Помехи видеоизображения в системах охранного телевидения - Разное - Каталог статей

Давайте с Вами сегодня рассмотрим причины искажения видеоизображений и возникновения помех в системах охранного телевидения.

Чаще всего, деформация видеоизображения непосредственно связана с тем местом, где устанавливается система охранного телевидения. Помехи и искажения, в этом случае, возникают уже на этапе пуско-наладочных работ. Как правило, на производственных и промышленных объектах помехи возникают всегда, если не было уделено должного внимания электропитанию, заземлению и экранированию линий связи. Также, искажения видеоизображений могут возникать вследствие других причин, о которых будет рассказано ниже.

Наиболее распространенные причины помех в системах наблюдения - это "блуждающие" токи заземления. Если говорить о физическом принципе возникновения таких помех, то можно утверждать, что это наиболее прогнозируемые из всех видов помех, и их возникновения легко избежать. Самый простой пример возникновения "блуждающих" токов можно увидеть, например в такой системе наблюдения, где используется видеокамера, монитор и линия связи на базе стандартного коаксиального кабеля. Такая система характеризуется несимметричной схемой передачи сигнала. При этом, оплетка коаксиального кабеля выполняет роль второго проводника при передаче видеосигнала. Но к сожалению, в реальности при использовании такой схемы передачи сигнала, по оплетке кабеля будут проходить еще и "блуждающие" токи промышленной частоты, становящиеся причиной возникновения помех на видеоизображении. "Блуждающие" токи появляются вследствие наличия потенциалов между приборами системы, разнесенными на значительные расстояния. В рассмотренном примере, разница потенциалов между монитором и удаленной видеокамерой образуется из-за протекания токов различного производственного оборудования между точками заземления видеокамеры и монитора. "Блуждающие" токи будут возникать даже в том случае, если видеокамера и монитор не имеют прямого контакта с землей, но соединяются с ней через емкости подсоединенных блоков питания. Вот таким образом в системе видеонаблюдения может возникнуть "паразитный" контур заземления, наличие которого и является причиной попадания токов оборудования в цепь видеосигнала. Подобные контуры заземления могут образовываться не только между приемным оборудованием и видеокамерой, но и между несколькими разнесенными видеокамерами.

Промышленные токи складываются с видеосигналом, и изображение деформируется в различной степени: на мониторе могут появляться движущиеся тени и контуры, сбивается синхронизация, искажается геометрия объектов наблюдения и т.п. Даже при дистанции между камерой и приемным оборудованием в 300-500 метров разница потенциалов между их точками заземления может достигать уже нескольких сотен вольт. Кроме того, при соединении/разъединении разъемов линий связи, есть реальная вероятность получить удар током, если заземлению не было уделено достаточно внимания.

Чтобы избежать искажений, необходимо предотвратить появление "паразитных" контуров заземления. Для этого целесообразно использовать видеокамеры, корпуса и разъемы которых изолированы от заземленных кожухов и кронштейнов. Также, от земли должны быть изолированы оплетка кабеля и разъемы подключения к камере. Тем не менее, при подключении камеры к сети 220 В / 50 Гц, будет образован, как минимум, один "паразитный" контур заземления, проходящий через нулевой провод электросети и емкости блока питания видеокамеры. Поэтому, видеосигнал от камеры лучше передавать посредством гальванической развязки. Наибольшей популярностью пользуются оптоэлектронные развязки и видеотрансформаторы.

Видеотрансформатор устанавливается, либо на приемной, либо на передающей стороне линии связи. Такое включение исключает протекание "блуждающих" токов через оплетку коаксиального кабеля. Оптоэлектронная развязка, также, исключает возникновение "блуждающих" токов в оплетке, но для ее работы необходим источник электропитания.

Теперь рассмотрим помехи, возникающие даже при отсутствии каких бы то ни было контуров заземления. Механизм формирования данных помех почти идентичен рассмотренному ранее, но имеет некоторые особенности. В связи с тем, что на современном промышленном оборудовании часто используются импульсные источники электропитания, по нулевому проводу электросети распространяется периодическая импульсная помеха. Частота импульсных источников питания может достигать нескольких десятков килогерц. В блоках питания систем видеонаблюдения импульсные помехи распространяются через емкости между обмотками трансформаторов, а также через другие цепи, связанные с нулевым проводом сети электропитания.

В последнее время все более широкое распространение получают цифровые системы обработки видеоданных, организованные на базе бытовых ПК. Но при использовании многоканальных систем на базе бытовых ПК, необходимо помнить, что импульсный блок питания ПК будет служить источником помех, в случае если длина линий связи составляет несколько десятков метров. С другой стороны, если заменить цифровой регистратор на базе ПК на автономный «none PC»-регистратор, искажения сигнала, либо снизятся, либо пропадут вовсе. Но в любом случае, искажения изображений можно устранить, используя гальванические развязки при подключении всех видеокамер к ПК.

Другие распространенные причины возникновения искажений видеоизображения - это наводки на линии связи и электромагнитные помехи. И коаксиальный кабель, и витая пара характеризуются определенным погонным сопротивлением и емкостью. Эти значения определяют ограничения на максимально возможную передачу видеосигнала. Отдавайте предпочтения качественным отечественным кабелям при выборе линий связи для систем видеонаблюдения. Дело в том, что в условиях производства, на промышленном объекте, многокилометровые кабельные линии фактически представляют собой широкополосную антенну, которая, соответственно, принимает всевозможные электромагнитные помехи от самых разнообразных источников. Кроме того, помехи будут наводиться от соседних кабелей. Также, надо учитывать, что оплетка коаксиального кабеля (алюминиевая и медная) не защищает видеосигнал от низкочастотных промышленных помех и наводок.

На цепи питания систем видеонаблюдения отрицательно воздействует еще один вид помех - синфазные помехи. Именно поэтому, для промышленных объектов прокладка длинных цепей питания должна осуществляться в экране. Напряжения Е1 и Е2 наводятся на коаксиальный кабель (на центральную жилу и оплетку) и приводят к появлению помехи Е3, которая суммируется с основным видеосигналом. Е3 может принимать различные значения, которые зависят от величин Е1, Е2, параметров кабеля и других факторов. Любая система видеонаблюдения в той или иной степени подвержена синфазным помехам. Чаще всего, это не отражается на качестве видеоизображения, но бывают и исключения. Чтобы избежать ухудшений видеосигнала, необходимо принимать соответствующие меры.

Все категории помех можно условно разделить на следующие виды:

Кабели электропитания и промышленные установки;

Высоковольтные линии электропередач и трансформаторные подстанции;

Преобразователи электрического тока, источники бесперебойного питания;

Электросварочное оборудование;

Электротранспорт;

Передающие антенны и другие источники.

Кстати, синфазные помехи по-разному проявляются на экране монитора. Характер помех зависит от мощности источника и диапазона. Зачастую, на промышленном объекте существует множество источников синфазных помех, и в этом случае, избежать появления синфазных помех на экране монитора не удается.

Но необходимо отметить, что симметричные линии передачи видеосигнала меньше подвержены синфазным помехам. Это линии передачи на основе витой пары, а также на основе специальных приемников и передатчиков видеосигнала. Экранированная витая пара позволяет использовать максимально возможную дистанцию линий связи, - гораздо большую, чем линии на основе коаксиального кабеля. Здесь необходимо одно важное уточнение. Максимально возможная дистанция при передаче сигнала по коаксиальному кабелю ограничивается, в основном, внешними наводками, помехами, а при передачи по витой паре дистанция линии связи ограничивается частотными потерями видеосигнала в кабеле.

Существует одно универсальное средство, которое устраняет "мусор" от синфазных помех, и на симметричных, и на несимметричных линиях связи - специализированный широкополосный фильтр. Этот фильтр включается в разрыв любой 2-х проводной линии, и минимизирует искажения в видеосигнале. Специализированные широкополосные фильтры могут значительно улучшить качество изображения.

Основные методы устранения помех следующие:

Заземление, экранирование, а также фильтрация синфазных наводок по линиям связи;

Фильтрация помех в цепях электрического питания видеооборудования;

Разнесение линий связи с учетом расположения силовых цепей и других источников помех, корректная ориентация линий связи;

Формирование линий связи с использованием качественной кабельной продукции;

Использование симметричных линий передач видеосигнала по витой паре;

Использование оптоволоконных линий связи;

Из всего рассмотренного материала можно сделать несколько кратких выводов:

Причины возникновения помех и искажений могут быть весьма разнообразны в условиях промышленных объектов;

Вероятность помех возрастает с увеличением числа линий передающих видеосигнал, и пропорционально увеличению протяженности линий связи;

Наиболее распространенные причины помех - это "блуждающие" токи заземления, а также синфазные наводки.

На стадии проектирования системы видеонаблюдения, для правильного выбора ее составных частей, обращайтесь за технической помощью непосредственно к производителям видеооборудования. Только профессионалы помогут вам разобраться во всем ассортименте продукции, и порекомендуют именно такое оборудование, которое будет наиболее актуально в решении стоящих перед вами задач. Помните о том, что качество всей системы видеонаблюдения закладывается уже на этапе ее проектирования. Технический проект вашей системы видеонаблюдения должен предусматривать все необходимое дополнительное оборудование, влияющее на качество передачи видеосигнала. Не экономьте на качественных устройствах видеонаблюдения, но покупайте самое лучшее, ведь от этого зависит успешность реализации проекта по внедрению системы видеонаблюдения на вашем предприятии.