電視監(jiān)控系統(tǒng)干擾源研究與處理手段淺析

摘要：本文在介紹視頻傳輸介質(zhì)與傳輸方式的基礎(chǔ)上，分析了造成電視監(jiān)控系統(tǒng)干擾的原因，之后針對(duì)每種原因提出了對(duì)應(yīng)的處理手段。
關(guān)鍵詞：電視監(jiān)控　干擾　處理
　　
1.引言
　　
在閉路監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)控視頻圖像不佳，存在干擾問(wèn)題。一直是最常見(jiàn)、最難對(duì)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(jiān)控系統(tǒng)(CCTV)在內(nèi)的智能化系統(tǒng)在住宅小區(qū)建設(shè)中的應(yīng)用越來(lái)越多，由于建筑物內(nèi)外的電氣環(huán)境比較復(fù)雜，容易形成各種干擾源，如果施工過(guò)程中未采取恰當(dāng)?shù)姆婪洞胧?，各種干擾就會(huì)通過(guò)傳輸線纜進(jìn)入閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)，造成視頻圖像質(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，并采取措施解決干擾問(wèn)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。
本文結(jié)合已有資料中幾個(gè)住宅小區(qū)閉路監(jiān)控系統(tǒng)工程實(shí)施過(guò)程中所遇到的監(jiān)控干擾問(wèn)題及最終處理辦法，初步分析并總結(jié)出監(jiān)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(hào)的傳輸。同軸電纜的電氣特征使得它非常適合傳送攝像機(jī)到監(jiān)視器的全視頻信號(hào)(CCTV視頻信號(hào)是由分布很廣的低頻信號(hào)和高頻信號(hào)組成的)。傳送低頻信號(hào)(20赫茲到幾千赫茲)時(shí)可以使用幾乎任何種類的導(dǎo)線。在實(shí)際應(yīng)用中，幾乎所有導(dǎo)線都可以用作電話線。但要傳送頻率范圍在20Hz到6MHz之間的視頻信號(hào)，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(jiān)控系統(tǒng)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(hào)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?shù)奖O(jiān)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(xiàn)網(wǎng)紋、橫紋和噪點(diǎn)影響監(jiān)視效果。對(duì)于基帶傳輸視頻干擾，主要有以下幾種類型：
　　
3.1工頻干擾
當(dāng)攝像端與監(jiān)控設(shè)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(tǒng)各相負(fù)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(gòu)成回路產(chǎn)生地電流，地電流經(jīng)過(guò)線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，致使芯線與屏蔽層之間產(chǎn)生干擾電位，使干擾信號(hào)加入視頻信號(hào)中對(duì)監(jiān)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(dāng)監(jiān)控電纜在空中架設(shè)時(shí)，空中電磁波干擾信號(hào)所產(chǎn)生的空間電場(chǎng)會(huì)作用于監(jiān)控傳輸線路，使線路兩端而產(chǎn)生相當(dāng)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(jiān)控設(shè)備端均為接地狀態(tài)，這就使干擾電流通過(guò)線纜兩端接地點(diǎn)與大地形成回路，導(dǎo)致終端負(fù)載產(chǎn)生干擾電壓，干擾信號(hào)耦合進(jìn)視頻信號(hào)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(shù)據(jù)等信號(hào)屬于低頻信號(hào)，其頻帶狹窄，在傳輸時(shí)只用到20Hz～幾千Hz，幾乎采用任何種類的電纜都可以傳輸，一般只受工頻干擾。用于傳輸視頻信號(hào)的同軸電纜，其屏蔽層抗干擾曲線特性表明干擾信號(hào)頻率越高其屏蔽性能越好，對(duì)于諸如載波電話、有線電臺(tái)等低頻率信號(hào)干擾反而顯得蒼白無(wú)力。低頻干擾信號(hào)同樣會(huì)在傳輸線纜上產(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(qiáng)，但是強(qiáng)高頻干擾信號(hào)還會(huì)對(duì)圖像的傳輸產(chǎn)生干擾。大電荷負(fù)載啟停、變頻機(jī)及高頻機(jī)等在工作時(shí)除了輸出高強(qiáng)度基波外，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生高強(qiáng)度的二次諧波。雖然諧波強(qiáng)度比基波低很多，但高次諧波頻帶很寬且成分復(fù)雜，所以基波的各次諧波都會(huì)對(duì)利用視頻基帶傳輸(即6MHz帶寬內(nèi))的視頻信號(hào)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(hào)。而這種電源上的干擾信號(hào)，多來(lái)自本電網(wǎng)中使用可控硅的設(shè)備，特別是大電流、高電壓的可控硅設(shè)備，對(duì)電網(wǎng)的污染非常嚴(yán)重，這就導(dǎo)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(diào)頻調(diào)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(duì)電源產(chǎn)生污染。不潔凈電源使攝像機(jī)和其它有源設(shè)備工作不穩(wěn)定，進(jìn)而形成干擾。

3.6共模干擾
一般指在兩根信號(hào)線上產(chǎn)生的幅度相等，相位相同的對(duì)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(hào)線上感應(yīng)的共態(tài)電壓迭加所形成屬于非對(duì)稱性干擾。由于信號(hào)線對(duì)地存在寄生電容，使信號(hào)線兩極分別對(duì)地產(chǎn)生了干擾電壓，實(shí)際上這就是純共模干擾信號(hào)。信號(hào)線兩極的純共模信號(hào)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(fù)載而是對(duì)地會(huì)產(chǎn)生電流。共模干擾有時(shí)會(huì)很大可達(dá)到130V左右。它幅度大、頻率高，還可以通過(guò)導(dǎo)線產(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(duì)癥下藥。有些干擾是無(wú)法完全消除的，只要能弱化到我們?nèi)庋蹮o(wú)法察覺(jué)即可，這樣投入的成本也相對(duì)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(fù)雜，使各處“地”完全等電位比較困難，只能通過(guò)加大攝像機(jī)供電線纜的線徑，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(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大減少工頻干擾。
　　
4.2空間電磁波干擾的消除
在經(jīng)濟(jì)條件許可下，盡量選擇高密度編織網(wǎng)視頻線，且外加鋼管保護(hù)或走金屬線槽，施工時(shí)，線纜盡量埋地。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(jī)的輸出視頻信號(hào)(或確定無(wú)干擾的視頻信號(hào))上，將視頻信號(hào)由傳統(tǒng)的基帶傳輸0～6MHz上移頻，使帶寬達(dá)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(hào)的高頻干擾在圖像上表現(xiàn)為雪花點(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，在攝像機(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(kāi)高頻干擾源，高頻干擾的問(wèn)題可基本上得到解決。對(duì)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(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，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(shè)備。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，即攝像機(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。但如果電源線上耦合上高頻噪聲，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(jī)的供電電源線最好也要屏蔽。
　　
5.結(jié)語(yǔ)
　　
監(jiān)控視頻干擾問(wèn)題的解決能保證電視閉路監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行，加強(qiáng)小區(qū)安保系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減少物業(yè)管理費(fèi)用。視頻干擾問(wèn)題的成因是復(fù)雜的，解決方案也有多種，在實(shí)際工程中應(yīng)靈活運(yùn)用，才能較好解決監(jiān)控視頻干擾問(wèn)題。