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    电梯监控抗干扰技术原理与要点

    作者:施工队长    来源:成都系统集成公司    更新时间:2011-3-8 19:50:46    设计指数:          ★★★ 

      在闭路监控工程中,电梯监控视频干扰问题,一直是最常见,最难对付,也是最受关注的问题之一。本文将从原理上阐明:只要掌握了干扰产生原理,电梯抗干扰工程问题也将迎刃而解。本文只涉及电梯监控工程中,同轴视频传输的抗干扰技术,供设计和施工参考。

      一、 掌握常用同轴电缆类型及特点

      1. 考虑传输衰减:当楼层很高,距离监控中心又较远的情况下,应慎重考虑传输衰减问题。选择电缆时,都知道粗缆优于细缆,但还应了解SYWV物理发泡电缆优于实心SYV电缆,高编电缆优于低编电缆,铜芯缆优于“铜包钢”缆,铜编网优于铝镁合金编网;

      2. 关注高频衰减:低频成分的亮度/对比度衰减,容易发现和解决,电缆最重要的传输特性就是频率越高衰减越大,高频衰减影响清晰度和分辨率,要特别注意总结图像质量的观察方法。这方面电缆特点和规律是:粗缆优于细缆,发泡优于实心,但同型号的“高编和低编高频衰减一样”(后文有分析);

      3. 考虑电缆寿命:软性电缆优于普通电缆,细缆优于粗缆;还有一个最易被忽视的问题:电缆各层间的粘合力,即当电缆各层之间纵向相反方向受力时,是否会发生相对滑动,高层电梯缆长达100米垂直布线,电缆外护套固定在随行电缆上,这是一种“软固定”,固定时不允许电缆变形(破坏同轴性),这样一来,在电梯反复运动中电缆内部层,在重力作用下,会逐渐“下滑”,慢慢拉断编织网或芯线,表现为信号逐步减弱,干扰越来越大;目前还没有这项电缆技术标准,简单检查方法是取一米电缆,在一头剥开各层,一人用手握住电缆两端,另一人用钳子拉电缆的内层:依次拉芯线,绝缘层,编织网,体验粘合力的大小,做出合理估计——粘合力差、易滑动的尽量不选用。这项性能,很多电缆并不具备,应慎重选择。

      二、 了解干扰产生原理简介:

      1. 电梯井内的动力、照明、风扇、控制、通信等,各种电缆都会产生电磁辐射。像天线接收原理一样,同轴电缆也会“接收”这些干扰,即干扰电磁场在电缆上产生干扰感应电流,这个干扰感应电流也就会在电缆外导体(编织网)纵向电阻上产生干扰感应电压(电动势),这个干扰感应电压刚好串联在视频信号传输回路“长长的地线”中,形成干扰;

      2. 更重要的是这些随行电缆都是与视频电缆并行,且近距离捆扎在一起。这就形成了接近“最佳最有效的”干扰耦合关系。在一般工程中可以采用穿金属管或走金属槽的屏蔽干扰办法,但在电梯随动的环境中,这种方法无能为力。所以电梯环境下的抗干扰难度很大,只能选择较好的设计和施工方法;

      3. 了解干扰产生基本原理,对完善抗干扰设计和施工十分重要;

      三、 常用铜轴电缆穿传输方案的抗干扰措施:

      1. 常用铜轴电缆:不管是多层高编铜编网电缆,“铝箔—编网”的双屏蔽电缆,还是“铝箔—编网——铝箔—编网”的四屏蔽电缆,电气上都属于一个屏蔽层。干扰感应电压,都是直接串联在视频信号传输回路中。只是多层高编电缆的外导体电阻小,形成的干扰感应电压也相对较低一些。这对抗低频电源干扰、电机电火花干扰等有一定效果(几十Khz以下的干扰)。但对高频干扰,由于“趋肤效应”,高频阻抗与低编电缆相同,抗干扰效果也基本一样;所以应该清醒看到:高编电缆只有适当减弱低频干扰的作用,防强干扰还是无能为力;

      2. 电梯布线方式的抗干扰措施:

      ① 视频电缆走出电梯井的位置选择:理想的选择应在井的中部,因为这时井内随行视频电缆长度,大约只有井深的一半多一点,最短,自然引入的干扰也最小;但工程上这种出线要求,只能看情况争取,实际工程不一定允许;

      ② 过去,在不明白原理的情况下,多数出线位置都是和其他随行电缆一起走,从电缆井的顶部或底部走出。这种情况下,考虑到只有一半电缆是随行运动的,另一半只是固定延伸连接,不运动,我们把这部分叫着“不动电缆”;这就提供了一种可能:那一半随行运动电缆只能与其他随行电缆一起捆绑走线;而另一半不动电缆可以选择远离随行电缆单独走线的方法,在电梯井内把视频线紧贴井璧垂直走线,并把这部分电缆穿金属管或走金属槽,以屏蔽干扰对这部分电缆的影响,比较有效;

      ③ 随行运动部分的视频电缆与其他随行电缆捆扎时,设计者应充分了解其他随行电缆的结构和分布情况,捆扎时视频电缆应尽量远离电流大、频率高的电缆,靠近电流小频率低的电缆捆扎;这里,哪怕有1公分的选择可能也要争取,因为干扰影响大小至少与距离平方成反比;

      ④ 摄像机金属外壳,BNC头的外壳,同轴电缆的外导体等视频信号的“地”,和电梯轿厢、导轨等要绝缘,这在安装摄像机时要特别注意;

      ⑤ 摄像机供电应优选集中直流供电方式,其次是选择轿厢照明电,不能用动力电。

      ⑥ 供电、控制等监控用电缆,尽量选用带屏蔽的电缆,防止干扰信号向外泄露;

      ⑦ 从电梯井出口到控制中心的视频电缆,应走金属管或走金属槽,以屏蔽沿途环境干扰对这部分电缆的影响,并注意这部分屏蔽与电梯井内的屏蔽,应做好电气连接;

      四、 应用抗干扰同轴电缆

      1. 抗干扰同轴电缆是一种“双绝缘双屏蔽的同轴电缆”,其里面的“芯线——绝缘层——屏蔽层”仍然是标准的75欧姆电缆,没有区别。不同的是,在原来屏蔽层外,又增加了第二绝缘层和第二屏蔽层,外面再加上护套。从上面干扰产生原理分析已经知道,干扰在传统同轴电缆外层上产生的感应电压,串联在视频信号传输回路“长长的地线”中,从而形成干扰的。但采用抗干扰同轴电缆后,情况有了质的变化:干扰感应电压只能形成在“第二屏蔽层”上,并由里面的“第二绝缘层”把它与视频信号传输回路“长长的地线”绝缘隔离开,把干扰排除在视频信号传输回路之外,达到抗干扰的目的。

      2. 这种抗干扰电缆的特性,对于电梯环境下的超强低频动力电源干扰,电机电火花干扰,变频电机干扰,控制信号干扰等几十千赫以下的干扰,抗干扰性能十分突出。

      3. 在传输线路较长的工程设计中,采用“双绝缘双屏蔽的同轴电缆”后,传统工程上的一些抗干扰措施,也可以大大化简,并能有效降低工程总造价。

      解决电磁干扰,包括电梯干扰

      “防”的方法,如穿铁管,走金属线槽,100%有效。但在电梯随行电缆情况下不能用;

      “避”的方法,如射频、光缆、微波、数字变换等传输方式,都是避开0-6M频段,在其他波段中传输,但在电梯环境下,比较有效、成本又不太高的方式,应该是射频方式。这些传输方式必须有调制解调设备或变换反变换设备,有利的是对0-6M干扰,不用说都“避”开了,但每一种传输方式又都会带来新的不利问题,需要了解清楚。任何东西都是“一分为二”的。

      “抗”的方法,就是仍保持视频源信号(基带)传输方式,采用直接面对干扰的抗干扰措施,目前比较实用、有效的方式还是提高 “视频/干扰比”的方式,即前端提高视频信号幅度,也就相对提高了整个传输过程的“视频/干扰比”,末端恢复视频信号标准幅度后,仍保持足够高的“视频/干扰比”。这类设备的选择,一是视频信号的提升倍数,也就是干扰抑制倍数大小;二是,这种干扰抑制倍数(抑制能力),对低频和高频是否有区别,高频抑制能力比低频低,一样,还是更高?三是,作为视频传输设备,是否同时具有补偿电缆衰减和频率失真,恢复视频源信号特性的功能?目前这类视频源信号(基带)传输方式的抗干扰技术发展也很快,常见的电磁干扰,包括电梯干扰,绝大多数都可以立竿见影解决。


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