Video-REC >> Полезная информация >> Видеонаблюдение >> Помехи в видеосигнале — причины их появления и способы устранения

Помехи в видеосигнале — причины их появления и способы устранения

В данной статье мы рассмотрим наиболее частые причины возникновения помех видеоизображения в системах видеонаблюдения.  Появление помех в видеоизображения, как правило, связаны с местом установки оборудования системы. Их можно увидеть при первом запуске системы, однако стоит учитывать, что при пусконаладке не все оборудование может работать, и всегда остается вероятность появления помех при дальнейшей эксплуатации. Так, на крупных промышленных объектах с линиями связи большой длинны, избежать появления помех, не применения специальных мер, обычно, сразу не удаётся. Искажения могут возникнуть, если при проектировании системы видеонаблюдения, не было уделено должного внимания вопросам электропитания, заземления, экранирования и применения (или хотя бы возможности такого применения)  дополнительных технических средств.

И так непосредственно о причинах: Самой распространенной причиной возникновения помех в системах видеонаблюдения являются «блуждающие» токи заземления. Принцип образования таких помех крайне прост. Рассмотрим механизм образования помехи на изображении, снятом с обыкновенной, аналоговой видеокамеры, при использовании линий связи на базе коаксиального кабеля, в простейшей системе видеонаблюдения. При использовании коаксиального кабеля, мы получаем несимметричную схему передачи видеосигнала, при использовании которой, оплетка (экран) кабеля выполняет функцию второго проводника для передачи видеосигнала. Такая схема подключения изображена на Рис.1

несимметричная схема передачи видеосигнала

Рис. 1 несимметричная схема передачи видеосигнала

В идеальном, теоретическом примере, оплетка кабеля будет «чиста» от любых неполезных токов, но в реальной, работающей системе видеонаблюдения, по оплётке (экрану) коаксиального кабеля, помимо полезных сигналов, будут протекать «блуждающие» токи. Причина их появления — наличие разности потенциалов между разнесенными приборами системы видеонаблюдения. Пример проявления «блуждающих» токов изображен на Рис. 2

Пример «очистки» системы видеонаблюдения от «блуждающих» токов приведен на Рис. 3

Пример наличия «блуждающих» токов в системе видеонаблюдения

Рис.2 Пример наличия «блуждающих» токов в системе видеонаблюдения

Пример «очистки» системы видеонаблюдения от «блуждающих» токов

Рис.3 Пример «очистки» системы видеонаблюдения от «блуждающих» токов

 

В нашем примере, это будет разница потенциалов между удаленной видеокамерой и монитором, образующаяся на коаксиальном кабеле за счет протекания между их точками заземления токов наводящихся от различного промышленного оборудования, кабелей питания, трансформаторов и т.п. Причем, элементы системы могут не иметь прямого контакта с землей, а соединяться с ней через цепи блоков питания. Таким образом, практически в любой системе видеонаблюдения образуется как минимум один «паразитный» контур заземления, при котором, в цепи видеосигнала, начинают протекать токи, источником которых могут являться: Транспорт, линии электропередач, трансформаторы и мн. др.

«Паразитные» контуры заземления образуются как между камерой и монитором (видеорегистратором), так и между несколькими удаленными камерами (Рис.1). В результате сложения промышленных токов с видеосигналом на изображении возникают разнообразные помехи, искажения, нарушается синхронизация. Разница потенциалов между точками заземления видеокамеры и приемного оборудования на объекте может достигать десятков и сотен вольт, и чем больше дистанция до камеры – тем выше напряжение. В свою очередь, это может проявляться не только возникновением помех в видеоизображении, но и вызвать неисправности системы видеонаблюдения, а в худшем случае – поражение людей электрическим током.

 

Возможные проблемы при проявлении «паразитных» контуров заземления:

 

  • Появление помех и искажений видеосигналастановится. Заметнее с увеличением дистанции передачи изображения и уменьшением уровня полезного сигнала.
  • При особенно неудачном заземлении оборудования, велика вероятность получения электрического удара током, при подсоединении/отключении разъемов кабеля.

Очевидно, что для устранения искажений необходимо разорвать все «паразитные» контуры заземления.

Существует несколько вариантов их устранения. Во-первых, нужно применять камеры видеонаблюдения с изоляцией корпуса и разъемов от термокожуха и кронштейна. Экран (оплетка) кабеля и разъемы подключения к видеокамере должны быть тоже изолированы от заземления. Но при наличии собственного питания видеокамеры в удаленной точке, от сети 220В, все равно образуется «паразитный» контур через цепи блока питания и нулевого провода электросети, а последний, как правило, заземлен. Поэтому будет более правильно, передавать видеосигнал от камеры на приемное оборудование не напрямую, а через некую развязку, которая не обеспечивает прямого контакта передающей линии связи с приемной. Пример применения такой развязки изображен на Рис. 3.

 

Внешнее проявление импульсных помех

Рис.4 Внешнее проявление импульсных помех

Результат устранения импульсных помех с помощью видеотрансформатора

Рис.5 Результат устранения импульсных помех с помощью видеотрансформатора

Наибольшее распространение получили изолирующие видеотрансформаторы и оптоэлектронные развязки.

Схема их подключения довольно проста, она изображена на Рис. 6. При этом, видеотрансформатор может устанавливаться как на передающей, так и на приемной стороне. При таком подключении «блуждающие» токи промышленной частоты на оплетке кабеля исключается. Оптоэлектронная развязка действует аналогично, но требует источника электропитания, в связи с этим их, как правило, устанавливают на приемной стороне кабельных линий.

 

 

Схема подключения видеотрансформатора

Рис.6 Схема подключения видеотрансформатора

 

Результат — устранения «блуждающих» токов, и как следствие – нормализация изображения с камер видеонаблюдения.

 

Теперь несколько слов о помехах и искажениях видеосигнала, возникающих при отсутствии «паразитных» контуров заземления, но с проявлением, аналогичным рассмотренным выше. Речь идет о периодической импульсной помехе, которая распространяется по нулевому проводу сети 220 В. Как правило, такие помехи возникают при использовании на объекте, импульсных блоков питания. Тактовая частота этих блоков питания – несколько десятков килоГерц. Путь, по которому помеха попадает в изображение — емкости между обмотками трансформаторов блоков питания видеооборудования и цепи, связанные с нулевым проводником сети 220 В. Внешнее проявление импульсных помех изображено на Рис. 4, а результат ее устранения с помощью видеотрансформатора приведен на Рис. 5.

В последнее время широкое распространение получили цифровые системы регистрации видеосигнала на базе обычных компьютеров (PC). Однако, в многоканальных системах на базе  PC, при длине кабельных линий в несколько десятков метров и выше, на изображении образуются помехи с широким частотным спектром, источником которых являются конструктивные особенности импульсных источников питания компьютера. Также следует отметить, что при замене цифрового видеорегистратора на базе РС на аналогичный автономный регистратор «none PC», искажения существенно снижаются или устраняются полностью. Разница в конструкции и схемотехнике бытового компьютера и специализированного автономного видеорегистратора дает о себе знать. В любом случае искажения и помехи изображения устраняются путём подключения всех видеокамер к компьютеру через гальванические развязки и видеотрансформаторы.

Не менее распространённой причиной искажений изображения являются электромагнитные помехи и наводки на кабельные линии.

Электрические провода кабельных линий (коаксиальный кабель или витая пара) характеризуются  волновым сопротивлением и ёмкостью, ограничивающими максимальную дистанцию передачи видеосигнала от передатчика до приемника.

 

Электромагнитные помехи и наводки на кабельные линии

Рис.7 Электромагнитные помехи и наводки на кабельные линии

Результат устранения электромагнитных помех и наводок на кабельные линии

Рис.8 Результат устранения электромагнитных помех и наводок на кабельные линии

 

При подборе кабельной продукции следует отдавать предпочтение качественным отечественным изделиям и зарекомендовавшим себя импортным производителям. Стоит отметить, что кабельная продукция отечественного производства находится «на высоте» и, как правило, превосходит большинство импортных аналогов.

На промышленных объектах, огромное количество сигнальных кабельных линий и кабелей питания, образуют большую, широкополосную антенну, принимающую электромагнитные поля излучаемые различными источниками. В их числе могут быть наводки от соседних кабелей, радиоизлучения, магнитные и электромагнитные излучения трансформаторов, импульсных источников питания, ЛЭП, дросселей энергосберегающих ламп и т.п. Так же стоит учитывать, что медная или алюминиевая оплетка коаксиального кабеля абсолютно не защищает широкополосный видеосигнал от низкочастотных, промышленных наводок и помех. Механизм образования синфазных, относительно земли, помех показан на Рис. 9. Синфазные помехи, также отрицательно воздействуют на цепи питания оборудования системы видеонаблюдения. Поэтому, на промышленных объектах, длинные цепи питания с малым напряжением постоянного тока, рекомендуется прокладывать в экране или заземленном метало-рукаве. Воздействие наведенных напряжений Е1 и Е2 (Рис. 9) на центральную жилу и экран коаксиального кабеля, приводит к возникновению напряжения помехи Е3, суммирующуюся с полезным видеосигналом. Значение Е3 зависит от величины наведенных помех Е1 и Е2, параметров линии связи и множества других факторов. Далее вступает нехитрый закон соотношения Сигнал – Шум. Соответственно, если уровень Шума (Е3) будет выше уровня полезного сигнала – возникнут искажения последнего или его полное замещение. При этом, стоит учитывать, что аналоговый видеосигнал является широкополосным, а отдельные его части могут быть совсем небольшого уровня, что также влияет на возникновение помех и искажений.

 

Электромагнитные помехи и наводки на кабельные линии

Рис.9 Электромагнитные помехи и наводки на кабельные линии

Синфазные помехи, и как следствие искажения и помехи видеоизображения, присутствуют в любой системе видеонаблюдения, но из-за их незначительного уровня, как правило, не вызывают значительных проблем и могут быть совершенно не заметны. Другое дело, когда результат их воздействия становится неприемлемым с точки зрения качества изображения, и необходимо принимать меры, исключающие их негативное влияние.

Источниками синфазных помех могут являться:

  • Станки, электромоторы, газоразрядные лампы;
  • трансформаторные подстанции и высоковольтные ЛЭП;
  • импульсные преобразователи, блоки питания и источники бесперебойного питания;
  • электросварка;
  • электротранспорт;
  • передающие антенны;
  • грозовые разряды;

кабели питания всего перечисленного оборудования и многое другое.

 

Радиочастотные наводки, от расположенных в непосредственной близости передающих антенн

Рис.10 Радиочастотные наводки, от расположенных в непосредственной близости передающих антенн

Результат устранения радиочастотных наводок, от расположенных в непосредственной близости передающих антенн

Рис.11 Результат устранения радиочастотных наводок, от расположенных в непосредственной близости передающих антенн

 

Визуальные проявления синфазных помех зависят от их мощности и частотного диапазона. На Рис. 7 хорошо видны искажения изображения, вызванные прокладкой коаксиальных кабелей в непосредственной близости от мощных силовых кабелей промышленного оборудования. Характер искажений свидетельствует о наличии синфазных помех от оборудования со случайным, импульсным энергопотреблением. Зачастую на промышленных объектах имеется множество источников помех, и проложить коаксиальные кабеля таким образом, чтобы исключить наведение синфазных помех на изображении оказывается невозможным. Радиочастотные наводки, от расположенных в непосредственной близости передающих антенн, приводят к искажениям изображения и мерцанию картинки на экране монитора. Рис. 10.

Значительно менее подвержены синфазным помехам симметричные линии передачи видеосигнала на основе витой пары. Применение же экранированной витой пары позволяет, на промышленном объекте, получить максимальную дистанцию передачи видео, гораздо большую, по сравнению с коаксиальными кабелями. Следует отметить, что максимальная дистанция передачи видеосигнала по коаксиальному кабелю ограничивается внешними помехами и наводками, и составляет до 400м., а по витой паре – частотными потерями видеосигнала в линии связи, и может достигать 600м., при использовании пассивного оборудования, и 2500м. при использовании активного оборудования передачи видеосигнала. Но универсальным средством, работающим как на симметричных, так и на несимметричных линиях и устраняющим весь «мусор» от воздействия синфазных помех служат специализированные широкополосные фильтры. Фильтр включается в разрыв любой двухпроводной линии связи и уменьшает искажения изображения до приемлемой величины, не внося при этом потери в видеосигнал. Стоит отметить, что такие фильтры, как правило, уже встроены в активное оборудование передачи видеосигнала по Витой паре.

Идеальным же способом передачи видеосигнала, не подверженному ни одним из перечисленных форм наводок, помех и искажений, является оптоволоконная передача видеосигнала, однако и она не исключает возникновение искажений, вызванных помехами по питанию оборудования.

На Рис. 8 и Рис. 11 виден результат включения фильтров, в линию связи по коаксиальным кабелям, при рассмотренных выше воздействиях синфазных помех.

 

Из вышеизложенного можно сделать следующие выводы:

  • в условиях промышленных объектов существуют разнообразные причины возникновения помех и искажений видеосигнала;
  • вероятность искажений повышается с увеличением протяжённости и количеством линий передач видеосигналов;
  • наиболее типичными причинами образования помех являются «блуждающие» токи заземления и синфазные наводки на сигнальных кабелях системы видеонаблюдения.

Основными методами борьбы с помехами изображения являются:

  • экранирование и заземление;
  • гальваническая развязка;
  • фильтрация синфазных наводок по линиям передачи видеосигнала;
  • фильтрация помех по цепям электропитания видеооборудования;
  • разнесение и ориентация линий связи относительно силовых цепей и источников помех;
  • выбор качественной кабельной продукции;
  • использование симметричных проводных линий связи на основе витой пары;
  • использование волоконно-оптических линий связи.

При проектировании системы видеонаблюдения и выборе ее компонентов рекомендуется  обращаться за консультацией к производителям и установщикам видеооборудования, а по возможности, прибегнуть к услугам профессионалов. Специалисты помогут Вам выбрать, из всего многообразия, приборы оптимальные для Вашей конкретной задачи. Не забывайте, что качество системы закладывается именно на этапе ее проектирования. В техническом проекте или техническом задании на построение системы видеонаблюдения должно быть предусмотрено дополнительное оборудование, обеспечивающее качество передачи видеоизображения. В противном случае ошибки Вам гарантированы. К сожалению, в обычной практике выбор в пользу того или другого оборудования основывается, зачастую, не на технических характеристиках, а только на его цене.

При выборе оборудования и специалистов помните:

«Скупой платит дважды»

Также рекомендуется ознакомиться со статьей: Основные причины выхода из строя оборудования систем видеонаблюдения

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Facebook
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Яндекс

4 комментария: Помехи в видеосигнале — причины их появления и способы устранения

Страница 1 из 11
  • Serbij говорит:

    Если нет возможности устранить помехи то советую ставить приёмо передатчики ПАССИВНЫЕ.
    ТАм стоит ФЕРРИТОВОЕ кольцо. конечно можно самому накрутить его но сколько не пробывал не получается. А с этими приёмопередатчиками всё в норме становится. Фирму любую можно выбрать принцип один у всех.

    • admin говорит:

      Извините, но ссылку удалил. У нас запрещены ссылки на сторонние ресурсы. Однако, прочитав Вашу статью складывается впечатление, что Вы пытались использовать UTP кабель для проведения видеосигнала от камеры до регистратора, при этом не используя переходников (приёмопередатчиков). Если так, то смею Вас заверить — это не возможно, в принципе. Разве что на расстояния 1-2м. Для понимания этого вопроса рекомендую Вам ознакомиться с этой статьей: http://video-rec.ru/helpful-information/cctv/signal-transmission-utp/

  • Алан говорит:

    сПАСИБО большое за статью, у меня была проблема — помехи, включаю один тв — помех нет, потом еще два телевизора по тому же кабелю HDMI — помехи, как-будто питания не хватает.
    Чего только не надумал, блок питания на 5 ампер, на две камеры нормально, но помехи. Но после прочитанного понял, контур заземления!!!!!!!!!!!!! Он дает искажения, блуждающие токи.
    первый тв без помех — его розетка простая без третьего заземленного контакта, а после с заземлением- и тогда меня осенило. Спасибо.

  • Сергей говорит:

    НАСЧЁТ «СКУПОЙ ПЛАТИТ ДВАЖДЫ» — ЭТО ВЕРНО! тУТ ЗАСТАВИЛИ ДЕЛАТЬ МИКРОСИСТЕМУ ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ НА 4 КАМЕРЫ И ДАЛИ РЕГИСТРАТОР NONAME(ни одной буквы или цифры на корпусе,привезён из китая был). тАК НА НЁМ КАРТИНКА СОВСЕМ УБОГАЯ. тО ЕСТЬ РЕГИСТРАТОР «СЪЕДАЕТ» КАЧЕСТВО. лЮБУЮ КАМЕРУ ПОДКИДЫВАЕШЬ НА ПРОСТОЙ ТЕЛЕВИЗОР(или адекватный регистратор) — КАРТИНКА НОРМАЛЬНАЯ(СООТВЕТСТВУЮЩАЯ ЦЕНЕ КАМЕРЫ), А ЧЕРЕЗ этот РЕГИСТРАТОР — ПРОСТО УЖАС, С какой то заливкой изображение. Будто контраст на всю выкручен. Причём такое изображение и через HDMI и через VGA. Пользуйтесь проверенными брендами!!!!

Страница 1 из 11

Добавить комментарий для Serbij Отменить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

This blog is kept spam free by WP-SpamFree.

Тел: (863) 256-54-24;
(861) 243-49-94
НАШ МАГАЗИН: