高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)視頻干擾問題的探討

摘 要：近年來隨著我國交通事業(yè)的不斷發(fā)展、高速公路管理制度的不斷改革，我國高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)也不斷完善。高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)視頻顯示的清晰性、準(zhǔn)確性對于高速公路收費(fèi)工作的順利開展具有重要的作用，但是在實(shí)際工作中，由于多方面原因會(huì)出現(xiàn)視頻干擾現(xiàn)象。文章主要介紹了高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)的基本特點(diǎn)，分析了高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)常見的幾種視頻干擾現(xiàn)象及其原因，最后提出了幾種有效的預(yù)防高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)視頻干擾的相關(guān)措施。

關(guān)鍵詞：高速公路；收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)；視頻干擾；相關(guān)問題

自從引入高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)后，我國高速公路收費(fèi)情況得到了很大改善，已經(jīng)可以有效防止發(fā)生各種收費(fèi)舞弊行為，同時(shí)也在很大程度上提高了高速公路的現(xiàn)代化管理水平，整個(gè)行業(yè)的文明服務(wù)建設(shè)也有了很大發(fā)展，有利于維護(hù)高速公路的正常運(yùn)行以及管理。然而，在實(shí)際工作中，仍會(huì)由于各種各樣的原因?qū)Ω咚俟肥召M(fèi)系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成一些影響，其中最為突出的問題就是收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)視頻干擾問題。為了進(jìn)一步提高我國高速公路收費(fèi)管理水平，作者結(jié)合自己的實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)分析了當(dāng)前高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)的視頻干擾情況，總結(jié)了幾點(diǎn)抗干擾對策，希望給相關(guān)工作人員一些參考。

1 高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)的基本特點(diǎn)

高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)主要是為了確保井然有序的管理來往車輛收費(fèi)，和其他的監(jiān)控系統(tǒng)相比，高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)主要存在以下幾點(diǎn)差異：（1）接口比較多。高速公路上有很多相關(guān)的設(shè)備都需要連接收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)，這樣才可以確保實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能，也可以確保各控制室之間可以保持相互聯(lián)系，因此一般高速公路收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)置有很多接口，這樣導(dǎo)致圖像處理難度增加。（2）線路相對比較長。通常情況下，高速公路具有很大的空間跨度，因此相應(yīng)的收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)也有很長的線路，這樣也會(huì)使圖像處理難度加大。（3）周圍環(huán)境相對比較惡劣。一般高速公路都是建立在室外，因此安裝高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)也在室外，這樣很容易遭到外界自然環(huán)境的影響，特別是車輛行駛聲音及空氣中的粉塵，周圍建筑的電磁波都有可能影響收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)。

2 高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)的視頻干擾現(xiàn)象及其發(fā)生原因

2.1 空間電磁波干擾

通常情況下，如果存在空間電磁波，收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)顯示設(shè)備很容易出現(xiàn)斜形網(wǎng)紋的現(xiàn)象，有時(shí)嚴(yán)重的話，之前的圖像可能會(huì)被網(wǎng)格淹沒，從而中斷視頻采集。作者經(jīng)過整理、分析，發(fā)現(xiàn)電磁波會(huì)干擾到高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)有多種原因：（1）架設(shè)監(jiān)控電纜的過程中，其他相鄰電磁波在實(shí)際運(yùn)行時(shí)可能會(huì)牽涉到監(jiān)控設(shè)備線纜的運(yùn)行范圍，如果這兩種信號(hào)的傳輸范圍出現(xiàn)重合情況，這樣很容易相互干擾，這對于收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備傳輸正常信號(hào)會(huì)造成嚴(yán)重的影響。（2）終端設(shè)備以及攝像設(shè)備進(jìn)行接地連接，不但會(huì)干擾工頻，同時(shí)也可能會(huì)導(dǎo)致電磁波干擾。主要是由于接地過程中不同電位間差異較大，因此在傳輸雙絞線視頻的過程中很容易造成電磁干擾。

2.2 工頻干擾

通常情況下，如果出現(xiàn)工頻干擾的情況下，高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)顯示設(shè)備上常常會(huì)出現(xiàn)一些干擾信號(hào)，如網(wǎng)紋或者噪點(diǎn)等，嚴(yán)重的情況下可能會(huì)有暗橫帶。工頻干擾的主要原因是因?yàn)楸O(jiān)控設(shè)備和攝像設(shè)備在連接環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，也就是說兩者在同一時(shí)間接地，這樣可能會(huì)導(dǎo)致不平衡負(fù)載，可能會(huì)形成電位差（50Hz左右），這樣會(huì)在很大程度上干擾收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)的視頻圖像。

2.3 低頻（20Hz-30Hz左右低頻噪聲）干擾

低頻干擾很容易使收費(fèi)監(jiān)控視頻設(shè)備產(chǎn)生靜止水平條紋的情況，這樣很容易對圖像的形成造成影響。高速公路收費(fèi)監(jiān)控視頻系統(tǒng)出現(xiàn)低頻干擾現(xiàn)象主要是因?yàn)樵O(shè)備在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，一些低頻信號(hào)（如數(shù)據(jù)、聲音等）傳輸?shù)倪^程中受到交流電干擾，因?yàn)榈皖l信號(hào)傳輸通道一般介于20-30Hz左右，相對比較狹窄，因此傳輸過程中可能會(huì)和其他設(shè)備電纜進(jìn)行同軸處理，低頻信號(hào)傳輸質(zhì)量也就受到影響。

2.4 高頻噪聲干擾

高頻干擾一般情況下會(huì)使高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)的顯示設(shè)備上出現(xiàn)高亮點(diǎn)或者雪花點(diǎn)的情況。高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)高頻噪聲干擾的原因主要是由于傳輸信號(hào)時(shí)很容易出現(xiàn)高強(qiáng)度二次諧波。即使相對于基波而言，諧波強(qiáng)度低很多，但是高次諧波頻帶比較寬，因此采用視頻基帶（也就是6MHz帶寬內(nèi)）進(jìn)行傳輸?shù)囊曨l信號(hào)，每次都會(huì)被基波的各次諧波干擾。通過多次精度實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，高頻干擾信號(hào)的諧波頻率以及基波頻率都超過45MHz。

2.5 反射干擾

通常情況下，反射干擾很容易使高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)的顯示設(shè)備產(chǎn)生圖像重影現(xiàn)象。高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)反射干擾現(xiàn)象的原因主要是在傳輸視頻信號(hào)的過程中，視頻信號(hào)的飽和度、亮度以及色度都會(huì)有一定程度衰減，如果傳輸視頻的同軸網(wǎng)絡(luò)并沒有匹配阻抗的情況下，視頻信號(hào)一直傳輸?shù)浇K端設(shè)備時(shí)，部分飽和度、亮度以及色度會(huì)出現(xiàn)微反射，同時(shí)信號(hào)被反射回來后會(huì)重新返回到信號(hào)發(fā)射處，這樣會(huì)再次形成反射，和視頻信號(hào)疊加，通過損耗以及延長時(shí)間最后到達(dá)終端。在接收端，多個(gè)反射信號(hào)會(huì)出現(xiàn)碼間干擾（ISI），這樣會(huì)使收費(fèi)監(jiān)視器接收到的輸入信號(hào)相位以及信號(hào)幅度是錯(cuò)誤的，而且會(huì)將錯(cuò)誤信號(hào)顯示出來，這樣會(huì)導(dǎo)致傳回圖像感覺比較模糊，就像是一層模糊不清的圖像蒙在了清楚圖像上，這也就是所謂的重影現(xiàn)象。

3 預(yù)防高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)視頻干擾現(xiàn)象的有效措施

通過作者多年來的工作經(jīng)驗(yàn)分析和總結(jié)，認(rèn)為可以采用以下幾種措施預(yù)防高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)的視頻干擾現(xiàn)象：（1）如果有條件的情況下，應(yīng)該盡可能應(yīng)用光端機(jī)傳輸控制信號(hào)以及級聯(lián)視頻信號(hào)的視頻，這樣就可以借助光隔離來解決視頻干擾問題。（2）應(yīng)該注重各種設(shè)備接地工作，分開布設(shè)強(qiáng)弱電，使之保持一定的距離。（3）通過分析干擾波傳播距離以及傳播頻率之間的關(guān)系曲線，不難看出傳播頻率越低的話，信號(hào)傳播距離也就越遠(yuǎn)。這也說明傳播頻率越好，視頻信號(hào)受到干擾的可能性越小，相反傳播頻率越低，視頻干擾可能性越大，而且視頻干擾強(qiáng)度會(huì)越高。因此，應(yīng)該調(diào)高信號(hào)頻率后再進(jìn)行傳輸，在中心調(diào)制信號(hào)后再進(jìn)行濾波，這樣可在很大程度上減少干擾。（4）可以通過加裝視頻抗干擾隔離器減少級聯(lián)視頻信號(hào)干擾情況。視頻抗干擾隔離器是一種現(xiàn)代化高科技專利產(chǎn)品，可以很好的將各種干擾信號(hào)隔離，盡可能恢復(fù)以往的圖像，進(jìn)而確保信號(hào)傳輸質(zhì)量。（5）系統(tǒng)自身可能會(huì)出現(xiàn)干擾，這種情況下可以采用低噪聲放大器，將視頻信號(hào)源輸出電平適當(dāng)提高，或者提高高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)的施工質(zhì)量，也可以實(shí)現(xiàn)阻抗匹配等相關(guān)措施?；蛘邞?yīng)用單端接地的方法，將一只高頻變壓器接入到視頻信號(hào)傳輸回路中，這樣可對地電位干擾產(chǎn)生抑制作用，從而有效抵抗視頻干擾。

總而言之，高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)是確保高速公路正常運(yùn)行以及管理的重要內(nèi)容，相關(guān)部門應(yīng)該高度重視高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)視頻設(shè)備的正常、高效運(yùn)行，以防出現(xiàn)視頻干擾現(xiàn)象對視頻圖像顯示質(zhì)量造成影響。相關(guān)人員應(yīng)該掌握幾種常見的視頻干擾現(xiàn)象的特點(diǎn)及其發(fā)生原因，及時(shí)采用有效的預(yù)防措施，進(jìn)而保障收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)視頻圖像的清晰性與準(zhǔn)確性。

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作者簡介：甘立成（1974，2-），廣西交通投資集團(tuán)柳州高速公路運(yùn)營有限公司，工程師。