分析监控图像受干扰的产生原因及解决方法

郭树岩( 辽宁科技学院 应用技术学院，辽宁 本溪 117004 )

分析监控图像受干扰的产生原因及解决方法

郭树岩
( 辽宁科技学院 应用技术学院，辽宁 本溪 117004 )

监控系统在炼钢厂的生产及安防保卫系统中应用越来越多，但由于线路、电气环境的不同，或是在施工中疏忽，容易引发各种不同的干扰。根据不同的情况采取相应的措施，对提高监控系统图像质量，辅助调度指挥及安防保卫非常重要。

基带传输；移频 ；视频光缆传输；数字网络传输

1 前言

监控系统在炼钢厂的生产及安防保卫系统中应用越来越多，由于厂区过大，监控点分散，现场电气环境复杂等因素，造成视频图像质量下降，严重影响了调度指挥及生产监控，本文主要结合本钢炼钢厂监控系统现存在的干扰问题，分析监控图像受干扰的产生原因及解决方法

2 干扰产生的原因

该厂现在的工业监控及安防保卫系统采用的信号传输方式为基带传输。所谓的视频基带传输是指视频信号不经过频率变换等任何处理由图像摄取端通过同轴电缆直接传输到监视端的传输方式，这种传输方式的优点是传输系统构架简单，在一定范围内，失真小、噪声低(系统信噪比高)；缺点是传输距离不能太远，必须在线缆特性要求的范围内传输，并且一根视频同轴电缆同时只能传送一路监控信号。由于这种传输方式具有稳定性高，系统中使用的设备简单，布线方便等优点，因而在现实生活中得到了广泛的应用。图像在传输时直接利用同轴电缆的0～6MHz来传输，但是线缆高带宽和实际低频率的使用，造成信号在电缆中传输时，其振幅及相位在低频段与高频段的差别就会很大，特别是在相位失真太大时，便难以用简单的电路进行补偿的。以及基带传输低频部分很容易受到强电、发射塔、基站、电动机、变频器等干扰源的干扰。由于工业现场环境复杂非常容易受到干扰，使图像出现网纹、横纹和噪点影响监视效果。

3 干扰的分类

3.1 工频干扰

干扰现象：图像出现雪花噪点、网纹或很宽暗横带持续不断滚动。

干扰原因：此现象是当摄像端与监控设备端同时接地时，由于地电阻及电缆外皮电阻的存在，在两地之间电力系统各相负载不平衡或接地方式不同引起50Hz电位差，从而产生工频干扰所致。地电位使两接地端存在电压降，电压降加在屏蔽层两端并与大地(地电阻)构成回路产生地电流，地电流经过线缆屏蔽层形成干扰电压，地电流的部分谐波分量落入视频芯线，致使芯线与屏蔽层之间产生干扰电位，使干扰信号加入视频信号中对监控图像形成干扰。

3.2 空间电磁波干扰

干扰现象：图像出现较密的斜形网纹，严重时会淹没图像。

干扰原因：当监控电缆在空中架设时，空中电磁波干扰信号所产生的空间电场会作用于监控传输线路，使线路两端而产生相当大的电磁干扰电压，其频率约在200Hz～2.3MHz。由于电缆中电位差的存在，使电缆屏蔽层产生干扰电流，而一般情况下摄像端和监控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，干扰信号耦合进视频信号中，产生图像干扰情况。

3.3 低频干扰(20Hz-nKHz低频噪声干扰)

干扰现象：图像出现静止水平条纹。

干扰原因：由于声音、数据等信号属于低频信号，其频带狭窄在传输时只用到20Hz～nKHZ，几乎采用任何种类的电缆都可以传输，一般只受交流声干扰。用于传输视频信号的同轴电缆，其屏蔽层抗干扰曲线特性表明干扰信号频率越高其屏蔽性能越好，对于诸如载波电话、有线电台等低频率信号干扰反而显得苍白无力。低频干扰信号同样会在传输线缆上产生干扰电压，从而影响图像质量。

3.4 高频干扰(高频噪声干扰)

干扰现象：图像出现雪花点或高亮点。

干扰原因：虽然视频传输所用同轴电缆抗高频干扰要比抗低频干扰性能强，但是强高频干扰信号还会对图像的传输产生干扰。大电荷负载启停、变频机及高频机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)的视频信号造成不同程度的干扰。经过多次精度实验，高频干扰信号的基波和谐波频率均在45MHz以内。

3.5 反射干扰

干扰现象：图像出现重影。

干扰原因：视频信号在传输过程中色度、亮度及饱和度都会有相应衰减，当传输视频的同轴网络阻抗不匹配(也称失配)时，视频信号传输到终端会有部分色度、亮度及饱和度产生微反射，反射回来的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到达终端。多个反射信号将在接收端产生码间干扰(ISI)，ISI会导致监视器收到错误的输入信号幅度和相位并显示出来，这就使传回来的图像看起来好象清楚的图像上又蒙上了一层模糊不清的图像现象，即重影现象。

3.6 线缆质量干扰

干扰现象：木纹状的干扰 这种干扰的出现，轻微时不会淹没正常图像，而严重时图像就无法观看了(甚至破坏同步)。

干扰原因：视频传输线的质量不好，特别是屏蔽性能差(屏蔽网不是质量很好的铜线网，或屏蔽网过稀而起不到屏蔽作用 )。与此同时，这类视频线的线电阻过大，因而造成信号产生较大衰减也是加重故障的原因 。此外，这类视频线的特性阻抗不是 75Ω以及参数超出规定也是产生故障的原因之一。由于产生上述的干扰现象不一定就是视频线不良而产生的故障 ，因此这种故障原因在判断时要准确和慎重。只有当排除了其它可能后，才能从视频线不良的角度去考虑。若真是电缆质量问题，最好的办法当然是把所有的这种电缆全部换掉，换成符合要求的电缆，这是彻底解决问题的最好办法。

3.7 供电污染

干扰现象：图像不能连续，信号电压高。

干扰原因：由于供电系统的电源不“洁净”而引起的。这里所指的电源不“洁净”，是指在正常的电源( 50 周的正弦波 )上叠加有干扰信号。而这种电源上的干扰信号，多来自本电网中使用可控硅的设备。特别是大电流、高电压的可控硅设备，对电网的污染非常严重 ，这就导致了同一电网中的电源不“洁净”。比如本电网中有大功率可控硅调频调速装置、可控硅整流装置、可控硅交直流变换装置等等，都会对电源产生污染。 这种情况的解决方法比较简单，只要对整个系统采用净化电源或在线 UPS 供电就基本上可以得到解决。

4 解决干扰的方法:

解决上述问题的根本办法是：

4.1在选购视频电缆时，一定要保证质量。必要时应对电缆进行抽样检测。

4.2在系统建立时，应对周边环境有所了解，尽量设法避开或远离辐射源；另一个办法是当无法避开辐射源时，对前端及中心设备加强屏蔽，对传输线的管路采用钢管并良好接地。

4.3 信号移频：采用移频技术将视频信号(0-6MHZ)移频至一个49-300MHZ范围内；视频信号经过抗干扰器发送端进行远距离传输，在接收端将信号还原成正常的视频信号输出。由于提高了频率，所以在远距离传输的同时有效躲避了多种干扰信号；

4.4信号编码：视频信号进入抗干扰器后进行数字编码处理，到达监控中心设备前再进行解码处理。从而避免干扰源对视频信号的干扰和视频信号自身的串扰及衰减；

4.5信号增强：由于所有的信号传输距离越远信号衰减越大，因此我们必须在发送端对信号载体能力进行加强，以便于它可以传输的更远；

〔1〕李军.监控图像干扰分析与解决〔J〕. 黑龙江交通科技, 2008(11):45-47.

〔2〕樊永申.电视监控系统中常见图像干扰的原因及分析〔J〕. 中小企业管理与科技, 2009(25):78-79.

〔3〕姜桂林.电气自动化监控系统存在的问题及发展趋势〔J〕. 油气田地面工程, 2013(11):63-64.

〔4〕段保国.炼钢厂数字图像监控系统的开发〔D〕 重庆大学,2002.

Analysis of Disturbance on monitoring Image and the Removing Way

GUO Shu-yan

(SchoolofApplyingTechnology,LiaoningInstituteofScienceandTechnology,Benxi,Liaoning, 117004,China)

There are more monitoring system used in steelmaking and safeguard operations, but various disturbances often present.. It is important for improving the quality of monitoring image, auxiliary dispatch and safeguard operation to taking relevant measurement according to various status.

Baseband transmission; Shifted frequency; Video frequency line transmission; Digital network transmission

2017-02-22

郭树岩(1963-)，男，辽宁本溪人,辽宁科技学院应用技术学院副教授。

1008-3723(2017)02-003-02

10.3969/j.issn.1008-3723.2017.02.003

U495

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