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    电梯监控系统抗干扰技术

    作者:施工队长    来源:成都系统集成公司    更新时间:2010-9-5 13:56:19    设计指数:          ★★★ 

      在闭路监控工程中,电梯监控系统的干扰一直是行业中存在的不易解决的问题,也是最受关注的问题之一。问题的主要原因是因为复杂的电梯间干扰,使得设备使用环境和信号传输受到各种因素的影响。本文将从干扰产生的原理以及电梯监控中的干扰解决办法两大方面入手,掌握干扰产生原理,解决电梯抗干扰工程问题。

      一、干扰产生的原理

      在监控系统中,同轴电缆是使用最广泛的视频传输介质,一般用于中短距离的视频信号的传输。同轴电缆的电气特征使得它非常适合传送摄像机到监视器的全视频信号,这是因为CCTV视频信号是由分布很广的低频信号和高频信号组成的,传送频率范围在20赫兹到6兆赫之间。传送低频信号(20赫兹到几千赫兹)时可以使用几乎任何种类的导线,但要同时不希望有任何衰减时,就需要使用同轴电缆。

      在电视监控系统中采用视频基带传输是最常用的传输方式。所谓基带传输是指不需经过频率变换等任何处理而直接传输全电视信号的方式。这种传输方式的优点是传输系统简单;在一定距离范围内,失真小;附加噪声低(系统信噪比高);不必增加诸如调制器、解调器等附加设备。缺点是传输距离不能太远。

      由于这种传输方式具有工作稳定可靠及设备简单等优点,因而在实际中获得了广泛的应用。但视频信号频带很宽,并且起始频率又很低,所以在电缆中传输时,其振幅及相位在低频段与高频段的差别就会很大。特别是在相位失真太大时,是难以用简单的电路进行补偿的。同时,基带传输低频部分很容易受到电力、电话、广播等低频干扰源的干扰。

      以下就介绍几个主要干扰视频信号的方面:

      1、广播干扰

      由于实际应用的需要,电缆常常是空中架设的,这时电缆本身就相当于一根很长的天线。由于天线效应的结果,电缆中会产生相当大的广播干扰电压,并在电缆外皮上产生干扰电流,这一电流通过电缆两端接地点与地构成回路,于是在终端负载上就会产生广播干扰信号的电压,使干扰信号混入视频信号中。这种干扰信号在图像上表现为较密的斜形网纹,严重时甚至会淹没图像。如果将电缆埋在地下,或采用铅皮电缆、平衡对称电缆等都能较好地克服这种干扰。

      2、低频干扰

      由于电缆屏蔽层的质量不是很好或屏蔽网过于稀,对于频率越低的信号其屏蔽效果越差,由于这种原因而引入的干扰信号有载波电话,电台的信号等。它们在图像上造成水平条纹的干扰。

      3、50hz电源干扰

      当系统需要始端与末端同时接地时,由于两端接地电位不同及电缆外皮电阻的存在,在两地之间引起50hz的地电位差,从而产生干扰信号电压。当干扰信号被叠加在视频信号上时,使正常图像上出现很宽的横暗带。

      50hz电源频率的二次谐波和三次谐波干扰:谐波干扰主要表现在大电流或高电压的电力线周围,是电力电缆向四周的辐射信号,其频率为2500hz和125000hz,主要干扰视频信号的低频段。

      4、传输线路引起的干扰

      视频传输线的质量不好,特别是屏蔽性能差(屏蔽网质量不是很好或屏蔽网过于稀而起不到屏蔽作用)。与此同时,这类视频线的线电阻过大,因而造成信号产生较大衰减,这也是加重故障的原因。此外,这类视频线的特性阻抗不是75ω以及参数超出规定也是产生故障的原因之一。这种现象的表现形式是在监视器的画面上产生若干条间距相等的竖条干扰,干扰信号的频率基本上是行频的整数倍。

      5、不洁净电源干扰

      这里所指的电源不“洁净”,是指在正常的电源(50周的正弦波)上叠加有干扰信号。而这种电源上的干扰信号,多来自本电网中使用可控硅的设备,特别是大电流、高电压的可控硅设备,对电网的污染非常严重,这就导致了同一电网中的电源不“洁净”。比如本电网中有大功率可控硅调频调速装置、可控硅整流装置、可控硅交直流变换装置等等,都会对电源产生污染。不洁净电源使摄像机和其它有源设备工作不稳定,进而形成干扰。

      二、电梯监控抗干扰解决办法

      由于实际中,干扰产生的多样性、不定性及不可避免性,我们在解决电梯干扰时主要采取的办法不是如何消除干扰发生源,而是如何尽量的避免干扰,使得信号能够尽可能的高品质传输。具体把握好以下三点:

      1、“防”的方法,这里主要指线路传输中,使用在复杂环境中,选用屏蔽性能好的线缆,做好对线路的屏蔽保护,减少干扰的发生。如穿铁管,走金属线槽。但在电梯随行电缆情况下不能用。

      2、“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。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干扰的避免,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。

      3、“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。

      1、同轴电缆的选取

      A、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,粗的线缆优于细的线缆,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,铜芯线缆优于“铜包*”缆,铜编网优于铝镁合金编网。

      B、高频衰减

      电缆最重要的传输特性就是频率越高衰减越大,低频衰减影响图像的亮度和对比度,高频衰减影响图像的清晰度和分辨率,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:粗的线缆优于细线缆,发泡优于实心。

      另外,高编和低编影响低频信号,对于高频信号高编和低编高频衰减一样。因为,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”,高频阻抗和低编电缆相同,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。

      C、电梯环境下的电缆寿命

      软性电缆优于普通电缆,细缆优于粗缆。另外,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。

      一般高层电梯线缆长达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。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。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: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。

      2、线缆的铺设方式

      A、视频电缆走出电梯井的位置选择

      按照理论上讲,电梯监控中,线缆进入电梯井最理想的位置选择应在井的中部。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,线缆最短,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,实际工程不一定允许。

      B、“不动电缆”和“随行电缆”

      在施工中,电梯布线多数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。

      C、“随行线缆”的捆扎

      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的平方成反比。

      3、其他注意的问题

      A、在摄像机的安装时,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。

      B、摄像机供电应优先选择集中直流供电方式,由监控中心进行统一的供电。必要情况下,可在电源前端安装UPS等设备,可以有效的清洁电源。其次是选择轿厢照明电供电,切记不能用动力电。

      C、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。

      D、从电梯井出口到控制中心的视频电缆,应走金属管或金属槽,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。


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