视频监控系统的干扰原因及解决办法分析

张琳

湘潭钢铁集团公司机电厂电讯车间 411101

视频监控系统的干扰原因及解决办法分析

张琳

湘潭钢铁集团公司机电厂电讯车间 411101

视频监控，又称工业电视，伴随着企业的发展和自动化水平的提高，应用越来越普遍。本文结合作者在冶金企业多年的工作实践，重点分析了在大型冶金工业企业中视频监控系统的视频干扰原因，提出了有效解决视频干扰的办法，以期与同行们共同提高视频监控系统的管理与维护水平。

视频监控系统；干扰；解决办法

前言

在大型冶金工业企业中，存在生产地域分散，甚至跨区域集团化生产，业务分工繁杂，设备数量众多、价值昂贵，生产现场温度高、粉尘大、环境恶劣等诸多特点。企业需要对各种在线设备的生产和设备运行状况进行实时监控，以便出现事故时能够及时发现与处理，甚至进行录像便于日后生产过程分析或事故分析。因此视频监控系统的效果好坏将直接影响到生产设备的安全、可靠运行。

1.常见视频干扰现象、原因及其解决办法

1.1 空间电磁波干扰

⑴干扰现象

监控图像存在较密的斜形网状条纹，严重时会覆盖图像。

⑵ 干扰原因分析

当视频线缆在架空或生产现场桥架敷设时，天空电磁波干扰信号和手机、对讲机的无线电信号所产生的空间电场会作用于视频传输线路，使线路两端产生电磁干扰电压，其频率约在200MHz～2.3MHz。由于线缆中电压差的存在，使线缆的屏蔽层产生干扰电流，而在一般情况下，摄像机端和图像显示设备端均为接地状态，这就使干扰电流通过线缆两端接地点与大地形成回路，导致终端负载产生干扰电压，干扰信号叠加进视频信号中，产生图像干扰情况。

⑶解决干扰现象的办法

采用抗干扰的同轴电缆，抗干扰同轴电缆是一种“双绝缘双屏蔽的同轴电缆”，其里面的芯线、绝缘层、屏蔽层是标准的75Ω电缆。不同的是，在原来屏蔽层外，又增加了第二绝缘层和第二屏蔽层，外面再加上护套。从干扰产生原理分析可知，干扰在传统同轴电缆外层上产生的感应电压，串联在视频信号传输回路的地线中，从而形成干扰。但采用抗干扰同轴电缆后，情况有了本质的改变，电磁感应电压只能形成在外层屏蔽层上，并由里面的外层绝缘层把它与视频信号传输回路隔离开，把干扰排除在视频信号传输回路之外，达到抗干扰的目的。

1.2 高频干扰(高频噪声干扰)

⑴干扰现象

监控图像出现雪花点或高亮点。

⑵干扰原因分析

尽管同轴电缆抗高频干扰要比抗低频干扰的性能强，但是强高频干扰信号还是会对视频图像的传输产生干扰。大电流负载启停、变频设备及高频设备等在工作时除了输出高强度基波外，同时还会产生高强度的二次谐波。虽然谐波强度比基波低很多，但高次谐波的频带很宽且成分复杂，所以基波的各次谐波都会对利用视频基带传输(即6MHz带宽内)的视频监控信号造成不同程度的干扰。经过多次精度实验验证，高频干扰信号的基波和谐波频率均在45MHz以内。

⑶ 解决干扰现象的办法

摄像机输出的图像是0MHz～6MHz带宽，为了不受高频信号的基波和谐波频率干扰，可设计一个低通滤波器，使高于接收机工作频率的视频信号至少衰减30dB。考虑低通滤波器的截止频率为6MHz，假设现在最低的干扰频率为12MHz(以现场干扰频率为准)。相对于频率变化倍数为12／6=2。由巴特沃思低通滤波器的衰减与频率的关系，为了在12MHz处获得30dB的衰减，应采用5级滤波器(n=5)，经查巴特沃思低通滤波器1～20级的元件值表，得5级滤波器之元件参数为C1=C5=0．618(F)，C3=2．00(F)，(L2=L4=1．68(H)

根据截止频率f=6MHz，匹配电阻为75欧姆，对于参数进行转换计算：

C1=C5=0．618／(75×2×3．14×6×10e6)=218× 10e-12(F)

C3=2.00／(75×2×3．14×6×10e6)=707×10e-12(F)

L2=L4=1．68×75／(2×3．14×6×10e6)=3．34×10e-6(H)

假使有13MHz的高频干扰信号混入视频信号，设计的滤波电路将会滤除该高频信号。经过计算演示，可以得出，原有1V的电压值，经过滤波电路后，只有0．015V。可见，该低通滤波器成功的滤除掉高频信号(≥12MHz)。因此可以采用该设计方法，根据生产现场所测的高频频率设计一个合适的低通滤波器，来屏蔽干扰信号。

1.3 反射干扰

⑴干扰现象

图像出现重叠或重影，视觉模糊。

⑵干扰原因分析

视频信号在传输过程中饱和度、亮度及色度都会有相应衰减，当传输视频监控信号的同轴线缆阻抗不匹配时，视频监控信号传输到终端（监视器）会有部分色度、亮度及饱和度产生偏差，也称微反射，反射的微信号会回到发射处形成再反射，与视频信号叠加经过延时和损耗再次到达终端（监视器）。多个反射信号将在终端产生码间干扰)，码间干扰会引起监视器收到错误的输入信号幅度和相位并同时显示出来，这就使传输的图像蒙上了一层模糊不清的图像，即重影现象。

⑶解决干扰的办法

一般同轴电缆的阻抗为75Ω，所以对于此类干扰应尽量使系统内线缆和各设备阻抗匹配。

⑶解决干扰现象的办法

由于低频信号基本上都是通过有线传输，为了屏蔽干扰信号，敷设视频线缆时，应尽量避开或远离干扰源，与传输低频信号的电缆分开敷设或在电缆桥架敷设时与低频信号电缆错开同一层。同时对视频监控前端及机房设备加强屏蔽，对视频线缆的敷设采用套钢管或金属软管套管并采取良好的接地措施。

然而，在生产现场实际工程施工和运行维护的过程中，仅仅存在一种干扰源的情况并不多，很多情况下是多种干扰源共同影响视频监控图像的质量，我们就有必要对干扰源进行检测，下面提供一种较为简单的检查方法：

a.用监视器放在前端与摄像机直接相连，看图像是否有干扰，如果有干扰，则为前端设备本身的故障所致，可以从检查前端摄像机等设备开始排除干扰;如无干扰，则进行下一步。

b.在机房里将同轴线缆与视频分配器或硬盘录像机等终端设备断开，单独连接在监视器上，检查图像是否有干扰，如果有干扰则可以加装抗干扰器，以排除外界的干扰;如果没有干扰，则表明产生干扰的并不是传输部分。如果与硬盘录像机连接之后发现干扰现象，说明这是系统设备之间接地电位差引起的干扰，可以采用光电隔离器排除此种干扰问题。

视频监控图像受到干扰的情况总是千变万化的，但万变不离其宗，干扰来源不外乎前端——摄像机等前端设备引入的设备干扰；中间——传输部分串入的外界环境干扰以及后端——监控中心机房设备引入的设备干扰这三个方面，只要仔细排查，干扰源的定位和处理也较简单，关键是要通过多次的实践积累较多的经验。

2.结语

虽然在冶金工业生产现场，监控视频抗干扰是一个技术难点，产生的原因千差万别，甚至有可能多个干扰源同时作用于一台设备，但只要避开干扰源进行规范设计，严格按照图纸施工，把握好设备、工程质量，采用正确的接地方法、有效的屏蔽措施、洁净的供电策略，合理的滤波手段，任何视频干扰都会得到抑制或排除。

[1]罗志伟等.电子工业出版社.视频监控系统原理及维护

[2]梁笃国等.人们邮电出版社.网络视频监控技术及应用

[3]刘富强.机械工业出版社.数字视频信号处理与传输教程

[4]杨波等.电子工业出版社.数字视频图像处理

[5]宋春林等.机械工业出版社.数字视频图像与同信

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.15.040

张琳，男，1977年4月出生，籍贯：湖南湘潭，本科，职称：工程师、工作单位：湘潭钢铁公司机电厂电讯车间。