煤礦工業(yè)電視系統(tǒng)線纜傳輸干擾分析及干擾解決方法

1、第1期煤礦工業(yè)電視系統(tǒng)線纜傳輸干擾分析及干擾解決方法鄧 猛(淮南礦業(yè)集團(tuán)朱集礦井建設(shè)項(xiàng)目部安徽淮南232087)摘要:煤礦工業(yè)電視信號(hào)因受各種干擾而不能正常顯示畫面的情況時(shí)有發(fā)生,文章對(duì)視頻同軸電纜傳輸?shù)目垢蓴_進(jìn)行了分析,并總結(jié)出幾種煤礦工業(yè)電視信號(hào)干擾的處理方法。關(guān)鍵詞:煤礦工業(yè)電視系統(tǒng) 視頻線纜傳輸特性 線纜干擾分析 干擾解決中圖分類號(hào):TN949.21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):1006-0898(2010)01-0003-04井安全生產(chǎn)的重要組成部分。煤礦工業(yè)電視系統(tǒng)基本上由井下視頻監(jiān)控(1)、地面視頻監(jiān)控(2)、調(diào)度室集中監(jiān)控管理(3)、以太網(wǎng)發(fā)布平臺(tái)(4)四部分組,成見圖1。1 煤

2、礦工業(yè)電視系統(tǒng)介紹煤礦工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)是能直觀地監(jiān)視和記錄工作現(xiàn)場的安全生產(chǎn)情況,電視技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展而形成的一項(xiàng)新的技術(shù),是現(xiàn)代化礦圖1 煤礦工業(yè)電視系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)圖2 視頻同軸電纜傳輸及抗干擾分析2.1 頻譜與電纜特性視頻的電纜傳輸目前主要有兩種方式,視頻基帶傳輸和視頻載波傳輸。通常,采用SYV-75系列和SYWV-75系列同軸電纜傳輸。同軸電纜通?？蓚鬏?GHz的信號(hào),從圖2中看出,視頻基帶傳輸只占了電纜可傳輸頻率的極少部分(6MHz),電纜大部分頻譜資源是空閑的。視頻載波傳輸,可利用50到1000MHz的頻譜進(jìn)行信號(hào)傳輸。而在傳統(tǒng)視頻監(jiān)控中,大多是采用基帶傳輸方式。圖2 視頻基帶和視

3、頻載波各自的頻譜帶寬 從圖3中也可以看出,同軸電纜對(duì)不同的頻2010年3月水力采煤與管道運(yùn)輸?shù)?期關(guān)系曲線可以看出,在相同傳輸條件下,頻率越低傳播的距離越遠(yuǎn)。這也意味著,頻率越低,受到干擾的機(jī)會(huì)越多,強(qiáng)度越大。用頻譜分析儀對(duì)一些干擾波進(jìn)行測試分析,最終得到干擾波的分布范圍一般都很寬。圖6就是一個(gè)典型的干擾波頻譜分布測試波形。從圖7看出,這個(gè)基頻為1MHz的干擾波,它的頻譜分布在一個(gè)較寬的范圍,凡是在此范圍的信號(hào)都有可能受到它的干擾。同時(shí)看出,隨著頻率的上升,高次諧波的幅度明顯減小。從干擾的頻率分布特性看出,干擾波通常是一個(gè)頻帶,頻率從數(shù)十赫茲到數(shù)百兆赫茲,能量主要集中在頻率的低段。圖3 同軸電

4、纜對(duì)頻率的衰減特性 頻充越高電纜對(duì)信號(hào)衰減越大率傳輸衰減也不同,無論是基帶視頻傳輸還是載波傳輸,通過電纜傳輸后的信號(hào)都會(huì)產(chǎn)生頻率失真。因此,一般對(duì)這種電纜傳輸中都需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償。同軸電纜對(duì)各種頻率的隔離程度,即抗干擾能力有較大差別,圖4是一條同軸電纜在外界施加不同頻率的等幅干擾電壓情況下,測到的感應(yīng)電壓。從下面曲線可以看出,同軸電纜對(duì)低頻的屏蔽隔離較差,頻率越高,隔離越好。圖4 電纜感應(yīng)不同頻率的干擾信號(hào)2.2 干擾信號(hào)特點(diǎn)和分析圖6 干擾波的測試頻譜該分析的都為外界干擾,除此之外,視頻傳輸和處理設(shè)備自身同樣會(huì)產(chǎn)生各種干擾,如放大設(shè)備對(duì)信號(hào)調(diào)整過程產(chǎn)生的干擾,在正常情況下,要求輸入放大器的

5、信號(hào)幅度使放大器工作于線性區(qū)之內(nèi),見圖8。但在實(shí)際應(yīng)用中,由于設(shè)計(jì)或調(diào)試的原因,往往達(dá)不到這一要求。其結(jié)果就圖5 干擾波傳播距離與頻率的關(guān)系會(huì)使輸入的頻譜出現(xiàn)相互調(diào)制,產(chǎn)生新的頻率,像3階互調(diào)現(xiàn)象等。其對(duì)有用信號(hào)干擾嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成信號(hào)不可用。根據(jù)干擾波傳播特性(圖5):距離與頻率的2010年3月鄧猛:煤礦工業(yè)電視系統(tǒng)線纜傳輸干擾分析及干擾解決方法第1期綜上所述,許多干擾信號(hào)的頻譜成分大多集中在視頻頻譜以內(nèi),干擾分量在這段頻譜內(nèi)傳播也最強(qiáng)。而同軸電纜在這一頻帶內(nèi),屏蔽又最差。這就是造成在監(jiān)控中,經(jīng)常遇到各種干擾而又難以處理的原因。3 干擾的解決視頻信號(hào)的幅度大于干擾信號(hào)幅度60db,人眼就察覺不到

6、。視頻基帶的輸出的傳輸幅度通?？蛇_(dá)120db以上,一般侵入干擾低于視頻信號(hào)60db,可認(rèn)為視頻未受干擾。解決外界干擾的原則通常采用一堵二避的方法。一堵,就是首先盡量屏蔽外界的干擾信號(hào),不讓它進(jìn)入系統(tǒng),這主要取決于電纜選擇,布線路徑選擇、供電選擇和接頭的選擇。其中接頭的選擇制作和安裝是抗干擾的重點(diǎn)。如果在強(qiáng)干擾的環(huán)境,或在長距離傳輸中,視頻幅度不能大于干擾信號(hào)幅度60db,單靠堵可能無法徹底解決問題。這時(shí),可以采用避的方法。各種干擾信號(hào)在較高的頻率上時(shí),干擾幅度明顯降低或消失。這樣,我們可以把06MHz的視頻基帶信號(hào)調(diào)制到較高頻率的頻帶上。我們稱其為視頻載波。當(dāng)載波傳到監(jiān)控中心后,再由解調(diào)器把視

7、頻信號(hào)從載波中取出來,再傳輸?shù)揭曨l終端設(shè)備。以上多是理論分析的解決辦法,在日常工作中要通過理論分析快速找對(duì)和解決問題,需要不斷實(shí)踐和摸索總結(jié),作者將自己多年來在這方面的一些經(jīng)驗(yàn)和搜集的較好的處理方法進(jìn)行了簡單的總結(jié),以便于和同行進(jìn)行交流學(xué)習(xí)。3.1 木紋狀干擾這種干擾的出現(xiàn),輕微時(shí)不會(huì)淹沒正常圖像,嚴(yán)重時(shí)圖像就無法觀看了(甚至破壞同步)。這種故障現(xiàn)象產(chǎn)生的原因較多也較復(fù)雜,大致有如下幾種原因:(1)視頻傳輸線的質(zhì)量不好,特別是屏蔽性能差(屏蔽網(wǎng)不是質(zhì)量很好的銅線網(wǎng),或屏蔽網(wǎng)過稀而起不到屏蔽作用)。與此同時(shí),這類視頻線的線電阻過大,因而造成信號(hào)產(chǎn)生較大衰減也是加重故障的原因。此外,這類視頻線的特

8、性阻抗可能不是規(guī)定的75 也是產(chǎn)生故障的原因之一。這種故障原因在判斷時(shí)要準(zhǔn)確和慎重。只有當(dāng)排除了其它可能后,才能從視頻線不良的角度去考慮。若真是電纜質(zhì)量問題,最好的辦法當(dāng)然是把所有的這種電纜全部換掉,換成符合要求的電纜,這是徹底解決問題的最好辦法。(2)由于供電系統(tǒng)的電源不 潔凈!而引起的。這里所指的電源不 潔凈!,是指在正常的電源頻率(50周的正弦波)上疊加有干擾信號(hào)。而這種電源上的干擾信號(hào),多來自本電網(wǎng)中使用可控硅的設(shè)備。特別是大電流、高電壓的可控硅設(shè)備,對(duì)電網(wǎng)的污染非常嚴(yán)重,這就導(dǎo)致了同一電網(wǎng)中的電源不 潔凈!。比如本電網(wǎng)中有大功率可控硅調(diào)頻調(diào)速裝置、可控硅整流裝置、可控硅交直流變換裝置

9、等等,都會(huì)對(duì)電源產(chǎn)生污染。這種情況的解決方法比較簡單,只要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)采用凈化電源或在線UPS供電就基本上可以得到解決。(3)系統(tǒng)附近有很強(qiáng)的干擾源。這可以通過調(diào)查和了解而加以判斷。如果屬于這種原因,解決的辦法是加強(qiáng)攝像機(jī)的屏蔽,以及對(duì)視頻電纜線的管道進(jìn)行接地處理等。3.2 較深較亂的大面積網(wǎng)紋干擾嚴(yán)重時(shí)圖像全部被破壞,形不成圖像和同步信號(hào),這種故障是由于視頻電纜線的芯線與屏蔽網(wǎng)短路、斷路造成的。這種情況多出現(xiàn)在BNC接頭或其它類型的視頻接頭上。即這種故障現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí),往往不會(huì)是整個(gè)系統(tǒng)的各路信號(hào)均出問題,而僅僅出現(xiàn)在那些接頭不好的路數(shù)上。只要認(rèn)真逐個(gè)檢查這些接頭,就可以解決。3.3 若干條間距相

10、等的豎條干擾干擾信號(hào)的頻率基本上是行頻的整數(shù)倍,這是由于視頻傳輸線的特性阻抗不是75 而導(dǎo)致阻抗失配造成的。也可以說,產(chǎn)生這種干擾現(xiàn)象是由視頻電纜的特性阻抗和分布參數(shù)都不符合要求綜合引起的。解決的方法一般靠 始端串接電阻!或 終端并接電阻!的方法去解決。另外,值得注意的是,在視頻傳輸距離很短時(shí)(一般為150m以內(nèi)),使用上述阻抗失配和分布參數(shù)過大的視頻電纜不一定會(huì)出現(xiàn)上述的干擾現(xiàn)象。解決上述問題的根本辦法是在選購視頻電纜時(shí),一定要保證質(zhì)量。必要時(shí)應(yīng)對(duì)電纜進(jìn)行抽樣檢測。3.4 由傳輸線引入的空間輻射干擾這種干擾現(xiàn)象的產(chǎn)生,多數(shù)是因?yàn)樵趥鬏斚到y(tǒng)、系統(tǒng)前端或中心控制室附近有較強(qiáng)的、頻率較高的空間輻射

11、源。這種情況的解決辦法一個(gè)是在系統(tǒng)建立時(shí),應(yīng)對(duì)周邊環(huán)境有所了解,盡量設(shè)法避開或遠(yuǎn)離輻射源;另一個(gè)辦法是當(dāng)無法避開輻射源時(shí),對(duì)前端及中心設(shè)備加強(qiáng)屏蔽,對(duì)傳2010年3月水力采煤與管道運(yùn)輸?shù)?期輸線的管路采用鋼管并良好接地。3.5 畫面上出現(xiàn)了一條黑杠或白杠,并且向上或向下慢慢滾動(dòng)這種現(xiàn)象多半是由系統(tǒng)產(chǎn)生了地環(huán)路而引入了50Hz的工頻干擾(交流電的干擾)所造成的。需要一提的是,有時(shí)由于攝像機(jī)或控制主機(jī)(矩陣切換器)的電源性能不良(或局部損壞)也會(huì)出現(xiàn)這種故障現(xiàn)象(有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)二條黑杠或白杠),因此,在分析這類故障現(xiàn)象時(shí),要分清產(chǎn)生故障的兩種不同原因。要分清是電源的問題還是地環(huán)路的問題,一種簡易的方

12、法是,在控制主機(jī)上,就近只接入一臺(tái)電源沒有問題的攝像機(jī)輸出信號(hào),如果在監(jiān)視器上沒有出現(xiàn)上述的干擾現(xiàn)象,則說明控制主機(jī)無問題。接下來可用一臺(tái)便攜式監(jiān)視器就近接在前端攝像機(jī)的視頻輸出端,并一臺(tái)攝像機(jī)逐個(gè)檢看,以便查找有否因電源出現(xiàn)問題而造成干擾的攝像機(jī)。如有,則進(jìn)行處理。如無,則干擾是由地環(huán)路等其它原因造成的。4 結(jié)論干擾信號(hào)頻譜成分多數(shù)集中在放頻頻譜內(nèi),干擾分量傳播最強(qiáng),而同軸電纜在這一頻帶內(nèi)屏蔽效果又最差,造成各種干擾在監(jiān)控系統(tǒng)中產(chǎn)生影響,由于對(duì)視頻信號(hào)在同軸電纜上的傳輸有了深入的認(rèn)識(shí),才使我們對(duì)干擾故障有了針對(duì)性的處理,提高了工作效率。參考文獻(xiàn)作者簡介:鄧猛(1982-),男,2005年畢業(yè)

13、于河北工程大學(xué),現(xiàn)淮南礦業(yè)集團(tuán)朱集礦通風(fēng)隊(duì)助理工程師,從事信息化建設(shè)工作。收稿日期:2009-07-16(上接第2頁)4 結(jié)論依據(jù)礦井地質(zhì)條件,通過分析可以得出如下結(jié)論:沿煤層頂板布置、臥底掘進(jìn)的半煤巖巷道,跨度小于2.4m時(shí),完整石灰?guī)r頂板不需要作任何支護(hù)的垂直厚度最小為300mm。沿煤層頂板布置臥底掘進(jìn)的半煤巖巷道,跨度小于2.8m時(shí),完整石灰?guī)r頂板不需要作任何支護(hù)的垂直厚度最小為500mm。#沿煤層頂板布置臥底掘進(jìn)的半煤巖巷道,跨度小于5.0m時(shí),完整石灰?guī)r頂板不需要作任何支護(hù)的垂直厚度最小為800mm。作者簡介:高有存(1963-),男,山東萊蕪人,工程碩士,高級(jí)工程師,現(xiàn)任兗礦集團(tuán)北

14、宿煤礦副總工程師。收稿日期:2009-09-03破壞巖層頂板的完整性,頂板較穩(wěn)定。在巷道高度均為2.2m、頂板灰?guī)r厚度為500mm的條件下,寬度2.8m時(shí)頂扳巖層中沒有明顯的拉應(yīng)力區(qū)的分布,頂板處于穩(wěn)定狀態(tài);當(dāng)巷道寬度3.2m時(shí),頂板巖層中產(chǎn)生拉應(yīng)力區(qū),但拉應(yīng)力區(qū)沒有擴(kuò)展到上一巖層,沒有完全破壞巖層頂板的完整性,頂板較穩(wěn)定。#在巷道高度均為2.2m、頂板灰?guī)r厚度為800mm的條件下,巷道寬度5.0m時(shí),頂板巖層中沒有明顯的拉應(yīng)力區(qū)的分布,頂板處于穩(wěn)定狀態(tài)。以上有限元數(shù)值模擬結(jié)果是經(jīng)過抽象簡化巷道模型、各巖石力學(xué)參數(shù)理想狀態(tài)下的結(jié)果,可以對(duì)巷道支護(hù)做指導(dǎo)性及定性參考。但如果遇到節(jié)理、斷層等復(fù)雜地

15、質(zhì)構(gòu)造,實(shí)際情況會(huì)有較大差異,具體的巷道支護(hù)參數(shù)還需根據(jù)具體的地質(zhì)采礦條件來確定。歡迎投稿 歡迎訂閱 歡迎刊登廣告!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