電視監控系統干擾源研究與處理手段介紹

摘要：本文在介紹視頻傳輸介質(zhì)與傳輸方式的基礎上，分析了造成電視監控系統干擾的原因，之后針對每種原因提出了對應的處理手段。
關(guān)鍵詞：電視監控　干擾　處理
　　
1.引言
　　
在閉路監控系統中，監控視頻圖像不佳，存在干擾問(wèn)題。一直是最常見(jiàn)、最難對付、也是最受關(guān)注的問(wèn)題之一。近年來(lái)，包括閉路電視監控系統(CCTV)在內的智能化系統在住宅小區建設中的應用越來(lái)越多，由于建筑物內外的電氣環(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，造成視頻圖像質(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，并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。
本文結合已有資料中幾個(gè)住宅小區閉路監控系統工程實(shí)施過(guò)程中所遇到的監控干擾問(wèn)題及最終處理辦法，初步分析并總結出監控視頻干擾發(fā)生的原因及問(wèn)題的解決方法。
　　
2.視頻的傳輸介質(zhì)及方式
　　
2.1視頻的傳輸介質(zhì)
同軸電纜是使用最廣泛的視頻傳輸介質(zhì)，一般用于中短距離的視頻信號的傳輸。同軸電纜的電氣特征使得它非常適合傳送攝像機到監視器的全視頻信號(CCTV視頻信號是由分布很廣的低頻信號和高頻信號組成的)。傳送低頻信號(20赫茲到幾千赫茲)時(shí)可以使用幾乎任何種類(lèi)的導線(xiàn)。在實(shí)際應用中，幾乎所有導線(xiàn)都可以用作電話(huà)線(xiàn)。但要傳送頻率范圍在20Hz到6MHz之間的視頻信號，同時(shí)不希望有任何衰減時(shí)，就需要使用同軸電纜。
　　
2.2視頻的傳輸方式
在電視監控系統中采用視頻基帶傳輸是最常用的傳輸方式。所謂的視頻基帶傳輸是指視頻信號不經(jīng)過(guò)頻率變換等任何處理由圖像攝取端通過(guò)同軸電纜直接傳輸到監視端的傳輸方式。
　　
3.視頻干擾發(fā)生的原因
　　
圖像在傳輸時(shí)直接利用同軸電纜的0～6MHz頻帶來(lái)傳輸，非常容易受到干擾，使圖像出現網(wǎng)紋、橫紋和噪點(diǎn)影響監視效果。對于基帶傳輸視頻干擾，主要有以下幾種類(lèi)型：
　　
3.1工頻干擾
當攝像端與監控設備端同時(shí)接地時(shí)，由于地電阻及電纜外皮電阻的存在，在兩地之間電力系統各相負載不平衡或接地方式不同引起電位差，使兩接地端存在電壓降，電壓降加在屏蔽層兩端并與大地(地電阻)構成回路產(chǎn)生地電流，地電流經(jīng)過(guò)線(xiàn)纜屏蔽層形成干擾電壓，地電流的部分諧波分量落入視頻芯線(xiàn)，致使芯線(xiàn)與屏蔽層之間產(chǎn)生干擾電位，使干擾信號加入視頻信號中對監控圖像形成干擾，從而產(chǎn)生工頻干擾。
　　
3.2空間電磁波干擾
當監控電纜在空中架設時(shí)，空中電磁波干擾信號所產(chǎn)生的空間電場(chǎng)會(huì )作用于監控傳輸線(xiàn)路，使線(xiàn)路兩端而產(chǎn)生相當大的電磁干擾電壓，其頻率約在200Hz～2.3 MHz。由于電纜中電位差的存在，使電纜屏蔽層產(chǎn)生干擾電流，而一般情況下攝像端和監控設備端均為接地狀態(tài)，這就使干擾電流通過(guò)線(xiàn)纜兩端接地點(diǎn)與大地形成回路，導致終端負載產(chǎn)生干擾電壓，干擾信號耦合進(jìn)視頻信號中，產(chǎn)生空間電磁波干擾。
　　
3.3低頻干擾(20Hz～幾千Hz低頻噪聲干擾)
由于聲音、數據等信號屬于低頻信號，其頻帶狹窄，在傳輸時(shí)只用到20Hz～幾千Hz，幾乎采用任何種類(lèi)的電纜都可以傳輸，一般只受工頻干擾。用于傳輸視頻信號的同軸電纜，其屏蔽層抗干擾曲線(xiàn)特性表明干擾信號頻率越高其屏蔽性能越好，對于諸如載波電話(huà)、有線(xiàn)電臺等低頻率信號干擾反而顯得蒼白無(wú)力。低頻干擾信號同樣會(huì )在傳輸線(xiàn)纜上產(chǎn)生干擾電壓，從而影響圖像質(zhì)量。
　　
3.4高頻干擾(高頻噪聲干擾)
雖然視頻傳輸所用同軸電纜抗高頻干擾要比抗低頻干擾性能強，但是強高頻干擾信號還會(huì )對圖像的傳輸產(chǎn)生干擾。大電荷負載啟停、變頻機及高頻機等在工作時(shí)除了輸出高強度基波外，同時(shí)還會(huì )產(chǎn)生高強度的二次諧波。雖然諧波強度比基波低很多，但高次諧波頻帶很寬且成分復雜，所以基波的各次諧波都會(huì )對利用視頻基帶傳輸(即6MHz帶寬內)的視頻信號造成不同程度的干擾。
　　
3.5電源干擾
電源不“潔凈”，是指在正常的電源(50周的正弦波)上疊加有干擾信號。而這種電源上的干擾信號，多來(lái)自本電網(wǎng)中使用可控硅的設備，特別是大電流、高電壓的可控硅設備，對電網(wǎng)的污染非常嚴重，這就導致了同一電網(wǎng)中的電源不“潔凈”。比如本電網(wǎng)中有大功率可控硅調頻調速裝置、可控硅整流裝置、可控硅交直流變換裝置等等，都會(huì )對電源產(chǎn)生污染。不潔凈電源使攝像機和其它有源設備工作不穩定，進(jìn)而形成干擾。

3.6共模干擾
一般指在兩根信號線(xiàn)上產(chǎn)生的幅度相等，相位相同的對地的電位差，主要由電網(wǎng)串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線(xiàn)上感應的共態(tài)電壓迭加所形成屬于非對稱(chēng)性干擾。由于信號線(xiàn)對地存在寄生電容，使信號線(xiàn)兩極分別對地產(chǎn)生了干擾電壓，實(shí)際上這就是純共模干擾信號。信號線(xiàn)兩極的純共模信號大小相等，相位差為零。因此相間無(wú)電壓降，也就不會(huì )有干擾電流經(jīng)過(guò)負載而是對地會(huì )產(chǎn)生電流。共模干擾有時(shí)會(huì )很大可達到130V左右。它幅度大、頻率高，還可以通過(guò)導線(xiàn)產(chǎn)生輻射，所造成的干擾較大。
　　
4.干擾的弱化與消除
　　
從以上干擾來(lái)源分析可以看出，干擾的原因有很多。因此，要解決干擾問(wèn)題，首先要分析出干擾成因，然后對癥下藥。有些干擾是無(wú)法完全消除的，只要能弱化到我們肉眼無(wú)法察覺(jué)即可，這樣投入的成本也相對較低。
　　
4.1工頻干擾的消除
工頻干擾的消除方法有兩種，一種是想辦法使各處的“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)加大攝像機供電線(xiàn)纜的線(xiàn)徑，盡可能降低地回路的電阻。另一種是采用切斷地環(huán)流回路的方法，在攝像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大減少工頻干擾。
　　
4.2空間電磁波干擾的消除
在經(jīng)濟條件許可下，盡量選擇高密度編織網(wǎng)視頻線(xiàn)，且外加鋼管保護或走金屬線(xiàn)槽，施工時(shí)，線(xiàn)纜盡量埋地。這可以有效降低空間磁場(chǎng)的干擾。
　　
4.3低頻干擾的消除
選用合適的視頻抗干擾器直接接在攝像機的輸出視頻信號(或確定無(wú)干擾的視頻信號)上，將視頻信號由傳統的基帶傳輸0～6MHz上移頻，使帶寬達到12MHz從而避開(kāi)常受干擾的低頻段，由于其低頻部分被移到干擾頻率之外，所以可以從根本上消除各種低頻干擾的影響。
　　
4.4高頻干擾的消除
視頻信號的高頻干擾在圖像上表現為雪花點(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，在攝像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。對于圖像中的高頻干擾，因它的頻帶仍在6MHz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，因此比較好的方法是采用帶有雙層屏蔽的視頻電纜。
　　
4.5電源干擾的消除
使用潔凈電源或加裝相關(guān)處理設備。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，即攝像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。但如果電源線(xiàn)上耦合上高頻噪聲，即使視頻電纜的屏蔽再好，也會(huì )將噪聲送至顯示器，因此攝像機的供電電源線(xiàn)最好也要屏蔽。
　　
5.結語(yǔ)
　　
監控視頻干擾問(wèn)題的解決能保證電視閉路監控系統的正常運行，加強小區安保系統的穩定性，減少物業(yè)管理費用。視頻干擾問(wèn)題的成因是復雜的，解決方案也有多種，在實(shí)際工程中應靈活運用，才能較好解決監控視頻干擾問(wèn)題。