閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)在建筑工程中的應(yīng)用越來(lái)越多。由于建筑物內(nèi)復(fù)雜的電氣環(huán)境，容易形成各種干擾源。施工中如果不采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施，各種干擾將通過(guò)傳輸電纜進(jìn)入閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)，導(dǎo)致視頻圖像質(zhì)量下降、系統(tǒng)控制失敗、運(yùn)行不穩(wěn)定等現(xiàn)象。因此，研究閉路電視監(jiān)控干擾源的性質(zhì)，了解其對(duì)閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的影響模式，有助于采取措施解決干擾問(wèn)題，提高閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的工程質(zhì)量，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

干擾源和干擾方法

閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)主要有兩種傳輸信號(hào):一種是模擬視頻信號(hào)，傳輸路徑是從攝像機(jī)到矩陣，從矩陣到顯示器或錄像機(jī)；一是數(shù)字信號(hào)包括矩陣和攝像機(jī)之間的控制信息傳輸，以及矩陣中計(jì)算機(jī)部分的數(shù)字信號(hào)。一般設(shè)備成為干擾源的可能性很小，因此干擾主要通過(guò)信號(hào)傳輸路徑進(jìn)入系統(tǒng)。

閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的信號(hào)傳輸路徑是，通過(guò)視頻電纜和雙絞線傳輸控制信號(hào)可以耦合到系統(tǒng)中的干擾包括:各種高頻噪聲，如大電感負(fù)載的啟停、不相等地電位引起的工頻干擾、降低噪聲抑制能力的平衡傳輸線不平衡、轉(zhuǎn)換成差模干擾的共模干擾、傳輸線阻抗失配引起的信號(hào)反射，降低信號(hào)傳輸質(zhì)量，以及沿傳輸線進(jìn)入設(shè)備造成接口芯片損壞或損壞的靜電放電。具體表現(xiàn)如下:

阻抗失配引起的影響在視頻圖像上表現(xiàn)為雙像。振蕩將在信號(hào)傳輸線的脈沖序列的前邊緣和后邊緣形成。振蕩的存在使得高電平和低電平之間的閾值差變小。當(dāng)振蕩幅度較大或引入其他干擾時(shí)，無(wú)法正確區(qū)分脈沖電平值，導(dǎo)致通信時(shí)間較長(zhǎng)或通信中斷。接地和屏蔽不良將導(dǎo)致傳輸線抑制外部電磁干擾的能力降低，這種干擾反映在雪花噪聲、網(wǎng)狀干擾和水平滾動(dòng)等視頻圖像中。尖峰干擾在信號(hào)傳輸線路上形成，導(dǎo)致通信錯(cuò)誤。平衡的傳輸線不平衡也會(huì)對(duì)信號(hào)傳輸線造成尖峰干擾。靜電放電不僅會(huì)對(duì)設(shè)備造成損壞，還會(huì)影響內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，給設(shè)備造成一些莫名其妙的錯(cuò)誤。

抗干擾方法

通過(guò)對(duì)干擾源的分析，我們知道沒(méi)有特殊的干擾源，關(guān)于消除或減少上述干擾也有很多理論上的討論。如何解決閉路電視監(jiān)控項(xiàng)目中的干擾問(wèn)題，參考文獻(xiàn)很少。以下是對(duì)閉路電視監(jiān)控工作中常見(jiàn)干擾及解決方法的探討。

(1)數(shù)字信號(hào)傳輸中的抗干擾措施

在弱電系統(tǒng)工程中，數(shù)字信號(hào)的傳輸通常指長(zhǎng)線傳輸。常見(jiàn)的方法包括:通過(guò)調(diào)制和解調(diào)方法在電力線或視頻線上傳輸數(shù)字信號(hào)；通過(guò)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸，如RS422、RS845、RS485；自行開發(fā)的自動(dòng)變速器。與三者相比，RS422和RS485仍然很常見(jiàn)。因此，主要討論RS485數(shù)字通信的抗干擾方法。

RS485總線是一種差動(dòng)平衡電氣接口，具有很強(qiáng)的抗電磁干擾能力，但在實(shí)際工程中RS485總線并沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的效果。問(wèn)題往往出現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:第一個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳缓侠?，沒(méi)有按照總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳季€，成為一個(gè)星型拓?fù)?；傳輸線與收發(fā)設(shè)備之間的不正確連接削弱了平衡線的抗干擾能力。對(duì)于第三個(gè)公共雙絞線，如屏蔽雙絞線，沒(méi)有采取進(jìn)一步的抗干擾措施。雖然有不同的干擾方式，但只有兩種形式的干擾:一種是反射增加了信號(hào)失真的程度；一是由于平衡條件，外部干擾被破壞，共模干擾成為進(jìn)入傳輸線的串行信號(hào)。

關(guān)于信號(hào)反射。根據(jù)電磁理論，減少長(zhǎng)線路上信號(hào)反射的唯一方法是阻抗匹配。如果通信型拓?fù)錇榭偩€型，阻抗匹配相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)，但如果拓?fù)錇樾切尉W(wǎng)絡(luò)，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，與傳輸線具有相同特性阻抗的電阻R0可以連接在發(fā)射端串和接收端，如圖所示，其中R1>R2，R0=(R1*R2)/(R1+R2)。當(dāng)傳輸R0通常大于驅(qū)動(dòng)門的輸出內(nèi)阻的5倍時(shí)，可以獲得更高的傳輸電平，并且接收的匹配阻抗由5V電源形成，從而在進(jìn)行阻抗匹配的同時(shí)降低吸收功耗，從而減少發(fā)射，并且信號(hào)電平閾值差不會(huì)因?yàn)槠ヅ潆娮柙黾佣仗嘈盘?hào)功率而減小。

雙絞線電纜作為一對(duì)RS485傳輸線，具有很強(qiáng)的抑制電磁感應(yīng)噪聲的能力，但抑制靜電感應(yīng)噪聲的能力較差。因此，RS485傳輸線應(yīng)選用屏蔽雙絞線。雙絞線的屏蔽層應(yīng)正確接地。這里提到的“地”應(yīng)該是驅(qū)動(dòng)總線邏輯門的“地”，而不是“機(jī)箱地”或“保護(hù)地”。然而，在許多實(shí)際設(shè)備中，通常沒(méi)有接地連接端子。因此，在這種情況下，需要導(dǎo)線來(lái)連接驅(qū)動(dòng)邏輯門集成電路的屏蔽和接地。

(2)視頻信號(hào)的干擾

視頻信號(hào)的干擾表現(xiàn)為圖像上滾動(dòng)的地面斑點(diǎn)和50Hz水平條紋。對(duì)于雪花點(diǎn)干擾，它是由信號(hào)衰減和傳輸線路上高頻干擾的耦合引起的。這種干擾相對(duì)容易消除。通過(guò)在攝像機(jī)和控制矩陣之間的合理位置增加視頻放大器以增加信噪比或者改變視頻電纜的路徑以避免高頻干擾源，可以基本上解決高頻干擾的問(wèn)題。更難解決的是50Hz水平滾動(dòng)和進(jìn)一步高頻干擾的情況，例如電梯轎廂中攝像機(jī)的輸出圖像。為了抑制上述干擾，首先分析上述問(wèn)題的原因。

攝像機(jī)通常需要三種電源:DC12V、交流24V或220V。在大多數(shù)工程應(yīng)用中，電源不是從電梯轎廂的電源獲得的，而是另一個(gè)電源被布置為向攝像機(jī)供電。攝像機(jī)的輸出圖像通過(guò)軟視頻電纜從電梯井的停止點(diǎn)或下部發(fā)出。視頻電纜和電源電纜與汽車的電源線捆綁在一起。電梯運(yùn)行時(shí)，牽引電機(jī)產(chǎn)生的電磁場(chǎng)沿照明電源線運(yùn)行，明顯影響攝像機(jī)供電電纜和視頻電纜。當(dāng)視頻電纜的屏蔽層不夠緊密時(shí)，高頻干擾通過(guò)視頻電纜返回到監(jiān)視器。根據(jù)電磁理論，視頻電纜的屏蔽層可以完全消除50Hz水平滾動(dòng)時(shí)的50Hz工頻干擾。由此可以推斷，這部分干擾不是通過(guò)視頻電纜耦合的，而是來(lái)自電源線和不合理的視頻線連接。

對(duì)于圖像中的高頻干擾，由于其頻帶仍在8MHz以內(nèi)，孔隙率約為50%的屏蔽網(wǎng)基本上可以防止高頻干擾。然而，為了達(dá)到50%的孔隙率，屏蔽網(wǎng)的數(shù)量需要超過(guò)每波長(zhǎng)60個(gè)。如此高的密度也會(huì)降低電纜的靈活性。更好的方法是使用雙層屏蔽的視頻電纜。

視頻電纜的屏蔽層接地。如果視頻信號(hào)“地”和顯示器“地”的電位不同于“電網(wǎng)地”的電位，則通過(guò)電源在攝像機(jī)和顯示器之間形成電源回路，使得50Hz的工頻干擾進(jìn)入顯示器。消除50Hz工頻干擾有兩種方法。一種是找到一種方法，使各地的“地”和“網(wǎng)格地”之間的電位差完全相同，或者切斷形成地面環(huán)流的路徑。由于工程環(huán)境復(fù)雜，很難在各處完全等電位“接地”。只有增加攝像機(jī)電源電纜的線徑，接地回路的電阻才能盡可能減小?；蛘咄ㄟ^(guò)切斷接地循環(huán)電路，存在一端在相機(jī)或顯示端不接地，通常在顯示端不連接電源的接地，這不能完全消除干擾，但可以大大降低50Hz的干擾。

從以上分析可以看出，如果高頻噪聲耦合到電源線，即使視頻電纜的屏蔽電纜被更好地屏蔽，噪聲也會(huì)被發(fā)送到顯示器。因此，攝像機(jī)的電源線也應(yīng)該屏蔽。上述措施在工程設(shè)計(jì)和施工中需要充分考慮。如果在系統(tǒng)調(diào)試期間發(fā)現(xiàn)干擾，可以通過(guò)調(diào)制和解調(diào)來(lái)過(guò)濾噪聲。在攝像機(jī)端設(shè)置一個(gè)調(diào)制器，將視頻信號(hào)移動(dòng)到幾十兆赫的頻率段。在顯示端設(shè)置一個(gè)低通濾波器，對(duì)8MHz以下的所有信號(hào)進(jìn)行濾波，然后對(duì)視頻圖像進(jìn)行解調(diào)。

(3)監(jiān)控系統(tǒng)的供電方式

監(jiān)控系統(tǒng)只有兩種供電方式:一種是集中供電，即所有電源從一個(gè)地方引出，另一種是分布式供電。攝像機(jī)在安裝位置附近通電。從抗干擾效果來(lái)看，集中供電方式更好，可以從根本上消除各地不相等的參考電位。