高速公路收费系统视频图像干扰处理

     目前广东省区域联网收费系统已经运行有一年多的时间了，根据省政府精神，全省联网体系将由目前的6个区域合并成3个区域，即深圳区域、广州区域和珠三角区域。在联网收费体系中，采用*的现代化电子设备，其中包括通信系统、监控系统、计算机网络系统、对讲及监听系统、电源系统、防雷系统等综合系统，为目前高速公路运营的安全、准确、快捷、提供了有力的保障。

    图像监控系统是高速公路机电系统的重要组成部分，它是利用现代电子技术和计算机网络技术，高速公路监控系统一般由摄像、传输、控制三部分组成，主要设备包括摄像机、视频分配放大器、多画面分割器、矩阵切换器、硬盘录像机、监视器、计算机等组成。

    然而，由于种种原因，视频图像受干扰现象时有发生，主要表现为监控中心的监视器或硬盘录像机的显示器上的图像有蓝色条纹闪动、图像上有黑／白条纹上下或左右移动、图像闪烁、扭曲、雪花、重影等，若不及时处理或处理不当，会给日常监控、录像取证等造成相当的不便。如何消除干扰，解决图像干扰现象，是高速公路技术人员日常维护的一项重要工作。经笔者经验总结，图像干扰源产生主要由高频噪声干扰，比如大电感负载启、停；各点接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工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；设备本身性能降低等。在实际工作当中，要解决图像干扰的方法可以从下几个方面着手；接地系统、电源系统、传输系统、设备本身。

    接地系统
    根据《民用闭路监视电视系统工程技术规范》规定：◇系统采用的接地装置时，其接地电阻不得大于4欧姆；采用综合接地时，其接地电阻不得大于1欧姆。◇防雷接地装置宜与电气设备接地装置和埋地金属管道相连，当不连时，两者间的距离不宜小于20m。然而在实际施工过程中，由于公路环境尤其是高速公路环境的非凡性，再加上施工队伍素质的参差不齐，从而导致施工过程中并未*按工程技术规范执行。常见的有以下几种情况：接地电阻有的达不到规范要求，有的电气设备接地点并未有效连接有的接地点未做好防腐、防鼠、防机械损伤处理；有的配电柜、操作台、电缆桥架等未做到良好的接地处理；有的零、地线混接等。时间一长，这些接地措施的不良就可能导致图像受干扰现象出现，尤其是雷雨天，使得本应接地的两个接地点之间产生电势差，可能导致监视器的输入电平超出1v±3db的范围，出现图像失真或有干扰条纹：有的接地不良在碰到雷雨天时很轻易造成地电位反击，稍微的造成图像受到干扰，严重时还会损坏设备。笔者曾经碰到过这样一例：某收费站电脑系统试运行期间，监控中心模拟屏上的监视器上出现蓝色条纹并上下抖动。经调查发现，当时该收费站收费棚上正在安装广告牌，当使用电焊机进行焊接时，强大的冲击电流可能对视频图像产生了干扰，当不使用电焊机时干扰现象就自然消失了。广告施工完成一段时间后，该干扰现象又再次出现，且天天都在某一固定时间段出现，检查设备及接地状况都良好，多次检查都无功而返。正当大家都为这干扰烦恼时，未曾料一次偶然的机会发现，该收费站的厨房天天上午大约1O点左右要开消毒碗柜，当消毒碗柜开机运行时立即出现上述干扰现象，而停止使用消毒碗柜后干扰就自动消失。于是笔者同电工一起对厨房消毒碗柜的接地和供电系统进行检查，发现消毒碗柜所用墙壁上的插座内部的零、地线接反了，因此每次开机时通过此零、地线干扰到机房的电气设备接地系统，从而造成图像干扰，将其零、地线调换后故障再也没有出现过。困扰我一段时间的疑难问题终于得到解决。

    电源系统
    根据“规范”规定：摄像机宜采用集中供电；摄像机宜由监控室引专线经隔离变压器统一供电，远端摄像机可就近供电；系统设备一般由三相交流电供电，为避免因三相负载不平衡而使各相电压差别过大，三相电源中性点都应直接接地。从实际工程来看，监控系统的供电方式有两种：一种是集中统一供电方式，另一种是分布式供电，即摄像机在安装位置就近取电。从抗干扰效果的角度讲，采用集中供电方式更好一些，可以消除各参考电位不等的现象。目前大多数电脑收费系统都采用市电一参数稳压器一电源防雷器一不间断电源一电气设备的供电方式。由于有的电源设备本身的质量原因或使用一段时间后性能变化使得本应“洁净”的电源上叠加有干扰信号，从而造成电源系统本身就成为了一个干扰源。笔者曾经在日常维护工作中处理过这样的故障：监控中心的个别监视器的图像上出现一条白色条纹或浅黑色阴影并上下移动。用万用表测量电压正常，检测摄像机与监视器都没有问题，本以为是同轴电缆的屏蔽层破皮遭水浸造成的干扰，后经仔细检查发现干扰是由该图像对应的收费亭的亭内摄像机的一个12v直流供电电源造成的。由于该电源采用的市场上的普通12v直流电源，性能相对较差，使用一段时间后可能性能达不到要求，对摄像机产生了干扰信号，而我们仅仅通过万用表可能检查不到故障，通过使用示波器检测发现输出的12v直流电压上叠加了很多干扰信号，后经更换12v直流电源故障排除。另外，参数稳压器的质量对视频图像的干扰有时也不容忽视。另一个例子；在监控中心的监视墙屏上看见某收费站的所有出口图像在一段时间出现蓝条纹干扰现象，图像失真比较严重。在排除摄像机、监视器故障的因素后，发现现场值班室内的参数稳压器底部有黑色的油污状物体，通过使用万用表测量参数稳压器的输入、输出电压发现，输入电压基本正常，输出电压却不到190v。拆开参数稳压器外壳一看，参数稳压器下面的铝壳大电容大多数都出现了漏液现象，甚至有个别电容都爆裂了：用电容表检查电容的容值，发现有大部分电容都达不到标称值。虽然经过UPS后电源恢复到210v左右，但输出的电源还是对视频图像产生了一定的干扰。经咨询厂家并购买相同的电容安装上去后，参数稳压器输出电压恢复正常，图像干扰现象也解决了。此外，采用集中供电的摄像机要注重供电电源的额定电流是否足够负荷多台摄像机。

    传输系统
    根据“规范”规定，当摄像机头与其他视频设备传输距离较近时，可采用同轴电缆传输视频基带信号的视频传输方式；长距离传输或需避免强电磁场干扰的传输，宜采用传输光调制信号的光缆传输方式；当有防雷要求时，应采用无金属光缆；当线路四周有强电磁场干扰时，电缆应在金属管内穿过，并埋入地下；电缆与电力线平行或交叉敷设时，其间距不得小于O3m；与通讯线平行或交叉敷设时，其间距不得小于0．1m。从前文图中可以看到，视频图像首先从前端摄像机经视频防雷器后再通过75欧姆阻抗的同轴电缆传到收费亭内的车道视频控制器内，然后亭外图像一路进入到车道收费机的显示器上供收费员查看车辆图像，另外一路亭外图像和一路亭内图像则通过同轴电缆或光缆上传到收费站的机房内，再经视频分配放大器传送到硬盘录像机、四画面分割器、站级图像监控计算机，四画面图像则通过光缆上传到监控中心进行实时监控。同轴电缆的质量是视频图像好坏的根本。假如同轴电缆的芯线、屏蔽层的铜的质量差、屏蔽层的编数达不到传输要求，同轴电缆的特性阻抗达不到要求都有可能使图像受到干扰，造成图像失真；在施工过程中同轴电缆敷设工艺不注重，易造成塑胶保护层破皮且不易发现，损伤到屏蔽网甚至线芯，而常年敷设在钢管内使得同轴电缆易水浸且影响其电气性能，同时会增大同轴电缆的线电阻而导致抗*力减弱、信号衰减较大并造成视频图像的扭曲、变形。此外，有时BNC头的制作不良也可能造成图像干扰的产生。这种干扰的产生是由于同轴电缆的芯线与屏蔽层之间短路造成，要解决此类干扰，只有认真逐个检查这些接头才可以排除。笔者曾经碰到过因同轴电缆破皮遭水浸后干扰图像的故障现象，zui后通过更换同轴电缆才将故障*排除，而将更换出来的同轴电缆进行检查时发现同轴电缆多处存在破皮现象，且经过长时间水浸后破皮四周的屏蔽层铜丝都是黑色的。在实际维护过程中，由传输系统产生的故障的解决是令人头疼的，往往需要通过更换长距离同轴电缆来解决。根据经验，对于一些干扰不是非凡严重的或不知原由的图像干扰。可通过自制“视频抗干扰阻抗器”来解决。具体做法是在一个圆型磁环上绕上数圈细同轴电缆，并安装在机房内的视频图像接收设备的前方，如上图中的视频分配放大器的输入端，这样能很大程度降低视频图像的干扰，而制作成本只需要几十元。相比而言，光纤传输视频图像受干扰的现象很少，但有时监视器上出现大面积雪花点可能就是由于光纤接头未连接好光端机设备接口造成。因此拔、插光纤接头时要小心，插上接头前用嘴吹干净接头或用纸巾擦干净接头界面再接上去。

    设备本身
    由于摄像机、监视器、视频分配放大器、矩阵切换器以及硬盘录像机的视频压缩卡等处于24小时连续工作状态，设备在长时间连续工作状态下轻易老化，使得设备性能变差而更换一台摄像机、监视器等的价格比较昂贵，因此除非万不得已，一般情况下都不会轻易更换设备。图像受干扰现象有时往往是由监视器、摄像机等设备本身的性能变化造成。一旦发现，应及时将设备送修。另外，由于图像监控系统中所用的设备价格都比较昂贵，少则几千元，多则上万元，为了保护这些设备尽可能避免雷击一般都会在前端设备安装视频防雷器件，而防雷器件的好坏也会影响视频图像。这些防雷器件的性能一般不易检测，这就给高速公路技术人员的日常维护带来不便，一般只能采用替代法、zui少设备排除法等进行初步检测。

总结
    由此可见，视频图像受干扰的因素很多，有的还非常隐蔽，需要工程技术维护人员在日常工作中非凡留心。处理视频图像受干扰现象的操作步骤：首先检测电源系统是否正常，包括参数稳压器、UPS以及12v的直流供电电源；然后可通过替换法检测设备本身是否良好，包括摄像机、监视器、视频分配放大器、光端机等；再检查系统的接地状况是否良好、完善；zui后还要检查传输线路及BNC头的制作和连接是否可靠。总之，高速公路视频图像受干扰的原因复杂，检测手段缺乏，需要工程技术人员在实际工作中不断摸索，认真总结经验，才能快速、有效地解决故障，保障系统的正常运行。