高速公路收费监控系统视频干扰问题成因与防治

摘  要：为了随时掌控高速公路的运行状态，满足人们安全出行的需要，推动我国高速公路快速发展，对高速公路收费监控系统进行了研究。运用列举的方法，报告了我国高速公路收费监控系统视频干扰问题的现状，并对高速公路收费监控系统视频干扰问题的成因进行了充分的调查，从不同的层面提出了降低高速公路收费监控系统视频干扰的有效方法，希望能够对高速公路的管理和发展提供借鉴。

关键词：高速公路;收费监控系统;视频干扰;成因;防治

Abstract：In order to control the running state of freeway at any time，meet the needs of peoples safe travel，and promote the rapid development of freeway in China，the freeway toll monitoring system is studied. This paper reports the current situation of video interference in toll collection monitoring system of our country，and fully investigates the causes of video interference in toll collection monitoring system of our country，and puts forward effective methods to reduce video interference in toll collection monitoring system of our country from different levels，hoping to provide reference for the management and development of highway.

Keywords：expressway;toll monitoring system;video interference;causes;prevention and control

0  引  言

伴随着社会的快速发展，我国的高速公路建设也取得了伟大成就，总里程数已经跃居世界第一。将高速公路收费监控系统引入到高速公路的运营管理工作当中，不仅有效提升了高速公路收费的效率，而且也有效杜绝了多种偷逃通行费和舞弊行为的发生，进一步提升了高速公路的运营管理质量和管理水平，极大地推动了整个行业的稳健发展。但是在实践过程中存在一些因素，会对高速公路收费监控系统视频造成干扰，影响该系统的正常工作，对高速公路的运营管理也会造成一定的消极影响，也给一些不法偷逃通行费和舞弊行为提供了可乘之机。基于在一定程度上提高收费监控系统使用效果和系统设备运行的稳定性，有效解决因此带来的一系列运营管理工作困扰的需求，笔者就如何有效防治高速公路收费监控系统视频干扰问题进行深入研究和分析。

1  我国高速公路收费监控系统的典型特征分析

收费监控系统是高速公路管理工作中的重要组成，能够全程监督和记录高速公路上行驶的车辆，能够确保进出高速公路收费站车辆收费的秩序性，该监控系统具有以下显著特征。

1.1  监控系统运行环境比较恶劣

在高速公路上，收费监控系统绝大部分是安装在室外的，这样就会容易受到周围环境的影响。众所周知，高速公路上通行的都是各种机动车，车来车往，较多的粉尘、汽车行驶的噪音及周围电磁波是最主要的干扰源，很大程度上会对监控系统的正常运行造成干扰。另外，安装在外的摄像头还非常容易遭受到风吹日晒雨淋，尤其是内蒙古自治区，地处中西部地区，冷暖干湿的差异性气候交替，部分区域雨雪和风沙气候较多，极易对系统设备造成一定的侵蚀破坏，影响到视频监控的效果和质量。因此，要想获得良好的视频监控效果，需要加强对监控系统的保护和维护，尽量降低环境因素对监控系统造成的损害。

1.2  监控线路布置距离较长

一般来讲，高速公路里程都比较长，空间跨度较大，比如G7京新高速内蒙古段，东西跨度1 800多千米，这样的远距离要安装监控系统并不是一件简单的事情，需要布置较长距离的线路，无形中给监控图像的处理提升了难度。同时，信号在远距离传输过程中，很容易受到外界环境因素的影响，从而为监控视频的显示质量带来了很大的挑战。

1.3  整个监控系统具有庞大的接口数量

整个高速公路收费监控系统包含的设备较多，为了使得这些设备都能够正常地运转，就需要将这些设备和系统控制室进行有效连接，这些接口数量无疑是巨大的。这些大量的接口提升了系统连接的复杂性和困难性，同时也很大程度上影响着视频信号的传输速度和传输质量，在传输过程中很容易受到外界一些因素的干扰。

2  我国高速公路收费监控系统的视频干扰因素及成因分析

2.1  空间电磁波干扰因素

一般情况下，高速公路收費监控系统受到强烈空间电磁波干扰的情况下，收费监控系统的视频显示就会出现异常，常见的有斜形网纹，更严重的则会出现无图像显示、视频图像被迫中断的情况。从实践来看，造成电磁波干扰高速公路收费监控系统的原因比较多，概括起来有以下几种：其一，高速公路上架设的监控电缆与周围的其他电气设备或者电缆距离太近，从而使得两种信号在传输过程中相互干扰，造成收费监控系统设备传输的信号发生异常，进而影响到了监控系统视频的正常显示;其二，终端设备和摄像设备在实施接地连接的时候，有可能会干扰到工频，同时也存在受到电磁波干扰的可能性，这是因为在接地施工过程中，不同的电位间存在较大的差异，这就造成在传输双绞线视频的过程中，受到电磁波干扰的可能性较大。

2.2  低频噪音的干扰因素

这里的低频噪音，通常是指处于20～30 Hz强度间的噪音。因为低频噪音的干扰，很容易造成监控系统视频显示的异常，往往产生水平条纹，无法正常地显示图像。高速公路收費监控系统视频受到低频噪音的干扰，主要是因为在设备运行的过程中，低频信号在传输过程中受到了交流电的干扰。通常情况下，低频信号的传输通道比较狭小，在实际传输过程中存在和其他设备电缆进行同轴处理的情况，从而影响到低频信号传输的质量。

2.3  工频干扰因素

一般情况下，一旦出现工频干扰的情况，高速公路收费监控系统视频上就会显示不正常，出现一些网纹或者噪点等干扰信号，更甚者，现实设备上会出现暗横带的显示。通常来讲，工频干扰的主要原因是监控设备和摄像设备的连接出现的故障或问题。换句话说，如果两者在同一时间接地，很可能造成负载的失衡，形成较大的电位差，从而造成高速公路监控系统视频正常显示的失败，造成严重干扰的情况。

2.4  高频噪声干扰的因素

一旦高速公路收费监控系统的视频中出现高亮点或雪花点的状况，就要考虑是受到了高频噪声的干扰。高速公路收费监控系统之所以会遭受到高频噪声的干扰，主要原因是在信号传输过程中，容易出现高强度的二次谐波。与基波相比较，谐波的强度不大，最关键的是高次谐波频带较宽，从而造成视频基带（通常是6 MHz带宽内）进行传输的视频信号受到基波的各次谐波干扰的可能性较大。具权威实验得出的结果是，高频干扰信号的谐波频率和基波频率都不低于45 MHz。

2.5  反射干扰因素

高速公路收费监控系统显示图像，一旦出现图像重影的情况，就要考虑是受到反射干扰了。高速公路收费监控系统出现反射干扰的情况，主要是因为视频信号在传输过程中，视频信号出现了异常，特别是在信号的饱和度、色度及亮度方面出现了明显的减弱。一旦传输视频的同轴网络并没有匹配阻抗的情况下，视频信号被顺利地传送到终端设备，部分饱和度、色度及亮度就会出现微反射，这时被反射回来的信号又会重新回到信号传输的起始点，从而进行第二次的信号反射，这样视频信号出现了重叠，经过时间的延迟，最终都到达了终端设备。在终端设备的接收信号的过程中，多个反射信号会出现码间干扰，这样在收费监控系统接收到的信号相位和信号幅度是不正确的，一旦错误的信号出现在显示屏上，就会出现图像不清楚的状况，就感觉是一张清楚的图像和一张不清楚的图像叠加在了一起，出现了模糊的重影情况。

3  有效解决高速公路收费监控系统视频免受干扰的措施分析

3.1  技术层面的解决措施

随着科学技术的快速发展，我国已经在视频抗干扰技术方面取得了极大的进步。要想真正提升高速公路收费监控系统的视频抗干扰能力，就要在技术选择和应用方面做出正确的抉择，从而提高高速公路收费监控系统的稳定性和安全性。在当前的实践中，光隔离技术是使用频率最高的技术，这种技术的原理，是运用光电隔离器提高视频的信噪比。光电隔离器的运行原理是，视频信号的输出端将电信号通过发光二极管转变为光信号，二极管的另一端设置光敏电阻，通过对二极管发光情况的检测能够对视频信号端线路中的电力参数进行控制。在这种技术的应用过程中，事实上已经形成了光电控制系统。同时，该设备只能对信号实施单向的信号传输，因此在该项技术的应用中，能够有效地消除高速公路收费监控系统中产生的干扰信号，提升信号的稳定性。

3.2  信号保护层面的解决措施

高速公路收费监控系统的实际运行过程中，视频图像的呈现效果受到干扰源的影响较大，因此，在高速公路收费监控系统防干扰系统的设计中，需要侧重对传输信号实施保护。在现实的技术应用中，信号保护技术已经落实到了实践当中，其中干扰隔离技术是应用最为广泛和效果最为理想的抗干扰技术。在该项技术的应用过程中，通过主动降噪技术对视频信号实施有效的保护。对于那些干扰强大较大的外部干扰信号，可以在系统外部作出努力，例如设置一些信号收集和识别装置，将收集到的干扰信号进行集中传输，进入到控制系统当中，控制系统释放出反向干扰波，对运行环境中的干扰波进行有效消除。值得注意的一点是，这种技术的应用具有一定的局限性，只能对抗外部电磁波的干扰，而对于高速公路收费监控系统内部产生的干扰源则不会起到良好作用，需要运用其他的技术进行积极应对。

3.3  自干扰控制层面的解决措施

在高速公路收费监控系统的运行过程中，往往会产生很多的自干扰源，需要加强自干扰体系的建设。其一，电磁信号干扰。在高速公路收费监控系统的实际运行过程中，系统的电力保障还需要得到电力系统的大力支持。而在电网的运行中，会不可避免地产生电磁信号，一定程度上会对高速公路收费监控系统视频信号的正常传输造成一定的消极影响和干扰。针对这种情况，最有效的解决办法是，在高速公路收费监控系统的关键构件上安装一定数量的电磁屏蔽装置，这样就可以有效地防止自然环境中的电磁波对系统的精密构建产生严重的干扰，从而影响到高速公路收费监控系统的视频显示质量;其二，线路间干扰情况。在高速公路收费监控系统的运行中，整个系统包含有很多的电缆，虽然这些线缆中存在不同强度的电流，但是这些电流在传递的过程中，会产生不同强度的电磁波，对其他线缆中传输的信号产生干扰，造成不同程度的影响，特别是一些强度较大的电流，会产生强度较高的自干扰信号，从而会对一些偏弱电缆的正常运行造成一定的消极影响。从实践来看，针对这种情况，最有效的解决办法是对这些线路进行接地处理。需要注意的是，此处的接地处理方法和市电系统中的接地方法具有较大的区别，此处是将一些线缆连接到统一电频导体中，能够有效杜绝系统中产生的电磁信号对其他线路造成干扰和影响。

4  结  论

综上所述，结合我国高速公路收费监控系统典型特征分析，以及视频干扰形成的多方面因素，从新技术应用、信号保护、自干扰控制等多个层面予以有效解决，从而提高高速公路收费监控系统的稳定性和安全性。高速公路收费监控系统是高速公路正常运行的重要保障，有关部门要重视高速公路收费监控系统视频干扰问题，在实践中，加大探索和创新的力度，积极寻找高效解决传输信号干扰问题的方法，推动高速公路的健康发展。

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作者简介：陈帅（1983.04—），男，回族，内蒙古乌兰察布人，助理工程师，本科，研究方向：机电工程。