电梯视频监控系统抗干扰技术研究剪板机

电梯视频监控系统抗干扰技术研究

电梯视频监控系统抗干扰技术研究 2012年08月06日 随着现代化城市的高速发展，作为高层建筑必不可少的垂直交通工具的电梯，和居民的日常工作、生活密切相关。据有关部门统计，到目前为，我国电梯年需求量已达到全球的l／3。随着中国电梯市场的快速增长，电梯的广泛应用，也随之带来了很多安全隐患。每年我国在电梯安全事故中，死亡人数已达4位数以上；另外，有关资料表明，电梯暴力事件也呈现增长趋势。为了有效保证电梯安全运行，对电梯运行进行即时监控，在电梯系统内安装视频设备，把所获的的监控图像，传送到中央监控管理中心，供监控人员即时监管，监控图像同时存入大容量的数字DVR内，以各安全检查和事故分析调用，已成为普遍而有效的监控措施。 但是，电梯轿箱内的视频监控设备由于遭受到各种干扰，轻则导致监视器显示的图像不清晰，或者出现黑白杠、木纹状滚动，重则出现大而积网纹干扰，以至显示紊乱，行不成图像和同步信号，甚至控制失灵，令人十分头痛。本文土要就电梯视频监控系统中产生干扰的原因和抗干扰措施，进行了探讨。1 电梯视频监控系统 以前电梯监控的雏形，是在电梯中安装监控摄像机，将视频线混编于随行电缆中，再由电梯机房输出连接至监控中心，系统构架简单。而现在电梯监控系统，不管从构架上，还是从功能上，都要复杂许多，不同品牌的的电梯视频监控系统大同小异。1．1系统功能简介 电梯视频监控系统通常都具有如下功能： (1)在电梯轿箱项上安装摄像头，电梯控制柜内安装电梯信息采集卡，监控中心安装视频监控土机和监控显示器，通过视频线传输连接，即可在监控中心看到电梯轿箱内的图像以及电梯运行状态。 (2)安装在电梯轿箱项上的摄像头采集轿箱图像，输出视频信号至电梯信息采集卡。 (3)电梯信息采集卡采集电梯楼层信号、方向、满员、司机以及故障等状态信号，并转换成视频格式叠加在视频信号上，并发送到监控中心。 (4)监控显示器可实现多路电梯图像画而远程同屏监控，多画而智能切换轮巡。 (勋可保存多台电梯图像信号，以供必要时查看。 (D电梯出现故障时，输出闪动的图像报警信号。1．2系统组成 系统土要由如下部分组成： (1)摄像机。安装在轿箱项部，负责采集电梯轿箱内的模拟视频信号； (2)电梯信号采集卡。安装在电梯控制柜内，主要负责将电梯信息叠加在视频信号，并传送到监控土机：2 常见视频干扰情况分析 说起视频干扰，要讲一下视频监控信号传输的传统方式——视频基带传输，就是指视频信号不经过频率变换等任何处理，由图像摄取端通过同轴电缆直接传输到监视端的传输方式。图像在传输时，直接利用同轴电缆的0～6Ⅷz来传输，非常容易受到干扰，使图像出现网纹、横纹和竖条等影响监视效果。 下而就常见的干扰现象及原因作如下分析。2．1工频干扰 (1)干扰现象。图像出现雪花噪点、网纹或很宽暗横带持绞不断滚动。 (2)原因分析。此现象是当摄像端与监控设备端暗横带持绞不断滚动。 (2)原因分析。此现象是当摄像端与监控设备端同时接地时，由于地电阻及电缆外皮电阻的存在，在两地之间电力系统各相负载不平衡，或接地方式不同，引起50 Hz电位差，从而产生工频干扰所致。 地电位使两接地端存在电压降，电压降加在屏蔽层两端并与大地(地电阻)构成叫路产生地电流，地电流经过线缆屏蔽层形成干扰电压，地电流的部分谐波分量落入视频芯线，致使芯线与屏蔽层之间产生干扰电位，使干扰信号加入视频信号中，对监控图像形成干扰。 另外，视频传输线的品质不好，特别是屏蔽性能差；视频线的线电阻过大，因而造成信号产生较大衰减；视频线的特性阻抗不是75 Q，以及参数超出规加有干扰信号)等，也是出现图像出现雪花噪点、网纹或很宽暗横带持绞不断滚动的原因。2．2空间电磁波干扰 (1)干扰现象。图像出现较密的斜形网纹，严重时图像全部被破坏，形不成图像和同步信号。 (2)原因分析。当监控电缆在空中架设时，空中电磁波干扰信号所产生的空间电场，会作用于监控传输线路，使线路两端而产生相当大的电磁干扰电压，其频率约在200 Hz～2_3Ⅷz。由于电缆中电位差的存在，使电缆屏蔽层产生干扰电流。而一般情况下，摄像端和监控设备端均为接地状态，这就使干扰电流通过线缆两端接地点与大地形成叫路，导致终端负载产生干扰电压，干扰信号耦合进视频信号中，产生图像干扰情况。在传输系统、系统前端或中心控制室附近有较强的、频率较高的空间辐射源，也是产生干扰的原因之-。 另外，造成这种干扰现象的原因，还可能是视频电缆线的芯线与屏蔽网短路、断路造成的。这种情况多出现在BNC接头或其他类型的视频接头上。即这种故障现象出现时，往往不会是整个系统的各路信号均出问题，而仅仅出现在那些接头不好的路数上。2.3低频干扰 即20 Hz～nkHz低频噪声干扰。 (1)干扰现象。图像出现静止水平条纹。 (2)原因分析。由于声音、数据等信号，J禹于低频信号，其频带狭窄，在传输时只用到20 Hz～nkHz，儿乎采用任何种类的电缆都可以传输，一般只受交流声干扰。用于传输视频信号的同轴电缆，其屏蔽层抗干扰曲线特性表明，干扰信号频率越高，其屏蔽性能越好，对于诸如载波电话、有线电台等低频率信号干扰，反而显得苍白无力。低频干扰信号同样会在传输线缆上产生干扰电压，从而影响图像品质。2．4高频干扰 即高频噪声干扰。 (1)干扰现象。图像出现雪花点或高亮点。 (2)原因分析。虽然视频传输所用同轴电缆抗高频干扰要比抗低频干扰性能强，但是强高频干扰信号还会对图像的传输产生干扰。大电荷负载启停、变频机及高频机等在工作时，除了输出高强度基波外，同时还会产生高强度的二次谐波。虽然谐波强度比基波低很多，但高次谐波频带很宽，且成分复杂，所以基波的各次谐波，都会对利用视频基带传输(即6Ⅷz带宽内)的视频信号造成不同程度的干扰。经过多次精度实验，高频干扰信号的基波和谐波频率均在45 MHz以内。此外，视频传输线的特性阻抗不是75 Q而导致阻抗失配，也会引起高频干扰。2．5反射干扰 (1)干扰现象。图像出现重影。 (2)原因分析。视频信号在传输过程中色度、亮度及饱和度都会有相应衰减，当传输视频的同轴网络阻抗不匹配(也称失配)时，视频信号传输到终端会有部分色度、亮度及饱和度产生微反射，反射叫来的信号，会叫到发射处形成再反射，与视频信号叠加，经过延时和损耗到达终端。多个反射信号将在接收端产生码间干扰(ISI)，ISl会导致监视器收到错误的输入信号幅度和相位，并显示出来，这就使传叫来的图像看起来好象清楚的图像上义蒙上了一层模糊不清的图像现象，即重影现象。2．6静电干扰 (1)干扰现象。图像时有网纹时有噪点，且时有时无。 (2)原因分析。在发电场、煤矿和工业企业等存在高电压(1 kV以上)输出、严重机械摩擦及高电磁环境场所接地时的对地电位差，都在400～l 500 VP—P之间。接地与大地之间存在电位差的现象，就属于静电现象的一种。存在静电现象时，接地端(包括冷地和热士也)和大地就相当于-个带正电荷和负电荷的电容器。根据电容器的工作原理可知，当电荷容量达到一定程度时，便会放电。那么静电放电时，便会在不同的接地端之间形成电位差，使传输线路上屏蔽层形成地电流，从而使干扰信号耦合进视频信号，并送入监控设备中。静电对视频传输干扰情况，取决于静电电压差的大小，严重时会造成接广]芯片的损伤或损坏。

通常情况下，电梯视频监控系统的传输介质，都是采用同轴电缆。常用同轴电缆不管是何种电缆，干扰感应电压，都是直接串联在视频信号传输叫路中，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、电机火花干扰等有一定效果(数十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，所以高编电缆只有适当降低低频干扰的作用，防强干扰和高频干扰还是无能为力。下而就常用的视频抗干扰措施进行讨论。

(1)电梯布线方式的抗干扰措施。电梯视频监控中使用同轴电缆，重要的一点是布线，最好从井道中部出线，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。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，从电缆井的项部或底部出线。这种情况下，只有一半电缆是随行运动的，另一半只是吲定延伸连接；随行运动的那一半电缆，只能与其他随行电缆捆绑走线，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占井擘垂直走线，并把这部分电缆穿金J禹管槽，以屏蔽干扰对这部分电缆的影响，效果也比较好。 随行视频电缆与其他随行电缆捆绑时，设计者应充分了解其他随行电缆的结构和分布情况，捆绑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。 (2)摄像机金J外壳、NC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。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源，不能用动力线。 (3)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。 (4)从电梯井出厂]到控制中心的视频电缆，应走金属管槽，并且不要走强电线槽，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。 (5)采用抗干扰同轴电缆。抗干扰同轴电缆是一种“双绝缘双屏蔽的同轴电缆”，其可以把干扰排除在视频信号传输叫路之外，达到抗干扰的目的。这种电缆，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、控制信号干扰等数十千赫兹以下的干扰，抗干扰性能十分突出，并且在工程上使用时，可以有效降低工程造价。 (6)采用宽频共缆监控技术。相关资料表明，视频干扰源的频率均在45 MHz以下，宽频共缆监控把监控音视频信号搬移到ll0 MHz以上，完全避开了干扰源的干扰频率，使干扰信号在监控信号传输过程中无用武之地，从而保证了监控信号的传输品质。 此外，可以利用双绞线传输视频信号，双绞线可以抗共模干扰，要比同轴电缆抗干扰能力好些。在这种情况下，需要双绞线传输器l对、BNC短接线两条，在摄像机前端接出短接线至传输器，传输器接双绞线。中控端双绞线接出传输器，再通过短接线至工控机或者DVR或者视频分配器就可以了，如果干扰信号很强的话，需要有源双绞线传输器，传输器的前端接地，后端不用接地。但是，由于双绞线信号衰减很大，利用双绞线传输视频信号时，传输距离会受到很大的限制。

4 结束语 电梯作为高楼载客、载货的土要工具，未来的使用将会越来越广泛。电梯也是最普通的公共场所，所以在电梯轿箱中，安装监控摄像机很有必要。电梯轿箱内的视频设备在设计、安装和使用维护的各阶段，应综合采用以上所述的技术途径，使各种抗干扰措施有机地结合起来，以降低乃至避免电梯轿箱内安装的视频设备被干扰的现象

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