煤矿工业电视系统线缆传输干扰分析及干扰解决方法

1、第1期煤矿工业电视系统线缆传输干扰分析及干扰解决方法邓 猛(淮南矿业集团朱集矿井建设项目部安徽淮南232087)摘要:煤矿工业电视信号因受各种干扰而不能正常显示画面的情况时有发生,文章对视频同轴电缆传输的抗干扰进行了分析,并总结出几种煤矿工业电视信号干扰的处理方法。关键词:煤矿工业电视系统 视频线缆传输特性 线缆干扰分析 干扰解决中图分类号:TN949.21 文献标识码:B 文章编号:1006-0898(2010)01-0003-04井安全生产的重要组成部分。煤矿工业电视系统基本上由井下视频监控(1)、地面视频监控(2)、调度室集中监控管理(3)、以太网发布平台(4)四部分组,成见图1。1 煤

2、矿工业电视系统介绍煤矿工业电视监控系统是能直观地监视和记录工作现场的安全生产情况,电视技术和通信技术的发展而形成的一项新的技术,是现代化矿图1 煤矿工业电视系统基本结构图2 视频同轴电缆传输及抗干扰分析2.1 频谱与电缆特性视频的电缆传输目前主要有两种方式,视频基带传输和视频载波传输。通常,采用SYV-75系列和SYWV-75系列同轴电缆传输。同轴电缆通常可传输1GHz的信号,从图2中看出,视频基带传输只占了电缆可传输频率的极少部分(6MHz),电缆大部分频谱资源是空闲的。视频载波传输,可利用50到1000MHz的频谱进行信号传输。而在传统视频监控中,大多是采用基带传输方式。图2 视频基带和视

3、频载波各自的频谱带宽 从图3中也可以看出,同轴电缆对不同的频2010年3月水力采煤与管道运输第1期关系曲线可以看出,在相同传输条件下,频率越低传播的距离越远。这也意味着,频率越低,受到干扰的机会越多,强度越大。用频谱分析仪对一些干扰波进行测试分析,最终得到干扰波的分布范围一般都很宽。图6就是一个典型的干扰波频谱分布测试波形。从图7看出,这个基频为1MHz的干扰波,它的频谱分布在一个较宽的范围,凡是在此范围的信号都有可能受到它的干扰。同时看出,随着频率的上升,高次谐波的幅度明显减小。从干扰的频率分布特性看出,干扰波通常是一个频带,频率从数十赫兹到数百兆赫兹,能量主要集中在频率的低段。图3 同轴电

4、缆对频率的衰减特性 频充越高电缆对信号衰减越大率传输衰减也不同,无论是基带视频传输还是载波传输,通过电缆传输后的信号都会产生频率失真。因此,一般对这种电缆传输中都需要对信号进行补偿。同轴电缆对各种频率的隔离程度,即抗干扰能力有较大差别,图4是一条同轴电缆在外界施加不同频率的等幅干扰电压情况下,测到的感应电压。从下面曲线可以看出,同轴电缆对低频的屏蔽隔离较差,频率越高,隔离越好。图4 电缆感应不同频率的干扰信号2.2 干扰信号特点和分析图6 干扰波的测试频谱该分析的都为外界干扰,除此之外,视频传输和处理设备自身同样会产生各种干扰,如放大设备对信号调整过程产生的干扰,在正常情况下,要求输入放大器的

5、信号幅度使放大器工作于线性区之内,见图8。但在实际应用中,由于设计或调试的原因,往往达不到这一要求。其结果就图5 干扰波传播距离与频率的关系会使输入的频谱出现相互调制,产生新的频率,像3阶互调现象等。其对有用信号干扰严重时会造成信号不可用。根据干扰波传播特性(图5):距离与频率的2010年3月邓猛:煤矿工业电视系统线缆传输干扰分析及干扰解决方法第1期综上所述,许多干扰信号的频谱成分大多集中在视频频谱以内,干扰分量在这段频谱内传播也最强。而同轴电缆在这一频带内,屏蔽又最差。这就是造成在监控中,经常遇到各种干扰而又难以处理的原因。3 干扰的解决视频信号的幅度大于干扰信号幅度60db,人眼就察觉不到

6、。视频基带的输出的传输幅度通常可达120db以上,一般侵入干扰低于视频信号60db,可认为视频未受干扰。解决外界干扰的原则通常采用一堵二避的方法。一堵,就是首先尽量屏蔽外界的干扰信号,不让它进入系统,这主要取决于电缆选择,布线路径选择、供电选择和接头的选择。其中接头的选择制作和安装是抗干扰的重点。如果在强干扰的环境,或在长距离传输中,视频幅度不能大于干扰信号幅度60db,单靠堵可能无法彻底解决问题。这时,可以采用避的方法。各种干扰信号在较高的频率上时,干扰幅度明显降低或消失。这样,我们可以把06MHz的视频基带信号调制到较高频率的频带上。我们称其为视频载波。当载波传到监控中心后,再由解调器把视

7、频信号从载波中取出来,再传输到视频终端设备。以上多是理论分析的解决办法,在日常工作中要通过理论分析快速找对和解决问题,需要不断实践和摸索总结,作者将自己多年来在这方面的一些经验和搜集的较好的处理方法进行了简单的总结,以便于和同行进行交流学习。3.1 木纹状干扰这种干扰的出现,轻微时不会淹没正常图像,严重时图像就无法观看了(甚至破坏同步)。这种故障现象产生的原因较多也较复杂,大致有如下几种原因:(1)视频传输线的质量不好,特别是屏蔽性能差(屏蔽网不是质量很好的铜线网,或屏蔽网过稀而起不到屏蔽作用)。与此同时,这类视频线的线电阻过大,因而造成信号产生较大衰减也是加重故障的原因。此外,这类视频线的特

8、性阻抗可能不是规定的75 也是产生故障的原因之一。这种故障原因在判断时要准确和慎重。只有当排除了其它可能后,才能从视频线不良的角度去考虑。若真是电缆质量问题,最好的办法当然是把所有的这种电缆全部换掉,换成符合要求的电缆,这是彻底解决问题的最好办法。(2)由于供电系统的电源不 洁净!而引起的。这里所指的电源不 洁净!,是指在正常的电源频率(50周的正弦波)上叠加有干扰信号。而这种电源上的干扰信号,多来自本电网中使用可控硅的设备。特别是大电流、高电压的可控硅设备,对电网的污染非常严重,这就导致了同一电网中的电源不 洁净!。比如本电网中有大功率可控硅调频调速装置、可控硅整流装置、可控硅交直流变换装置

9、等等,都会对电源产生污染。这种情况的解决方法比较简单,只要对整个系统采用净化电源或在线UPS供电就基本上可以得到解决。(3)系统附近有很强的干扰源。这可以通过调查和了解而加以判断。如果属于这种原因,解决的办法是加强摄像机的屏蔽,以及对视频电缆线的管道进行接地处理等。3.2 较深较乱的大面积网纹干扰严重时图像全部被破坏,形不成图像和同步信号,这种故障是由于视频电缆线的芯线与屏蔽网短路、断路造成的。这种情况多出现在BNC接头或其它类型的视频接头上。即这种故障现象出现时,往往不会是整个系统的各路信号均出问题,而仅仅出现在那些接头不好的路数上。只要认真逐个检查这些接头,就可以解决。3.3 若干条间距相

10、等的竖条干扰干扰信号的频率基本上是行频的整数倍,这是由于视频传输线的特性阻抗不是75 而导致阻抗失配造成的。也可以说,产生这种干扰现象是由视频电缆的特性阻抗和分布参数都不符合要求综合引起的。解决的方法一般靠 始端串接电阻!或 终端并接电阻!的方法去解决。另外,值得注意的是,在视频传输距离很短时(一般为150m以内),使用上述阻抗失配和分布参数过大的视频电缆不一定会出现上述的干扰现象。解决上述问题的根本办法是在选购视频电缆时,一定要保证质量。必要时应对电缆进行抽样检测。3.4 由传输线引入的空间辐射干扰这种干扰现象的产生,多数是因为在传输系统、系统前端或中心控制室附近有较强的、频率较高的空间辐射

11、源。这种情况的解决办法一个是在系统建立时,应对周边环境有所了解,尽量设法避开或远离辐射源;另一个办法是当无法避开辐射源时,对前端及中心设备加强屏蔽,对传2010年3月水力采煤与管道运输第1期输线的管路采用钢管并良好接地。3.5 画面上出现了一条黑杠或白杠,并且向上或向下慢慢滚动这种现象多半是由系统产生了地环路而引入了50Hz的工频干扰(交流电的干扰)所造成的。需要一提的是,有时由于摄像机或控制主机(矩阵切换器)的电源性能不良(或局部损坏)也会出现这种故障现象(有时也会出现二条黑杠或白杠),因此,在分析这类故障现象时,要分清产生故障的两种不同原因。要分清是电源的问题还是地环路的问题,一种简易的方

12、法是,在控制主机上,就近只接入一台电源没有问题的摄像机输出信号,如果在监视器上没有出现上述的干扰现象,则说明控制主机无问题。接下来可用一台便携式监视器就近接在前端摄像机的视频输出端,并一台摄像机逐个检看,以便查找有否因电源出现问题而造成干扰的摄像机。如有,则进行处理。如无,则干扰是由地环路等其它原因造成的。4 结论干扰信号频谱成分多数集中在放频频谱内,干扰分量传播最强,而同轴电缆在这一频带内屏蔽效果又最差,造成各种干扰在监控系统中产生影响,由于对视频信号在同轴电缆上的传输有了深入的认识,才使我们对干扰故障有了针对性的处理,提高了工作效率。参考文献作者简介:邓猛(1982-),男,2005年毕业

13、于河北工程大学,现淮南矿业集团朱集矿通风队助理工程师,从事信息化建设工作。收稿日期:2009-07-16(上接第2页)4 结论依据矿井地质条件,通过分析可以得出如下结论:沿煤层顶板布置、卧底掘进的半煤岩巷道,跨度小于2.4m时,完整石灰岩顶板不需要作任何支护的垂直厚度最小为300mm。沿煤层顶板布置卧底掘进的半煤岩巷道,跨度小于2.8m时,完整石灰岩顶板不需要作任何支护的垂直厚度最小为500mm。#沿煤层顶板布置卧底掘进的半煤岩巷道,跨度小于5.0m时,完整石灰岩顶板不需要作任何支护的垂直厚度最小为800mm。作者简介:高有存(1963-),男,山东莱芜人,工程硕士,高级工程师,现任兖矿集团北

14、宿煤矿副总工程师。收稿日期:2009-09-03破坏岩层顶板的完整性,顶板较稳定。在巷道高度均为2.2m、顶板灰岩厚度为500mm的条件下,宽度2.8m时顶扳岩层中没有明显的拉应力区的分布,顶板处于稳定状态;当巷道宽度3.2m时,顶板岩层中产生拉应力区,但拉应力区没有扩展到上一岩层,没有完全破坏岩层顶板的完整性,顶板较稳定。#在巷道高度均为2.2m、顶板灰岩厚度为800mm的条件下,巷道宽度5.0m时,顶板岩层中没有明显的拉应力区的分布,顶板处于稳定状态。以上有限元数值模拟结果是经过抽象简化巷道模型、各岩石力学参数理想状态下的结果,可以对巷道支护做指导性及定性参考。但如果遇到节理、断层等复杂地

15、质构造,实际情况会有较大差异,具体的巷道支护参数还需根据具体的地质采矿条件来确定。欢迎投稿 欢迎订阅 欢迎刊登广告!ENGLISHABSTRACTSDeterminationoftheMinimumSafetyThicknessofLimestoneRoofofWorkingsinUnsupportedState-Followingananalysisofthecharacteristicsofthesecondarystressdistributionofsurroundingstrata,theauthorelaboratesonthetheoryrelatingtothestabilit

16、yofsurroundingstrataunderspecificconditionsafteraroadwayisdriven.Throughfiniteelementanalognu mericalanalysis,themethodforthedeterminationoftheminimumthicknessofintegrallimestoneroofstrataofworkingsisproposed.Themethodmayserveasavaluablereferenceforguidingandmakingqualititativeanalysisofthesupportin

17、gofworkingsundersimilarge ologicalconditions.(GaoYoucunetal)AnalysisofInterferenceObservedinCableTrans missionofSignalsinIndustrialTelevisionSystemandCountermeasures-Abnormaldisplayofindus trialTVsignalduetovariousinterferenceisaphenom enonfrequentlyobserved.Throughananalysisoftheinterferencesexperi

18、encedinsignaltransmissionviaco axialcable,thevariousapproachesfortacklingthein terferenceobservedindifferentcasesareproposed.(DengMeng)AnalysisoftheEconomicPerformanceofAscend ingMiningOperationsPracticedatQianjiayingMiningArea-Theascendingminingsystemisap pliedatQianjiayingCoalMineforhigherrecovery

19、rateofcoalresourcesandavoidingthedownturnofeconom icperformanceduetoreductionofcoalreserves.Theuseofthesystemisalsoconducivetoimprovementofstabilityofworkingsandreductionorpreventionofrockbursthazardsinducedbymininginhardrockatdepth.(MiaoXichang)TheTechniquefortheConstructionofLarge-sec tionBeltConv

20、eyorHeadPulleyChamberinOver burden-TheconstructionofthebeltconveyorheadpulleychamberatRongguangCoalMineisatypicalcasewhichiscitedherebywayofexample.Thecham berisconstructedbyapplyingthetechniqueofopeningpilotchamberattop,settingframedI-steel-guniteliningcombinedtemporarysupportandreinforcedcon crete

21、secondarysuppor.tItprovesthatsuchaconstruc tiontechniquecanensurethesafedevelopmentofworkings.(LiuXiangleetal)GasControlduringInitialMiningatFull-mecha nizedTop-coalCavingFaceinSeamPronetoSpontaneousCombustioninHighly-gassyMine-Alargegasemissionisobservedduringtheinitialmin ingphaseoftheFace13170atG

22、engcunCoalMine,andtheapplicationofthegenerally-usedgasdrainagemethods,includinggasdrainagethroughgoa,fplace mentofdrainagepipesandgasdrainageviaholesdrilledfromupperlevelproducednonoticeableeffec.tAfterapplyingthetechniqueofdrainingthegasfromgoafviaholesdrilledfromtherearupperroadway,amuchimprovedga

23、scontrolisobtained.Thetechniquemeritswideintroductioninmines.(NiuJianjunetal)TheVerticalSlewableHydraulicEquipmentforMounting/DismountingofPropsofHydraulicSup ports-Anintroductionismadetotheverticalhy draulicequipmentspeciallydevelopedformounting/dismountingofpropsofhydraulicsupportsatQianjiay ingBranchMiningCompany,includingitsstructuraldesign,applicationmethod,fieldapplicationandeco nomicalresults.(WuJunxiaetal)DeterminationofThicknessofRoofatFully-mechanizedFaceandSelectionofWorkingResist anceofHydraulicSupport-Bywayofexample,atthefully-mechanizedface6103NatDanhouCoalMine,thethicknessof