高速公路收費監控系統視頻干擾問題的探討

摘 要：近年來隨著我國交通事業的不斷發展、高速公路管理制度的不斷改革，我國高速公路收費監控系統也不斷完善。高速公路收費監控系統視頻顯示的清晰性、準確性對于高速公路收費工作的順利開展具有重要的作用，但是在實際工作中，由于多方面原因會出現視頻干擾現象。文章主要介紹了高速公路收費監控系統的基本特點，分析了高速公路收費監控系統常見的幾種視頻干擾現象及其原因，最后提出了幾種有效的預防高速公路收費監控系統視頻干擾的相關措施。

關鍵詞：高速公路；收費監控系統；視頻干擾；相關問題

自從引入高速公路收費監控系統后，我國高速公路收費情況得到了很大改善，已經可以有效防止發生各種收費舞弊行為，同時也在很大程度上提高了高速公路的現代化管理水平，整個行業的文明服務建設也有了很大發展，有利于維護高速公路的正常運行以及管理。然而，在實際工作中，仍會由于各種各樣的原因對高速公路收費系統的正常運行造成一些影響，其中最為突出的問題就是收費監控系統視頻干擾問題。為了進一步提高我國高速公路收費管理水平，作者結合自己的實踐工作經驗分析了當前高速公路收費監控系統的視頻干擾情況，總結了幾點抗干擾對策，希望給相關工作人員一些參考。

1 高速公路收費監控系統的基本特點

高速公路收費監控系統主要是為了確保井然有序的管理來往車輛收費，和其他的監控系統相比，高速公路收費監控系統主要存在以下幾點差異：（1）接口比較多。高速公路上有很多相關的設備都需要連接收費監控系統，這樣才可以確保實現系統的各種功能，也可以確保各控制室之間可以保持相互聯系，因此一般高速公路收費系統設置有很多接口，這樣導致圖像處理難度增加。（2）線路相對比較長。通常情況下，高速公路具有很大的空間跨度，因此相應的收費監控系統也有很長的線路，這樣也會使圖像處理難度加大。（3）周圍環境相對比較惡劣。一般高速公路都是建立在室外，因此安裝高速公路收費監控系統也在室外，這樣很容易遭到外界自然環境的影響，特別是車輛行駛聲音及空氣中的粉塵，周圍建筑的電磁波都有可能影響收費監控系統。

2 高速公路收費監控系統的視頻干擾現象及其發生原因

2.1 空間電磁波干擾

通常情況下，如果存在空間電磁波，收費監控系統顯示設備很容易出現斜形網紋的現象，有時嚴重的話，之前的圖像可能會被網格淹沒，從而中斷視頻采集。作者經過整理、分析，發現電磁波會干擾到高速公路收費監控系統有多種原因：（1）架設監控電纜的過程中，其他相鄰電磁波在實際運行時可能會牽涉到監控設備線纜的運行范圍，如果這兩種信號的傳輸范圍出現重合情況，這樣很容易相互干擾，這對于收費監控系統設備傳輸正常信號會造成嚴重的影響。（2）終端設備以及攝像設備進行接地連接，不但會干擾工頻，同時也可能會導致電磁波干擾。主要是由于接地過程中不同電位間差異較大，因此在傳輸雙絞線視頻的過程中很容易造成電磁干擾。

2.2 工頻干擾

通常情況下，如果出現工頻干擾的情況下，高速公路收費監控系統顯示設備上常常會出現一些干擾信號，如網紋或者噪點等，嚴重的情況下可能會有暗橫帶。工頻干擾的主要原因是因為監控設備和攝像設備在連接環節出現問題，也就是說兩者在同一時間接地，這樣可能會導致不平衡負載，可能會形成電位差（50Hz左右），這樣會在很大程度上干擾收費監控系統的視頻圖像。

2.3 低頻（20Hz-30Hz左右低頻噪聲）干擾

低頻干擾很容易使收費監控視頻設備產生靜止水平條紋的情況，這樣很容易對圖像的形成造成影響。高速公路收費監控視頻系統出現低頻干擾現象主要是因為設備在實際運行時，一些低頻信號（如數據、聲音等）傳輸的過程中受到交流電干擾，因為低頻信號傳輸通道一般介于20-30Hz左右，相對比較狹窄，因此傳輸過程中可能會和其他設備電纜進行同軸處理，低頻信號傳輸質量也就受到影響。

2.4 高頻噪聲干擾

高頻干擾一般情況下會使高速公路收費監控系統的顯示設備上出現高亮點或者雪花點的情況。高速公路收費監控系統會出現高頻噪聲干擾的原因主要是由于傳輸信號時很容易出現高強度二次諧波。即使相對于基波而言，諧波強度低很多，但是高次諧波頻帶比較寬，因此采用視頻基帶（也就是6MHz帶寬內）進行傳輸的視頻信號，每次都會被基波的各次諧波干擾。通過多次精度實驗后發現，高頻干擾信號的諧波頻率以及基波頻率都超過45MHz。

2.5 反射干擾

通常情況下，反射干擾很容易使高速公路收費監控系統的顯示設備產生圖像重影現象。高速公路收費監控系統會出現反射干擾現象的原因主要是在傳輸視頻信號的過程中，視頻信號的飽和度、亮度以及色度都會有一定程度衰減，如果傳輸視頻的同軸網絡并沒有匹配阻抗的情況下，視頻信號一直傳輸到終端設備時，部分飽和度、亮度以及色度會出現微反射，同時信號被反射回來后會重新返回到信號發射處，這樣會再次形成反射，和視頻信號疊加，通過損耗以及延長時間最后到達終端。在接收端，多個反射信號會出現碼間干擾（ISI），這樣會使收費監視器接收到的輸入信號相位以及信號幅度是錯誤的，而且會將錯誤信號顯示出來，這樣會導致傳回圖像感覺比較模糊，就像是一層模糊不清的圖像蒙在了清楚圖像上，這也就是所謂的重影現象。

3 預防高速公路收費監控系統出現視頻干擾現象的有效措施

通過作者多年來的工作經驗分析和總結，認為可以采用以下幾種措施預防高速公路收費監控系統的視頻干擾現象：（1）如果有條件的情況下，應該盡可能應用光端機傳輸控制信號以及級聯視頻信號的視頻，這樣就可以借助光隔離來解決視頻干擾問題。（2）應該注重各種設備接地工作，分開布設強弱電，使之保持一定的距離。（3）通過分析干擾波傳播距離以及傳播頻率之間的關系曲線，不難看出傳播頻率越低的話，信號傳播距離也就越遠。這也說明傳播頻率越好，視頻信號受到干擾的可能性越小，相反傳播頻率越低，視頻干擾可能性越大，而且視頻干擾強度會越高。因此，應該調高信號頻率后再進行傳輸，在中心調制信號后再進行濾波，這樣可在很大程度上減少干擾。（4）可以通過加裝視頻抗干擾隔離器減少級聯視頻信號干擾情況。視頻抗干擾隔離器是一種現代化高科技專利產品，可以很好的將各種干擾信號隔離，盡可能恢復以往的圖像，進而確保信號傳輸質量。（5）系統自身可能會出現干擾，這種情況下可以采用低噪聲放大器，將視頻信號源輸出電平適當提高，或者提高高速公路收費監控系統的施工質量，也可以實現阻抗匹配等相關措施。或者應用單端接地的方法，將一只高頻變壓器接入到視頻信號傳輸回路中，這樣可對地電位干擾產生抑制作用，從而有效抵抗視頻干擾。

總而言之，高速公路收費監控系統是確保高速公路正常運行以及管理的重要內容，相關部門應該高度重視高速公路收費監控系統視頻設備的正常、高效運行，以防出現視頻干擾現象對視頻圖像顯示質量造成影響。相關人員應該掌握幾種常見的視頻干擾現象的特點及其發生原因，及時采用有效的預防措施，進而保障收費監控系統視頻圖像的清晰性與準確性。

參考文獻

[1]汪光華.智能安防：視頻監控全面解析與實例分析[M].機械工業出版社，2012，1.

[2]李冬陵.高速公路監控設備操作實務[M].人民交通出版社，2011，4.

作者簡介：甘立成（1974，2-），廣西交通投資集團柳州高速公路運營有限公司，工程師。