電視監控系統干擾源研究與處理手段淺析

肖曉琳

摘要：本文在介紹視頻傳輸介質與傳輸方式的基礎上，分析了造成電視監控系統干擾的原因，之后針對每種原因提出了對應的處理手段。

關鍵詞：電視監控干擾處理

1.引言

在閉路監控系統中，監控視頻圖像不佳，存在干擾問題。一直是最常見、最難對付、也是最受關注的問題之一。近年來，包括閉路電視監控系統(CCTV)在內的智能化系統在住宅小區建設中的應用越來越多，由于建筑物內外的電氣環境比較復雜，容易形成各種干擾源，如果施工過程中未采取恰當的防范措施，各種干擾就會通過傳輸線纜進入閉路電視監控系統，造成視頻圖像質量下降、系統控制失靈、運行不穩定等現象。因此研究閉路電視監控干擾源的性質，了解對閉路電視監控系統的影響方式，并采取措施解決干擾問題對提高閉路監控系統工程質量、確保系統的穩定運行非常有益。

本文結合已有資料中幾個住宅小區閉路監控系統工程實施過程中所遇到的監控干擾問題及最終處理辦法，初步分析并總結出監控視頻干擾發生的原因及問題的解決方法。

2.視頻的傳輸介質及方式

2.1視頻的傳輸介質

同軸電纜是使用最廣泛的視頻傳輸介質，一般用于中短距離的視頻信號的傳輸。同軸電纜的電氣特征使得它非常適合傳送攝像機到監視器的全視頻信號(CCTV視頻信號是由分布很廣的低頻信號和高頻信號組成的)。傳送低頻信號(20赫茲到幾千赫茲)時可以使用幾乎任何種類的導線。在實際應用中，幾乎所有導線都可以用作電話線。但要傳送頻率范圍在20Hz到6MHz之間的視頻信號，同時不希望有任何衰減時，就需要使用同軸電纜。

2.2視頻的傳輸方式

在電視監控系統中采用視頻基帶傳輸是最常用的傳輸方式。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。

3.視頻干擾發生的原因

圖像在傳輸時直接利用同軸電纜的0～6MHz頻帶來傳輸，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，主要有以下幾種類型：

3.1工頻干擾

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電位差，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，從而產生工頻干擾。

3.2空間電磁波干擾

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～2.3 MHz。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，產生空間電磁波干擾。

3.3低頻干擾(20Hz～幾千Hz低頻噪聲干擾)

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～幾千Hz，幾乎采用任何種類的電纜都可以傳輸，一般只受工頻干擾。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。

3.4高頻干擾(高頻噪聲干擾)

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。

3.5電源干擾

電源不“潔凈”，是指在正常的電源(50周的正弦波)上疊加有干擾信號。而這種電源上的干擾信號，多來自本電網中使用可控硅的設備，特別是大電流、高電壓的可控硅設備，對電網的污染非常嚴重，這就導致了同一電網中的電源不“潔凈”。比如本電網中有大功率可控硅調頻調速裝置、可控硅整流裝置、可控硅交直流變換裝置等等，都會對電源產生污染。不潔凈電源使攝像機和其它有源設備工作不穩定，進而形成干擾。

3.6共模干擾

一般指在兩根信號線上產生的幅度相等，相位相同的對地的電位差，主要由電網串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應的共態電壓迭加所形成屬于非對稱性干擾。由于信號線對地存在寄生電容，使信號線兩極分別對地產生了干擾電壓，實際上這就是純共模干擾信號。信號線兩極的純共模信號大小相等，相位差為零。因此相間無電壓降，也就不會有干擾電流經過負載而是對地會產生電流。共模干擾有時會很大可達到130V左右。它幅度大、頻率高，還可以通過導線產生輻射，所造成的干擾較大。

4.干擾的弱化與消除

從以上干擾來源分析可以看出，干擾的原因有很多。因此，要解決干擾問題，首先要分析出干擾成因，然后對癥下藥。有些干擾是無法完全消除的，只要能弱化到我們肉眼無法察覺即可，這樣投入的成本也相對較低。

4.1工頻干擾的消除

工頻干擾的消除方法有兩種，一種是想辦法使各處的“地”電位與“電網地”的電位差完全相同，或者切斷形成地環流的路徑。由于工程環境比較復雜，使各處“地”完全等電位比較困難，只能通過加大攝像機供電線纜的線徑，盡可能降低地回路的電阻。另一種是采用切斷地環流回路的方法，在攝像機或顯示器端有一端不接地，通常在顯示器端不接供電電源的地，這樣雖不能完全消除干擾但可大大減少工頻干擾。

4.2空間電磁波干擾的消除

在經濟條件許可下，盡量選擇高密度編織網視頻線，且外加鋼管保護或走金屬線槽，施工時，線纜盡量埋地。這可以有效降低空間磁場的干擾。

4.3低頻干擾的消除

選用合適的視頻抗干擾器直接接在攝像機的輸出視頻信號(或確定無干擾的視頻信號)上，將視頻信號由傳統的基帶傳輸0～6MHz上移頻，使帶寬達到12MHz從而避開常受干擾的低頻段，由于其低頻部分被移到干擾頻率之外，所以可以從根本上消除各種低頻干擾的影響。

4.4高頻干擾的消除

視頻信號的高頻干擾在圖像上表現為雪花點和50Hz橫紋滾動，對于雪花點干擾是由于傳輸線上信號衰減以及耦合了高頻干擾所致，這種干擾比較容易消除，在攝像機與控制矩陣之間合理位置增加一個視頻放大器，將信號的售噪比提高，或者改變視頻電纜的路徑避開高頻干擾源，高頻干擾的問題可基本上得到解決。對于圖像中的高頻干擾，因它的頻帶仍在6MHz采用空隙率為50％左右的屏蔽網可基本消防高頻干擾，但要達到50％的空隙率，屏蔽網根數需每個波長長度有60根以上，這樣高的密度又會使電纜的柔韌性下降，因此比較好的方法是采用帶有雙層屏蔽的視頻電纜。

4.5電源干擾的消除

使用潔凈電源或加裝相關處理設備。監控系統的供電方式只有兩種：一種是集中供電方式即電源都引自一處，另一種是分布式供電，即攝像機在安裝位置附近取電源。從抗干擾效果的角度講，集中供電方式更好一些，可以基，本消除各處參考電位不等的情況。但如果電源線上耦合上高頻噪聲，即使視頻電纜的屏蔽再好，也會將噪聲送至顯示器，因此攝像機的供電電源線最好也要屏蔽。

5.結語

監控視頻干擾問題的解決能保證電視閉路監控系統的正常運行，加強小區安保系統的穩定性，減少物業管理費用。視頻干擾問題的成因是復雜的，解決方案也有多種，在實際工程中應靈活運用，才能較好解決監控視頻干擾問題。