高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)視頻干擾問(wèn)題成因與防治

摘? 要：為了隨時(shí)掌控高速公路的運(yùn)行狀態(tài)，滿足人們安全出行的需要，推動(dòng)我國(guó)高速公路快速發(fā)展，對(duì)高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了研究。運(yùn)用列舉的方法，報(bào)告了我國(guó)高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)視頻干擾問(wèn)題的現(xiàn)狀，并對(duì)高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)視頻干擾問(wèn)題的成因進(jìn)行了充分的調(diào)查，從不同的層面提出了降低高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)視頻干擾的有效方法，希望能夠?qū)Ω咚俟返墓芾砗桶l(fā)展提供借鑒。

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

Abstract：In order to control the running state of freeway at any time，meet the needs of peoples safe travel，and promote the rapid development of freeway in China，the freeway toll monitoring system is studied. This paper reports the current situation of video interference in toll collection monitoring system of our country，and fully investigates the causes of video interference in toll collection monitoring system of our country，and puts forward effective methods to reduce video interference in toll collection monitoring system of our country from different levels，hoping to provide reference for the management and development of highway.

Keywords：expressway;toll monitoring system;video interference;causes;prevention and control

0? 引? 言

伴隨著社會(huì)的快速發(fā)展，我國(guó)的高速公路建設(shè)也取得了偉大成就，總里程數(shù)已經(jīng)躍居世界第一。將高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)引入到高速公路的運(yùn)營(yíng)管理工作當(dāng)中，不僅有效提升了高速公路收費(fèi)的效率，而且也有效杜絕了多種偷逃通行費(fèi)和舞弊行為的發(fā)生，進(jìn)一步提升了高速公路的運(yùn)營(yíng)管理質(zhì)量和管理水平，極大地推動(dòng)了整個(gè)行業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展。但是在實(shí)踐過(guò)程中存在一些因素，會(huì)對(duì)高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)視頻造成干擾，影響該系統(tǒng)的正常工作，對(duì)高速公路的運(yùn)營(yíng)管理也會(huì)造成一定的消極影響，也給一些不法偷逃通行費(fèi)和舞弊行為提供了可乘之機(jī)?；谠谝欢ǔ潭壬咸岣呤召M(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)使用效果和系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，有效解決因此帶來(lái)的一系列運(yùn)營(yíng)管理工作困擾的需求，筆者就如何有效防治高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)視頻干擾問(wèn)題進(jìn)行深入研究和分析。

1? 我國(guó)高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)的典型特征分析

收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)是高速公路管理工作中的重要組成，能夠全程監(jiān)督和記錄高速公路上行駛的車輛，能夠確保進(jìn)出高速公路收費(fèi)站車輛收費(fèi)的秩序性，該監(jiān)控系統(tǒng)具有以下顯著特征。

1.1? 監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境比較惡劣

在高速公路上，收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)絕大部分是安裝在室外的，這樣就會(huì)容易受到周圍環(huán)境的影響。眾所周知，高速公路上通行的都是各種機(jī)動(dòng)車，車來(lái)車往，較多的粉塵、汽車行駛的噪音及周圍電磁波是最主要的干擾源，很大程度上會(huì)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成干擾。另外，安裝在外的攝像頭還非常容易遭受到風(fēng)吹日曬雨淋，尤其是內(nèi)蒙古自治區(qū)，地處中西部地區(qū)，冷暖干濕的差異性氣候交替，部分區(qū)域雨雪和風(fēng)沙氣候較多，極易對(duì)系統(tǒng)設(shè)備造成一定的侵蝕破壞，影響到視頻監(jiān)控的效果和質(zhì)量。因此，要想獲得良好的視頻監(jiān)控效果，需要加強(qiáng)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的保護(hù)和維護(hù)，盡量降低環(huán)境因素對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)造成的損害。

1.2? 監(jiān)控線路布置距離較長(zhǎng)

一般來(lái)講，高速公路里程都比較長(zhǎng)，空間跨度較大，比如G7京新高速內(nèi)蒙古段，東西跨度1 800多千米，這樣的遠(yuǎn)距離要安裝監(jiān)控系統(tǒng)并不是一件簡(jiǎn)單的事情，需要布置較長(zhǎng)距離的線路，無(wú)形中給監(jiān)控圖像的處理提升了難度。同時(shí)，信號(hào)在遠(yuǎn)距離傳輸過(guò)程中，很容易受到外界環(huán)境因素的影響，從而為監(jiān)控視頻的顯示質(zhì)量帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)。

1.3? 整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)具有龐大的接口數(shù)量

整個(gè)高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)包含的設(shè)備較多，為了使得這些設(shè)備都能夠正常地運(yùn)轉(zhuǎn)，就需要將這些設(shè)備和系統(tǒng)控制室進(jìn)行有效連接，這些接口數(shù)量無(wú)疑是巨大的。這些大量的接口提升了系統(tǒng)連接的復(fù)雜性和困難性，同時(shí)也很大程度上影響著視頻信號(hào)的傳輸速度和傳輸質(zhì)量，在傳輸過(guò)程中很容易受到外界一些因素的干擾。

2? 我國(guó)高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)的視頻干擾因素及成因分析

2.1? 空間電磁波干擾因素

一般情況下，高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)受到強(qiáng)烈空間電磁波干擾的情況下，收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)的視頻顯示就會(huì)出現(xiàn)異常，常見(jiàn)的有斜形網(wǎng)紋，更嚴(yán)重的則會(huì)出現(xiàn)無(wú)圖像顯示、視頻圖像被迫中斷的情況。從實(shí)踐來(lái)看，造成電磁波干擾高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)的原因比較多，概括起來(lái)有以下幾種：其一，高速公路上架設(shè)的監(jiān)控電纜與周圍的其他電氣設(shè)備或者電纜距離太近，從而使得兩種信號(hào)在傳輸過(guò)程中相互干擾，造成收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備傳輸?shù)男盘?hào)發(fā)生異常，進(jìn)而影響到了監(jiān)控系統(tǒng)視頻的正常顯示;其二，終端設(shè)備和攝像設(shè)備在實(shí)施接地連接的時(shí)候，有可能會(huì)干擾到工頻，同時(shí)也存在受到電磁波干擾的可能性，這是因?yàn)樵诮拥厥┕み^(guò)程中，不同的電位間存在較大的差異，這就造成在傳輸雙絞線視頻的過(guò)程中，受到電磁波干擾的可能性較大。

2.2? 低頻噪音的干擾因素

這里的低頻噪音，通常是指處于20～30 Hz強(qiáng)度間的噪音。因?yàn)榈皖l噪音的干擾，很容易造成監(jiān)控系統(tǒng)視頻顯示的異常，往往產(chǎn)生水平條紋，無(wú)法正常地顯示圖像。高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)視頻受到低頻噪音的干擾，主要是因?yàn)樵谠O(shè)備運(yùn)行的過(guò)程中，低頻信號(hào)在傳輸過(guò)程中受到了交流電的干擾。通常情況下，低頻信號(hào)的傳輸通道比較狹小，在實(shí)際傳輸過(guò)程中存在和其他設(shè)備電纜進(jìn)行同軸處理的情況，從而影響到低頻信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量。

2.3? 工頻干擾因素

一般情況下，一旦出現(xiàn)工頻干擾的情況，高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)視頻上就會(huì)顯示不正常，出現(xiàn)一些網(wǎng)紋或者噪點(diǎn)等干擾信號(hào)，更甚者，現(xiàn)實(shí)設(shè)備上會(huì)出現(xiàn)暗橫帶的顯示。通常來(lái)講，工頻干擾的主要原因是監(jiān)控設(shè)備和攝像設(shè)備的連接出現(xiàn)的故障或問(wèn)題。換句話說(shuō)，如果兩者在同一時(shí)間接地，很可能造成負(fù)載的失衡，形成較大的電位差，從而造成高速公路監(jiān)控系統(tǒng)視頻正常顯示的失敗，造成嚴(yán)重干擾的情況。

2.4? 高頻噪聲干擾的因素

一旦高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)的視頻中出現(xiàn)高亮點(diǎn)或雪花點(diǎn)的狀況，就要考慮是受到了高頻噪聲的干擾。高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)之所以會(huì)遭受到高頻噪聲的干擾，主要原因是在信號(hào)傳輸過(guò)程中，容易出現(xiàn)高強(qiáng)度的二次諧波。與基波相比較，諧波的強(qiáng)度不大，最關(guān)鍵的是高次諧波頻帶較寬，從而造成視頻基帶（通常是6 MHz帶寬內(nèi)）進(jìn)行傳輸?shù)囊曨l信號(hào)受到基波的各次諧波干擾的可能性較大。具權(quán)威實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)果是，高頻干擾信號(hào)的諧波頻率和基波頻率都不低于45 MHz。

2.5? 反射干擾因素

高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)顯示圖像，一旦出現(xiàn)圖像重影的情況，就要考慮是受到反射干擾了。高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)反射干擾的情況，主要是因?yàn)橐曨l信號(hào)在傳輸過(guò)程中，視頻信號(hào)出現(xiàn)了異常，特別是在信號(hào)的飽和度、色度及亮度方面出現(xiàn)了明顯的減弱。一旦傳輸視頻的同軸網(wǎng)絡(luò)并沒(méi)有匹配阻抗的情況下，視頻信號(hào)被順利地傳送到終端設(shè)備，部分飽和度、色度及亮度就會(huì)出現(xiàn)微反射，這時(shí)被反射回來(lái)的信號(hào)又會(huì)重新回到信號(hào)傳輸?shù)钠鹗键c(diǎn)，從而進(jìn)行第二次的信號(hào)反射，這樣視頻信號(hào)出現(xiàn)了重疊，經(jīng)過(guò)時(shí)間的延遲，最終都到達(dá)了終端設(shè)備。在終端設(shè)備的接收信號(hào)的過(guò)程中，多個(gè)反射信號(hào)會(huì)出現(xiàn)碼間干擾，這樣在收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)接收到的信號(hào)相位和信號(hào)幅度是不正確的，一旦錯(cuò)誤的信號(hào)出現(xiàn)在顯示屏上，就會(huì)出現(xiàn)圖像不清楚的狀況，就感覺(jué)是一張清楚的圖像和一張不清楚的圖像疊加在了一起，出現(xiàn)了模糊的重影情況。

3? 有效解決高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)視頻免受干擾的措施分析

3.1? 技術(shù)層面的解決措施

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)在視頻抗干擾技術(shù)方面取得了極大的進(jìn)步。要想真正提升高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)的視頻抗干擾能力，就要在技術(shù)選擇和應(yīng)用方面做出正確的抉擇，從而提高高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。在當(dāng)前的實(shí)踐中，光隔離技術(shù)是使用頻率最高的技術(shù)，這種技術(shù)的原理，是運(yùn)用光電隔離器提高視頻的信噪比。光電隔離器的運(yùn)行原理是，視頻信號(hào)的輸出端將電信號(hào)通過(guò)發(fā)光二極管轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)，二極管的另一端設(shè)置光敏電阻，通過(guò)對(duì)二極管發(fā)光情況的檢測(cè)能夠?qū)σ曨l信號(hào)端線路中的電力參數(shù)進(jìn)行控制。在這種技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，事實(shí)上已經(jīng)形成了光電控制系統(tǒng)。同時(shí)，該設(shè)備只能對(duì)信號(hào)實(shí)施單向的信號(hào)傳輸，因此在該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用中，能夠有效地消除高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)中產(chǎn)生的干擾信號(hào)，提升信號(hào)的穩(wěn)定性。

3.2? 信號(hào)保護(hù)層面的解決措施

高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，視頻圖像的呈現(xiàn)效果受到干擾源的影響較大，因此，在高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)防干擾系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，需要側(cè)重對(duì)傳輸信號(hào)實(shí)施保護(hù)。在現(xiàn)實(shí)的技術(shù)應(yīng)用中，信號(hào)保護(hù)技術(shù)已經(jīng)落實(shí)到了實(shí)踐當(dāng)中，其中干擾隔離技術(shù)是應(yīng)用最為廣泛和效果最為理想的抗干擾技術(shù)。在該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)主動(dòng)降噪技術(shù)對(duì)視頻信號(hào)實(shí)施有效的保護(hù)。對(duì)于那些干擾強(qiáng)大較大的外部干擾信號(hào)，可以在系統(tǒng)外部作出努力，例如設(shè)置一些信號(hào)收集和識(shí)別裝置，將收集到的干擾信號(hào)進(jìn)行集中傳輸，進(jìn)入到控制系統(tǒng)當(dāng)中，控制系統(tǒng)釋放出反向干擾波，對(duì)運(yùn)行環(huán)境中的干擾波進(jìn)行有效消除。值得注意的一點(diǎn)是，這種技術(shù)的應(yīng)用具有一定的局限性，只能對(duì)抗外部電磁波的干擾，而對(duì)于高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的干擾源則不會(huì)起到良好作用，需要運(yùn)用其他的技術(shù)進(jìn)行積極應(yīng)對(duì)。

3.3? 自干擾控制層面的解決措施

在高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，往往會(huì)產(chǎn)生很多的自干擾源，需要加強(qiáng)自干擾體系的建設(shè)。其一，電磁信號(hào)干擾。在高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，系統(tǒng)的電力保障還需要得到電力系統(tǒng)的大力支持。而在電網(wǎng)的運(yùn)行中，會(huì)不可避免地產(chǎn)生電磁信號(hào)，一定程度上會(huì)對(duì)高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)視頻信號(hào)的正常傳輸造成一定的消極影響和干擾。針對(duì)這種情況，最有效的解決辦法是，在高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵構(gòu)件上安裝一定數(shù)量的電磁屏蔽裝置，這樣就可以有效地防止自然環(huán)境中的電磁波對(duì)系統(tǒng)的精密構(gòu)建產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾，從而影響到高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)的視頻顯示質(zhì)量;其二，線路間干擾情況。在高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行中，整個(gè)系統(tǒng)包含有很多的電纜，雖然這些線纜中存在不同強(qiáng)度的電流，但是這些電流在傳遞的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生不同強(qiáng)度的電磁波，對(duì)其他線纜中傳輸?shù)男盘?hào)產(chǎn)生干擾，造成不同程度的影響，特別是一些強(qiáng)度較大的電流，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)度較高的自干擾信號(hào)，從而會(huì)對(duì)一些偏弱電纜的正常運(yùn)行造成一定的消極影響。從實(shí)踐來(lái)看，針對(duì)這種情況，最有效的解決辦法是對(duì)這些線路進(jìn)行接地處理。需要注意的是，此處的接地處理方法和市電系統(tǒng)中的接地方法具有較大的區(qū)別，此處是將一些線纜連接到統(tǒng)一電頻導(dǎo)體中，能夠有效杜絕系統(tǒng)中產(chǎn)生的電磁信號(hào)對(duì)其他線路造成干擾和影響。

4? 結(jié)? 論

綜上所述，結(jié)合我國(guó)高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)典型特征分析，以及視頻干擾形成的多方面因素，從新技術(shù)應(yīng)用、信號(hào)保護(hù)、自干擾控制等多個(gè)層面予以有效解決，從而提高高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)是高速公路正常運(yùn)行的重要保障，有關(guān)部門要重視高速公路收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)視頻干擾問(wèn)題，在實(shí)踐中，加大探索和創(chuàng)新的力度，積極尋找高效解決傳輸信號(hào)干擾問(wèn)題的方法，推動(dòng)高速公路的健康發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：陳帥（1983.04—），男，回族，內(nèi)蒙古烏蘭察布人，助理工程師，本科，研究方向：機(jī)電工程。