視頻監控系統的干擾原因及解決辦法分析

張琳

湘潭鋼鐵集團公司機電廠電訊車間 411101

視頻監控系統的干擾原因及解決辦法分析

張琳

湘潭鋼鐵集團公司機電廠電訊車間 411101

視頻監控，又稱工業電視，伴隨著企業的發展和自動化水平的提高，應用越來越普遍。本文結合作者在冶金企業多年的工作實踐，重點分析了在大型冶金工業企業中視頻監控系統的視頻干擾原因，提出了有效解決視頻干擾的辦法，以期與同行們共同提高視頻監控系統的管理與維護水平。

視頻監控系統；干擾；解決辦法

前言

在大型冶金工業企業中，存在生產地域分散，甚至跨區域集團化生產，業務分工繁雜，設備數量眾多、價值昂貴，生產現場溫度高、粉塵大、環境惡劣等諸多特點。企業需要對各種在線設備的生產和設備運行狀況進行實時監控，以便出現事故時能夠及時發現與處理，甚至進行錄像便于日后生產過程分析或事故分析。因此視頻監控系統的效果好壞將直接影響到生產設備的安全、可靠運行。

1.常見視頻干擾現象、原因及其解決辦法

1.1 空間電磁波干擾

⑴干擾現象

監控圖像存在較密的斜形網狀條紋，嚴重時會覆蓋圖像。

⑵ 干擾原因分析

當視頻線纜在架空或生產現場橋架敷設時，天空電磁波干擾信號和手機、對講機的無線電信號所產生的空間電場會作用于視頻傳輸線路，使線路兩端產生電磁干擾電壓，其頻率約在200MHz～2.3MHz。由于線纜中電壓差的存在，使線纜的屏蔽層產生干擾電流，而在一般情況下，攝像機端和圖像顯示設備端均為接地狀態，這就使干擾電流通過線纜兩端接地點與大地形成回路，導致終端負載產生干擾電壓，干擾信號疊加進視頻信號中，產生圖像干擾情況。

⑶解決干擾現象的辦法

采用抗干擾的同軸電纜，抗干擾同軸電纜是一種“雙絕緣雙屏蔽的同軸電纜”，其里面的芯線、絕緣層、屏蔽層是標準的75Ω電纜。不同的是，在原來屏蔽層外，又增加了第二絕緣層和第二屏蔽層，外面再加上護套。從干擾產生原理分析可知，干擾在傳統同軸電纜外層上產生的感應電壓，串聯在視頻信號傳輸回路的地線中，從而形成干擾。但采用抗干擾同軸電纜后，情況有了本質的改變，電磁感應電壓只能形成在外層屏蔽層上，并由里面的外層絕緣層把它與視頻信號傳輸回路隔離開，把干擾排除在視頻信號傳輸回路之外，達到抗干擾的目的。

1.2 高頻干擾(高頻噪聲干擾)

⑴干擾現象

監控圖像出現雪花點或高亮點。

⑵干擾原因分析

盡管同軸電纜抗高頻干擾要比抗低頻干擾的性能強，但是強高頻干擾信號還是會對視頻圖像的傳輸產生干擾。大電流負載啟停、變頻設備及高頻設備等在工作時除了輸出高強度基波外，同時還會產生高強度的二次諧波。雖然諧波強度比基波低很多，但高次諧波的頻帶很寬且成分復雜，所以基波的各次諧波都會對利用視頻基帶傳輸(即6MHz帶寬內)的視頻監控信號造成不同程度的干擾。經過多次精度實驗驗證，高頻干擾信號的基波和諧波頻率均在45MHz以內。

⑶ 解決干擾現象的辦法

攝像機輸出的圖像是0MHz～6MHz帶寬，為了不受高頻信號的基波和諧波頻率干擾，可設計一個低通濾波器，使高于接收機工作頻率的視頻信號至少衰減30dB?？紤]低通濾波器的截止頻率為6MHz，假設現在最低的干擾頻率為12MHz(以現場干擾頻率為準)。相對于頻率變化倍數為12／6=2。由巴特沃思低通濾波器的衰減與頻率的關系，為了在12MHz處獲得30dB的衰減，應采用5級濾波器(n=5)，經查巴特沃思低通濾波器1～20級的元件值表，得5級濾波器之元件參數為C1=C5=0．618(F)，C3=2．00(F)，(L2=L4=1．68(H)

根據截止頻率f=6MHz，匹配電阻為75歐姆，對于參數進行轉換計算：

C1=C5=0．618／(75×2×3．14×6×10e6)=218× 10e-12(F)

C3=2.00／(75×2×3．14×6×10e6)=707×10e-12(F)

L2=L4=1．68×75／(2×3．14×6×10e6)=3．34×10e-6(H)

假使有13MHz的高頻干擾信號混入視頻信號，設計的濾波電路將會濾除該高頻信號。經過計算演示，可以得出，原有1V的電壓值，經過濾波電路后，只有0．015V?？梢姡摰屯V波器成功的濾除掉高頻信號(≥12MHz)。因此可以采用該設計方法，根據生產現場所測的高頻頻率設計一個合適的低通濾波器，來屏蔽干擾信號。

1.3 反射干擾

⑴干擾現象

圖像出現重疊或重影，視覺模糊。

⑵干擾原因分析

視頻信號在傳輸過程中飽和度、亮度及色度都會有相應衰減，當傳輸視頻監控信號的同軸線纜阻抗不匹配時，視頻監控信號傳輸到終端（監視器）會有部分色度、亮度及飽和度產生偏差，也稱微反射，反射的微信號會回到發射處形成再反射，與視頻信號疊加經過延時和損耗再次到達終端（監視器）。多個反射信號將在終端產生碼間干擾)，碼間干擾會引起監視器收到錯誤的輸入信號幅度和相位并同時顯示出來，這就使傳輸的圖像蒙上了一層模糊不清的圖像，即重影現象。

⑶解決干擾的辦法

一般同軸電纜的阻抗為75Ω，所以對于此類干擾應盡量使系統內線纜和各設備阻抗匹配。

⑶解決干擾現象的辦法

由于低頻信號基本上都是通過有線傳輸，為了屏蔽干擾信號，敷設視頻線纜時，應盡量避開或遠離干擾源，與傳輸低頻信號的電纜分開敷設或在電纜橋架敷設時與低頻信號電纜錯開同一層。同時對視頻監控前端及機房設備加強屏蔽，對視頻線纜的敷設采用套鋼管或金屬軟管套管并采取良好的接地措施。

然而，在生產現場實際工程施工和運行維護的過程中，僅僅存在一種干擾源的情況并不多，很多情況下是多種干擾源共同影響視頻監控圖像的質量，我們就有必要對干擾源進行檢測，下面提供一種較為簡單的檢查方法：

a.用監視器放在前端與攝像機直接相連，看圖像是否有干擾，如果有干擾，則為前端設備本身的故障所致，可以從檢查前端攝像機等設備開始排除干擾;如無干擾，則進行下一步。

b.在機房里將同軸線纜與視頻分配器或硬盤錄像機等終端設備斷開，單獨連接在監視器上，檢查圖像是否有干擾，如果有干擾則可以加裝抗干擾器，以排除外界的干擾;如果沒有干擾，則表明產生干擾的并不是傳輸部分。如果與硬盤錄像機連接之后發現干擾現象，說明這是系統設備之間接地電位差引起的干擾，可以采用光電隔離器排除此種干擾問題。

視頻監控圖像受到干擾的情況總是千變萬化的，但萬變不離其宗，干擾來源不外乎前端——攝像機等前端設備引入的設備干擾；中間——傳輸部分串入的外界環境干擾以及后端——監控中心機房設備引入的設備干擾這三個方面，只要仔細排查，干擾源的定位和處理也較簡單，關鍵是要通過多次的實踐積累較多的經驗。

2.結語

雖然在冶金工業生產現場，監控視頻抗干擾是一個技術難點，產生的原因千差萬別，甚至有可能多個干擾源同時作用于一臺設備，但只要避開干擾源進行規范設計，嚴格按照圖紙施工，把握好設備、工程質量，采用正確的接地方法、有效的屏蔽措施、潔凈的供電策略，合理的濾波手段，任何視頻干擾都會得到抑制或排除。

[1]羅志偉等.電子工業出版社.視頻監控系統原理及維護

[2]梁篤國等.人們郵電出版社.網絡視頻監控技術及應用

[3]劉富強.機械工業出版社.數字視頻信號處理與傳輸教程

[4]楊波等.電子工業出版社.數字視頻圖像處理

[5]宋春林等.機械工業出版社.數字視頻圖像與同信

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.15.040

張琳，男，1977年4月出生，籍貫：湖南湘潭，本科，職稱：工程師、工作單位：湘潭鋼鐵公司機電廠電訊車間。