视频监控受高频干扰问题的分析和处理

王超 陈亮 郑山宽

(国家新闻出版广电总局 2023台)

摘要：本文结合工作实际和经验，针对国产转动天线筒内视频监控系统出现的高频干扰现象做了详实的分析，同时通过深入研究、不断尝试，制度了一套可行的解决方案。关键词：转动天线 筒内视频监控系统 无线传输 无线路由

1.引言

在当今社会，视频监控无处不在，广泛应用于各个行业，它能帮助人们快速、准确的判断事情的真相，是人们日常工作中的好帮手。但是视频监控系统的信号源非常小，而且安装于各种恶劣环境中，环境因素会影响监控设备的正常运行，高频干扰就是一个困惑人们的棘手问题。2023台安装的是转动天线，筒内设备分布于这九层当中，非常不利于值班人员巡视设备，而且在加高压的情况下，不允许工作人员进入筒内，如何去掌握筒内设备的运行状态呢？视频监控是选择的首要手段。但由于筒内高频信号干扰非常严重，视频监控设备根本无法正常工作，经过不断的尝试和改造，最终找到了一套可行的办法，希望能对广大同行起到借鉴和帮助作用。

2.转动天线筒内监控系统的构建

2.1筒内监控系统的作用用于监控转动天线的各个关键部件在播音中有无异态，确保设备正常的运行，为安全传输发射工作提供可靠的保障。它提供一个方便的人机交互界面，通过键盘和显示器，操作者可以简单、直接地去实时观察筒内各个关键部件的运行情况，在出现异态时能够快速有效的准确定位事故点，为及时处理事故提供详实的资料。 2.2筒内监控系统的构成监控系统主要由摄像机部分、传输部分、控制与记录部分以及显示部分四部分组成。（1）摄像部分是监控系统的前沿部分，是整个系统的“眼睛”。远程红外线监控摄像头对画面进行录相，并通过数据线与网络硬盘录像机连接。摄像头的视频输出1VP-P，75?，均采用BNC接头。（2）数据传输线采用屏蔽双绞线，安装在转动天线桥架内。（3）网络硬盘录像机的作用就是时实录取视频监控资料，为事故调查起到记录和回放作用。（4）监视器是监控系统的显示部分，有了监视器的显示我们才能观看前端送过来的图像。作为视频监控不可缺的终端设备，充当着监控人员的“眼睛”，同时也为事后调查起到关键性作用。监视器放置于值班控制桌上便于值班员观察实时动态，根据监控画面做出及时合理的判断。 2.3监控系统摄像头的分布转动天线筒内监控系统共有七个监控摄像头，分别位于高频程式开关两个、低频程式开关两个、旋转关节一个、ATU控制柜一个、风冷监测一个。转动天线筒内监控摄像头分布示意图如图1所示。

图1 转动天线筒内监控摄像头分布示意图

3．视频信号的干扰、分析及解决方法

3．1常见视频信号的干扰情况视频信号干扰的产生可以分为下面三种情况：前端干扰、终端设备干扰和传输过程的干扰。前端干扰和终端设备干扰主要为电源干扰，可以通过设备可靠接地，加装电源滤波器等途径消除干扰。最难处理的就是传输过程的干扰，它的干扰存在途径最多，也是对监控系统干扰最严重的。本文主要分析高频信号对传输过程的干扰。 3．2传输过程干扰的分类传输过程中的干扰分为很多种，主要是以下几种较为常见：（1）电磁干扰是视频监控中最常见的干扰，视频线经过一些大型的用电设备、或是高压变电站、电机等，这类型设备会产生很强的电磁干扰，使视频线上的传输产生偏差，直观来看，就是使图像上混着很多杂波，如杂乱的“横道”、“波纹”、“网纹”或一阵杂乱的飞点、刺、线状等。（2）某些监控系统在用电设计上，采用了就近接电方式，有可能同一个区域中存在着不同的电位差，例如摄像机位置上使用的是A变电器输出的电源，而控制室用电则由另一个B变电器输出的电源，两部分的电位不同步，传输的视频线上带有很大的电位差，对图像也造成滚道干扰，这就是典型的电位差干扰。为解决电位差及保证用电稳定，监控系统的供电设计上，都建议采用集中供电方式：即从控制室内拉一条电源线到各监控点。集中供电电源有DC12V、AC24V、AC220V等，由于DC12V、AC24V电压低、降压快、传输距离近，所以使用得相对较少，而AC220V是最常用的输出电压，到每个摄像点时，通过变压器转换出设备所需要的电压。然而，AC220V是交流变频电源，却容易对视频信号产生干扰，特别在某些环境下，电源线与多条视频线扭成一团进入管道后，电源线与视频线相互绞缠在一起，随着距离越远，产生的交流影响更为明显，主要体现为图像中存着的“波形”条纹，而且是有规律的上下移动。（3）线缆损坏干扰主要是在布线施工过程中，如果接入视频线较多，绞缠在一起，选用的套管刚好适合时，往往在弯头处，需要用力扯线，如果扯动的频率高了，就有可能对线材的皮层、屏蔽网造成一定的损坏，有时候甚至于多条视频线外皮磨坏，内部屏蔽网相互接触，就会造成这几个图像信号相互影响，体现出“拉丝”、“斜点”等现象。 3．3 干扰的解决办法首先判断干扰的产生位置，从前段检查摄像头有无干扰，如有一般是通过电源进去的，可以先用12V电压源直接供电验证是否为电源干扰，若为电源干扰可以采用开关电源直接给摄像头供电，也可安装交流滤波器进行滤波。如果是通过传输过程产生的干扰，首先检查视频线的连接，屏蔽网有无破损等情况，另外可以考虑选择抗干扰器。目前，市场的抗干扰器基本原理有两种，一种是调制和解调的方法将噪声滤除，在摄像机端架设调制器将视频基带信号调制到38MHZ或更高频率，避开干扰频率，在显示器端架设低通滤波器将低于8MHZ的信号全部滤除，再经过解调将视频图像还原。但遇到干扰频率域38MHZ接近的话，那就只好用另外一种方法。另一种是采用将视频信号在前端进行幅度提升放大的方法，再在终端进行压缩，因为干扰信号的幅度是不变的，相对应的干扰信号也就被压缩了，这是一种广谱的抗干扰方法，但干扰信号有一定的残留，抗干扰的效果取决于视频信号放大的幅度和干扰信号的位置，幅度越大、干扰越靠近前端，抗干扰的效果越好。如果用了抗干扰器效果不明显，有可能是终端引起的干扰，这样就需要检查连接、电源、接地和设备本身问题等方面。

4．初期构建的监控系统的干扰成分分析

通过对监控系统的分布安装和传输线线路布局的测试发现：筒内监控系统的安装存在很多的错误和不足，急需我们进行升级整改。 4.1 前端干扰主要原因为摄像头采用了分布式供电，没有采用集中供电的方式，即摄像机在安装位置附近取电源，应电源都引自一处。摄像机要求的供电大多数工程应用中不从附近取电源，而是另外布设供电电源给摄像机供电。从抗干扰的角度说，可以基本消除各处参考电位不等的情况。 4.2传输过程干扰4.2.1传输过程的主要干扰源主要为转动天线旋转关节处电磁干扰导致。由于转动天线是360度全方位旋转，天线上面六层可以由两个驱动马达转动，天线下面两层是固定不动的，连接上下线路的是旋转关节。旋转关节的中心就是导电滑环，导电滑环属于电接触滑动连接应用范畴，是实现两个相对转动机构的图像、数据信号及动力传递的精密输电装置。特别适合应用于无限制的连续旋转，同时又需要从固定位置到旋转位置传送功率或数据的装置。精密导电滑环是一个空间小、走线相当密集的部件，各种信号都在滑环内集中，因此各信号间的互感、互容效应较大。因为滑刷和环道接触处无法屏蔽，其电容耦合尤其严重。发射机射频信号、转动天线的所有控制信号、电源信号、数据传输信号都要经过旋转关节的不同的导电滑环通向天线上面。由于摄像头的视频输出为峰峰值为1V,极易受到其它信号的干扰，尤其是发射机的射频信号，从而导致在发射机上天线工作时监控系统的信号干扰严重，甚至造成信号中断。4.2.2传输过程的其他干扰同时，传输过程的干扰还有线缆损坏干扰和交流电源干扰、露在外的馈管对视频信号传输线的干扰等，传输双绞线没有进行屏蔽接线，使用的双绞线衰减严重，视频传输线和交流供电线相互缠搅在一起等造成附加的干扰。

5．筒内监控系统的升级改造

5.1硬件改造为了更好的使用监控系统，同时针对系统存在的问题，根据转动天线筒内的实际情况和结合抗干扰的方法，从一下几个方面对筒内监控系统进行升级改造。（1）对传输线、电源线采取加强屏蔽、接地处理：由于视频信号的长距离传输，到达旋转关节时信号衰减严重，极易受到高频信号的干扰，更换原有传输双绞线降低传输衰减，并将新的双绞线穿入蛇皮线中，并把蛇皮线可靠接地。（2）采用无线传输信号，跳过旋转关节，使用将视频基带信号调制到更高频率的办法，避开干扰频率。利用两个无线路由器的WDS无线桥接技术，把有线传输变为无线传输跳过旋转关节的方法，无线路由器的工作频率为2.4-2.4835GHZ。点对点的无线桥接方式，短距离几乎没有影响，一般可提供从1M到11M的通信速率完全满足视频信号的传输需求。并且无线桥接通信在可靠性、可用性和抗干扰等很多方面都优于传统的有线网络连接方式。如图2所示：

图2.视频监控系统构建示意图

具体实施方案为：在B3层下方安装两个无线路由器TP-LINK150Mbps，把B4层、B6层、B8层的视频信号引到B3层下方，汇集七路视频监控信号的传输线。在B2层旋转关节支撑柱上安装一个无线路由器，该路由器通过双绞线与网络硬盘刻录机进行连接。然后，分别把两个B3层路由器与B2层路由器桥接，如图2所示。通过无线路由的WDS桥接技术完成视频信号的上下传输。（3）增加UPS，利用UPS内部的逆变器进行交流直流、直流交流变换，滤除电源中的干扰信号，解决由于电源噪音引起的干扰问题。UPS的净化功能由储能电池来完成，由于整流器对瞬时脉冲干扰不能消除，整流后的电压仍存在干扰脉冲。储能电池除可存储直流直能的功能外，对整流器来说就象接了一只大容器电容器，其等效电容量的大小，与储能电池容量大小成正比。由于电容两端的电压是不能突变的，即利用了电容器对脉冲的平滑特性消除了脉冲干扰，起到了净化功能，也称对干扰的屏蔽。（4）摄像头的电源供电方式由原来的分布供电改为了集中供电的方式，消除各处参考电位不等的情况。（5）把网络硬盘录像机可靠接地，并置于机柜内，减少终端设备干扰的可能性。 5.2软件设置 5.2.1无线路由器桥接的步骤无线路由器想要进行桥接的话，前提是两者必须都要支持桥接功能，并不是所有的无线路由器都支持桥接功能。我们采用的是三个TP-LINK的150G进行桥接。首先，将三台路由器分别称为A、B和C。实现A跟C桥接，B跟C桥接。（1）通过路由默认设置进入设置页面，为了便于三个路由器接入到内网中，可进行远程连接，在网络参数—LAN口设置中修改LAN口IP和子网掩码，分别将A、B、C设置成10.2.148.161，10.2.148.162,10.2.148.163，子网掩码255.255.255.129（2）在无线设置—基本设置中将A、B、C三个路由器的SSID号设置成自己识别的，信道和模式设置成相同，比如信道：11，模式：11bgn mixed，然后在开启无线功能，开启SSID广播，开启WDS前打钩，开启WDS的时候，设置页面会出现让桥接的SSID和BSSID，可以按照实际输入，然后保存重新启动路由器，即可连接成功，也可以直接点扫描，页面可以搜索到附近的路由，选中你要桥接的路由器，然后保存重启路由，即可桥接成功。设置页面如图3所示：

图3 无线路由器设置页面

（3）路由器A和B设置桥接都与C连接设置基本算完成后，C路由器要通过LAN口接入到我们内网，所有关闭C路由器的DHCP。C路由器的LAN口使用网线连接到机房内网交换机，即可通络内网的计算机远程访问三台路由器。 5.2.2摄像头IP地址的设定由于使用的是海康威视的网络摄像机和硬盘录像机，所有摄像机连接到A、B两个路由器上，在海康威视官方网站技术下载与支持中下载SADP软件，计算机连接到C路由器，将计算机IP地址配置成与C路由器同一网段，打开软件可以看到连接到A、B路由器上得网络摄像机，然后将IP地址一一设置成台内内网网段的且不冲突的IP。 5.2.3硬盘录像机网络设置和通道配置硬盘录像机点主菜单输入账号密码进入，找到网络设置。将IP地址配置成内网网段的IP地址10.2.148.203掩码255.255.255.128网关10.2.148.129。这时候硬盘录像机接入到内网交换机上，可以使用内网计算机通过WEB页面将网络摄像机IP地址写入到各个IP通道配置中，如果网络摄像机处于开机状态，此时该通道的在线状态一栏会显示在线，否则查看IP是否正确，网络摄像机是否开机，通道连接正常显示在线。这样我们通过无线路由器解除干扰，并将视频信号成功送到内网上。

6．结束语

新的筒内监控系统对旧版的系统的一些不足进行了改造，全面提升了筒内监控系统的综合性能，系统中新技术的使用，进一步提高了系统的可靠性、准确性、可观性。经过最近一段时间的实际运行，新系统的运行稳定可靠，得到了技术人员的一直认可，为台站的安全播出提供了强有力的保障。参考文献:王新稳.微波技术与天线.第二版.北京.电子工业出版社.2006年 编辑：中国新闻技术工作者联合会