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 常见问题 |
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| 1.问：视频抗干扰技术在实际监控系统中的应用 | 答：一、干扰是如何产生的
要谈抗干扰，那么首先要了解干扰产生的原因，下面简单的介绍一下几种闭路监控系统中常见的干扰及产生原因：
闭路电视监控系统中传输信号的类型主要有两类：一类是模拟视频信号，传输路径由摄像机到矩阵，从矩阵再到显示器或录像机；一类是数字 信号包括矩阵与摄像机之间的控制信息传输，矩阵中计算机部分的数字信号。一般设备成为干扰源的可能性很小，因此干扰主要通过信号传输路径进入系统。闭路电视监控系统的信号传输路径是，能通过视频电缆和传输控制信号的双绞线耦合进系统的干扰有：各种高频噪声比如大电感负载启停， 地电位不等引入的工频干扰，平衡传输线路失衡使抑噪能力下降将共频干扰转成了差模干扰，传输线上阻抗不匹配造成信号的反射使信号传输质量下降，静电放电沿传输线进入设备造成接口芯片损伤或损坏。具体表现如下：
干扰原因 干扰效果
随机信噪比干扰 表现为雪花干扰，监视器屏幕上会出现雪花状的斑点。
单频干扰 表现为网状干扰，监视器屏幕上会出现网状条纹。
电源干扰 表现为扭曲干扰，监视器屏幕上图像会出现轻微扭曲、图像不稳定。
脉冲干扰 表现为跳动干扰，监视器屏幕上图像会出现跳动、闪烁。
接地干扰 表现为黑条纹滚动干扰，监视器屏幕上会出现黑色滚动条纹。
做安防工程的，经常遇到的就是干扰问题，从书上看到的如何解决干扰都是提到要事前规划，包括做设计的时候就要非常注意，但是现实中的干扰现象越来越多，如果按照书上的要求工程量将非常巨大，所有的管线要地埋或者穿屏蔽，电源线缆与视频线缆要隔开距离传输，另外线缆不能太长，75-5的视频线缆不能超过250米，这样就很苛刻了，另外在布线的过程中暴力布线很严重，往往会将线缆的屏蔽层给损伤，这样就会导致外界干扰信号介入，对视频信号进行干扰，所以综合下来干扰基本出现在：
1、电源干扰：由于电源线缆和视频信号线缆平行而导致干扰信号介入！
2、外界电机等干扰： 由于变频电机、空调等而产生的干扰信号；
3、控制设备干扰： 现在的很多控制设备采用巡检方式，这样就造成0-11mhz之间有很多的干扰波，对视频信号进行干扰；
4、地电位不平衡干扰：由于接地点过多而导致视频信号强度产生巨大变化；
5、屏蔽层破裂而引入干扰
二、闭路电视监控系统抗干扰方法
从干扰源的分析了解到并没有特别的干扰源，消除或者减少上述干扰的理论探讨也有许多，如何针对闭路电视监控工程解决干扰问题，很少有 文献涉及，下面就闭路电视监控工种中常见的干扰及解决方法进行些探讨。
视频信号的干扰在图像上表现为地花点和５０ＨＺ横纹滚动，对于雪花点干扰是由于传输线上信号衰减以及耦合了高频干扰所致，这种干扰比较 容易消除，在摄像机与控制矩阵之间合理位置增加一个视频放大器，将信号的信噪比提高，或者改变视频电缆的路径避开高频干扰源，高频干扰的问题可基本上得到解决。较难解决的是５０ＨＺ横纹滚动及进一步加高频干扰的情况，比如电梯轿厢内摄像机的输出图像。为了抑制上述干扰，首先分析一 下造成上述问题的原因。
摄像机要求的供电电源一般有三种：直流１２Ｖ、交流２４Ｖ或２２０Ｖ，大多数工程应用中不从电梯轿厢的供电电源上取，而是另外布设供电 电源给摄像机供电，摄像机输出图像经过一条软性的视频电缆从井道的上方或下方送出，视频电缆和供电电缆与轿厢的动力线捆绑在一起，当电梯运行时牵引电机运行产生的电磁场沿照明动力线传播，显然会影响摄像机供电电缆和视频电缆，当视频电缆的屏蔽层不够严密时，高频干扰就经视频电缆传 回监视器。而对于５０ＨＺ的横纹滚动根据电磁学理论知道视频电缆的屏蔽层可完全消除５０ＨＺ工频干扰。由此可以推断这部分干扰不是通过视频电缆耦合过来，而是来自电源线和不合理的视频线联结。
对于图像中的高频干扰，因它的频带仍在８ＭＨＺ以内，采用空隙率为５０％左右的屏蔽网可基本消防高频干扰，但要达到５０％的空隙率屏蔽网根数需每个波长长度有６０根以上，这样高的密度又会使电缆的柔韧性下降，比较好的方法是采用带有双层屏蔽的视频电缆。
视频电缆屏蔽层是接地的，如果视频信号“地”与显示器的“地”相对“电网地”的电位不同，即两处接地点相对电网“地”的电压差不同，那么通过电源在摄像机与显示器之间形成电源回路，这样５０ＨＺ的工频干扰进入显示器中，从图中的电气联接可以看出消除５０ＨＺ工频干扰 方法有两种，一是想办法使各处的“地”电位与“电网地”的电位差完全相同，或者切断形成地环流的路径。由于工程环境比较复杂，使各处“地”完全等电位比较困难，只能通过加大摄像机供电线缆的线径，尽可能降低地回路的电阻。或者采用切断地环流回路的方法，在摄像机或显示器端有一端不接 地，通常在显示器端不接供电电源的地，这样虽不能完全消除干扰但可大减少５０ＨＺ的干扰。
从上面的分析中看到，如果电源线上耦合上高频噪声，即使视频电缆的屏蔽电缆的屏蔽再好，也会将噪声送至显示器，因此摄像机的供电电源线 最好也要屏蔽，上述措施需要在工程设计和施工时就要全面考虑才能实现，若到了系统调试时发现干扰存在可采用调制和解调的方法将噪声滤除，在摄像机端设一调制器将视频信号搬移到几十兆赫兹的频度段上，在显示器端设一低通滤波器将低于８ＮＨＺ的信号全部滤除，再经过解调将视频图像还原。
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| | 2.问：宽频共缆监控抗干扰性能分析 | 答：一、概述
随着人类文明的进步和电子科技的快速发展，视频监控作为人类视野的延伸，被广泛应用于各行各业，成为安全防范与可视化管理的重要手段。最近倍受国人振奋的“神州六号”载人航天飞船就安装了视频监控系统，使中华亿万同胞通过直播目睹了飞船与火箭的分离的壮观场面。视频监控应用环境的复杂及应用规模的扩大，使监控的传输成为业界关注的重要话题，并促进了监控传输方式由单一化向多元化迅速发展，各种传输方式以自己独特的适应性或便易性活跃在监控的舞台上。视频干扰问题是困惑监控工程商由来已久的难题，也成为监控进一步拓展的障碍，宽频共缆监控作为视频监控最新传输利器已经成为解除监控传输干扰的一枝奇葩。
二、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。所谓的视频基带传输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0~6MHz来传输，非常容易受到干扰，使图像出现网纹、横纹和噪点影响监视效果。对于基带传输视频干扰，从干扰源角度分为交流声干扰和空间电磁波干扰，从干扰切入方式分为传导式干扰和辐射式干扰。下面分析一下常见视频干扰现象及其原因。
1、 工频干扰
干扰现象：图像出现雪花噪点、网纹或很宽暗横带持续不断滚动。
干扰原因：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50Hz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）构成回路产生地电流，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。
2、 空间电磁波干扰
干扰现象：图像出现较密的斜形网纹，严重时会淹没图像。
干扰原因：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200Hz~2.3MHz。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回路，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。
3、 低频干扰（20Hz-nKHz低频噪声干扰）
干扰现象：图像出现静止水平条纹。
现象原因：由于声音、数据等信号属于低频信号，其频带狭窄在传输时只用到20Hz~nKHZ，几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，从而影响图像质量。
4、 高频干扰（高频噪声干扰）
干扰现象：图像出现雪花点或高亮点。
现象原因：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6MHZ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45MHz以内。
5、 反射干扰
干扰现象：图像出现重影。
干扰原因：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，反射回来的信号会回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），ISI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，这就使传回来的图像看起来好象清楚的图像上又蒙上了一层模糊不清的图像现象，即重影现象。
6、 静电干扰
干扰现象：图像时有网纹时有噪点，且时有时无。
干扰原因：在发电场、煤矿和工业企业等存在高电压（1000V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400VP-P~1500VP-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（包括冷地和热地）和大地就相当于一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，严重时会造成接口芯片的损伤或损坏。
三、宽频共缆监控抗干扰技术概要
宽频共缆监控系统中的“宽频”是针对视频基带传输利用0~6MHZ的低频只能传输一路视频信号而言的，宽频共缆监控充分利用同轴电缆中5~550MHZ可同时传输四十多路视频、音频和控制信号，并且在系统中予留了报警、广播的传输空间；“共缆”的涵义非常明了，指的就是多系统、多信号可以通过“一根电缆”双向传输。
宽频共缆监控系统是基于有线电视技术逆向应用开发的，开发此系统的主要目的是为了解除在视频监控传输过程中出现的布线量大、施工复杂、抗干扰性能差、维护不便和不易扩容等难题。在综合分析国内外视频监控传输方式后，没有哪种方式可以既把上述问题彻底解决，又可以保证图像传输质量，使监控工程商节省成本。为此我们成立了专题小组，对视频传输中存在的难题进行全面的调查研究和分析，经过对现有技术的比较和紧张的科技攻关，开发出了ST-6000宽频共缆“一线通”电视监控传输设备。该套设备实现了集“布线简洁、施工简单、抗扰性强、维护方便、扩充容易”于一体，是电视监控视频传输的最新利器。
宽频共缆监控采用成熟稳定的FDM（频分复用）技术和FSK移频键控技术，首先将同轴电缆的0~1000MHZ划分为不同的传输通道，包括上行通道、下行通道、报警传输通道和隔离带，然后利用移频键控（指视频调幅调制、音频调频调制及FSK数据调制）技术，将不同的信号调制到不同的通道上，通过一根“同轴电缆”上行、下行同时传输，使多系统、多信号共缆传输。各种信号在同时传输时各行其道，互不干扰，打个比方，如京广铁路、京九铁路、京沪铁路虽然都在长城以南，但各有专门的路线，在其中行使的火车不会发生碰撞。恒星科通宽频共缆“一线通”电视监控传输系统的具体频率划分为：5~50MHz下行传输控制信号，50~65MHz下行传输智能广播信号，65~87MHz为上下行传输隔离带，87~110MHz双向传输报警信号，110~550MHz上行传输监控音视频监控信号。
通过上面对常见视频干扰情况分析可以得知，视频干扰源的频率均在45MHz以下，恒星科通的宽频共缆监控把监控音视频信号搬移到110MHz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质量，使监控图像可以达到4级以上国家广播电视标准。
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| | 3.问：帮您全面了解宽频共缆视频监控系统 | 答：一、宽频共缆监控产生的背景
谈起视频监控，大家应该感到不会陌生，道路上、银行内、超市里、工厂中到处可见监控探头，可以说视频监控已经深入到社会的层层面面，再也不是国家机关特有的防范管理系统了。随着监控系统深入千行百业，传输环境变得异常复杂，已经超出了单一的企业环境，应用到高电压、高磁等电磁环境恶劣场所。近年来，无线电技术更多走向人民大众，广播电台、移动通信及无线电设备林立，使得空间电磁环境进一步恶化，这也对监控传输系统的抗干扰性能提出更高的要求。伴随着监控应用的普及化，其传输规模也由原来的三、五个点发展到几十甚至几百个点，传统蜘蛛网式的星型布线方式已不能满足当前的工程要求。宽频共缆“一线通”电视监控传输系统就是针对这样实际需求应运而生，以其布线简洁、集成性好、抗扰性强、扩展灵活、性价比高等特点，已广泛地应用在各种监控系统工程中，为广大工程商解决了传输过程中遇到的各种难题，彻底改变了“一路视频一条线”的布线方式，被戏成为“一条大路通罗马”的新监控传输格局。
二、宽频共缆监控系统的特点
视频应用领域的拓展及系统规模的扩大、传输距离的增长，促进了监控传输方式的变革，由原来的视频基带传输发展到视频基带、宽频共缆（射频载波）、网络、微波、光缆、CDMA及双绞线多元化传输并存模式。北京恒星科通ST-6000宽频共缆“一线通”电视监控传输系统以避除监控传输干扰，实现监控信号总线制远程传输为设计目标，既注重图像和控制信号的传输质量，又保证了系统的稳定性、可靠性和实用性，彻底转变了传统烦琐的布线方式，提高了系统抗干扰性能，解决了监控传输疑难问题。
布线简洁化：该系统在实际应用中可以实现四十路监控信号（包括视频、音频和控制信号）通过一根同轴电缆双向传输0～3公里，使监控信号实现了集约式总线制传输。
宽频集成化：同轴电缆频率带宽为0～1000MHz,由于宽频共揽监控传输信号时只利用了其中550MHz的空间，所以在传输监控信号的同时，还预留了报警、广播系统的扩展空间，使多系统多路信号传输汇集到一根电缆传输。
传输双向化：在信号传输时，利用5～65MHz来下行传输对前端云台和镜头的控制数据信号，利用110～550MHz来上行传输监控视频信号和音频信号，而65～87为信号双向传输的隔离带，上下行信号在其中传输各行其道不会碰撞。
远距抗扰化：把视音频及控制信号搬移到高频上，传输时只衰减载波信号，而不衰减视频信号，只要满足载噪比即可，且传输时允许串接6级放大器，使传输距离突破500米瓶颈，最远可以达到3000米，这就大大延长了监控信号传输距离，避除了常见干扰频率。
从以上共缆监控系统的四个特点来看，宽频共缆监控系统是十分符合监控工程商的实际需要和技术要求的，在未来一段时间内是“大系统、远距离、抗干扰”监控系统的首选传输方式。
三、宽频共缆监控应用技术及工作原理
CATV有线电视技术从引入我国到现在已经有30多年的历史了，目前我国许多城市、农村到都安装了有线电视系统，其技术已十分成熟，设备性能稳定可靠。ST-6000宽频共缆监控系统是有线电视技术的逆向应用，利用频分复用（FDM）和FSK数据调制解调等成熟稳定的高频传输技术来实现“一条大路通罗马、宽频共缆一线通”的监控传输新格局。
1） 首先，根据同轴电缆传输特性、我国有线电视标准PAL D/K制式把同轴电缆划分成不同的传输频道 (即：每个全电视信号占用8MHz带宽，其中图像调幅载波占用6MHz,伴音调频载波在图像载波的6.5MHz副载波上，按照我国广播电视标准自112.25～550MHz可划分出40多个频道来)。不同的监控视频信号输入不同频道的宽频共缆调制器ST-201（或202D）上，进行二次变频调制及螺旋滤波，对图像频谱和相位等指标控制后搬移到某个频道高频载波上，输出复用到同轴电缆网络中； 之后，被调制的不同频道的多路视频载波（射频载波）信号通过信号耦合器，汇集到一根同轴电缆上，并经过同轴电缆网络及信号放大设备传输到监控中心。
2） 射频信号传输到监控中心后，进入双向数据分波器，通过其中的高通滤波模块把下行的控制信号滤掉，只让87MHz以上的视频高频载波通过，分配到ST-3008AV/ST-3016AV多路视频解调器（或其他规格的视频解调设备）对同轴电缆中的监控信号进行多路解调还原成标准视频基带和音频信号，最后送到监视器、硬盘录像机或其他视频处理设备。多路视频解调器具有手动/自动控制通道解调，轻触按键捷变调节，隔离度高，解调画质清晰等特点，操作方便、安装简易。
3） 来自硬盘录像机、控制键盘等设备的RS232/RS485控制信号通过ST-4200 FSK数据调制器进行数据封装打包调制到射频（38～40MHz）载波上，进入数据分波器低通滤波器下行传输。经过同轴电缆网络传输到每个宽频共缆调制器，由宽频共缆调制器的FSK解调模块把控制数据信号解调成标准的工业RS-485控制信号，送到解码器输出云台、镜头控制电平，从而驱动云台上、下、左、右或自动旋转，推动镜头光圈、聚焦、变倍动作。FSK数据调制方式具有实现容易,误码率低,传输稳定,控制可靠等优点。
四、宽频共缆监控的抗干扰性能分析
在抗干扰方面,宽频共缆监控有着得天独厚的技术优势，这是视频基带传输方式所不具备的。在前面的叙述中曾提到，宽频共缆监控中的视频传输是利用同轴电缆中的112.25～550MHz的频段来传输，通过高频载波调制的方式完全避开了常见干扰频率，使干扰信号无用武之地。在本人拙著《宽频共缆监控抗干扰性能分析》中有常见干扰现象及干扰频率的详细描述。常见视频干扰源频率均分布在45MHz以下，可见宽频共缆监控的图像传输频率与干扰频率有很宽的频带距离，常见干扰频率根本无法对射频载波图像信号进行各种干扰。这就从根本上保证了传输的图像质量，使各种电磁环境复杂的工厂、小区、企业、煤矿及高压环境的电厂、变电站等场所监控传输不再受常见视频干扰源的困惑。宽频共缆监控以其独特技术特性不愧是抗干扰方面的一种利器，为监控应用领域的拓宽翻开新的一页。
五、宽频共缆监控系统的节目容量与拓展性
宽频共缆监控的一大特点就是大大简化了布线结构，突破了传统监控布线繁琐、复杂、费时、耗工、难度大等不尽人意之瓶颈，使多系统多信号可利用“一根电缆”双向传输，以全新的理念开创了“一条大路通罗马”的新格局。
举个例子，有个新建看守所需要安装电视监控系统以能实时监视关押犯人的活动场景，这个看守所有监舍100间，为看到全景不留死角，每个监舍设监控点2个，监听点1个，其中1个监控点带云镜控制功能。那么，共有监控点200个，其中静点100个、动点100个，监听点100个。用传统的布线方式在不需要副控的情况下，需要布视频线200根，控制线40根、监听线100根，除却电源线不计需布电缆200+40+100=340根。由此可见，这种方式材料费用高，布线烦琐、施工量大，维护不便，耗费工时。
那么利用宽频共缆监控传输系统会是什么样的情景呢？通过上面的介绍我们可以得知，共缆传输方式一根线可以传输四十路监控信号，包括40路视频、40路音频和40路控制信号。那么上述项目用 8根同轴电缆就足够了。8/340≈1/42，从上例中我们可以得到一个准确的比较，利用宽频共缆传输方式所需的电缆数量、材料成本、施工周期、维护难度为传统监控传输方式的1/42。这也正是宽频共缆监控优势之所在，不仅可以节省材料成本，简化布线结构，而且能为工程商缩短施工周期，降低辅材及施工费，简化后期维护。而且共缆系统每根电缆最多可以容纳40～50路视频信号，具有很强的可扩展性。
六、宽频共缆监控系统的传输距离
视频基带传输方式利用同轴电缆的0～6MHz来传输视频信号，在传输过程中色度、亮度及饱和度不但都要不同衰减，尤其是高频色彩分量衰减较大。一般的视频放大器很难做到从几Hz～几MHz带宽内良好的线性放大，这使得信号在SYV75-3同轴电缆中只能传输300米，距离超过这个门限就需要添加视频放大器。而且电缆本身在传输过程中会产生热噪声，从而使信噪比下降，视频放大器在放大信号的同时，对噪声信号也同比例加以放大，放大后再传输就使图像质量大打折扣，不能达到监控系统图像标准。如果电缆中有干扰信号侵入，系统信噪比就会进一步恶化，图像质量更差。
宽频共缆监控充分利用同轴电缆的一千兆频率带宽，将带宽划分成不同的频道，用宽频共缆调制器将视音频信号调制到不同通道高频载波上传输。信号在电缆中传输时只衰减载波信号，不衰减视频信号，且亮度、色度及饱和度可同步嵌套传输。载波信号电平衰减可加干线放大器对载波信号进行放大，只要保证足够的载噪比即可。放大器放大的只是高频载波信号，图像的频谱、相位等分量不会发生畸变，也不会有噪声侵入，这就使监控信号传输距离延伸，图像质量未有任何损伤。一般在有线电视网络中允许把放大器串接六级，这就使得监控信号的传输距离可以达2～3公里。用数字来表示，3公里=3000米，3000/300=10：说明应用宽频共缆传输距离是利用视频基带传输距离的10倍。可见，宽频共缆监控既延伸了传输距离，又从根本上保证了图像传输质量。
对于3公里以上的传输可以采用HFC光电混合的模式，经共缆调制器调制后的40路射频信号，采用一台射频光端机即可传输1～60公里，具有极高经济性。这种光电互补的传输模式巧妙地解决了“分散—集中—远距离”的传输要求。这种方式在派出所监控、城镇社会治安监控、道路监控中具有极大的技术优势。
七、宽频共缆监控广播级的图像质量
由于宽频共缆监控系统通过宽频共缆调制器把图像从0～6MHz搬移到112.25～550MHz传输，完全避开了常见视频干扰频率，使系统的抗干扰能力得到极大提升，确保了图像在传输过程中不受干扰；利用高频载波来承载信号，在线路传输时只衰减载波信号，图像信号不会衰减：这些从根本上提高了图像传输质量，使信号完全达到国标4级以上。假如在共缆传输中某个频道遇到干扰，换个频道进行传输就可以了，所以在抗干扰方面具有很强的主动性和灵活性。
对于1～3公里的监控传输而言，利用宽频共缆传输方式性价比高、经济实用，采用光缆成本昂贵且施工及维护均需专业人员，极不方便。宽频共缆监控的传输的图像效果不亚于光缆。 |
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