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1 高速公路收费监控系统的基本特征

收费监控系统是高速公路监控系统的一部分，是为了保障进出高速公路车辆收费的有序进行，与其他监控系统相比，具有以下基本特征：

1.1 系统运行环境不佳

高速公路收费监控系统一般布置在室外，系统在运行过程中容易受到周边环境因素的影响。高速公路收费监控需要在室外进行，系统容易受到粉尘、汽车行驶噪音和周边电磁波的影响，运行环境不佳。裸露在外的摄像头很容易受到侵蚀破坏，降低视频监控质量。应做好对监控系统的防护，降低环境因素对系统运行的影响。

1.2 线路布置较长

高速公路的空间跨度较大，监控系统需要布置较长的线路，增加图像处理的困难。另外，长距离的传输也容易受到外界环境的影响，降低视频信号质量［1］。

1.3 系统接口多

高速公路收费监控系统包括很多设备，为了实现设备与系统控制室之间的连接，需要设置大量接口。大量的接口导致系统组成复杂，也增加了视频信号传输的难度。另外，系统接口多，视频信号在传输过程中也会受到干扰，影响传输质量。

2 收费监控系统视频干扰常见问题及其原因分析

2.1 工频干扰

我国市电采用交流电，在电网运行过程中会产生电磁辐射，这些辐射会对高速公路收费监控系统的正常运行，产生工频干扰。工频干扰会对视频传输效果产生较大影响，会大幅降低视频质量，影响观看程度，严重时还会造成视频数据无法传输［2］。工频干扰会造成收费监控系统上不出现噪点、网纹等干扰信号，严重时甚至出现无法识别的情况，造成收费监控系统无法正常工作。工频干扰的产生原因通常是由于摄像与监控设备连接不良造成的，如二者同时接地，形成较大的电位差，对系统产生较大的干扰。

2.2 电磁波干扰

不同类型的电磁波，对收费监控系统的视频干扰不同。对强度较低的电磁波，会使视频画面出现斜状网纹，影响较小；强度较高的电磁波，对系统视频干扰较大，严重时会造成传输信号中断［3］。当监控电缆周边的电磁波信号传输范围与视频信号重合时，就会产生互相干扰，影响视频信号的正常传输。另外，摄像与监控设备连接不良不仅会引发工频干扰，也会造成电磁波干扰，也是由于二者接地过程中产生较大的电位差造成的。

2.3 低频噪声干扰

低频噪声一般是指频率范围在20～30 Hz 的干扰信号［4］，会影响收费监控系统视频信号的传输质量和效率，降低画面质量。低频噪声干扰会在视频信号中产生静止水平横纹，影响视频画面质量。低频噪声干扰产生的主要原因是由于声音、数据等低频信号在传输过程中容易受到交流电的影响，进而降低视频画面质量。低频信号的传输通道也在20Hz～30Hz 左右，由于低频噪声与交流电都存在于同一传输电缆中，不容易处理，对视频质量的影响较大。

2.4 高频噪声干扰

高频噪声是指频率在45 MHz 以上，对收费系统干扰主要表现为视频画面出现雪花或高亮噪点［5］。高频噪声干扰会在监控视频中产生噪点，产生集群现象后形成高亮噪点，会遮挡视频中车辆的重要信息，影响系统监控作用的发挥。产生高频噪声干扰的原因是监控系统运行过程中会产生基波，还会产生强度较高的二次谐波，虽然基波的频率较低，但谐波频率较高，从而产生高频噪音干扰。

2.5 反射干扰

高速公路收费监控系统在受到反射干扰信号影响时，会使视频画面出现重影现象。在监控视频信号传输过程中，色度、亮度及饱和度都会产生一定程度的衰减，当传输视频的同轴网络阻抗失配时，部分信号的色度、亮度及饱和度会在传输终端产生微反射，与原视频信号叠加，并传输到终端。接收端在接收到多个反射信号后，会产生码间干扰（ISI），进而出现收到错误信号的幅度和相位，与原来的凸显重叠在一起，形成重影现象，影响监控画面的识别。

3 收费监控系统视频干扰防治措施

3.1 光隔离抗干扰技术

光隔离抗干扰技术可减少各类外界因素对收费监控系统的视频干扰，通过提高视频的信噪比提升系统的抗干扰能力。光隔离抗干扰技术的工作原理是通过发光二极管，在输出端将电信号转变为光信号，通过在二极管上部设置的光敏电阻对发光情况进行监测，控制视频信号传输线路中的电力参数，以达到减轻或消除信号干扰的目的。光隔离抗干扰技术实际上是通过构建一个光电控制系统，实现视频信号的单向传输，从而达到消除干扰信号的目的。

3.2 系统传输信号保护

为了消除或减弱干扰源对收费监控系统视频信号的干扰，必须采取措施对系统传输信号进行保护。当前，主要采用主动降噪的方式对传输信号进行保护，其中比较常用的是干扰隔离技术。由于系统外部信号对视频信号干扰较大，可以通过在系统外部设置装置收集和识别信号，并通过控制系统释放出反向干扰波，消除或减弱干扰信号。不过这种技术只能用于消除外部电磁波干扰，对系统内部干扰效果不明显。

3.3 自干扰控制

收费监控系统内部的干扰主要包括电磁信号干扰和线路间干扰两类。为了消除电网运行中所产生的电磁信号干扰，可在系统关键部件上设置电磁屏蔽装置，消除自然环境中的电磁波对视频信号的影响。对线路间的电磁波干扰，为了防止强电流产生的高强度自干扰信号影响弱电流的正常运行，可采用接地方法消除系统中各类电磁信号所产生的自干扰信号。

3.4 调频处理

在进行视频信号干扰处理时，绘制干扰波距离-频率关系曲线，分析干扰因素。当干扰波频率变低时，说明传输距离变长了，对收费监控系统视频信号的影响也就越大，干扰信号强度也越大。为了解决这类问题，可采用调频处理的方法，调高视频信号的频率，与干扰波区分开，再使用滤波的方式减轻或消除干扰波的影响。

4 结语

为保证高速公路收费监控系统的正常运行，得到高质量的视频传输信号，分析了工频干扰、电磁波干扰、低频噪声干扰、高频噪声干扰、反射干扰对视频信号的影响和成因，并从光隔离抗干扰技术、系统传输信号保护、自干扰控制、传输调频处理四方面提出了防治措施，以期得到高质量的视频传输信号。