淺析監(jiān)控工程中的干擾問題的來源及解決方法

閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)(cctv)在建筑工程中的應(yīng)用越來越多，由于建筑物內(nèi)的電氣環(huán)境比較復(fù)雜，容易形成各種干擾源，如果施工過程中未采取恰當(dāng)?shù)姆婪洞胧?，各種干擾就會(huì)通過傳輸線纜進(jìn)入閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)，造成視頻圖象質(zhì)量下降、系統(tǒng)控制失靈、運(yùn)行不穩(wěn)定等現(xiàn)象。因此研究閉路電視監(jiān)控干擾源的性質(zhì)、了解對(duì)閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的影響方式，以便采取措施解決干擾問題對(duì)提高閉路監(jiān)控系統(tǒng)工程質(zhì)量，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行非常有益。

〖干擾的來源及影響方式〗

      閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)中傳輸信號(hào)的類型主要有兩類：一類是模擬視頻信號(hào)，傳輸路徑由攝象機(jī)到矩陣，從矩陣再到顯示器或錄象機(jī)；一類是數(shù)字信號(hào)包括矩陣與攝象機(jī)之間的控制信息傳輸，矩陣中計(jì)算機(jī)部分的數(shù)字信號(hào)。一般設(shè)備成為干擾源的可能性很小，因此干擾主要通過信號(hào)傳輸路徑進(jìn)入系統(tǒng)。

      閉路電視監(jiān)擰系統(tǒng)的信號(hào)傳輸路徑是，能通過視頻電纜和傳輸控制信號(hào)的雙絞線耦合進(jìn)系統(tǒng)的干擾有：各種高頻噪聲比如大電感負(fù)載啟停，地電位不等引入的工頻干擾，平衡傳輸線路失衡使抑噪能力下降將共頻干擾轉(zhuǎn)成了差模干擾，傳輸線上阻抗不匹配造成信號(hào)的反射使信號(hào)傳輸質(zhì)量下降，靜電放電沿傳輸線進(jìn)入設(shè)備造成接口芯片損傷或損壞。具體表現(xiàn)如下：

      由于阻抗不匹配造成的影響在視頻圖象上表現(xiàn)為重影。在信號(hào)傳輸線上會(huì)將在脈沖序列的前后沿形成震蕩。震蕩的存在使高低電平間的閾值差變小，當(dāng)震蕩的幅值再大或有其他干擾引入時(shí)就無法正確分辨出脈沖電平值，導(dǎo)致通信時(shí)間變長(zhǎng)或通信中斷。接地和屏蔽不好會(huì)導(dǎo)致傳輸線抑制外部電磁干擾能力的下降，體現(xiàn)在視頻圖象就是雪花噪點(diǎn)、網(wǎng)紋干擾以及橫紋滾動(dòng)等；在信號(hào)傳輸線上形成尖峰干擾，造成通信錯(cuò)誤。平衡傳輸線路失衡也會(huì)在信號(hào)傳輸線上形成尖峰干擾。靜電放電除了會(huì)造成設(shè)備損壞外，還會(huì)影響存儲(chǔ)器內(nèi)的數(shù)據(jù)，使設(shè)備出現(xiàn)些莫名其妙的錯(cuò)誤。

〖抗干擾的方法〗

      從干擾源的分析了解到并沒有特別的干擾源，消除或者減少上述干擾的理論探討也有許多，如何針對(duì)閉路電視監(jiān)控工程解決干擾問題，很少有文獻(xiàn)涉及，下面就閉路電視監(jiān)控工種中常見的干擾及解決方法進(jìn)行些探討。

     (1)數(shù)字信號(hào)傳輸中的抗干擾措施

      在弱電系統(tǒng)工程中數(shù)字信號(hào)的傳輸通常指長(zhǎng)線傳輸，常見的方式有：通過調(diào)制、解調(diào)方法在電力線或視頻線上傳輸數(shù)字信號(hào)；通過工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，比如rs422、rs845、rs485；自行開發(fā)的自動(dòng)式傳輸。三者相較，常見的還是rs422、rs485,因此重點(diǎn)討論rs485數(shù)字通信抗干擾方法。

      rs485總線是采用差分平衡電氣接口，具有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力，但在實(shí)際工程rs485總線并未達(dá)到人們期望的效果。問題往往出現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳缓侠?，未按照總線型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳季€，成為事宜上的星型拓?fù)?；傳輸線與接收和發(fā)送端設(shè)備連接不正確，削弱了平衡線的抗干擾能力；第三公用雙絞線，未進(jìn)一步采取抗干擾措施，比如采用屏蔽雙絞。雖然在造成干擾的方式上有所不同但在干擾的表現(xiàn)形式上只有兩種：一種是反射增加了信號(hào)畸變程度；一種是外部的干擾由于平衡條件被破壞，共模干擾變成了串模信號(hào)進(jìn)入傳輸線。

      關(guān)于信號(hào)反射。根據(jù)電磁理論，減少長(zhǎng)線上信號(hào)反射的唯一途徑是阻抗匹配，若通信風(fēng)格拓?fù)錇榭偩€型，阻抗匹配比較容易實(shí)現(xiàn)，但若是星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，根?jù)工程經(jīng)驗(yàn)則可在發(fā)送端串上與傳輸線特征阻抗相同的電阻r0，在接收端按圖所示進(jìn)行連接，其中r1>r2，r0=(r1*r2)/(r1+r2)。在發(fā)送r0一般是驅(qū)動(dòng)門輸出內(nèi)阻的5倍以上，可以得到較高的發(fā)送電平，接收的匹配阻抗是經(jīng)5v電源形成的，在阻抗匹配的同時(shí)減少了吸收功耗，這樣既減少了的射，又不會(huì)因?yàn)樵黾恿似ヅ潆娮栉者^多的信號(hào)功率，信號(hào)的電平閾值差變小。

      雙絞線作為rs485傳輸一對(duì)電磁感應(yīng)噪聲有較強(qiáng)的抑制能力，但對(duì)靜電感應(yīng)引起噪聲的抑制能力較差，因此rs485傳輸線應(yīng)選用屏蔽雙絞線。雙絞線的屏蔽層要正確接地，這里講的“地”應(yīng)是驅(qū)動(dòng)總線邏輯門的“地”，而非“機(jī)殼地”、“保護(hù)地”，但在許多實(shí)際設(shè)備上往往沒有給出接地連接端，所以在這種情況下就需要引一條線將屏蔽與驅(qū)動(dòng)邏輯門集成電路的地相連。

     (2)視頻信號(hào)的干擾

      視頻信號(hào)的干擾在圖象上表現(xiàn)為地花點(diǎn)和50hz橫紋滾動(dòng)，對(duì)于雪花點(diǎn)干擾是由于傳輸線上信號(hào)衰減以及耦合了高頻干擾所致，這種干擾比較容易消除，在攝象機(jī)與控制矩陣之間合理位置增加一個(gè)視頻放大器，將信號(hào)的售噪比提高，或者改變視頻電纜的路徑避開高頻干擾源，高頻干擾的問題可基本上得到解決。較難解決的是50hz橫紋滾動(dòng)及進(jìn)一步加高頻干擾的情況，比如電梯轎廂內(nèi)攝象機(jī)的輸出圖象。為了抑制上述干擾，首先分析一下造成上述問題的原因。

      攝象機(jī)要求的供電電源一般有三種：直流12v、交流24v或220v，大多數(shù)工程應(yīng)用中不從電梯轎廂的供電電源上取，而是另外布設(shè)供電電源給攝象機(jī)供電，攝象機(jī)輸出圖象經(jīng)過一條軟性的視頻電纜從井道的止方或下方送出，視頻電纜和供電電纜與轎廂的動(dòng)力線捆綁在一起，當(dāng)電梯運(yùn)行時(shí)牽引電機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的電磁場(chǎng)沿照明動(dòng)力線傳播，顯然會(huì)影響攝象機(jī)供電電纜和視頻電纜，當(dāng)視頻電纜的屏蔽層不夠嚴(yán)密時(shí)，高頻干擾就經(jīng)視頻電纜傳回監(jiān)視器。而對(duì)于50hz的橫紋滾動(dòng)根據(jù)電磁學(xué)理論知道視頻電纜的屏蔽層可完全消除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過來，而是來自電源線和不合理的視頻線聯(lián)結(jié)。

      對(duì)于圖象中的高頻干擾，因它的頻帶仍在8mhz以內(nèi)，采用空隙率為50%左右的屏蔽網(wǎng)可基本消防高頻干擾，但要達(dá)到50%的空隙率屏蔽網(wǎng)根數(shù)需每個(gè)波長(zhǎng)長(zhǎng)度有60根以上，這樣高的密度又會(huì)使電纜的柔韌性下降，比較好的方法是采用帶有雙層屏蔽的視頻電纜。

      視頻電纜屏蔽層是接地的，如果視頻信號(hào)“地”與顯示器的“地”相對(duì)“電網(wǎng)地”的電位不同，那么通過電源在攝象機(jī)與顯示器之間形成電源回路，這樣50hz的工頻干擾進(jìn)入顯示器中，消除50hz工頻干擾方法有兩種，一是想辦法使各處的“地”電位與“電網(wǎng)地”的電位差完全相同，或者切斷形成地環(huán)流的路徑。由于工程環(huán)境比較復(fù)雜，使各處“地”完全等電位比較困難，只能通過加大攝象機(jī)供電線纜的線徑，盡可能降低地回路的電阻。或者采用切斷地環(huán)流回路的方法，在攝象機(jī)或顯示器端有一端不接地，通常在顯示器端不接供電電源的地，這樣雖不能完全消除干擾但可大減少50hz的干擾。

     從上面的分析中看到，如果電源線上耦合上高頻噪聲，即使視頻電纜的屏蔽電纜的屏蔽再好，也會(huì)將噪聲送至顯示器，因此攝象機(jī)的供電電源線最好也要屏蔽，上述措施需要在工程設(shè)計(jì)和施工時(shí)就要全面考慮才能實(shí)現(xiàn)，若到了系統(tǒng)調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)干擾存在可采用調(diào)制和解調(diào)的方法將噪聲濾除，在攝象機(jī)端設(shè)一調(diào)制器將視頻信號(hào)搬移到幾十兆赫茲的頻度段上，在顯示器端設(shè)一低通濾波器將低于8mhz的信號(hào)全部濾除，再經(jīng)過解調(diào)將視頻圖象還原。

      (3)監(jiān)控系統(tǒng)的供電方式

      監(jiān)控系統(tǒng)的供電方式只有兩種：一種是集中供電方式即電源都引自一處，另一種是分布式供電，攝象機(jī)在安裝位置附近取電源，從抗干擾效果的角度講，集中供電方式更好一些，可以基本消除各處參考電位不等的情況。