淺析監控工程中的干擾問(wèn)題的來(lái)源及解決方法

閉路電視監控系統(cctv)在建筑工程中的應用越來(lái)越多，由于建筑物內的電氣環(huán)境比較復雜，容易形成各種干擾源，如果施工過(guò)程中未采取恰當的防范措施，各種干擾就會(huì )通過(guò)傳輸線(xiàn)纜進(jìn)入閉路電視監控系統，造成視頻圖象質(zhì)量下降、系統控制失靈、運行不穩定等現象。因此研究閉路電視監控干擾源的性質(zhì)、了解對閉路電視監控系統的影響方式，以便采取措施解決干擾問(wèn)題對提高閉路監控系統工程質(zhì)量，確保系統的穩定運行非常有益。

〖干擾的來(lái)源及影響方式〗

閉路電視監控系統中傳輸信號的類(lèi)型主要有兩類(lèi)：一類(lèi)是模擬視頻信號，傳輸路徑由攝象機到矩陣，從矩陣再到顯示器或錄象機；一類(lèi)是數字信號包括矩陣與攝象機之間的控制信息傳輸，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(guò)信號傳輸路徑進(jìn)入系統。

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

由于阻抗不匹配造成的影響在視頻圖象上表現為重影。在信號傳輸線(xiàn)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，當震蕩的幅值再大或有其他干擾引入時(shí)就無(wú)法正確分辨出脈沖電平值，導致通信時(shí)間變長(cháng)或通信中斷。接地和屏蔽不好會(huì )導致傳輸線(xiàn)抑制外部電磁干擾能力的下降，體現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；在信號傳輸線(xiàn)上形成尖峰干擾，造成通信錯誤。平衡傳輸線(xiàn)路失衡也會(huì )在信號傳輸線(xiàn)上形成尖峰干擾。靜電放電除了會(huì )造成設備損壞外，還會(huì )影響存儲器內的數據，使設備出現些莫名其妙的錯誤。

〖抗干擾的方法〗

從干擾源的分析了解到并沒(méi)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，如何針對閉路電視監控工程解決干擾問(wèn)題，很少有文獻涉及，下面就閉路電視監控工種中常見(jiàn)的干擾及解決方法進(jìn)行些探討。

(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(cháng)線(xiàn)傳輸，常見(jiàn)的方式有：通過(guò)調制、解調方法在電力線(xiàn)或視頻線(xiàn)上傳輸數字信號；通過(guò)工業(yè)標準的通信網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行傳輸，比如rs422、rs845、rs485；自行開(kāi)發(fā)的自動(dòng)式傳輸。三者相較，常見(jiàn)的還是rs422、rs485,因此重點(diǎn)討論rs485數字通信抗干擾方法。

rs485總線(xiàn)是采用差分平衡電氣接口，具有較強的抗電磁干擾能力，但在實(shí)際工程rs485總線(xiàn)并未達到人們期望的效果。問(wèn)題往往出現在以下幾個(gè)方面：第一網(wǎng)絡(luò )拓撲不合理，未按照總線(xiàn)型網(wǎng)絡(luò )拓撲布線(xiàn)，成為事宜上的星型拓撲；傳輸線(xiàn)與接收和發(fā)送端設備連接不正確，削弱了平衡線(xiàn)的抗干擾能力；第三公用雙絞線(xiàn)，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形式上只有兩種：一種是反射增加了信號畸變程度；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進(jìn)入傳輸線(xiàn)。

關(guān)于信號反射。根據電磁理論，減少長(cháng)線(xiàn)上信號反射的唯一途徑是阻抗匹配，若通信風(fēng)格拓撲為總線(xiàn)型，阻抗匹配比較容易實(shí)現，但若是星型網(wǎng)絡(luò )拓撲，根據工程經(jīng)驗則可在發(fā)送端串上與傳輸線(xiàn)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r0一般是驅動(dòng)門(mén)輸出內阻的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 )因為增加了匹配電阻吸收過(guò)多的信號功率，信號的電平閾值差變小。

雙絞線(xiàn)作為rs485傳輸一對電磁感應噪聲有較強的抑制能力，但對靜電感應引起噪聲的抑制能力較差，因此rs485傳輸線(xiàn)應選用屏蔽雙絞線(xiàn)。雙絞線(xiàn)的屏蔽層要正確接地，這里講的“地”應是驅動(dòng)總線(xiàn)邏輯門(mén)的“地”，而非“機殼地”、“保護地”，但在許多實(shí)際設備上往往沒(méi)有給出接地連接端，所以在這種情況下就需要引一條線(xiàn)將屏蔽與驅動(dòng)邏輯門(mén)集成電路的地相連。

(2)視頻信號的干擾

視頻信號的干擾在圖象上表現為地花點(diǎn)和50hz橫紋滾動(dòng)，對于雪花點(diǎn)干擾是由于傳輸線(xiàn)上信號衰減以及耦合了高頻干擾所致，這種干擾比較容易消除，在攝象機與控制矩陣之間合理位置增加一個(gè)視頻放大器，將信號的售噪比提高，或者改變視頻電纜的路徑避開(kāi)高頻干擾源，高頻干擾的問(wèn)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，比如電梯轎廂內攝象機的輸出圖象。為了抑制上述干擾，首先分析一下造成上述問(wèn)題的原因。

攝象機要求的供電電源一般有三種：直流12v、交流24v或220v，大多數工程應用中不從電梯轎廂的供電電源上取，而是另外布設供電電源給攝象機供電，攝象機輸出圖象經(jīng)過(guò)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(xiàn)捆綁在一起，當電梯運行時(shí)牽引電機運行產(chǎn)生的電磁場(chǎng)沿照明動(dòng)力線(xiàn)傳播，顯然會(huì )影響攝象機供電電纜和視頻電纜，當視頻電纜的屏蔽層不夠嚴密時(shí)，高頻干擾就經(jīng)視頻電纜傳回監視器。而對于50hz的橫紋滾動(dòng)根據電磁學(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(guò)視頻電纜耦合過(guò)來(lái)，而是來(lái)自電源線(xiàn)和不合理的視頻線(xiàn)聯(lián)結。

對于圖象中的高頻干擾，因它的頻帶仍在8mhz以?xún)?，采用空隙率?0%左右的屏蔽網(wǎng)可基本消防高頻干擾，但要達到50%的空隙率屏蔽網(wǎng)根數需每個(gè)波長(cháng)長(cháng)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“地”與顯示器的“地”相對“電網(wǎng)地”的電位不同，那么通過(guò)電源在攝象機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)境比較復雜，使各處“地”完全等電位比較困難，只能通過(guò)加大攝象機供電線(xiàn)纜的線(xiàn)徑，盡可能降低地回路的電阻?；蛘卟捎们袛嗟丨h(huán)流回路的方法，在攝象機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(xiàn)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，因此攝象機的供電電源線(xiàn)最好也要屏蔽，上述措施需要在工程設計和施工時(shí)就要全面考慮才能實(shí)現，若到了系統調試時(shí)發(fā)現干擾存在可采用調制和解調的方法將噪聲濾除，在攝象機端設一調制器將視頻信號搬移到幾十兆赫茲的頻度段上，在顯示器端設一低通濾波器將低于8mhz的信號全部濾除，再經(jīng)過(guò)解調將視頻圖象還原。

(3)監控系統的供電方式

監控系統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。