電梯監(jiān)控抗干擾技術(shù)原理與要點(diǎn)
1. 綜述
監(jiān)控工程中,電梯監(jiān)控由于應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜,視頻干擾問(wèn)題,是常見(jiàn)的工程中難題,若不能很好解決,監(jiān)控圖像在電梯工作時(shí),會(huì)產(chǎn)生諸如橫紋、斜紋、網(wǎng)紋、尖刺紋等嚴(yán)重的干擾,使工程質(zhì)量達(dá)不到預(yù)期要求甚至系統(tǒng)無(wú)法交付使用。
當(dāng)前系統(tǒng)集成商在電梯監(jiān)控中往往忽略干擾問(wèn)題,只是在工程施工中干擾出現(xiàn)時(shí),才被動(dòng)的解決。這樣既影響工程正常工期,又會(huì)使投資建設(shè)方對(duì)系統(tǒng)整體性能和質(zhì)量產(chǎn)生疑問(wèn),給后期維護(hù)和工程款項(xiàng)的支付造成困難;另外解決問(wèn)題所用設(shè)備(如抗干擾器),也很難重新申請(qǐng)款項(xiàng)。所以建議系統(tǒng)集成商在系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)電梯監(jiān)控的干擾問(wèn)題就予以考慮,將視頻抗干擾器等設(shè)備計(jì)入工程設(shè)備項(xiàng);選擇合適的傳輸方式和傳輸線(xiàn)纜;制定合理的施工方案,將隱患消彌于未然,使工程高質(zhì)高效的完成,為企業(yè)贏得良好的信譽(yù)。
本文旨在論述電梯監(jiān)控的特點(diǎn)及干擾產(chǎn)生的機(jī)理,使系統(tǒng)集成商在工程設(shè)計(jì)和施工中有的放矢,以技術(shù)手段解決干擾難題。
2. 干擾產(chǎn)生機(jī)理分析
干擾產(chǎn)生有三個(gè)要素:
l干擾源
l對(duì)干擾信號(hào)敏感的接收電路(或電子系統(tǒng))
l干擾源到接收電路(或電子系統(tǒng))的耦合通道
1)干擾源
電梯電機(jī)為高壓、大功率設(shè)備(相對(duì)于視頻系統(tǒng)),其啟停、加/減速、運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的干擾信號(hào),且現(xiàn)在電梯大多使用變頻電機(jī),作為干擾源其干擾信號(hào)從工作頻率到該頻率高次諧波分布很廣、頻譜很寬、功率較強(qiáng),而該干擾信號(hào)頻譜范圍可能覆蓋視頻信號(hào)的頻率區(qū)或高頻段。
在視頻傳輸中,由于電梯內(nèi)還有很多其它控制、動(dòng)力(照明、風(fēng)扇)、通信等電纜,各種電纜都會(huì)產(chǎn)生電磁輻射,而這些電纜與視頻電纜平行走線(xiàn),且長(zhǎng)度較長(zhǎng),易對(duì)視頻信號(hào)造成干擾。
外部干擾源為高電壓小電流時(shí),主要為電場(chǎng)干擾;干擾源為低電壓大電流時(shí),主要為磁場(chǎng)干擾。電梯監(jiān)控環(huán)境,電場(chǎng)、磁場(chǎng)干擾并存,且較嚴(yán)重。在干擾分析時(shí),近場(chǎng)(干擾源與被干擾系統(tǒng)間距離<干擾源波長(zhǎng)的1/6=可把電場(chǎng)和磁場(chǎng)分別處理;遠(yuǎn)場(chǎng)應(yīng)按電磁場(chǎng)組合來(lái)分析。
當(dāng)電纜中的介質(zhì)不與導(dǎo)體保持接觸時(shí),介質(zhì)由于摩擦可以帶電,稱(chēng)之為摩擦電效應(yīng)。這往往由于電纜機(jī)械彎曲而引起,這種電纜的帶電即成為噪聲源。
若傳輸電纜間有接頭,若接頭處連接不可靠,會(huì)產(chǎn)生接觸噪聲。接觸噪聲正比于直流電流的大小,功率密度正比于傳輸信號(hào)頻率的倒數(shù)(1/f),為低頻噪聲。這主要由于電纜接頭處虛焊或接頭長(zhǎng)期裸露于空氣中,接點(diǎn)氧化造成。
當(dāng)傳輸線(xiàn)在磁場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng),線(xiàn)的兩端即會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓,若一個(gè)工作導(dǎo)線(xiàn)在這種磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),導(dǎo)線(xiàn)上就會(huì)產(chǎn)生噪聲,噪聲大小取決于線(xiàn)纜的環(huán)路面積、移動(dòng)速度和磁場(chǎng)頻率,視頻電纜因其同軸性環(huán)路面積較?。ɡ硐胪S電纜,環(huán)路面積等于零,無(wú)噪聲信號(hào)。但實(shí)際電纜會(huì)有一定偏差,會(huì)有環(huán)路面積,一般較小),感應(yīng)的噪聲信號(hào)較小,但若磁場(chǎng)較強(qiáng),感應(yīng)產(chǎn)生的噪聲信號(hào)對(duì)視頻之類(lèi)的寬帶低電平信號(hào)仍可能產(chǎn)生較大的影響。由于電梯的動(dòng)力系統(tǒng)及其他設(shè)備會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的雜散磁場(chǎng),監(jiān)控傳輸線(xiàn)纜(電源及視頻信號(hào)線(xiàn))又隨著電梯上下同步運(yùn)動(dòng),會(huì)產(chǎn)生這種干擾源,尤其當(dāng)視頻傳輸線(xiàn)纜屏蔽層前后端接地時(shí),對(duì)低頻磁場(chǎng)其環(huán)路面積會(huì)非常大,線(xiàn)路上感應(yīng)的噪聲信號(hào)會(huì)很強(qiáng),將對(duì)視頻信號(hào)產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。
當(dāng)視頻系統(tǒng)前端設(shè)備和后端設(shè)備都接地,且地線(xiàn)與交流電源地相同,因交流電源地之間會(huì)有較大的電位差,作為干擾源會(huì)使視頻圖像產(chǎn)生嚴(yán)重的工頻干擾,具體表現(xiàn)為圖像中出現(xiàn)一條橫線(xiàn),當(dāng)視頻信號(hào)場(chǎng)頻與電源同步時(shí),此橫線(xiàn)靜止不動(dòng);當(dāng)二者不同步時(shí),此橫線(xiàn)將以電源頻率與視頻信號(hào)場(chǎng)頻之差上下移動(dòng)。
2)視頻系統(tǒng)(接收器)
視頻系統(tǒng)包括前端(信息采集)、傳輸系統(tǒng)、后端(信息處理)部分,前端設(shè)備攝像機(jī)將采集的圖像信息轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的視頻信號(hào)輸出,該視頻信號(hào)為寬帶(10~6MHz)小信號(hào)(1~2Vpp),信噪比較低,對(duì)干擾噪聲比較敏感。由于電梯環(huán)境中各種干擾源和耦合通道的存在,若不采取有效措施,會(huì)對(duì)視頻系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生的干擾,根據(jù)干擾信號(hào)頻率的不同,視頻圖像表現(xiàn)為橫紋、斜紋、網(wǎng)紋、尖刺狀紋干擾。尤其在樓層高時(shí),傳輸線(xiàn)路較長(zhǎng),線(xiàn)路的衰減使得信噪比進(jìn)一步降低,干擾會(huì)更加嚴(yán)重。
3)干擾波的耦合
干擾源所產(chǎn)生的電磁干擾波,通過(guò)耦合使視頻信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)的干擾噪聲。與電梯監(jiān)控相關(guān)的噪聲耦合方式有以下幾種:
①傳導(dǎo)耦合
傳輸導(dǎo)線(xiàn)經(jīng)過(guò)具有噪聲的環(huán)境中,即拾取噪聲并傳送到電子系統(tǒng)設(shè)備中造成干擾。電梯監(jiān)控中的傳導(dǎo)耦合干擾,主要為干擾噪聲經(jīng)電源、視頻傳輸線(xiàn)路傳至系統(tǒng)。電源噪聲將使被供電的攝像機(jī)輸出的視頻信號(hào)被干擾,因視頻源被干擾,即使在傳輸中加抗干擾設(shè)備亦無(wú)法消除;視頻信號(hào)在傳輸線(xiàn)路上被干擾,將直接影響視頻圖像。
②經(jīng)公共阻抗耦合
當(dāng)兩個(gè)系統(tǒng)電路的電流經(jīng)一個(gè)公共阻抗時(shí),一個(gè)系統(tǒng)電路的電流在該公共阻抗上形成的電壓影響到另一個(gè)系統(tǒng)電路中,此即為公共阻抗耦合。公共阻抗可以是電阻、電容、電感。該耦合一般發(fā)生在兩個(gè)系統(tǒng)電路共地或共電源時(shí)。
③電場(chǎng)(電容性)耦合
當(dāng)干擾源產(chǎn)生的干擾波是以電壓形式出現(xiàn)時(shí),干擾源與工作系統(tǒng)(被干擾系統(tǒng))之間就存在電場(chǎng)耦合。干擾電壓經(jīng)二者間的雜散電容耦合到工作系統(tǒng)電路。
干擾電壓產(chǎn)生于工作系統(tǒng)與地之間且正比于干擾源的電壓和頻率、被干擾系統(tǒng)的輸入阻抗、耦合電容。對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)工作環(huán)境,干擾源電壓和頻率無(wú)法改變,視頻系統(tǒng)的輸入阻抗固定(75),僅可通過(guò)減少耦合電容降低干擾。減少耦合電容可通過(guò)改變傳輸線(xiàn)纜的方向、屏蔽或使傳輸導(dǎo)線(xiàn)遠(yuǎn)離其他產(chǎn)生干擾的線(xiàn)纜方式實(shí)現(xiàn)。
④磁場(chǎng)(互感)耦合
當(dāng)干擾源產(chǎn)生的干擾波以電流形式出現(xiàn)時(shí),干擾源的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)工作系統(tǒng)(被干擾系統(tǒng))的作用可等效為互感耦合。僅可通過(guò)減少互感降低干擾。
互感耦合產(chǎn)生的干擾電壓與工作系統(tǒng)電路相串連且正比于干擾源電流、頻率和二者之間的互感。對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)工作環(huán)境,干擾源電流和頻率無(wú)法改變,僅可通過(guò)減少互感來(lái)降低干擾。減少互感可通過(guò)將干擾源線(xiàn)纜兩根導(dǎo)線(xiàn)絞合,利用絞合線(xiàn)上的電流方向相反將磁場(chǎng)相互抵消;使傳輸線(xiàn)纜盡量遠(yuǎn)離干擾源或視頻系統(tǒng)線(xiàn)纜避開(kāi)干擾場(chǎng)的垂直方向;減少工作系統(tǒng)回路面積等方式實(shí)現(xiàn)。
⑤輻射電磁場(chǎng)感應(yīng)
輻射的電場(chǎng)和磁場(chǎng)會(huì)造成噪聲耦合,所有電子設(shè)備包括導(dǎo)線(xiàn)在內(nèi),當(dāng)有電荷運(yùn)動(dòng)時(shí)都會(huì)輻射電磁場(chǎng)。干擾的感應(yīng)電壓正比于電磁場(chǎng)強(qiáng)度。電子設(shè)備傳輸線(xiàn)纜具有天線(xiàn)效應(yīng),即能夠輻射干擾波或接收干擾波。當(dāng)干擾源線(xiàn)纜長(zhǎng)度接近其干擾信號(hào)的1/2波長(zhǎng)時(shí),干擾輻射效率最高,當(dāng)工作系統(tǒng)(被干擾系統(tǒng))的傳輸線(xiàn)纜長(zhǎng)度接近干擾信號(hào)的1/2時(shí),干擾耦合效率最高,此時(shí)若干擾信號(hào)功率較大就會(huì)對(duì)工作系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾。電梯動(dòng)力系統(tǒng)工作時(shí)作其干擾信號(hào)從工作頻率到該頻率高次諧波分布很廣,功率亦較強(qiáng),干擾信號(hào)會(huì)通過(guò)各類(lèi)傳輸電纜輻射較強(qiáng)的干擾波,而視頻系統(tǒng)的電源和信號(hào)線(xiàn)像天線(xiàn)一樣接收這類(lèi)干擾信號(hào),從而對(duì)視頻系統(tǒng)造成干擾。
3.抗干擾措施
根據(jù)干擾產(chǎn)生的三個(gè)要素,可從三個(gè)方面抑制干擾信號(hào):
l抑制干擾源
l消除干擾信號(hào)的耦合
l在工作系統(tǒng)中抑制干擾
在實(shí)際的監(jiān)控系統(tǒng)中,干擾信號(hào)往往由其他系統(tǒng)或設(shè)備產(chǎn)生,監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工人員無(wú)法或無(wú)權(quán)改進(jìn),這種情況抑制干擾源措施在此不加論述,僅從可為的方面論述抗干擾的措施。
1)傳輸線(xiàn)纜選擇
視頻電纜在電梯中隨著電梯的上下運(yùn)行,電纜總有一段受重力作用要彎曲變形,使電纜各層之間縱向受力不均或相反方向,在電梯反復(fù)運(yùn)動(dòng)中會(huì)造成電纜層之間的相對(duì)滑動(dòng),會(huì)產(chǎn)生摩擦電效應(yīng)成為噪聲源,同時(shí)也會(huì)拉伸屏蔽層,影響抗干擾效能。所以在選擇電纜時(shí)應(yīng)選擇各層間的粘合力強(qiáng)的電纜。
供電電纜選用RVVS絞線(xiàn),最好為屏蔽線(xiàn),屏蔽層在前端接地,以達(dá)到對(duì)電場(chǎng)和磁場(chǎng)干擾良好的抑制效果。
因?yàn)閭鬏斁€(xiàn)纜在電梯中隨著電梯的上下運(yùn)動(dòng),收重力作用線(xiàn)纜會(huì)產(chǎn)生拉伸形變,使線(xiàn)路的阻抗特性發(fā)生變化,降低信號(hào)傳輸信噪比;同時(shí)影響較高頻率的電場(chǎng)干擾屏蔽,且屏蔽層電流的均勻性變差,對(duì)磁場(chǎng)的屏蔽效果將大為降低。這種情況在高層電梯時(shí)尤其如此。所以選擇傳輸線(xiàn)纜應(yīng)滿(mǎn)足抗拉強(qiáng)度,,推薦使用自承式扁平復(fù)合電梯專(zhuān)用電纜,該電纜將視頻電纜、電源線(xiàn)、數(shù)據(jù)線(xiàn)和鋼絞線(xiàn)復(fù)合成一根扁平的帶狀電纜,整條電纜的拉力由鋼絞線(xiàn)來(lái)承受,抗拉強(qiáng)度大大提高,從而減少線(xiàn)纜拉伸形變?,F(xiàn)在有些電梯出廠(chǎng)時(shí)直接配備這種電纜作為隨行電纜。
2)線(xiàn)纜布局
視頻電纜其中一部分與電梯隨行運(yùn)動(dòng),如前干擾源論述,這部分電纜的運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生干擾,所以應(yīng)使隨行電纜盡量短,條件允許時(shí)可將視頻電纜出電梯井端設(shè)在電梯在井中部,再?gòu)钠渌ǖ酪刂骺厥?。這時(shí)井內(nèi)隨行視頻電纜長(zhǎng)度最短,大約只有井深的一半多一點(diǎn),引入的干擾也最小。
隨行運(yùn)動(dòng)部分的視頻電纜與電梯內(nèi)其他隨行電纜都是與視頻電纜并行且近距離捆扎,具有良好干擾耦合通道。所以捆扎前,應(yīng)盡可能了解其他隨行電纜的結(jié)構(gòu)和分布情況,盡量爭(zhēng)取使視頻電纜遠(yuǎn)離電流大、電壓高、頻率高的其他電纜,因?yàn)榇藭r(shí)干擾源(其他電纜)為近場(chǎng)干擾,干擾源電磁場(chǎng)強(qiáng)度按距離平方衰減。
若實(shí)際工程不允許視頻電纜從電梯中間出線(xiàn),須從電梯井的頂部或底部走出。這種情況下,有一半電纜是固定延伸連接,不運(yùn)動(dòng)。這部分電纜鋪設(shè)時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離電梯本身隨行電纜;且電纜穿金屬管或走金屬槽,金屬管槽接地,以屏蔽干擾對(duì)這部分電纜的影響。
從電梯井出線(xiàn)端到監(jiān)控中心的電纜,應(yīng)走金屬管或走金屬槽且在出線(xiàn)端處接地,以屏蔽沿途環(huán)境干擾對(duì)這部分電纜的影響。盡量遠(yuǎn)離其他動(dòng)力線(xiàn)纜,尤其當(dāng)在視頻傳輸線(xiàn)纜電梯出線(xiàn)端途徑電梯機(jī)房,更應(yīng)使電纜盡可能遠(yuǎn)離電梯動(dòng)力設(shè)備。
3)視頻系統(tǒng)前端供電及供電線(xiàn)路
視頻系統(tǒng)前端(攝像機(jī)等設(shè)備)供電最好從主控室集中提供,盡可能不在電梯轎廂處直接取電。從抗干擾角度考慮應(yīng)采用交流供電(一般為AC24V),配置電源適配器為攝像機(jī)供電。電源適配器盡量選擇線(xiàn)性電源(變壓器型),電源適配器應(yīng)選用紋波小的優(yōu)質(zhì)電源,并盡量靠近攝像機(jī)以使電源輸出線(xiàn)最短,防止公共阻抗干擾。若環(huán)境干擾太大,供電線(xiàn)路可穿套磁環(huán)或纏繞磁環(huán)、接共模扼流圈等方式進(jìn)行高頻濾波;可定制初、次級(jí)隔離型變壓器的電源適配器,電源屏蔽體引線(xiàn)與電源輸出的地相連,以消除變壓器初次級(jí)分布電容造成的高頻干擾耦合。
若無(wú)法集中供電,可選擇從電梯轎箱中照明電中取電,不使用動(dòng)力電。同前可采用供電線(xiàn)路穿套磁環(huán)或纏繞磁環(huán)、接共模扼流圈、使用初、次級(jí)隔離型變壓器的電源適配器措施抑制干擾。
首先判斷是否是電源干擾的方法:找一塊蓄電池,直接給攝像機(jī)供電,若干擾排除則證明是電源干擾,不能排除則證明是其他原因造成的干擾(也可能是攝像機(jī)本身問(wèn)題)。
注意當(dāng)電源將干擾引入攝像機(jī)時(shí),因視頻源被干擾,即使采用抗干擾設(shè)備(視頻抗干擾器)也無(wú)法減輕視頻圖像干擾的現(xiàn)狀。這點(diǎn)也可用于檢測(cè)是否電源干擾的方法。
若判斷為電源干擾,首先檢測(cè)供電電源輸入電壓是否降低(可能是前端供電功率不夠或傳輸線(xiàn)路衰減組成),電壓降低可能使電源工作不正常,使輸出電壓不穩(wěn),紋波很大,本身即為一干擾源。
4)視頻接頭
線(xiàn)纜接頭盡量少,線(xiàn)纜連接處應(yīng)使用BNC連接器,BNC接頭與電纜芯線(xiàn)務(wù)必焊接牢靠,電纜屏蔽網(wǎng)均布包裹于BNC接頭外殼圓周,且壓(焊)接牢固,無(wú)接觸不良。否則將使信號(hào)衰減增加,降低信噪比;產(chǎn)生接觸噪聲;大大降低電場(chǎng)干擾的屏蔽效果。
5)斷絕地環(huán)路
安裝時(shí)要特別注意攝像機(jī)金屬外殼、BNC頭的外殼、同軸電纜的屏蔽網(wǎng)等視頻信號(hào)的“地”和電梯轎箱、導(dǎo)軌間的絕緣,以免前后端雙端接地形成地環(huán)路。否則在低頻磁場(chǎng)干擾使會(huì)使磁場(chǎng)感應(yīng)的環(huán)路面積非常大,耦合很大的干擾信號(hào);如果前后端地之間存在電位差,會(huì)引入新的干擾源。當(dāng)環(huán)境中同時(shí)存在較大的高頻(>1MHz)磁干擾時(shí),可將攝像機(jī)地串接一小電容(如0.01u)與電梯轎箱相連。
6)使用抗干擾器
如果視頻干擾是由傳輸中噪聲耦合造成,使用視頻抗干擾器是最有效的方法。視頻抗干擾器原理是提高視頻信號(hào)幅值,徹底改變視頻信號(hào)低電平小信號(hào)易被干擾的特性,提高信噪比(也有采用高頻調(diào)制的移頻方式實(shí)現(xiàn),在此不加論述)。視頻抗干擾器有三個(gè)指標(biāo):一為信號(hào)幅值,幅值越高,抗干擾性越強(qiáng)。但放大器的放大倍數(shù)(增益)與帶寬恒定,放大倍數(shù)大,帶寬就小,而視頻信號(hào)為寬帶小信號(hào),要求信號(hào)大必須使放大倍數(shù)很大,但這又可能使的信號(hào)帶寬減小,使視頻信號(hào)失真;同時(shí)由于視頻系統(tǒng)為低阻抗,信號(hào)過(guò)大會(huì)使得功率消耗太大,以致于損壞器件或熱保護(hù)使設(shè)備不能工作。所以設(shè)計(jì)放大器時(shí)一定要兼顧放大倍數(shù)、帶寬和輸出功率的要求,這是一個(gè)難點(diǎn)。二為視頻信號(hào)的均衡,因?yàn)樵趥鬏敃r(shí),線(xiàn)纜對(duì)信號(hào)的衰減不均衡,高頻衰減大、低頻衰減小,對(duì)視頻信號(hào)高頻影響圖像細(xì)節(jié)和顏色。若放大器僅采用線(xiàn)性放大(對(duì)高低頻采用同一放大倍數(shù)),將會(huì)使得圖像清晰度降低、顏色變淡,對(duì)于較遠(yuǎn)距離的傳輸更加明顯。所以放大器設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)線(xiàn)路衰減特性,使高頻增益大、低頻增益小,此即為信號(hào)均衡技術(shù),因設(shè)備應(yīng)用時(shí)要兼顧遠(yuǎn)近距離的傳輸,均衡需可調(diào)節(jié),設(shè)計(jì)難道大,市場(chǎng)上大部分此類(lèi)產(chǎn)品無(wú)此功能。三為設(shè)備屏蔽性,因抗干擾器為電子設(shè)備,在強(qiáng)干擾環(huán)境工作,本身也需具備屏蔽干擾的功能,為防止外界高低頻干擾信號(hào)侵入,所以其外殼應(yīng)采用全封閉金屬結(jié)構(gòu)。
SYSTEK240采用獨(dú)特設(shè)計(jì),具有極高的傳輸信噪比,并綜合應(yīng)用共模抑制技術(shù)、屏蔽外殼結(jié)構(gòu)等增強(qiáng)抗干擾能力;具有視頻信號(hào)均衡功能,可根據(jù)電纜傳輸特性,對(duì)視頻傳輸?shù)乃p和頻率失真進(jìn)行補(bǔ)償,并采用預(yù)加重技術(shù),使視頻信號(hào)高頻抗干擾性更強(qiáng),傳輸后不降低圖像清晰度和顏色,圖像效果優(yōu)異,且可大大延長(zhǎng)傳輸距離(可達(dá)1000米)。同時(shí)具有防雷功能。特別適合強(qiáng)干擾環(huán)境的監(jiān)控。
4.采用RVVS電纜傳輸視頻,提高抗干擾能力
因?yàn)樵陔娞菥畠?nèi)視頻傳輸距離較短(一般在200米以?xún)?nèi)),可采用RVVS雙絞型電纜傳輸視頻,且因RVVS雙絞型電纜比較柔軟且為每芯多銅絲,隨著電梯運(yùn)動(dòng)彎曲時(shí)不易折斷,使用壽命會(huì)更長(zhǎng)。但RVVS電纜因分布電容比較大,信號(hào)帶寬不夠,對(duì)視頻信號(hào)高頻衰減大,使傳輸?shù)膱D像質(zhì)量不佳;另因視頻信號(hào)為非平衡信號(hào),對(duì)電場(chǎng)屏蔽作用很小,直接傳輸易受到電場(chǎng)干擾。所以需配備視頻雙絞線(xiàn)傳輸器,將單端信號(hào)轉(zhuǎn)化為平衡信號(hào)傳輸,同時(shí)在視頻信號(hào)傳輸前對(duì)高頻預(yù)加重處理,在接收端均衡調(diào)節(jié),恢復(fù)高質(zhì)量圖像。
1)利用RVVS雙絞型電纜傳輸視頻提高抗干擾能力的機(jī)理分析
①雙絞線(xiàn)環(huán)路面積較小,對(duì)磁場(chǎng)尤其是采用。且RVVS電纜線(xiàn)芯與護(hù)套附著緊密,不易產(chǎn)生摩擦電效應(yīng)噪聲。
②因RVVS為絞接平衡線(xiàn)(二根導(dǎo)線(xiàn)特性相同),視頻信號(hào)傳輸采用平衡電路,二根導(dǎo)線(xiàn)上傳輸?shù)囊曨l信號(hào)為一對(duì)幅度相等、極性相反的差模信號(hào),在接收端通過(guò)相減可使視頻信號(hào)倍增;而干擾信號(hào)對(duì)稱(chēng)的在絞線(xiàn)對(duì)上產(chǎn)生,為縱向共模信號(hào)(幅度相等、極性相同),接收端通過(guò)相減,兩根絞線(xiàn)感應(yīng)的干擾電流可完全消除。該方式無(wú)論對(duì)電場(chǎng)還是磁場(chǎng)干擾,都能夠很好抑制,且在大量實(shí)際應(yīng)用中得到驗(yàn)證。
2)RVV雙絞型電纜傳輸視頻的注意事項(xiàng)
①因RVVS電纜分布電容比較大,對(duì)視頻信號(hào)高頻衰減大,不適合遠(yuǎn)距離傳輸,可僅在與電梯隨行部分采用RVVS電纜,其后采用5類(lèi)以上網(wǎng)絡(luò)雙絞線(xiàn)傳輸,RVVS電纜與網(wǎng)線(xiàn)連接處為電梯中部附近。網(wǎng)絡(luò)雙絞線(xiàn)為寬帶信號(hào)線(xiàn)纜,發(fā)布電容小,適合遠(yuǎn)距離視頻傳輸,但網(wǎng)線(xiàn)為線(xiàn)芯線(xiàn)徑細(xì)且為單銅絲,易折斷,不適合用作電梯隨行電纜。這樣布線(xiàn)可使電梯隨行的RVVS電纜長(zhǎng)度最短(僅有井深的一半多一點(diǎn)),信號(hào)衰減可降至最低。RVVS電纜與網(wǎng)線(xiàn)連接方法:可先將RVVS電纜套上熱縮管;將二種電纜焊接牢固,無(wú)虛焊;熱縮管移到結(jié)點(diǎn)處,將裸露線(xiàn)纜和結(jié)點(diǎn)包裹,均勻加熱熱縮管使其收縮,注意應(yīng)使熱縮管緊裹連接處,使裸露銅線(xiàn)與外部空氣隔絕,防止年久氧化,破壞線(xiàn)路平衡性和阻抗匹配,影響視頻傳輸效果。
②為達(dá)到好的傳輸質(zhì)量和提高抗干擾性,傳輸線(xiàn)纜最好整根無(wú)接頭(上述RVVS與網(wǎng)線(xiàn)接頭除外)。
電梯監(jiān)控抗干擾技術(shù)原理與要點(diǎn)
1. 綜述
監(jiān)控工程中,電梯監(jiān)控由于應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜,視頻干擾問(wèn)題,是常見(jiàn)的工程中難題,若不能很好解決,監(jiān)控圖像在電梯工作時(shí),會(huì)產(chǎn)生諸如橫紋、斜紋、網(wǎng)紋、尖刺紋等嚴(yán)重的干擾,使工程質(zhì)量達(dá)不到預(yù)期要求甚至系統(tǒng)無(wú)法交付使用。
當(dāng)前系統(tǒng)集成商在電梯監(jiān)控中往往忽略干擾問(wèn)題,只是在工程施工中干擾出現(xiàn)時(shí),才被動(dòng)的解決。這樣既影響工程正常工期,又會(huì)使投資建設(shè)方對(duì)系統(tǒng)整體性能和質(zhì)量產(chǎn)生疑問(wèn),給后期維護(hù)和工程款項(xiàng)的支付造成困難;另外解決問(wèn)題所用設(shè)備(如抗干擾器),也很難重新申請(qǐng)款項(xiàng)。所以建議系統(tǒng)集成商在系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)電梯監(jiān)控的干擾問(wèn)題就予以考慮,將視頻抗干擾器等設(shè)備計(jì)入工程設(shè)備項(xiàng);選擇合適的傳輸方式和傳輸線(xiàn)纜;制定合理的施工方案,將隱患消彌于未然,使工程高質(zhì)高效的完成,為企業(yè)贏得良好的信譽(yù)。
本文旨在論述電梯監(jiān)控的特點(diǎn)及干擾產(chǎn)生的機(jī)理,使系統(tǒng)集成商在工程設(shè)計(jì)和施工中有的放矢,以技術(shù)手段解決干擾難題。
2. 干擾產(chǎn)生機(jī)理分析
干擾產(chǎn)生有三個(gè)要素:
l干擾源
l對(duì)干擾信號(hào)敏感的接收電路(或電子系統(tǒng))
l干擾源到接收電路(或電子系統(tǒng))的耦合通道
1)干擾源
電梯電機(jī)為高壓、大功率設(shè)備(相對(duì)于視頻系統(tǒng)),其啟停、加/減速、運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的干擾信號(hào),且現(xiàn)在電梯大多使用變頻電機(jī),作為干擾源其干擾信號(hào)從工作頻率到該頻率高次諧波分布很廣、頻譜很寬、功率較強(qiáng),而該干擾信號(hào)頻譜范圍可能覆蓋視頻信號(hào)的頻率區(qū)或高頻段。
在視頻傳輸中,由于電梯內(nèi)還有很多其它控制、動(dòng)力(照明、風(fēng)扇)、通信等電纜,各種電纜都會(huì)產(chǎn)生電磁輻射,而這些電纜與視頻電纜平行走線(xiàn),且長(zhǎng)度較長(zhǎng),易對(duì)視頻信號(hào)造成干擾。
外部干擾源為高電壓小電流時(shí),主要為電場(chǎng)干擾;干擾源為低電壓大電流時(shí),主要為磁場(chǎng)干擾。電梯監(jiān)控環(huán)境,電場(chǎng)、磁場(chǎng)干擾并存,且較嚴(yán)重。在干擾分析時(shí),近場(chǎng)(干擾源與被干擾系統(tǒng)間距離<干擾源波長(zhǎng)的1/6=可把電場(chǎng)和磁場(chǎng)分別處理;遠(yuǎn)場(chǎng)應(yīng)按電磁場(chǎng)組合來(lái)分析。
當(dāng)電纜中的介質(zhì)不與導(dǎo)體保持接觸時(shí),介質(zhì)由于摩擦可以帶電,稱(chēng)之為摩擦電效應(yīng)。這往往由于電纜機(jī)械彎曲而引起,這種電纜的帶電即成為噪聲源。
若傳輸電纜間有接頭,若接頭處連接不可靠,會(huì)產(chǎn)生接觸噪聲。接觸噪聲正比于直流電流的大小,功率密度正比于傳輸信號(hào)頻率的倒數(shù)(1/f),為低頻噪聲。這主要由于電纜接頭處虛焊或接頭長(zhǎng)期裸露于空氣中,接點(diǎn)氧化造成。
當(dāng)傳輸線(xiàn)在磁場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng),線(xiàn)的兩端即會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓,若一個(gè)工作導(dǎo)線(xiàn)在這種磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),導(dǎo)線(xiàn)上就會(huì)產(chǎn)生噪聲,噪聲大小取決于線(xiàn)纜的環(huán)路面積、移動(dòng)速度和磁場(chǎng)頻率,視頻電纜因其同軸性環(huán)路面積較小(理想同軸電纜,環(huán)路面積等于零,無(wú)噪聲信號(hào)。但實(shí)際電纜會(huì)有一定偏差,會(huì)有環(huán)路面積,一般較小),感應(yīng)的噪聲信號(hào)較小,但若磁場(chǎng)較強(qiáng),感應(yīng)產(chǎn)生的噪聲信號(hào)對(duì)視頻之類(lèi)的寬帶低電平信號(hào)仍可能產(chǎn)生較大的影響。由于電梯的動(dòng)力系統(tǒng)及其他設(shè)備會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的雜散磁場(chǎng),監(jiān)控傳輸線(xiàn)纜(電源及視頻信號(hào)線(xiàn))又隨著電梯上下同步運(yùn)動(dòng),會(huì)產(chǎn)生這種干擾源,尤其當(dāng)視頻傳輸線(xiàn)纜屏蔽層前后端接地時(shí),對(duì)低頻磁場(chǎng)其環(huán)路面積會(huì)非常大,線(xiàn)路上感應(yīng)的噪聲信號(hào)會(huì)很強(qiáng),將對(duì)視頻信號(hào)產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。
當(dāng)視頻系統(tǒng)前端設(shè)備和后端設(shè)備都接地,且地線(xiàn)與交流電源地相同,因交流電源地之間會(huì)有較大的電位差,作為干擾源會(huì)使視頻圖像產(chǎn)生嚴(yán)重的工頻干擾,具體表現(xiàn)為圖像中出現(xiàn)一條橫線(xiàn),當(dāng)視頻信號(hào)場(chǎng)頻與電源同步時(shí),此橫線(xiàn)靜止不動(dòng);當(dāng)二者不同步時(shí),此橫線(xiàn)將以電源頻率與視頻信號(hào)場(chǎng)頻之差上下移動(dòng)。
2)視頻系統(tǒng)(接收器)
視頻系統(tǒng)包括前端(信息采集)、傳輸系統(tǒng)、后端(信息處理)部分,前端設(shè)備攝像機(jī)將采集的圖像信息轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的視頻信號(hào)輸出,該視頻信號(hào)為寬帶(10~6MHz)小信號(hào)(1~2Vpp),信噪比較低,對(duì)干擾噪聲比較敏感。由于電梯環(huán)境中各種干擾源和耦合通道的存在,若不采取有效措施,會(huì)對(duì)視頻系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生的干擾,根據(jù)干擾信號(hào)頻率的不同,視頻圖像表現(xiàn)為橫紋、斜紋、網(wǎng)紋、尖刺狀紋干擾。尤其在樓層高時(shí),傳輸線(xiàn)路較長(zhǎng),線(xiàn)路的衰減使得信噪比進(jìn)一步降低,干擾會(huì)更加嚴(yán)重。
3)干擾波的耦合
干擾源所產(chǎn)生的電磁干擾波,通過(guò)耦合使視頻信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)的干擾噪聲。與電梯監(jiān)控相關(guān)的噪聲耦合方式有以下幾種:
①傳導(dǎo)耦合
傳輸導(dǎo)線(xiàn)經(jīng)過(guò)具有噪聲的環(huán)境中,即拾取噪聲并傳送到電子系統(tǒng)設(shè)備中造成干擾。電梯監(jiān)控中的傳導(dǎo)耦合干擾,主要為干擾噪聲經(jīng)電源、視頻傳輸線(xiàn)路傳至系統(tǒng)。電源噪聲將使被供電的攝像機(jī)輸出的視頻信號(hào)被干擾,因視頻源被干擾,即使在傳輸中加抗干擾設(shè)備亦無(wú)法消除;視頻信號(hào)在傳輸線(xiàn)路上被干擾,將直接影響視頻圖像。
②經(jīng)公共阻抗耦合
當(dāng)兩個(gè)系統(tǒng)電路的電流經(jīng)一個(gè)公共阻抗時(shí),一個(gè)系統(tǒng)電路的電流在該公共阻抗上形成的電壓影響到另一個(gè)系統(tǒng)電路中,此即為公共阻抗耦合。公共阻抗可以是電阻、電容、電感。該耦合一般發(fā)生在兩個(gè)系統(tǒng)電路共地或共電源時(shí)。
③電場(chǎng)(電容性)耦合
當(dāng)干擾源產(chǎn)生的干擾波是以電壓形式出現(xiàn)時(shí),干擾源與工作系統(tǒng)(被干擾系統(tǒng))之間就存在電場(chǎng)耦合。干擾電壓經(jīng)二者間的雜散電容耦合到工作系統(tǒng)電路。
干擾電壓產(chǎn)生于工作系統(tǒng)與地之間且正比于干擾源的電壓和頻率、被干擾系統(tǒng)的輸入阻抗、耦合電容。對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)工作環(huán)境,干擾源電壓和頻率無(wú)法改變,視頻系統(tǒng)的輸入阻抗固定(75),僅可通過(guò)減少耦合電容降低干擾。減少耦合電容可通過(guò)改變傳輸線(xiàn)纜的方向、屏蔽或使傳輸導(dǎo)線(xiàn)遠(yuǎn)離其他產(chǎn)生干擾的線(xiàn)纜方式實(shí)現(xiàn)。
④磁場(chǎng)(互感)耦合
當(dāng)干擾源產(chǎn)生的干擾波以電流形式出現(xiàn)時(shí),干擾源的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)工作系統(tǒng)(被干擾系統(tǒng))的作用可等效為互感耦合。僅可通過(guò)減少互感降低干擾。
互感耦合產(chǎn)生的干擾電壓與工作系統(tǒng)電路相串連且正比于干擾源電流、頻率和二者之間的互感。對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)工作環(huán)境,干擾源電流和頻率無(wú)法改變,僅可通過(guò)減少互感來(lái)降低干擾。減少互感可通過(guò)將干擾源線(xiàn)纜兩根導(dǎo)線(xiàn)絞合,利用絞合線(xiàn)上的電流方向相反將磁場(chǎng)相互抵消;使傳輸線(xiàn)纜盡量遠(yuǎn)離干擾源或視頻系統(tǒng)線(xiàn)纜避開(kāi)干擾場(chǎng)的垂直方向;減少工作系統(tǒng)回路面積等方式實(shí)現(xiàn)。
⑤輻射電磁場(chǎng)感應(yīng)
輻射的電場(chǎng)和磁場(chǎng)會(huì)造成噪聲耦合,所有電子設(shè)備包括導(dǎo)線(xiàn)在內(nèi),當(dāng)有電荷運(yùn)動(dòng)時(shí)都會(huì)輻射電磁場(chǎng)。干擾的感應(yīng)電壓正比于電磁場(chǎng)強(qiáng)度。電子設(shè)備傳輸線(xiàn)纜具有天線(xiàn)效應(yīng),即能夠輻射干擾波或接收干擾波。當(dāng)干擾源線(xiàn)纜長(zhǎng)度接近其干擾信號(hào)的1/2波長(zhǎng)時(shí),干擾輻射效率最高,當(dāng)工作系統(tǒng)(被干擾系統(tǒng))的傳輸線(xiàn)纜長(zhǎng)度接近干擾信號(hào)的1/2時(shí),干擾耦合效率最高,此時(shí)若干擾信號(hào)功率較大就會(huì)對(duì)工作系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾。電梯動(dòng)力系統(tǒng)工作時(shí)作其干擾信號(hào)從工作頻率到該頻率高次諧波分布很廣,功率亦較強(qiáng),干擾信號(hào)會(huì)通過(guò)各類(lèi)傳輸電纜輻射較強(qiáng)的干擾波,而視頻系統(tǒng)的電源和信號(hào)線(xiàn)像天線(xiàn)一樣接收這類(lèi)干擾信號(hào),從而對(duì)視頻系統(tǒng)造成干擾。
3.抗干擾措施
根據(jù)干擾產(chǎn)生的三個(gè)要素,可從三個(gè)方面抑制干擾信號(hào):
l抑制干擾源
l消除干擾信號(hào)的耦合
l在工作系統(tǒng)中抑制干擾
在實(shí)際的監(jiān)控系統(tǒng)中,干擾信號(hào)往往由其他系統(tǒng)或設(shè)備產(chǎn)生,監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工人員無(wú)法或無(wú)權(quán)改進(jìn),這種情況抑制干擾源措施在此不加論述,僅從可為的方面論述抗干擾的措施。
1)傳輸線(xiàn)纜選擇
視頻電纜在電梯中隨著電梯的上下運(yùn)行,電纜總有一段受重力作用要彎曲變形,使電纜各層之間縱向受力不均或相反方向,在電梯反復(fù)運(yùn)動(dòng)中會(huì)造成電纜層之間的相對(duì)滑動(dòng),會(huì)產(chǎn)生摩擦電效應(yīng)成為噪聲源,同時(shí)也會(huì)拉伸屏蔽層,影響抗干擾效能。所以在選擇電纜時(shí)應(yīng)選擇各層間的粘合力強(qiáng)的電纜。
供電電纜選用RVVS絞線(xiàn),最好為屏蔽線(xiàn),屏蔽層在前端接地,以達(dá)到對(duì)電場(chǎng)和磁場(chǎng)干擾良好的抑制效果。
因?yàn)閭鬏斁€(xiàn)纜在電梯中隨著電梯的上下運(yùn)動(dòng),收重力作用線(xiàn)纜會(huì)產(chǎn)生拉伸形變,使線(xiàn)路的阻抗特性發(fā)生變化,降低信號(hào)傳輸信噪比;同時(shí)影響較高頻率的電場(chǎng)干擾屏蔽,且屏蔽層電流的均勻性變差,對(duì)磁場(chǎng)的屏蔽效果將大為降低。這種情況在高層電梯時(shí)尤其如此。所以選擇傳輸線(xiàn)纜應(yīng)滿(mǎn)足抗拉強(qiáng)度,,推薦使用自承式扁平復(fù)合電梯專(zhuān)用電纜,該電纜將視頻電纜、電源線(xiàn)、數(shù)據(jù)線(xiàn)和鋼絞線(xiàn)復(fù)合成一根扁平的帶狀電纜,整條電纜的拉力由鋼絞線(xiàn)來(lái)承受,抗拉強(qiáng)度大大提高,從而減少線(xiàn)纜拉伸形變?,F(xiàn)在有些電梯出廠(chǎng)時(shí)直接配備這種電纜作為隨行電纜。
2)線(xiàn)纜布局
視頻電纜其中一部分與電梯隨行運(yùn)動(dòng),如前干擾源論述,這部分電纜的運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生干擾,所以應(yīng)使隨行電纜盡量短,條件允許時(shí)可將視頻電纜出電梯井端設(shè)在電梯在井中部,再?gòu)钠渌ǖ酪刂骺厥?。這時(shí)井內(nèi)隨行視頻電纜長(zhǎng)度最短,大約只有井深的一半多一點(diǎn),引入的干擾也最小。
隨行運(yùn)動(dòng)部分的視頻電纜與電梯內(nèi)其他隨行電纜都是與視頻電纜并行且近距離捆扎,具有良好干擾耦合通道。所以捆扎前,應(yīng)盡可能了解其他隨行電纜的結(jié)構(gòu)和分布情況,盡量爭(zhēng)取使視頻電纜遠(yuǎn)離電流大、電壓高、頻率高的其他電纜,因?yàn)榇藭r(shí)干擾源(其他電纜)為近場(chǎng)干擾,干擾源電磁場(chǎng)強(qiáng)度按距離平方衰減。
若實(shí)際工程不允許視頻電纜從電梯中間出線(xiàn),須從電梯井的頂部或底部走出。這種情況下,有一半電纜是固定延伸連接,不運(yùn)動(dòng)。這部分電纜鋪設(shè)時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離電梯本身隨行電纜;且電纜穿金屬管或走金屬槽,金屬管槽接地,以屏蔽干擾對(duì)這部分電纜的影響。
從電梯井出線(xiàn)端到監(jiān)控中心的電纜,應(yīng)走金屬管或走金屬槽且在出線(xiàn)端處接地,以屏蔽沿途環(huán)境干擾對(duì)這部分電纜的影響。盡量遠(yuǎn)離其他動(dòng)力線(xiàn)纜,尤其當(dāng)在視頻傳輸線(xiàn)纜電梯出線(xiàn)端途徑電梯機(jī)房,更應(yīng)使電纜盡可能遠(yuǎn)離電梯動(dòng)力設(shè)備。
3)視頻系統(tǒng)前端供電及供電線(xiàn)路
視頻系統(tǒng)前端(攝像機(jī)等設(shè)備)供電最好從主控室集中提供,盡可能不在電梯轎廂處直接取電。從抗干擾角度考慮應(yīng)采用交流供電(一般為AC24V),配置電源適配器為攝像機(jī)供電。電源適配器盡量選擇線(xiàn)性電源(變壓器型),電源適配器應(yīng)選用紋波小的優(yōu)質(zhì)電源,并盡量靠近攝像機(jī)以使電源輸出線(xiàn)最短,防止公共阻抗干擾。若環(huán)境干擾太大,供電線(xiàn)路可穿套磁環(huán)或纏繞磁環(huán)、接共模扼流圈等方式進(jìn)行高頻濾波;可定制初、次級(jí)隔離型變壓器的電源適配器,電源屏蔽體引線(xiàn)與電源輸出的地相連,以消除變壓器初次級(jí)分布電容造成的高頻干擾耦合。
若無(wú)法集中供電,可選擇從電梯轎箱中照明電中取電,不使用動(dòng)力電。同前可采用供電線(xiàn)路穿套磁環(huán)或纏繞磁環(huán)、接共模扼流圈、使用初、次級(jí)隔離型變壓器的電源適配器措施抑制干擾。
首先判斷是否是電源干擾的方法:找一塊蓄電池,直接給攝像機(jī)供電,若干擾排除則證明是電源干擾,不能排除則證明是其他原因造成的干擾(也可能是攝像機(jī)本身問(wèn)題)。
注意當(dāng)電源將干擾引入攝像機(jī)時(shí),因視頻源被干擾,即使采用抗干擾設(shè)備(視頻抗干擾器)也無(wú)法減輕視頻圖像干擾的現(xiàn)狀。這點(diǎn)也可用于檢測(cè)是否電源干擾的方法。
若判斷為電源干擾,首先檢測(cè)供電電源輸入電壓是否降低(可能是前端供電功率不夠或傳輸線(xiàn)路衰減組成),電壓降低可能使電源工作不正常,使輸出電壓不穩(wěn),紋波很大,本身即為一干擾源。
4)視頻接頭
線(xiàn)纜接頭盡量少,線(xiàn)纜連接處應(yīng)使用BNC連接器,BNC接頭與電纜芯線(xiàn)務(wù)必焊接牢靠,電纜屏蔽網(wǎng)均布包裹于BNC接頭外殼圓周,且壓(焊)接牢固,無(wú)接觸不良。否則將使信號(hào)衰減增加,降低信噪比;產(chǎn)生接觸噪聲;大大降低電場(chǎng)干擾的屏蔽效果。
5)斷絕地環(huán)路
安裝時(shí)要特別注意攝像機(jī)金屬外殼、BNC頭的外殼、同軸電纜的屏蔽網(wǎng)等視頻信號(hào)的"地"和電梯轎箱、導(dǎo)軌間的絕緣,以免前后端雙端接地形成地環(huán)路。否則在低頻磁場(chǎng)干擾使會(huì)使磁場(chǎng)感應(yīng)的環(huán)路面積非常大,耦合很大的干擾信號(hào);如果前后端地之間存在電位差,會(huì)引入新的干擾源。當(dāng)環(huán)境中同時(shí)存在較大的高頻(>1MHz)磁干擾時(shí),可將攝像機(jī)地串接一小電容(如0.01u)與電梯轎箱相連。
6)使用抗干擾器
如果視頻干擾是由傳輸中噪聲耦合造成,使用視頻抗干擾器是最有效的方法。視頻抗干擾器原理是提高視頻信號(hào)幅值,徹底改變視頻信號(hào)低電平小信號(hào)易被干擾的特性,提高信噪比(也有采用高頻調(diào)制的移頻方式實(shí)現(xiàn),在此不加論述)。視頻抗干擾器有三個(gè)指標(biāo):一為信號(hào)幅值,幅值越高,抗干擾性越強(qiáng)。但放大器的放大倍數(shù)(增益)與帶寬恒定,放大倍數(shù)大,帶寬就小,而視頻信號(hào)為寬帶小信號(hào),要求信號(hào)大必須使放大倍數(shù)很大,但這又可能使的信號(hào)帶寬減小,使視頻信號(hào)失真;同時(shí)由于視頻系統(tǒng)為低阻抗,信號(hào)過(guò)大會(huì)使得功率消耗太大,以致于損壞器件或熱保護(hù)使設(shè)備不能工作。所以設(shè)計(jì)放大器時(shí)一定要兼顧放大倍數(shù)、帶寬和輸出功率的要求,這是一個(gè)難點(diǎn)。二為視頻信號(hào)的均衡,因?yàn)樵趥鬏敃r(shí),線(xiàn)纜對(duì)信號(hào)的衰減不均衡,高頻衰減大、低頻衰減小,對(duì)視頻信號(hào)高頻影響圖像細(xì)節(jié)和顏色。若放大器僅采用線(xiàn)性放大(對(duì)高低頻采用同一放大倍數(shù)),將會(huì)使得圖像清晰度降低、顏色變淡,對(duì)于較遠(yuǎn)距離的傳輸更加明顯。所以放大器設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)線(xiàn)路衰減特性,使高頻增益大、低頻增益小,此即為信號(hào)均衡技術(shù),因設(shè)備應(yīng)用時(shí)要兼顧遠(yuǎn)近距離的傳輸,均衡需可調(diào)節(jié),設(shè)計(jì)難道大,市場(chǎng)上大部分此類(lèi)產(chǎn)品無(wú)此功能。三為設(shè)備屏蔽性,因抗干擾器為電子設(shè)備,在強(qiáng)干擾環(huán)境工作,本身也需具備屏蔽干擾的功能,為防止外界高低頻干擾信號(hào)侵入,所以其外殼應(yīng)采用全封閉金屬結(jié)構(gòu)。
SYSTEK240采用獨(dú)特設(shè)計(jì),具有極高的傳輸信噪比,并綜合應(yīng)用共模抑制技術(shù)、屏蔽外殼結(jié)構(gòu)等增強(qiáng)抗干擾能力;具有視頻信號(hào)均衡功能,可根據(jù)電纜傳輸特性,對(duì)視頻傳輸?shù)乃p和頻率失真進(jìn)行補(bǔ)償,并采用預(yù)加重技術(shù),使視頻信號(hào)高頻抗干擾性更強(qiáng),傳輸后不降低圖像清晰度和顏色,圖像效果優(yōu)異,且可大大延長(zhǎng)傳輸距離(可達(dá)1000米)。同時(shí)具有防雷功能。特別適合強(qiáng)干擾環(huán)境的監(jiān)控。
4.采用RVVS電纜傳輸視頻,提高抗干擾能力
因?yàn)樵陔娞菥畠?nèi)視頻傳輸距離較短(一般在200米以?xún)?nèi)),可采用RVVS雙絞型電纜傳輸視頻,且因RVVS雙絞型電纜比較柔軟且為每芯多銅絲,隨著電梯運(yùn)動(dòng)彎曲時(shí)不易折斷,使用壽命會(huì)更長(zhǎng)。但RVVS電纜因分布電容比較大,信號(hào)帶寬不夠,對(duì)視頻信號(hào)高頻衰減大,使傳輸?shù)膱D像質(zhì)量不佳;另因視頻信號(hào)為非平衡信號(hào),對(duì)電場(chǎng)屏蔽作用很小,直接傳輸易受到電場(chǎng)干擾。所以需配備視頻雙絞線(xiàn)傳輸器,將單端信號(hào)轉(zhuǎn)化為平衡信號(hào)傳輸,同時(shí)在視頻信號(hào)傳輸前對(duì)高頻預(yù)加重處理,在接收端均衡調(diào)節(jié),恢復(fù)高質(zhì)量圖像。
1)利用RVVS雙絞型電纜傳輸視頻提高抗干擾能力的機(jī)理分析
①雙絞線(xiàn)環(huán)路面積較小,對(duì)磁場(chǎng)尤其是采用。且RVVS電纜線(xiàn)芯與護(hù)套附著緊密,不易產(chǎn)生摩擦電效應(yīng)噪聲。
②因RVVS為絞接平衡線(xiàn)(二根導(dǎo)線(xiàn)特性相同),視頻信號(hào)傳輸采用平衡電路,二根導(dǎo)線(xiàn)上傳輸?shù)囊曨l信號(hào)為一對(duì)幅度相等、極性相反的差模信號(hào),在接收端通過(guò)相減可使視頻信號(hào)倍增;而干擾信號(hào)對(duì)稱(chēng)的在絞線(xiàn)對(duì)上產(chǎn)生,為縱向共模信號(hào)(幅度相等、極性相同),接收端通過(guò)相減,兩根絞線(xiàn)感應(yīng)的干擾電流可完全消除。該方式無(wú)論對(duì)電場(chǎng)還是磁場(chǎng)干擾,都能夠很好抑制,且在大量實(shí)際應(yīng)用中得到驗(yàn)證。
2)RVV雙絞型電纜傳輸視頻的注意事項(xiàng)
①因RVVS電纜分布電容比較大,對(duì)視頻信號(hào)高頻衰減大,不適合遠(yuǎn)距離傳輸,可僅在與電梯隨行部分采用RVVS電纜,其后采用5類(lèi)以上網(wǎng)絡(luò)雙絞線(xiàn)傳輸,RVVS電纜與網(wǎng)線(xiàn)連接處為電梯中部附近。網(wǎng)絡(luò)雙絞線(xiàn)為寬帶信號(hào)線(xiàn)纜,發(fā)布電容小,適合遠(yuǎn)距離視頻傳輸,但網(wǎng)線(xiàn)為線(xiàn)芯線(xiàn)徑細(xì)且為單銅絲,易折斷,不適合用作電梯隨行電纜。這樣布線(xiàn)可使電梯隨行的RVVS電纜長(zhǎng)度最短(僅有井深的一半多一點(diǎn)),信號(hào)衰減可降至最低。RVVS電纜與網(wǎng)線(xiàn)連接方法:可先將RVVS電纜套上熱縮管;將二種電纜焊接牢固,無(wú)虛焊;熱縮管移到結(jié)點(diǎn)處,將裸露線(xiàn)纜和結(jié)點(diǎn)包裹,均勻加熱熱縮管使其收縮,注意應(yīng)使熱縮管緊裹連接處,使裸露銅線(xiàn)與外部空氣隔絕,防止年久氧化,破壞線(xiàn)路平衡性和阻抗匹配,影響視頻傳輸效果。
②為達(dá)到好的傳輸質(zhì)量和提高抗干擾性,傳輸線(xiàn)纜最好整根無(wú)接頭(上述RVVS與網(wǎng)線(xiàn)接頭除外)。
1、如果是無(wú)線(xiàn)電的話(huà)就用無(wú)線(xiàn)電好了,網(wǎng)上應(yīng)該都有賣(mài).2、如果是有線(xiàn)電就麻煩一點(diǎn),要么直接剪線(xiàn),要么在導(dǎo)線(xiàn)周?chē)帽容^強(qiáng)的磁場(chǎng)干擾可.3、首先要說(shuō)是無(wú)線(xiàn)的還是有線(xiàn),無(wú)線(xiàn)的好弄。網(wǎng)上直接有賣(mài),很多的。 4、...
干擾是如何產(chǎn)生的:同軸電纜,不管具有一層,兩層還是四個(gè)層,電氣上都是互相導(dǎo)通的一個(gè)同軸外導(dǎo)體層,只是具體結(jié)構(gòu)和厚度不同而已。實(shí)際工程應(yīng)用中,干擾源主要有日光燈干擾、電梯干擾、強(qiáng)電干擾、發(fā)電設(shè)備、變頻設(shè)...
電梯干擾的解決辦法:電梯視頻干擾的主要成因以上已經(jīng)進(jìn)行了詳細(xì)的分析,只要找準(zhǔn)干擾產(chǎn)生的原因,干擾問(wèn)題就可以迎刃而解。解決電梯干擾應(yīng)主要從以下幾點(diǎn)入手:1、 選擇衰減系數(shù)小、性能好、抗拉強(qiáng)度高的視頻電纜...
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地鐵詭事最新章節(jié): http://www.pbtxt.com/38642/ 地鐵詭事最新章節(jié) 0 仐辷蛈 www.bf.edu.cn 電梯視頻監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸與干擾 傳統(tǒng)電梯監(jiān)控是將視頻線(xiàn)混編于隨行電纜中,在由電梯機(jī)房輸出連接至監(jiān)控中心,系統(tǒng) 構(gòu)架簡(jiǎn)單。但電梯井道是一個(gè)較為復(fù)雜的環(huán)境,很多工程的視頻監(jiān)控圖像在電梯井道環(huán)境中 受到不同程度的干擾,這一直是最常見(jiàn)、最難對(duì)付、也是最受關(guān)注的問(wèn)題之一。下面我們就 此來(lái)討論問(wèn)題的解決方法。 一、首先我們先來(lái)分析電梯干擾產(chǎn)生的原理 1) .電梯井內(nèi)通常布置了動(dòng)力、照明、風(fēng)扇、控制、通信等線(xiàn)纜,各種電纜都會(huì)產(chǎn)生電 磁輻射;假如使用同軸電纜傳輸,與天線(xiàn)接收原理相同,同軸電纜也會(huì) "接收 "這些干擾,即 干擾電磁場(chǎng)在電纜上產(chǎn)生干擾感應(yīng)電流,這個(gè)干擾感應(yīng)電流也就會(huì)在電纜外導(dǎo)體(編織網(wǎng)) 縱向電阻上產(chǎn)生干擾感應(yīng)電壓(電動(dòng)勢(shì)) ,這個(gè)干擾感應(yīng)電壓剛好串聯(lián)在視頻信
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電梯作為建筑物必不可少的運(yùn)載工具,在電梯箱內(nèi)安裝視頻設(shè)備已日益成為普遍而有效的監(jiān)控方法。但是,電梯箱內(nèi)的視頻監(jiān)控設(shè)備遭到電磁干擾(EMI),輕則導(dǎo)致監(jiān)視器顯示的圖像不清晰,或出現(xiàn)黑白杠、木紋狀滾動(dòng),重則出現(xiàn)大面積網(wǎng)紋干擾,以至顯示紊亂,形不成圖像和同步信號(hào),甚至控制失靈,是令安防業(yè)十分頭痛的老大難問(wèn)題。
電梯干擾的解決辦法:
電梯視頻干擾的主要成因以上已經(jīng)進(jìn)行了詳細(xì)的分析,只要找準(zhǔn)干擾產(chǎn)生的原因,干擾問(wèn)題就可以迎刃而解。解決電梯干擾應(yīng)主要從以下幾點(diǎn)入手:
1、 選擇衰減系數(shù)小、屏蔽性能好、抗拉強(qiáng)度高的視頻電纜,這樣可以提高自身的抗干擾能力,減小視頻衰減。
2、 合理的布線(xiàn):合理的布線(xiàn)可有效地避免干擾信號(hào)通過(guò)電纜“耦合”起來(lái),盡量減少與其它電纜的平行捆扎距離,使視頻電纜遠(yuǎn)離干擾。
3、 電源干擾也是視頻信號(hào)的重要干擾源。所以要使用紋波小的供電電源,防止電源干擾或采用機(jī)房集中供電,避免電源干擾,。若不能判斷干擾信號(hào)從什么地方引入系統(tǒng),首先判斷是否是電源干擾,找一塊蓄電池,直接給攝像機(jī)供電,若干擾排除則證明是電源干擾,不能排除則證明是傳輸電纜中的入侵干擾。 2100433B
干擾是如何產(chǎn)生的:
同軸電纜,不管具有一層,兩層還是四個(gè)屏蔽層,電氣上都是互相導(dǎo)通的一個(gè)同軸外導(dǎo)體屏蔽層,只是具體結(jié)構(gòu)和厚度不同而已。實(shí)際工程應(yīng)用中,干擾源主要有日光燈干擾、電梯干擾、強(qiáng)電干擾、發(fā)電設(shè)備、變頻設(shè)備和無(wú)線(xiàn)電發(fā)射設(shè)備干擾等
攝像機(jī)輸出視頻幅度Vo=2Vp-p,輸出阻抗為75Ω,同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體等效阻抗為Rc,外導(dǎo)體等效阻抗為Rd,Vi是干擾在同軸外導(dǎo)體縱向阻抗上形成的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(大小正比于Rd,嚴(yán)格講正比于縱向電抗Zd),末端設(shè)備對(duì)傳輸線(xiàn)來(lái)說(shuō)是一個(gè)Rh=75Ω匹配負(fù)載。顯然,終端負(fù)載Rh從傳輸回路中取得的信號(hào)電壓,是視頻信號(hào)Vo和干擾電動(dòng)勢(shì)Vi共同作用的結(jié)果。
Vab=(Vo ×75)÷[75×2 Rc Rd)] (Vi×75) ÷[75×2 Rc Rd)]
其中,第一項(xiàng)為負(fù)載獲得的有效視頻信號(hào),Voh=(Vo ×75)÷[75×2 Rc Rd)],
第二項(xiàng)為負(fù)載獲得的有效干擾信號(hào),Vih=(Vi×75) ÷[75×2 Rc Rd)],當(dāng)電纜很短時(shí),內(nèi)外導(dǎo)體電阻可以忽略,Rc Rd=0,這時(shí),有效視頻信號(hào)Voh=(Vo ×75)÷75×2 0)= Vo ×75÷75×2= Vo/2=1Vp-p;因?yàn)楦蓴_感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Vi正比于(Rc Rd),此時(shí)Vi=0,Vih =0;值得注意的是干擾信號(hào)Vi是由電纜縱向分布參數(shù)(阻抗或電阻)決定的,不是一個(gè)集中的點(diǎn)信號(hào)源,重要的是它串聯(lián)在視頻信號(hào)傳輸回路中,負(fù)載在取得攝像機(jī)視頻信號(hào)的同時(shí),也必然取得干擾信號(hào)。干擾的性質(zhì)屬于“加性干擾”,不管視頻信號(hào)有沒(méi)有,它始終存在。
動(dòng)態(tài)放大抗干擾器,對(duì)一些距離遠(yuǎn)或線(xiàn)路不良,和一些較為輕微強(qiáng)電、電梯干擾起作用
移頻抗干擾器,對(duì)一些強(qiáng)電干擾、電臺(tái)、電廠(chǎng)、電梯干擾起作用