视频抗干扰技术在实际监控系统中的应用(排除方法)

视频抗干扰技术在实际监控系统中的应用一、干扰是如何产生的要谈抗干扰，那么首先要了解干扰产生的原因，下面简单的介绍一下几种闭路监控系统中常见的干扰及产生原因：闭路电视监控系统中传输信号的类型主要有两类：一类是模拟视频信号，传输路径由摄像机到矩阵，从矩阵再到显示器或录像机；一类是数字信号包括矩阵与摄像机之间的控制信息传输，矩阵中计算机部分的数字信号。一般设备成为干扰源的可能性很小，因此干扰主要通过信号传输路径进入系统。闭路电视监控系统的信号传输路径是，能通过视频电缆和传输控制信号的双绞线耦合进系统的干扰有：各种高频噪声比如大电感负载启停，地电位不等引入的工频干扰，平衡传输线路失衡使抑噪能力下降将共频干扰转成了差模干扰，传输线上阻抗不匹配造成信号的反射使信号传输质量下降，静电放电沿传输线进入设备造成接口芯片损伤或损坏。具体表现如下：干扰原因干扰效果随机信噪比干扰表现为雪花干扰，监视器屏幕上会出现雪花状的斑点。单频干扰表现为网状干扰，监视器屏幕上会出现网状条纹。电源干扰表现为扭曲干扰，监视器屏幕上图像会出现轻微扭曲、图像不稳定。脉冲干扰表现为跳动干扰，监视器屏幕上图像会出现跳动、闪烁。接地干扰表现为黑条纹滚动干扰，监视器屏幕上会出现黑色滚动条纹。做安防工程的，经常遇到的就是干扰问题，从书上看到的如何解决干扰都是提到要事前规划，包括做设计的时候就要非常注意，但是现实中的干扰现象越来越多，如果按照书上的要求工程量将非常巨大，所有的管线要地埋或者穿屏蔽，电源线缆与视频线缆要隔开距离传输，另外线缆不能太长，75-5的视频线缆不能超过250米，这样就很苛刻了，另外在布线的过程中暴力布线很严重，往往会将线缆的屏蔽层给损伤，这样就会导致外界干扰信号介入，对视频信号进行干扰，所以综合下来干扰基本出现在：1、电源干扰：由于电源线缆和视频信号线缆平行而导致干扰信号介入！2、外界电机等干扰：由于变频电机、空调等而产生的干扰信号；3、控制设备干扰：现在的很多控制设备采用巡检方式，这样就造成0-11mhz之间有很多的干扰波，对视频信号进行干扰；4、地电位不平衡干扰：由于接地点过多而导致视频信号强度产生巨大变化；5、屏蔽层破裂而引入干扰二、闭路电视监控系统抗干扰方法从干扰源的分析了解到并没有特别的干扰源，消除或者减少上述干扰的理论探讨也有许多，如何针对闭路电视监控工程解决干扰问题，很少有文献涉及，下面就闭路电视监控工种中常见的干扰及解决方法进行些探讨。视频信号的干扰在图像上表现为地花点和横纹滚动，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，将信号的信噪比提高，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。较难解决的是横纹滚动及进一步加高频干扰的情况，比如电梯轿厢内摄像机的输出图像。为了抑制上述干扰，首先分析一下造成上述问题的原因。摄像机要求的供电电源一般有三种：直流、交流或，大多数工程应用中不从电梯轿厢的供电电源上取，而是另外布设供电电源给摄像机供电，摄像机输出图像经过一条软性的视频电缆从井道的上方或下方送出，视频电缆和供电电缆与轿厢的动力线捆绑在一起，当电梯运行时牵引电机运行产生的电磁场沿照明动力线传播，显然会影响摄像机供电电缆和视频电缆，当视频电缆的屏蔽层不够严密时，高频干扰就经视频电缆传回监视器。而对于的横纹滚动根据电磁学理论知道视频电缆的屏蔽层可完全消除工频干扰。由此可以推断这部分干扰不是通过视频电缆耦合过来，而是来自电源线和不合理的视频线联结。对于图像中的高频干扰，因它的频带仍在以内，采用空隙率为左右的屏蔽网可基本消防高频干扰，但要达到的空隙率屏蔽网根数需每个波长长度有根以上，这样高的密度又会使电缆的柔韧性下降，比较好的方法是采用带有双层屏蔽的视频电缆。视频电缆屏蔽层是接地的，如果视频信号“地”与显示器的“地”相对“电网地”的电位不同，即两处接地点相对电网“地”的电压差不同，那么通过电源在摄像机与显示器之间形成电源回路，这样的工频干扰进入显示器中，从图中的电气联接可以看出消除工频干扰方法有两种，一是想办法使各处的“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。或者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减少的干扰。从上面的分析中看到，如果电源线上耦合上高频噪声，即使视频电缆的屏蔽电缆的屏蔽再好，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，上述措施需要在工程设计和施工时就要全面考虑才能实现，若到了系统调试时发现干扰存在可采用调制和解调的方法将噪声滤除，在摄像机端设一调制器将视频信号搬移到几十兆赫兹的频度段上，在显示器端设一低通滤波器将低于的信号全部滤除，再经过解调将视频图像还原。干扰的排除方法闭路电视监控系统在各领域中的应用越来越多，在不同环境、不同安装条件和不同施工人员下，由于线路、电气环境的不同，或是在施工中疏忽，容易引发各种不同的干扰。这些干扰就会通过传输线缆进入闭路电视监控系统，造成视频图象质量下降、系统控制失灵、运行不稳定等现象，直接影响到整个系统的质量。因此了解视频干扰对闭路电视监控系统的影响方式，针对不同情况采取相应的措施来解决干扰问题，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。视频干扰的主要表现形式1、在监视器的画面上出现一条黑杠或白杠，并且向上或向下滚动。也就是所谓的50HZ工频干扰。这种干扰多半是由于前端与控制中心两个设备的接地不当引的电位差，形成环路进入系统引起的；也有可能是由于设备本身电源性能下降引起的。2、图像有雪花噪点。这类干扰的产生主要是由于传输线上信号衰减以及耦合了高频干扰所致。3、视频图象有重影，或是图像发白、字符抖动，或是在监视器的画面上产生若干条间距相等的竖条干扰。这是由于视频传输线或者是设备之间的特性阻抗不是75而导致阻抗不匹配造成的。4、斜纹干扰、跳动干扰、电源干扰。这种干扰的出现，轻微时不会淹没正常图像，而严重时图像扭曲就无法观看了。这种故障现象产生的原因较多也较复杂，比如视频传输线的质量不好，特别是屏蔽性能差，或者是由于供电系统的电源有杂波而引起的，还有就是系统附近有很强的干扰源。5、大面积网纹干扰,也称单频干扰。这种现象主要是由于视频电缆线的芯线与屏蔽网短路、断路造成的故障，或者是由于BNC接头接触不良所致。在现场中遇到的视频干扰不外乎以上五种情况，因此我们在现场中遇到这类现象，首先要冷静分析出现的干扰属于哪一类，找出可能产生干扰的大致原因，最终来排除它。下面通过具体实例来分析视频干扰产生的原因及排除方法。图一图一为典型的视频监控系统原理图。这类系统易产生图像在在监视器上有斜纹干扰或是出现滚动的黑杠。从干扰表现的形式，我们可以判断产生干扰的主要原因来自于线路干扰和电源干扰。下图为干扰形成的等效电路图。Vab=（Vo 75）752+Rc+Rd + (Vi75) 752+Rc+Rd 其中，第一项为负载获得的有效视频信号Voh=（Vo 75）752+Rc+Rd。第二项为负载获得的有效干扰信号Vih=(Vi75)752+Rc+Rd。当电缆很短时，内外导体电阻可以忽略，Rc+Rd=0。这时，有效视频信号Voh=（Vo 75）752+0)= Vo 75752= Vo/2=1Vp-p。因为干扰感应电动势Vi正比于（Rc+Rd)，此时Vi=0，Vih =0；值得注意的是干扰信号Vi是由电缆纵向分布参数（阻抗或电阻）决定的，不是一个集中的点信号源，重要的是它串联在视频信号传输回路中，负载在取得摄像机视频信号的同时，也必然取得干扰信号。干扰的性质属于“加性干扰”，不管视频信号有没有，它始终存在。从上面的公式中我们可以看出，要消除干扰最主要的方法是尽可能感小干扰电动势，而图一中干扰来源主要有以下几种：接地干扰前端设备的“地”与控制室设备的“地”相对“电网地”的电位不同，即两处接地点相对电网“地”的电势差不同，那么通过电源在摄象机与矩阵之间形成电源回路，视频电缆屏蔽层又是接地的，这样50Hz的工频干扰进入矩阵，产生干扰。对于此类干扰，由于很难使各处的“地”电位与“电网地”的电位差完全相同，比较有效有方法是切断形成地环流的路径，采用切断地环回路的方法，在摄象机一端不接地并做好与安装支架的绝缘措施，这样可基本消除接地引起的干扰。值得一提的是，由于同轴电缆过长，中间免不了有接头，如接头处理不好，屏蔽网碰到金属线槽也会产生此种干扰，因此在处理时也要注意到此种情况。电源干扰由于供电系统的电源不“洁净”而引起的。这里所指的电源不“洁净”，是指在正常的电源上叠加有干扰信号。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。例如，某现场系统安装好后出现图像有斜纹干扰现象，怎么也查不出原因。后来发现由于此系统是在夏天安装，安装时此房间就已经装有空调，而且空调处于自动运行状态。有一次偶然将空调电源关闭，此时奇迹出现了，监视器上的图像竟然正常了。再把空调电源插上，干扰又出现了，困恼好一段时间的问题终于发现了。后来加装了UPS将系统电源与空调电源分开，干扰排除。这种情况的解决方法比较简单，只要对整个系统采用净化电源或在线UPS供电就基本上可以得到解决。由传输线引入的空间辐射干扰这种干扰现象的产生，多半是因为在传输系统、系统前端或中心控制室附近有较强的、频率较高的空间辐射源。这种情况的解决办法一个是在系统建立时，应对周边环境有所了解，尽量设法避开或远离辐射源；另一个办法是当无法避开辐射源时，对前端及中心设备加强屏蔽，对传输线的管路采有钢管并良好接地。阻抗不匹配由于传输线的特性阻抗不匹配引起的故障现象。这是由于视频传输线的特性阻抗不是75或者是设备本身的特性阻抗不是75而导致阻抗失配造成的。对于此类干扰应尽量使系统内各设备阻抗匹配。图二图二所示为监控系统带电脑分控的情况。此类系统最容易产生在分控电脑上所装视频卡显示的图像有黑杠。对于此干扰，最有效的措施就是在分控端电脑电源线上三芯插头上的“地”去掉。由于现在矩阵级联系统越来越多，对于监控点比较集中需要独立管理又要接受主控室管理的地方，一般采取级联矩阵。在级联系统中，如果距离比较近，矩阵之间有可能采取视频线直接连接的方式，这样一来干扰就很容易出现，特别是由于两个矩阵不在一起，两地地电位不一致，因此在此系统表现最为突出的干扰为接地干扰。这种干扰出现以后很不好处理。对于此类干扰的抑制，在工程中已有解决的方法。下图为矩阵之间级联示意图。对于此类系统产生的干扰，有以下几种抑制方法：1、 对于有条件的地方，级联视频信号和控制信号尽量采用光端机来传输视频，这样通过光隔离可以比较好的解决这一干扰问题。但是由于光端机价格相对来比较高，且不是每一个地方都具备敷设光缆的条件，因此此方法不是每个地方都适用。2、 在级联的视频信号之间加装视频抗干扰隔离器。视频抗干扰隔离器是现代高科技专利产品，当视听设备联接产生各种交条干扰时，在视频线路上串接该产品，能有效隔离各种干扰信号，使图像恢复如初，提高信号转播质量。视频抗干扰隔离器是采用宽频带、高性能带通滤波器和高性能视频运算放大器组成的低失真、高性能视频隔离器，它的运用使远端和近端的视频电缆从电的意义上完全处于隔离状况，这样就从根本上完全避免了地电位差引起的干扰，同时又可有效地抑制雷电冲击造成的系统设备损坏。由于隔离了电信号，该视频抗干扰隔离器还可有效地避免由于环境高频、脉冲等干扰信号对视频信号的干扰。抗干扰隔离器的特点：安装简单，只需串联接入视频电缆接收端即可；该产品不需要外接电源；采用宽频带、高性能带通滤波器；光电隔离视频信号；有效地抑制因地电位差引起的黑纹滚动干扰；有效地抑制因电源相位引起的高频网纹干扰；亦可抑制线缆绝缘不够引起的高频脉冲干扰；对长距离传输视频信号，具有相位调整、信号放大作用；有效地隔离雷电对系统设备的冲击3、 采用调制解调器将信号频率调高后传输。干扰波传播特点干扰波传播距离与频率的关系根据干扰波传播距离与频率的关系曲线可以看出，频率越低传播的距离越远。这也意味着，频率越低，受到干扰的机会越多，强度越大。因此，采用将信号频率调高后传输，在中心再将信号调制并滤波也可大大减少干扰。由于各监控系统都有着各自不同的特点，会产生这样那样的干扰，因此正确分析干扰产生的原因，并采取行之有效的方法来抑制干扰，确保工程质量和设备良好的运行，对监控系统显得尤其重要。