基于臂式斗輪機攝像閉路系統干擾的研究

趙鋒　馮振明

以攝像閉路系統在臂式斗輪機上的實際應用為例，分析了導致攝像系統干擾的因素及影響，結合電廠的實際應用，提出了幾種抗干擾解決方案。

臂式斗輪機是火力發電廠輸煤系統中取煤和堆煤的大型設備，由于司機操作視角問題，設備一般都配有攝像閉路系統，可以有效地輔助司機操作監控。但是，由于設備處于現場工業環境中，避免不了各種干擾源的出現，因此，攝像監控屏幕往往受到干擾而不清晰，影響了司機的正常監控，如圖1與圖2的對比效果。

攝像閉路系統干擾源的來源

變頻器干擾。臂式斗輪機最大的干擾源就是變頻器干擾，變頻器中普遍采用IGBT開關器件，其輸出產生電磁輻射干擾。而且變頻器中普遍使用了晶閘管或者整流二極管等非線性整流器件，其產生的諧波對電網產生傳導干擾，引起電網電壓畸變（畸變率10-40%左右），影響電網的供電質量。這種干擾在圖像上經常會表現為橫條紋。

無線電干擾。現隨著我國無線電事業的迅猛發展，無線電新技術、新業務的廣泛應用，無線電臺（站）數量急劇增加，無線電干擾現象也日趨嚴重。電廠內部存在多種無線干擾源，例如，無線電臺、基站、車載電臺等，對攝像閉路系統都有一定程度的干擾。這種干擾信號在圖像上表現為較密的橫紋、豎紋、斜紋等，嚴重時甚至會淹沒整個視頻圖象。

傳輸線路引起的干擾。臂式斗輪機機構繁雜，動力電纜、控制電纜、視頻電纜等在線路敷設的過程中不可避免地存在交叉點，尤其還存在大電機啟動，啟動電流大，造成電壓瞬間降低，對攝像閉路系統造成很大的干擾。這種干擾在圖像上表現為圖像閃爍、不清晰。

攝像閉路系統幾種通訊方式及抗干擾解決方案

同軸電纜通訊方式。常規攝像閉路系統線路采用的是屏蔽同軸電纜，如果同軸電纜接頭處理不當，或者電纜屏蔽層未處理好，都會影響圖像的效果。而且，現場在線路敷設時盡量做到視頻電纜單獨敷設管路，同其他的動力電纜、信號電纜分開走線，避免互相干擾。經過處理后，效果有所提高，但是還是無法抵抗變頻器的干擾，還需增加專門的抗干擾抑制器才能消除變頻干擾，如圖3所示。

然而，采用同軸電纜通訊的方式，即使增加了抗干擾抑制器，也只是短時間內有效，并沒有從根本上解決問題。

數字化網絡通訊方式。同軸電纜通訊方式采用的是模擬量信號，極易受現場環境影響，導致圖像干擾，目前，該方式已經逐漸退出市場，被數字化網絡通訊所替代。通常攝像機采用數字化一體機，傳輸介質采用超五類網線。采用網絡通訊屏幕顯示質量得到了明顯提高，一些普通的干擾源不會影響圖像質量。但是，超五類網線要求室外環境溫度在-10-60℃范圍內，在我國北方冬季寒冷地區將受到限制無法適應。

光纖通訊方式。隨著網絡通訊技術的迅猛發展，光纖作為通訊介質得到了廣泛應用，也逐漸應用到工業環境。光纖可應用在-40-60℃的環境中，幾乎覆蓋了所有地區，而且不受任何干擾源的干擾。攝像閉路系統只要將數字化攝像機與光纖介質有機地結合（光纖收發器，見圖4所示），就可以做到完美的圖像屏幕效果。

臂式斗輪機工業電視攝像閉路系統從最初采用同軸電纜模擬信號，過渡到網線方式的數字攝像，最后確定為光纖介質通訊模式，徹底解決了工業現場環境因素造成的干擾問題。因此，科技的進步，工業應用就有了質的飛躍。endprint