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                常見監控視頻干擾分析

                常見監控視頻干擾分析

                發布時間:2016-09-22 09:06:31

                一、概述
                  隨著人類文明的進步和電子科技的快速發展,視頻監控作為人類視野的延伸,被廣泛應用于各行各業,成為安全防范與可視化管理的重要手段。適合近倍受國人振奮的“神州六號”載人航天飛船就安裝了視頻監控系統,使中華億萬同胞通過直播目睹了飛船與火箭分離的壯觀場面。視頻監控應用環境的復雜及應用規模的擴大,使監控的傳輸成為業界關注的重要話題,并促進了監控傳輸方式由單一化向多元化迅速發展,各種傳輸方式以自己獨特的適應性或便易性活躍在監控的舞臺上。視頻干擾問題是困惑監控工程商由來已久的難題,也成為監控進一步拓展的障礙,寬頻共纜監控作為視頻監控適合新傳輸利器已經成為解除監控傳輸干擾的一枝奇葩。
                  二、常見視頻干擾情況分析
                  說起視頻干擾,要講一下視頻監控信號傳輸的傳統方式視頻基帶傳輸。所謂的視頻基帶傳輸是指視頻信號不經過頻率變換等任何處理由圖像攝取端通過同軸電纜直接傳輸到監視端的傳輸方式,圖像在傳輸時直接利用同軸電纜的0~6MHz來傳輸,非常容易受到干擾,使圖像出現網紋、橫紋和噪點影響監視效果。對于基帶傳輸視頻干擾,從干擾源角度分為交流聲干擾和空間電磁波干擾,從干擾切入方式分為傳導式干擾和輻射式干擾。下面分析一下常見視頻干擾現象及其原因。
                  1、工頻干擾
                  干擾現象:圖像出現雪花噪點、網紋或很寬暗橫帶持續不斷滾動。
                  干擾原因:此現象是當攝像端與監控設備端同時接地時,由于地電阻及電纜外皮電阻的存在,在兩地之間電力系統各相負載不平衡或接地方式不同引起50Hz電位差,從而產生工頻干擾所致。地電位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)構成回路產生地電流,地電流經過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生干擾電位,使干擾信號加入視頻信號中對監控圖像形成干擾。
                  2、空間電磁波干擾
                  干擾現象:圖像出現較密的斜形網紋,嚴重時會淹沒圖像。
                  干擾原因:當監控電纜在空中架設時,空中電磁波干擾信號所產生的空間電場會作用于監控傳輸線路,使線路兩端而產生相當大的電磁干擾電壓,其頻率約在200Hz~2.3MHz。由于電纜中電位差的存在,使電纜屏蔽層產生干擾電流,而一般情況下攝像端和監控設備端均為接地狀態,這就使干擾電流通過線纜兩端接地點與大地形成回路,導致終端負載產生干擾電壓,干擾信號耦合進視頻信號中,產生圖像干擾情況。
                  3、低頻干擾(20Hz-nKHz低頻噪聲干擾)
                  干擾現象:圖像出現靜止水平條紋。
                  現象原因:由于聲音、數據等信號屬于低頻信號,其頻帶狹窄在傳輸時只用到20Hz~nKHZ,幾乎采用任何種類的電纜都可以傳輸,一般只受交流聲干擾。用于傳輸視頻信號的同軸電纜,其屏蔽層抗干擾曲線特性表明干擾信號頻率越高其屏蔽性能越好,對于諸如載波電話、有線電臺等低頻率信號干擾反而顯得蒼白無力。低頻干擾信號同樣會在傳輸線纜上產生干擾電壓,從而影響圖像質量。
                  4、高頻干擾(高頻噪聲干擾)
                  干擾現象:圖像出現雪花點或高亮點。
                  現象原因: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,但是強高頻干擾信號還會對圖像的傳輸產生干擾。大電荷負載啟停、變頻機及高頻機等在工作時除了輸出高強度基波外,同時還會產生高強度的二次諧波。雖然諧波強度比基波低很多,但高次諧波頻帶很寬且成分復雜,所以基波的各次諧波都會對利用視頻基帶傳輸(即6MHZ帶寬內)的視頻信號造成不同程度的干擾。經過多次精度實驗,高頻干擾信號的基波和諧波頻率均在45MHz以內。
                  5、反射干擾
                  干擾現象:圖像出現重影。
                  干擾原因:視頻信號在傳輸過程中色度、亮度及飽和度都會有相應衰減,當傳輸視頻的同軸網絡阻抗不匹配(也稱失配)時,視頻信號傳輸到終端會有部分色度、亮度及飽和度產生微反射,反射回來的信號會回到發射處形成再反射,與視頻信號疊加經過延時和損耗到達終端。多個反射信號將在接收端產生碼間干擾(ISI),ISI會導致監視器收到錯誤的輸入信號幅度和相位并顯示出來,這就使傳回來的圖像看起來好象清楚的圖像上又蒙上了一層模糊不清的圖像現象,即重影現象。
                  6、靜電干擾
                  干擾現象:圖像時有網紋時有噪點,且時有時無。
                  干擾原因:在發電場、煤礦和工業企業等存在高電壓(1000V以上)輸出、嚴重機械摩擦及高電磁環境場所接地時的對地電位差都在400VP-P~1500VP-P之間。接地與大地之間存在電位差的現象就屬于靜電現象的一種,存在靜電現象時,接地端(包括冷地和熱地)和大地就相當于一個帶正電荷和負電荷的電容器。根據電容器的工作原理可知,當電荷容量達到一定程度時便會放電。那么靜電放電時便會在不同的接地端之間形成電位差,使傳輸線路上屏蔽層形成地電流,從而使干擾信號耦合進視頻信號并送入監控設備中。靜電對視頻傳輸干擾情況取決于靜電電壓差的大小,嚴重時會造成接口芯片的損傷或損壞。
                  三、寬頻共纜監控抗干擾技術概要
                  寬頻共纜監控系統中的“寬頻”是針對視頻基帶傳輸利用0~6MHZ的低頻只能傳輸一路視頻信號而言的,寬頻共纜監控充分利用同軸電纜中5~550MHZ可同時傳輸四十多路視頻、音頻和控制信號,并且在系統中予留了報警、廣播的傳輸空間;“共纜”的涵義非常明了,指的就是多系統、多信號可以通過“一根電纜”雙向傳輸。
                  寬頻共纜監控系統是基于有線電視技術逆向應用開發的,開發此系統的主要目的是為了解除在視頻監控傳輸過程中出現的布線量大、施工復雜、抗干擾性能差、維護不便和不易擴容等難題。在綜合分析國內外視頻監控傳輸方式后,沒有哪種方式可以既把上述問題徹底解決,又可以保證圖像傳輸質量,使監控工程商節省成本。為此我們成立了專題小組,對視頻傳輸中存在的難題進行全面的調查研究和分析,經過對現有技術的比較和緊張的科技攻關,開發出了ST-6000寬頻共纜“一線通”電視監控傳輸設備。該套設備實現了集“布線簡潔、施工簡單、抗擾性強、維護方便、擴充容易”于一體,是電視監控視頻傳輸的適合新利器。
                  寬頻共纜監控采用成熟穩定的FDM(頻分復用)技術和FSK移頻鍵控技術,首先將同軸電纜的0~1000MHZ劃分為不同的傳輸通道,包括上行通道、下行通道、報警傳輸通道和隔離帶,然后利用移頻鍵控(指視頻調幅調制、音頻調頻調制及FSK數據調制)技術,將不同的信號調制到不同的通道上,通過一根“同軸電纜”上行、下行同時傳輸,使多系統、多信號共纜傳輸。各種信號在同時傳輸時各行其道,互不干擾,打個比方,如京廣鐵路、京九鐵路、京滬鐵路雖然都在長城以南,但各有專門的路線,在其中行使的火車不會發生碰撞。恒星科通寬頻共纜“一線通”電視監控傳輸系統的具體頻率劃分為:5~50MHz下行傳輸控制信號,50~65MHz下行傳輸智能廣播信號,65~87MHz為上下行傳輸隔離帶,87~110MHz雙向傳輸報警信號,110~550MHz上行傳輸監控音視頻監控信號。
                  通過上面對常見視頻干擾情況分析可以得知,視頻干擾源的頻率均在45MHz以下,恒星科通的寬頻共纜監控把監控音視頻信號搬移到110MHz以上,完全避開了干擾源的干擾頻率,使干擾信號在監控信號傳輸過程中無用武之地,從而保證了監控信號的傳輸質量,使監控圖像可以達到4級以上國家廣播電視標準。
                  四、結束語
                  寬頻共纜“一線通”電視監控傳輸系統在視頻監控傳輸的抗干擾性能有目共睹,可廣泛應用于電磁環境復雜場所,諸如:小區、街道、學校、煤礦、發電廠、高速公路、旅游景區等。另外,由于系統充分利用了同軸電纜的資源空間,采用頻分復用技術可通過一根同軸電纜傳輸四十路監控信號,使監控的傳輸鏈路實現了總線制傳輸,大大節省了施工成本及費用,縮短了施工周期,從整體上實現了“一條大路通羅馬”的暫新格局。讓我們攜手,用精湛的技術實力為我國監控事業的創新和發展開拓新的篇章。

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