电梯图像抗干扰技术原理与应用...

【简介】
　　基于对电梯图像监控干扰产生原因的研究，对干扰形成和抗干扰技术及电梯楼层显示器的应用进行综合分析，提供了电梯图像系统设计与施工中更为实用的一些抗干扰技术措施。本文只涉及电梯图像监控工程中同轴视频传输的抗干扰技术。　

一、 干扰产生原理简介

1》电梯井内通常布置了动力、照明、风扇、控制、通信等线缆，各种电缆都会产生电磁辐射。与天线接收原理相同，同轴电缆也会"接收"这些干扰，即干扰电磁场在电缆上产生干扰感应电流，这个干扰感应电流也就会在电缆外导体（编织网）纵向电阻上产生干扰感应电压（电动势），这个干扰感应电压刚好串联在视频信号传输回路"长长的地线"中，形成干扰。　　

2》更重要的是这些随行电缆都是与视频电缆并行，且近距离捆扎在一起。这就形成了接近"最佳最有效的"干扰耦合关系。在一般工程中可以采用穿金属管或走金属槽的屏蔽干扰办法，但在电梯随动的环境中，这种方法无能为力。　

二、 干扰在图像上表现的形式

1》特别现代电梯其动力大多采用变频技术对电梯进行牵引，变频技术是把干扰较小的50Hz正弦波转换成频率为10Hz-500Hz的方波，大电流的方波会产生频率丰富的高低频强电磁辐射干扰。从图像上可以看出当电梯停止时图像清晰无干扰，电梯一启动图像马上产生干扰。从图像直观上主要表现为：图像有高频雪花干扰、扭曲、横条、图像上下跳动，干扰严重时连图像都分辩不出。

2》电梯桥箱在上下运动时会产生大量静电，如果摄像机的金属外壳和电梯桥箱金属外壳相碰或有接触电阻时也会产生干扰。从图像直观上主要表现为：当电梯停止时可能有上下移动的滚动条，当电梯启动时图像有高频雪花干扰、扭曲及滚动条。

三、 寻找干扰原因及解决方法

从电梯图像监控设备连接上，我们可以把干扰可能进入的部位分成三段：

第一段：摄像机及楼层显示器

在一般情况下楼层显示器是安装在电梯桥箱顶上并且离摄像机很近，当出现干扰时先用一台监视器直接在电梯桥箱顶上分别观察摄像机及楼层显示器的输出有无干扰。观察结果可分为以下几种情况：

A》电梯在静止和运动状态下图像均清晰无干扰，说明干扰不在此段内。

B》电梯在静止时图像就不清楚，主要原因可能是摄像机和楼层显示器共用一个电源造成电源功率不够。解决方法把摄像机和楼层显示器的电源分开单独供电。

C》电梯在静止时图像清晰无干扰，在上下运动时图像就不清楚，检查摄像机或楼层显示器及视频联结头的金属外壳是否和电梯桥箱金属相碰或有接触电阻。

第二段：电梯桥箱至监控室

在一般情况下第一段产生的干扰比较容易解决。而电梯桥箱至监控室一般情况下都采用同轴电缆进行传输，因此干扰通常经空间电磁辐射耦合进入同轴电缆，在监控室单独连接一台监视器进行观察，观察结果可分为以下几种情况：

A》电梯在静止和运动状态下图像均清晰无干扰，说明干扰不在此段内。

B》电梯在静止时图像就不清楚，可能是同轴电缆连接头接触不良造成。

C》电梯在静止时图像清晰无干扰，在上下运动时图像不清楚。这种情况就是典型的电磁辐射耦合干扰。解决的方法有以下几种：

a: 增加抗干扰器

b: 采用双绞线平衡传输技术

c: 更换抗干扰性能更好的电缆

更换抗干扰性能更好的电缆我在这里就不做过多的说明，因为更换抗干扰性能更好的电缆其费用比较昂贵，重新施工难度比较大况且不一定能解决问题。所以通常情况下采用抗干扰器比较经济实用并且效果比较理想。

第三段：监控室系统连接在一起产生的干扰

在前二段产生的干扰解决后，把电缆一联接起来在图像上看到干扰。这种情况就比较复杂，它已经超出我们今天讨论的范畴，以后有机会专题讨论。

四、 抗干扰器的种类和选用

1》全频率抗干扰器

前面我们已经描述了变频技术大电流的方波会产生频率丰富的高低频强电磁辐射干扰，因此全频率抗干扰器是一种能在视频全频范围内有效去处干扰并且不降低图像质量的抗干扰器。如：上海聚视电子技术有限公司生产的JS-K1000就是这种抗干扰器，只要是电磁辐射不管以何种形式及何种频率对视频电缆产生的干扰都有效果显著的抗干扰性能，如果干扰的频率越高则抗干扰的效果越好，它除了抗干扰效果显著外还具有远距离视频补偿功能，因此还能有效提高视频的传输距离。

2》频和移频方式抗干扰器

把视频信号经高频调制方式移到50MHz以上，从而避开干扰频率。在实际应用中有的电梯效果较好，而有的电梯效果较差，主要原因是每家电梯厂商采用的变频器不同，它所产生高次谐波的频率和电磁辐射强度也不同，如果干扰的频率和你调制频率相近，则效果就较差。

3》源视频抗干扰器

从原理上讲就是一个滤波器，把高频干扰信号滤掉保留视频信号，优点是

无需电源，缺点是如果干扰信号的频率在6MHz内那就没有效果了。

4》绞线平衡传输器

一般干扰信号多以共模形式对传输线进行干扰的，而同轴电缆传输是一种非

平衡模式传输的，因此比较容易收到外界干扰信号的影响，把非平衡传输转换

成平衡传输再利用运算放大器具有抗共模干扰这一特点把干扰去掉。理论上讲此原理可行，但在实际应用上存在一些问题，其一：当发现有干扰信号时，要把同轴电缆换成双绞线（如超5类网线等），增加了施工难度和费用，其二：目前双绞线要做到完全平衡传输难度较大，其三：双绞线作传输线对电磁感应噪声有较强的抑制能力，但对静电感应引起噪声的抑制能力较差。因此此种方式在实际应用中效果不态理想。

五、 施工中要注意的问题

1》考虑传输衰减：当楼层很高，距离监控中心又较远的情况下，应慎重考虑传输衰减问题。选择电缆时，大家都知道粗缆优于细缆，但还应了解SYWV物理发泡电缆优于实心SYV电缆，高编电缆优于低编电缆，铜芯缆优于"铜包钢"缆，铜编网优于铝镁合金编网

2》考虑电缆寿命：软性电缆优于普通电缆，细缆优于粗缆；还有一个最易被忽视的问题：电缆各层间的粘合力，即当电缆各层之间纵向相反方向受力时，是否会发生相对滑动，高层电梯缆长可达100米垂直布线，电缆外护套固定在随行电缆上，这是一种"软固定"，固定时不允许电缆变形（破坏同轴性），这样一来，在电梯反复运动中电缆内部层，在重力作用下，会逐渐"下滑"，慢慢拉断编织网或芯线，表现为信号逐步减弱，干扰越来越大；目前还没有这项电缆技术标准，简单检查方法是取一米电缆，在一头剥开各层，一人用手握住电缆两端，另一人用钳子拉电缆的内层：依次拉芯线，绝缘层，编织网，体验粘合力的大小，做出合理估计，粘合力差、易滑动的尽量不选用。这项性能很多电缆并不好，应慎重选择。

3》视频电缆走出电梯井的位置选择：理想的选择应在井的中部，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；但工程上这种出线要求，只能看情况争取，实际工程不一定允许。

4》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，从电缆井的顶部或底部走出。这种情况下，考虑到只有一半电缆是随行运动的，另一半只是固定延伸连接，不运动，我们把这部分叫着"不动电缆"；这就提供了一种可能：那一半随行运动电缆只能与其他随行电缆一起捆绑走线；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贴井璧垂直走线，并把这部分电缆穿金属管或走金属槽，以屏蔽干扰对这部分电缆的影响，比较有效。

5》随行运动部分的视频电缆与其他随行电缆捆扎时，设计者应充分了解其他随行电缆的结构和分布情况，捆扎时视频电缆应尽量远离电流大、频率高的电缆，*近电流小频率低的电缆捆扎；这里，哪怕有1厘米的选择可能也要争取，因为干扰影响大小至少与距离平方成反比；

6》摄像机金属外壳、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。

从电梯井出口到控制中心的视频电缆，应走金属管或走金属槽，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。