dāng)電梯運行時牽引電機運行產(chǎn)生的電磁場沿照明動力線傳播,,顯然會影響攝象機供電電纜和視頻電纜,當(dāng)視頻電纜的屏蔽層不夠嚴(yán)密時,,高頻干擾就經(jīng)視頻電纜傳回監(jiān)視器,。而對于50hz的橫紋滾動根據(jù)電磁學(xué)理論知道視頻電纜的屏蔽層可完全消除50hz工頻干擾。由此可以推斷這部分干擾不是通過視頻電纜耦合過來,,而是來自電源線和不合理的視頻線聯(lián)結(jié),。

  對于圖象中的高頻干擾,因它的頻帶仍在8mhz以內(nèi),,采用空隙率為50%左右的屏蔽網(wǎng)可基本消防高頻干擾,但要達(dá)到50%的空隙率屏蔽網(wǎng)根數(shù)需每個波長長度有60根以上,,這樣高的密度又會使電纜的柔韌性下降,,比較好的方法是采用帶有雙層屏蔽的視頻電纜。

  視頻電纜屏蔽層是接地的,,如果視頻信號“地”與顯示器的“地”相對“電網(wǎng)地”的電位不同,,那么通過電源在攝象機與顯示器之間形成電源回路,這樣50hz的工頻干擾進入顯示器中,,消除50hz工頻干擾方法有兩種,,一是想辦法使各處的“地”電位與“電網(wǎng)地”的電位差完全相同,,或者切斷形成地環(huán)流的路徑。由于工程環(huán)境比較復(fù)雜,,使各處“地”完全等電位比較困難,,只能通過加大攝象機供電線纜的線徑,盡可能降低地回路的電阻,?;蛘卟捎们袛嗟丨h(huán)流回路的方法,在攝象機或顯示器端有一端不接地,,通常在顯示器端不接供電電源的地,,這樣雖不能完全消除干擾但可大減少50hz的干擾。

  從上面的分析中看到,,如果電源線上耦合上高頻噪聲,,即使視頻電纜的屏蔽電纜的屏蔽再好,也會將噪聲送至顯示器,,因此攝象機的供電電源線最好也要屏蔽,,上述措施需要在工程設(shè)計和施工時就要全面考慮才能實現(xiàn),若到了系統(tǒng)調(diào)試時發(fā)現(xiàn)干擾存在可采用調(diào)制和解調(diào)的方法將噪聲濾除,,在攝象機端設(shè)一調(diào)制器將視頻信號搬移到幾十兆赫茲的頻度段上,,在顯示器端設(shè)一低通濾波器將低于8mhz的信號全部濾除,再經(jīng)過解調(diào)將視頻圖象還原,。

 ?。?)監(jiān)控系統(tǒng)的供電方式

  監(jiān)控系統(tǒng)的供電方式只有兩種:一種是集中供電方式即電源都引自一處,另一種是分布式供電,,攝象機在安裝位置附近取電源,,從抗干擾效果的角度講,集中供電方式更好一些,,可以基本消除各處參考電位不等的情況,。

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