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安防技术:如何解 决监控系统中干扰问题

时间:2017/06/08来源:佛山市 瀚海电子科技有限公司

  〖干扰的 来源及影响方式〗
闭路电 视监控系统中传输信号的类型主要有两类:一类是模拟视频信号,传输路 径由摄象机到矩阵,从矩阵 再到显示器或录象机;一类是 数字信号包括矩阵与摄象机之间的控制信息传输,矩阵中 计算机部分的数字信号。一般设 备成为干扰源的可能性很小,因此干 扰主要通过信号传输路径进入系统。
闭路电 视监拧系统的信号传输路径是,能通过 视频电缆和传输控制信号的双绞线耦合进系统的干扰有:各种高 频噪声比如大电感负载启停,地电位 不等引入的工频干扰,平衡传 输线路失衡使抑噪能力下降将共频干扰转成了差模干扰,传输线 上阻抗不匹配造成信号的反射使信号传输质量下降,静电放 电沿传输线进入设备造成接口芯片损伤或损坏。具体表现如下:
由于阻 抗不匹配造成的影响在视频图象上表现为重影。在信号 传输线上会将在脉冲序列的前后沿形成震荡。震荡的 存在使高低电平间的阈值差变小,当震荡 的幅值再大或有其他干扰引入时就无法正确分辨出脉冲电平值,导致通 信时间变长或通信中断。接地和 屏蔽不好会导致传输线抑制外部电磁干扰能力的下降,体现在 视频图象就是雪花噪点、网纹干 扰以及横纹滚动等;在信号 传输线上形成尖峰干扰,造成通信错误。平衡传输线路失衡也会在信号 传输线上形成尖峰干扰。静电放 电除了会造成设备损坏外,还会影 响存储器内的数据,使设备 出现些莫名其妙的错误。
 
  〖抗干扰的方法〗
从干扰 源的分析了解到并没有特别的干扰源,消除或 者减少上述干扰的理论探讨也有许多,如何针 对闭路电视监控工程解决干扰问题,很少有文献涉及,下面就 闭路电视监控工种中常见的干扰及解决方法进行些探讨。
(1)数字信 号传输中的抗干扰措施
在弱电 系统工程中数字信号的传输通常指长线传输,常见的方式有:通过调制、解调方 法在电力线或视频线上传输数字信号;通过工 业标准的通信网络进行传输,比如RS422、RS845、RS485;自行开 发的自动式传输。三者相较,常见的还是RS422、RS485,因此重点讨论RS485数字通信抗干扰方法。
RS485总线是 采用差分平衡电气接口,具有较 强的抗电磁干扰能力,但在实际工程RS485总线并 未达到人们期望的效果。问题往 往出现在以下几个方面:第一网络拓扑不合理,未按照 总线型网络拓扑布线,成为事 宜上的星型拓扑;传输线 与接收和发送端设备连接不正确,削弱了 平衡线的抗干扰能力;第三公用双绞线,未进一 步采取抗干扰措施,比如采用屏蔽双绞。虽然在 造成干扰的方式上有所不同但在干扰的表现形式上只有两种:一种是 反射增加了信号畸变程度;一种是 外部的干扰由于平衡条件被破坏,共模干 扰变成了串模信号进入传输线。
关于信号反射。根据电磁理论,减少长 线上信号反射的唯一途径是阻抗匹配,若通信 风格拓扑为总线型,阻抗匹 配比较容易实现,但若是星型网络拓扑,根据工 程经验则可在发送端串上与传输线特征阻抗相同的电阻R0,在接收 端按图所示进行连接,其中R1>R2,R0=(R1*R2)/(R1+R2)。在发送R0一般是 驱动门输出内阻的5倍以上,可以得 到较高的发送电平,接收的匹配阻抗是经5V电源形成的,在阻抗 匹配的同时减少了吸收功耗,这样既减少了的射,又不会 因为增加了匹配电阻吸收过多的信号功率,信号的 电平阈值差变小。
双绞线作为RS485传输一 对电磁感应噪声有较强的抑制能力,但对静 电感应引起噪声的抑制能力较差,因此RS485传输线 应选用屏蔽双绞线。双绞线 的屏蔽层要正确接地,这里讲的“地”应是驱 动总线逻辑门的“地”,而非“机壳地”、“保护地”,但在许 多实际设备上往往没有给出接地连接端,所以在 这种情况下就需要引一条线将屏蔽与驱动逻辑门集成电路的地相连。
(2)视频信号的干扰
视频信 号的干扰在图象上表现为地花点和50Hz横纹滚动,对于雪 花点干扰是由于传输线上信号衰减以及耦合了高频干扰所致,这种干 扰比较容易消除,在摄象 机与控制矩阵之间合理位置增加一个视频放大器,将信号的售噪比提高,或者改 变视频电缆的路径避开高频干扰源,高频干 扰的问题可基本上得到解决。较难解决的是50Hz横纹滚 动及进一步加高频干扰的情况,比如电 梯轿厢内摄象机的输出图象。为了抑制上述干扰,首先分 析一下造成上述问题的原因。
摄象机 要求的供电电源一般有三种:直流12V、交流24V或220V,大多数 工程应用中不从电梯轿厢的供电电源上取,而是另 外布设供电电源给摄象机供电,摄象机 输出图象经过一条软性的视频电缆从井道的止方或下方送出,视频电 缆和供电电缆与轿厢的动力线捆绑在一起,当电梯 运行时牵引电机运行产生的电磁场沿照明动力线传播,显然会 影响摄象机供电电缆和视频电缆,当视频 电缆的屏蔽层不够严密时,高频干 扰就经视频电缆传回监视器。而对于50Hz的横纹 滚动根据电磁学理论知道视频电缆的屏蔽层可完全消除50Hz工频干扰。由此可 以推断这部分干扰不是通过视频电缆耦合过来,而是来 自电源线和不合理的视频线联结。
对于图 象中的高频干扰,因它的频带仍在8MHz以内,采用空隙率为50%左右的 屏蔽网可基本消防高频干扰,但要达到50%的空隙 率屏蔽网根数需每个波长长度有60根以上,这样高 的密度又会使电缆的柔韧性下降,比较好 的方法是采用带有双层屏蔽的视频电缆。
视频电 缆屏蔽层是接地的,如果视频信号“地”与显示器的“地”相对“电网地”的电位不同,那么通 过电源在摄象机与显示器之间形成电源回路,这样50Hz的工频 干扰进入显示器中,消除50Hz工频干扰方法有两种,一是想办法使各处的“地”电位与“电网地”的电位差完全相同,或者切 断形成地环流的路径。由于工 程环境比较复杂,使各处“地”完全等电位比较困难,只能通 过加大摄象机供电线缆的线径,尽可能 降低地回路的电阻。或者采 用切断地环流回路的方法,在摄象 机或显示器端有一端不接地,通常在 显示器端不接供电电源的地,这样虽 不能完全消除干扰但可大减少50Hz的干扰。
从上面的分析中看到,如果电 源线上耦合上高频噪声,即使视 频电缆的屏蔽电缆的屏蔽再好,也会将 噪声送至显示器,因此摄 象机的供电电源线最好也要屏蔽,上述措 施需要在工程设计和施工时就要全面考虑才能实现,若到了 系统调试时发现干扰存在可采用调制和解调的方法将噪声滤除,在摄象 机端设一调制器将视频信号搬移到几十兆赫兹的频度段上,在显示 器端设一低通滤波器将低于8MHz的信号全部滤除,再经过 解调将视频图象还原。
(3)监控系统的供电方式
监控系 统的供电方式只有两种:一种是 集中供电方式即电源都引自一处,另一种是分布式供电,摄象机 在安装位置附近取电源,从抗干 扰效果的角度讲,集中供 电方式更好一些,可以基 本消除各处参考电位不等的情况。
 
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