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| 發(fā)電廠視頻監(jiān)控干擾分析與防治 |
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發(fā)電廠視頻監(jiān)控干擾分析與防治
摘 要 發(fā)電廠干擾源比較集中，視頻監(jiān)控圖像的質(zhì)量很容易受到影響，尤其是對已經(jīng)運(yùn)行的視頻監(jiān)控系統(tǒng)圖像質(zhì)量的改進(jìn)更是困難。本文從干擾的形成、防治的實(shí)踐兩個(gè)方面探討防治的策略，用“防、避、抗、補(bǔ)”四大措施的組合達(dá)到防治視頻干擾的目的。
關(guān)鍵詞 視頻監(jiān)控 干擾分析 防治策略
隨著信息化建設(shè)的深入，對視頻監(jiān)控的圖像質(zhì)量要求越來越高。而發(fā)電廠干擾源比較集中，視頻監(jiān)控圖像的質(zhì)量很難提高。本文從干擾的形成、防治的實(shí)踐兩個(gè)方面探討防治的策略，力爭經(jīng)濟(jì)快捷的建設(shè)發(fā)電廠的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，尤其對已經(jīng)運(yùn)行的發(fā)電廠視頻監(jiān)控系統(tǒng)起到良好的改進(jìn)作用。
一、干擾形成的分析
1、干擾可以概括分成3類：
（1）源干擾：視頻信號源內(nèi)部產(chǎn)生的干擾。
（2）端干擾：終端設(shè)備產(chǎn)生的干擾。
（3）傳輸干擾：傳輸過程中通過傳輸線纜引入的干擾，形成原因比較復(fù)雜，而且發(fā)電廠的干擾設(shè)備又比較集中，這類干擾是主要問題。
2、發(fā)電廠視頻干擾情況分析
由于技術(shù)的進(jìn)步，視頻設(shè)備本身的干擾已經(jīng)很小了。主要是第三類——視頻傳輸干擾，視頻監(jiān)控信號傳輸?shù)姆绞綖橐曨l基帶傳輸，利用同軸電纜的0—6MHz帶寬來傳輸。
（1）干擾現(xiàn)象及其原因分析
①空間電磁波干擾：空中電磁波信號（主要是200Hz-2.3MHz頻率）所產(chǎn)生的空間電場會(huì)作用于監(jiān)控傳輸線路，這些信號耦合進(jìn)視頻信號中，將產(chǎn)生圖像干擾，出現(xiàn)較密的斜形網(wǎng)紋，嚴(yán)重時(shí)會(huì)淹沒圖像。
②單頻干擾或變頻干擾：電廠內(nèi)部有很多強(qiáng)電氣以及變頻設(shè)施，另外還有大量的工業(yè)控制信號，而該類信號的工作頻段大都集中在10MHZ以內(nèi)，這恰恰與視頻信號頻段重疊，這些信號相互調(diào)制產(chǎn)生多次諧波，因此干擾的頻譜非常廣，圖像就出現(xiàn)很多條紋或網(wǎng)紋。
③反射干擾：視頻信號在傳輸過程中色度、亮度及飽和度都會(huì)有相應(yīng)衰減及微反射，反射信號回到發(fā)射處形成再反射，多個(gè)反射信號將在接收端產(chǎn)生碼間干擾（ISI），這就使看起來好象清楚的圖像上又蒙上了一層模糊不清的圖像現(xiàn)象，即重影現(xiàn)象。
④靜電干擾：在發(fā)電廠的高電壓（1000V以上）輸出時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)靜電現(xiàn)象。那么靜電放電時(shí)使傳輸線路上屏蔽層形成地電流，從而使干擾信號耦合進(jìn)視頻信號并送入監(jiān)控設(shè)備中。造成圖像時(shí)有網(wǎng)紋時(shí)有噪點(diǎn)，且時(shí)有時(shí)無的現(xiàn)象。
（2）干擾信號耦合分析：
①同軸干擾不單是從屏蔽層縫隙中漏進(jìn)去的，無縫隙的“編網(wǎng)—鋁箔—編網(wǎng)—鋁箔”四屏蔽電纜，仍有傳輸干擾，這就證明合格的同軸電纜不能解決干擾問題。
②同軸干擾基本上是電磁感應(yīng)電流在電纜屏蔽層縱向“阻抗”上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢，通過兩端匹配負(fù)載進(jìn)行偶合，對視頻信號產(chǎn)生干擾信號的。
二、視頻干擾的“防、避、抗、補(bǔ)”四大防治措施
1、“防”：對干擾設(shè)防，把干擾“拒之門外”。
（1）給傳輸線纜一個(gè)屏蔽電磁干擾的環(huán)境，這是最基本、最有效的防止干擾“入侵”的手段。將傳輸線纜穿鍍鋅鐵管，走鍍鋅鐵皮線槽，深埋地下布線等，這對于包括變電站超高壓環(huán)境下安全傳輸視頻信號都是有效的。不足之處是成本較高，不能架空布線，施工較麻煩。
2、“避”：避開干擾，另選一條“路”，就是改變信號傳輸方式，不是改變線纜路由。屬于這一類的技術(shù)有：光纜、射頻、數(shù)字變換等傳輸方式，屬于“信息調(diào)制變換”或“頻分方式”，它能有效避開源信號傳輸中0-6M頻率范圍的直接干擾；這種方式抗干擾很有效。目前的產(chǎn)品大多采用編碼和向上移動(dòng)信號頻帶的方法，如：捷變視頻抗干擾器，雙絞線視頻抗干擾器，光纜多路調(diào)制終端器等。
3、“抗”：視頻信號傳輸過程中，如果干擾已經(jīng)“混”進(jìn)視頻信號中，使信噪比（指信號/干擾比）嚴(yán)重降低，必須采用抗干擾設(shè)備抑制干擾信號幅度，提高信噪比。目前主要技術(shù)措施有：
（1）傳輸變壓器抑制50/100Hz低頻干擾有一定效果；
（2）“斬波”技術(shù)，原理上是吸收或衰減干擾信號頻率分量。
（3）視頻預(yù)放大提高信噪比技術(shù)：線路干擾大小是不會(huì)再變的，可以在線路前端，先把視頻信號大幅度提升，從而提高了整個(gè)傳輸過程中的信噪比，在傳輸末端再恢復(fù)視頻源信號特性，達(dá)到抑制干擾的目的。
（4）專利技術(shù)新產(chǎn)品——“加權(quán)抗干擾器”。它同時(shí)具有抑制干擾和視頻恢復(fù)雙重功能，可有效抑制從50Hz到10MHz的廣譜干擾，加權(quán)技術(shù)的成功應(yīng)用，使頻率越高抗干擾能力越強(qiáng)，進(jìn)一步提高了高頻干擾的抑制能力，并繼承了加權(quán)視頻放大專利技術(shù)高質(zhì)量的視頻恢復(fù)功能。市場上這類產(chǎn)品就叫“加權(quán)抗干擾器”。
4、“補(bǔ)”：補(bǔ)償電纜傳輸和信號變換造成的視頻信號傳輸損失，恢復(fù)視頻源信號特性。電纜越長，產(chǎn)生干擾的概率越大，干擾幅度也越高。從視頻傳輸角度考慮，在抗干擾的同時(shí)，必須考慮信號衰減和失真問題。線纜引起的衰減、失真和抗干擾設(shè)備引起的附加衰減和失真，只有有效的補(bǔ)償措施才能算真正的、有效的視頻傳輸設(shè)備。如：“放大補(bǔ)償抗干擾器”。
三、視頻監(jiān)控的數(shù)字化將徹底根除干擾問題
前端一體化、視頻數(shù)字化、傳輸網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)集成化是視頻監(jiān)控系統(tǒng)公認(rèn)的發(fā)展方向，而數(shù)字化是網(wǎng)絡(luò)化的前提，網(wǎng)絡(luò)化又是系統(tǒng)集成化的基礎(chǔ)，所以，視頻監(jiān)控發(fā)展主要是數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化。
1、數(shù)字化
數(shù)字化是21世紀(jì)的特征，是以信息技術(shù)為核心的電子技術(shù)發(fā)展的必然，數(shù)字化是邁向成長的通行證，隨著時(shí)代的發(fā)展，我們的生存環(huán)境將變得越來越數(shù)字化。
視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)字化首先應(yīng)該是系統(tǒng)中信息流（包括視頻、音頻、控制等）從模擬狀態(tài)轉(zhuǎn)為數(shù)字狀態(tài)，這將徹底打破經(jīng)典監(jiān)視系統(tǒng)是以攝像機(jī)成像技術(shù)為中心的結(jié)構(gòu)，根本上改變視頻監(jiān)控系統(tǒng)從信息采集、數(shù)據(jù)處理、傳輸、系統(tǒng)控制等的方式和結(jié)構(gòu)形式。信息流的數(shù)字化、編碼壓縮、開放式的協(xié)議，使視頻監(jiān)控系統(tǒng)各子系統(tǒng)間實(shí)現(xiàn)無縫連接，并在統(tǒng)一的操作平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)管理和控制。
2、網(wǎng)絡(luò)化
視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化將意味著系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)將由集總式向集散式系統(tǒng)過渡。集散式系統(tǒng)采用多層分級的結(jié)構(gòu)形式，具有微內(nèi)核技術(shù)的實(shí)時(shí)多任務(wù)、多用戶、分布式操作系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)搶先任務(wù)調(diào)度算法的快速響應(yīng)。組成集散式監(jiān)控系統(tǒng)的硬件和軟件采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系列化的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)設(shè)備的配置具有通用性強(qiáng)、開放性好、系統(tǒng)組態(tài)靈活、控制功能完善、數(shù)據(jù)處理方便、人機(jī)界面友好以及系統(tǒng)安裝、調(diào)試和維修簡單化，系統(tǒng)運(yùn)行互為熱備份，容錯(cuò)可靠等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化在某種程度上打破了布控區(qū)域和設(shè)備擴(kuò)展的地域和數(shù)量界限。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化將使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)硬件和軟件資源的共享以及任務(wù)和負(fù)載的共享。
綜上所述,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，視頻監(jiān)控必將掀起一股強(qiáng)大的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化浪潮。由于數(shù)字技術(shù)良好的傳輸性能和抗干擾性能，全面數(shù)字化的視頻監(jiān)控系統(tǒng)將徹底根除干擾問題，大力提升監(jiān)控質(zhì)量。
四、根據(jù)實(shí)際情況選擇適用的抗干擾措施
1、電廠新建視頻監(jiān)控的抗干擾措施
由于光纜、光視頻調(diào)制器、雙絞線傳視頻等部件價(jià)格已經(jīng)普及，而全數(shù)字化的視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)費(fèi)用比較高。在電廠新建視頻監(jiān)控最好的選擇就是主干線路采用光纜，利用單芯光纜傳4-16路的調(diào)制器來組建，在邊界采用少量的高質(zhì)量同軸線做補(bǔ)充，對于特殊的鍋爐氣壓水位等高溫高空的環(huán)境，采用雙絞線傳視頻技術(shù)，不僅解決了干擾問題，而且解決了供電和多圖象傳輸問題。這種組合是目前圖像清晰、技術(shù)可靠、性能穩(wěn)定、性價(jià)比最優(yōu)的方案。
2、電廠已經(jīng)運(yùn)行的視頻監(jiān)控抗干擾措施
已經(jīng)運(yùn)行的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，由于設(shè)備、線纜已經(jīng)敷設(shè)到位，解決干擾的最好辦法就是利用“抗、避、補(bǔ)”的方法進(jìn)行組合。采用“加權(quán)抗干擾器”、放大補(bǔ)償抗干擾器”可以抗除大部分的干擾；有些效果不好的可以采用“捷變視頻抗干擾器”避除0-10MHZ的干擾；高溫高空特殊空間的視頻可以用“雙絞線傳視頻”進(jìn)行改造，轉(zhuǎn)變數(shù)字式傳輸，既抗干擾又解決供電和多圖象傳輸問題。
結(jié)束語
發(fā)電廠解決干擾的問題也是一個(gè)系統(tǒng)工程問題，“防、避、抗、補(bǔ)”四大基本要領(lǐng)是從不同的技術(shù)側(cè)面采取的不同措施，掌握了它們的原理、性能和使用方法，在視頻建設(shè)維護(hù)中靈活運(yùn)用，才能立于不敗之地，才能有效防治視頻監(jiān)控的干擾問題。
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