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                                              (021-52045911 / 13918425509)

                                              弱電行業百科大全

                                              淺析閉路電視監控系統干擾問題

                                              閉路電視監控系統在建筑工程中的應用越來越多。由于建筑物內復雜的電氣環境,容易形成各種干擾源。施工中如果不采取適當的預防措施,各種干擾將通過傳輸電纜進入閉路電視監控系統,導致視頻圖像質量下降、系統控制失敗、運行不穩定等現象。因此,研究閉路電視監控干擾源的性質,了解其對閉路電視監控系統的影響模式,有助于采取措施解決干擾問題,提高閉路電視監控系統的工程質量,保證系統的穩定運行。

                                              閉路電視監控系統

                                              干擾源和干擾方法

                                              閉路電視監控系統主要有兩種傳輸信號:一種是模擬視頻信號,傳輸路徑是從攝像機到矩陣,從矩陣到顯示器或錄像機;一是數字信號包括矩陣和攝像機之間的控制信息傳輸,以及矩陣中計算機部分的數字信號。一般設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。

                                              閉路電視監控系統的信號傳輸路徑是,通過視頻電纜和雙絞線傳輸控制信號可以耦合到系統中的干擾包括:各種高頻噪聲,如大電感負載的啟停、不相等地電位引起的工頻干擾、降低噪聲抑制能力的平衡傳輸線不平衡、轉換成差模干擾的共模干擾、傳輸線阻抗失配引起的信號反射,降低信號傳輸質量,以及沿傳輸線進入設備造成接口芯片損壞或損壞的靜電放電。具體表現如下:

                                              阻抗失配引起的影響在視頻圖像上表現為雙像。振蕩將在信號傳輸線的脈沖序列的前邊緣和后邊緣形成。振蕩的存在使得高電平和低電平之間的閾值差變小。當振蕩幅度較大或引入其他干擾時,無法正確區分脈沖電平值,導致通信時間較長或通信中斷。接地和屏蔽不良將導致傳輸線抑制外部電磁干擾的能力降低,這種干擾反映在雪花噪聲、網狀干擾和水平滾動等視頻圖像中。尖峰干擾在信號傳輸線路上形成,導致通信錯誤。平衡的傳輸線不平衡也會對信號傳輸線造成尖峰干擾。靜電放電不僅會對設備造成損壞,還會影響內存中的數據,給設備造成一些莫名其妙的錯誤。


                                              抗干擾方法

                                              通過對干擾源的分析,我們知道沒有特殊的干擾源,關于消除或減少上述干擾也有很多理論上的討論。如何解決閉路電視監控項目中的干擾問題,參考文獻很少。以下是對閉路電視監控工作中常見干擾及解決方法的探討。

                                              (1)數字信號傳輸中的抗干擾措施

                                              在弱電系統工程中,數字信號的傳輸通常指長線傳輸。常見的方法包括:通過調制和解調方法在電力線或視頻線上傳輸數字信號;通過工業標準通信網絡傳輸,如RS422、RS845、RS485;自行開發的自動變速器。與三者相比,RS422和RS485仍然很常見。因此,主要討論RS485數字通信的抗干擾方法。

                                              RS485總線是一種差動平衡電氣接口,具有很強的抗電磁干擾能力,但在實際工程中RS485總線并沒有達到預期的效果。問題往往出現在以下幾個方面:第一個網絡拓撲不合理,沒有按照總線網絡拓撲布線,成為一個星型拓撲;傳輸線與收發設備之間的不正確連接削弱了平衡線的抗干擾能力。對于第三個公共雙絞線,如屏蔽雙絞線,沒有采取進一步的抗干擾措施。雖然有不同的干擾方式,但只有兩種形式的干擾:一種是反射增加了信號失真的程度;一是由于平衡條件,外部干擾被破壞,共模干擾成為進入傳輸線的串行信號。

                                              關于信號反射。根據電磁理論,減少長線路上信號反射的唯一方法是阻抗匹配。如果通信型拓撲為總線型,阻抗匹配相對容易實現,但如果拓撲為星形網絡,根據工程經驗,與傳輸線具有相同特性阻抗的電阻R0可以連接在發射端串和接收端,如圖所示,其中R1>R2,R0=(R1*R2)/(R1+R2)。當傳輸R0通常大于驅動門的輸出內阻的5倍時,可以獲得更高的傳輸電平,并且接收的匹配阻抗由5V電源形成,從而在進行阻抗匹配的同時降低吸收功耗,從而減少發射,并且信號電平閾值差不會因為匹配電阻增加而吸收太多信號功率而減小。

                                              雙絞線電纜作為一對RS485傳輸線,具有很強的抑制電磁感應噪聲的能力,但抑制靜電感應噪聲的能力較差。因此,RS485傳輸線應選用屏蔽雙絞線。雙絞線的屏蔽層應正確接地。這里提到的“地”應該是驅動總線邏輯門的“地”,而不是“機箱地”或“保護地”。然而,在許多實際設備中,通常沒有接地連接端子。因此,在這種情況下,需要導線來連接驅動邏輯門集成電路的屏蔽和接地。

                                              (2)視頻信號的干擾

                                              視頻信號的干擾表現為圖像上滾動的地面斑點和50Hz水平條紋。對于雪花點干擾,它是由信號衰減和傳輸線路上高頻干擾的耦合引起的。這種干擾相對容易消除。通過在攝像機和控制矩陣之間的合理位置增加視頻放大器以增加信噪比或者改變視頻電纜的路徑以避免高頻干擾源,可以基本上解決高頻干擾的問題。更難解決的是50Hz水平滾動和進一步高頻干擾的情況,例如電梯轎廂中攝像機的輸出圖像。為了抑制上述干擾,首先分析上述問題的原因。

                                              攝像機通常需要三種電源:DC12V、交流24V或220V。在大多數工程應用中,電源不是從電梯轎廂的電源獲得的,而是另一個電源被布置為向攝像機供電。攝像機的輸出圖像通過軟視頻電纜從電梯井的停止點或下部發出。視頻電纜和電源電纜與汽車的電源線捆綁在一起。電梯運行時,牽引電機產生的電磁場沿照明電源線運行,明顯影響攝像機供電電纜和視頻電纜。當視頻電纜的屏蔽層不夠緊密時,高頻干擾通過視頻電纜返回到監視器。根據電磁理論,視頻電纜的屏蔽層可以完全消除50Hz水平滾動時的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的,而是來自電源線和不合理的視頻線連接。

                                              對于圖像中的高頻干擾,由于其頻帶仍在8MHz以內,孔隙率約為50%的屏蔽網基本上可以防止高頻干擾。然而,為了達到50%的孔隙率,屏蔽網的數量需要超過每波長60個。如此高的密度也會降低電纜的靈活性。更好的方法是使用雙層屏蔽的視頻電纜。

                                              視頻電纜的屏蔽層接地。如果視頻信號“地”和顯示器“地”的電位不同于“電網地”的電位,則通過電源在攝像機和顯示器之間形成電源回路,使得50Hz的工頻干擾進入顯示器。消除50Hz工頻干擾有兩種方法。一種是找到一種方法,使各地的“地”和“網格地”之間的電位差完全相同,或者切斷形成地面環流的路徑。由于工程環境復雜,很難在各處完全等電位“接地”。只有增加攝像機電源電纜的線徑,接地回路的電阻才能盡可能減小?;蛘咄ㄟ^切斷接地循環電路,存在一端在相機或顯示端不接地,通常在顯示端不連接電源的接地,這不能完全消除干擾,但可以大大降低50Hz的干擾。

                                              從以上分析可以看出,如果高頻噪聲耦合到電源線,即使視頻電纜的屏蔽電纜被更好地屏蔽,噪聲也會被發送到顯示器。因此,攝像機的電源線也應該屏蔽。上述措施在工程設計和施工中需要充分考慮。如果在系統調試期間發現干擾,可以通過調制和解調來過濾噪聲。在攝像機端設置一個調制器,將視頻信號移動到幾十兆赫的頻率段。在顯示端設置一個低通濾波器,對8MHz以下的所有信號進行濾波,然后對視頻圖像進行解調。

                                              (3)監控系統的供電方式

                                              監控系統只有兩種供電方式:一種是集中供電,即所有電源從一個地方引出,另一種是分布式供電。攝像機在安裝位置附近通電。從抗干擾效果來看,集中供電方式更好,可以從根本上消除各地不相等的參考電位。


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