基于臂式斗輪機(jī)攝像閉路系統(tǒng)干擾的研究

◎趙鋒 馮振明

基于臂式斗輪機(jī)攝像閉路系統(tǒng)干擾的研究

◎趙鋒 馮振明

以攝像閉路系統(tǒng)在臂式斗輪機(jī)上的實(shí)際應(yīng)用為例，分析了導(dǎo)致攝像系統(tǒng)干擾的因素及影響，結(jié)合電廠的實(shí)際應(yīng)用，提出了幾種抗干擾解決方案。

臂式斗輪機(jī)是火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)中取煤和堆煤的大型設(shè)備，由于司機(jī)操作視角問(wèn)題，設(shè)備一般都配有攝像閉路系統(tǒng)，可以有效地輔助司機(jī)操作監(jiān)控。但是，由于設(shè)備處于現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)環(huán)境中，避免不了各種干擾源的出現(xiàn)，因此，攝像監(jiān)控屏幕往往受到干擾而不清晰，影響了司機(jī)的正常監(jiān)控，如圖1與圖2的對(duì)比效果。

攝像閉路系統(tǒng)干擾源的來(lái)源

變頻器干擾。臂式斗輪機(jī)最大的干擾源就是變頻器干擾，變頻器中普遍采用IGBT開(kāi)關(guān)器件，其輸出產(chǎn)生電磁輻射干擾。而且變頻器中普遍使用了晶閘管或者整流二極管等非線性整流器件，其產(chǎn)生的諧波對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾，引起電網(wǎng)電壓畸變（畸變率10～40%左右），影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量。這種干擾在圖像上經(jīng)常會(huì)表現(xiàn)為橫條紋。

圖 1 正常的監(jiān)控屏幕

無(wú)線電干擾。現(xiàn)隨著我國(guó)無(wú)線電事業(yè)的迅猛發(fā)展，無(wú)線電新技術(shù)、新業(yè)務(wù)的廣泛應(yīng)用，無(wú)線電臺(tái)（站）數(shù)量急劇增加，無(wú)線電干擾現(xiàn)象也日趨嚴(yán)重。電廠內(nèi)部存在多種無(wú)線干擾源，例如，無(wú)線電臺(tái)、基站、車(chē)載電臺(tái)等，對(duì)攝像閉路系統(tǒng)都有一定程度的干擾。這種干擾信號(hào)在圖像上表現(xiàn)為較密的橫紋、豎紋、斜紋等，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)蜎](méi)整個(gè)視頻圖象。

傳輸線路引起的干擾。臂式斗輪機(jī)機(jī)構(gòu)繁雜，動(dòng)力電纜、控制電纜、視頻電纜等在線路敷設(shè)的過(guò)程中不可避免地存在交叉點(diǎn)，尤其還存在大電機(jī)啟動(dòng)，啟動(dòng)電流大，造成電壓瞬間降低，對(duì)攝像閉路系統(tǒng)造成很大的干擾。這種干擾在圖像上表現(xiàn)為圖像閃爍、不清晰。

攝像閉路系統(tǒng)幾種通訊方式及抗干擾解決方案

同軸電纜通訊方式。常規(guī)攝像閉路系統(tǒng)線路采用的是屏蔽同軸電纜，如果同軸電纜接頭處理不當(dāng)，或者電纜屏蔽層未處理好，都會(huì)影響圖像的效果。而且，現(xiàn)場(chǎng)在線路敷設(shè)時(shí)盡量做到視頻電纜單獨(dú)敷設(shè)管路，同其他的動(dòng)力電纜、信號(hào)電纜分開(kāi)走線，避免互相干擾。經(jīng)過(guò)處理后，效果有所提高，但是還是無(wú)法抵抗變頻器的干擾，還需增加專門(mén)的抗干擾抑制器才能消除變頻干擾，如圖3所示。

圖 3 攝像閉路系統(tǒng)抗干擾抑制器

然而，采用同軸電纜通訊的方式，即使增加了抗干擾抑制器，也只是短時(shí)間內(nèi)有效，并沒(méi)有從根本上解決問(wèn)題。

數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)通訊方式。同軸電纜通訊方式采用的是模擬量信號(hào)，極易受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境影響，導(dǎo)致圖像干擾，目前，該方式已經(jīng)逐漸退出市場(chǎng)，被數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)通訊所替代。通常攝像機(jī)采用數(shù)字化一體機(jī)，傳輸介質(zhì)采用超五類網(wǎng)線。采用網(wǎng)絡(luò)通訊屏幕顯示質(zhì)量得到了明顯提高，一些普通的干擾源不會(huì)影響圖像質(zhì)量。但是，超五類網(wǎng)線要求室外環(huán)境溫度在-10～60℃范圍內(nèi)，在我國(guó)北方冬季寒冷地區(qū)將受到限制無(wú)法適應(yīng)。

光纖通訊方式。隨著網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的迅猛發(fā)展，光纖作為通訊介質(zhì)得到了廣泛應(yīng)用，也逐漸應(yīng)用到工業(yè)環(huán)境。光纖可應(yīng)用在-40～60℃的環(huán)境中，幾乎覆蓋了所有地區(qū)，而且不受任何干擾源的干擾。攝像閉路系統(tǒng)只要將數(shù)字化攝像機(jī)與光纖介質(zhì)有機(jī)地結(jié)合（光纖收發(fā)器，見(jiàn)圖4所示），就可以做到完美的圖像屏幕效果。

圖 4 光纖收發(fā)器

臂式斗輪機(jī)工業(yè)電視攝像閉路系統(tǒng)從最初采用同軸電纜模擬信號(hào)，過(guò)渡到網(wǎng)線方式的數(shù)字?jǐn)z像，最后確定為光纖介質(zhì)通訊模式，徹底解決了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因素造成的干擾問(wèn)題。因此，科技的進(jìn)步，工業(yè)應(yīng)用就有了質(zhì)的飛躍。

（作者單位：長(zhǎng)春發(fā)電設(shè)備總廠）