随着社会发展, 电能消耗在急剧增加, 电力系统和配套设施的智能化程度也越来越高. 国电南自是中国电力系统自动化设备制造商的领头羊, 为电力系统提供包括继电保护和远程监控设备等一系列优质的产品. 近日，国电南自自主研发了一款应用在变电所设备检修用到的IP网络摄像机, 在工程施工的时候碰到了棘手的问题. 由于电力系统设备检修很多时候要多方配合, 所以需要实时的全双工语音对讲功能. 并且由于高电压大电流的存在使现场的电磁干扰非常大. 在尝试了市面上几乎所有的模拟拾音器之后, 都碰到了噪声大, 双讲的时候有回声, 有啸叫, 导致工程迟迟不能验收.
南自的技术部经理在了解到杭州艾力特音频技术有限公司有这样的产品后找到了公司的技术部经理孙云云并进行了深入的探讨. 孙云云对工程存在的问题进行了深入的分析.
首先由于电力系统的强电磁干扰环境使普通的三线制(12V电源, 音频输出, 电源地)模拟拾音器在音频传输的过程中产生了非常容易受到电磁场的干扰. 并通过录音后的谐波频谱分析, 证实了这一点, 噪声频谱中最大的能量是50Hz及其2, 3, 5, 7次谐波. 这都是由于电力系统大电流的电磁辐射干扰耦合进了音频输出线导致的.
其次回声的产生是喇叭在拾音器的拾音范围内导致喇叭的声音被拾音器拾取, 又通过网络传输到了远方的摄像机/电脑, 并在喇叭中播放从而产生了回声.
最后啸叫是由于两边同时有喇叭进行放音和拾音器拾音的时候,回声同时在两边喇叭出现出现自激, 使整个系统的增益大于1从而产生啸叫. 啸叫的出现导致沟通完全无法进行, 严重时会导致喇叭烧毁.
孙云云在对问题的产生进行分析之后提出了解决方案:
解决音频线上耦合产生的干扰最好的解决方法是采用数字麦克风及全差分的传输. 由于差分传输的过程中, 音频信号是幅度相同而相位相反, 但是电磁干扰对两根音频线的耦合是相同幅值, 相同相位, 所以在进入摄像机后如果差分输入, 良好的共模抑制比(CMRR=70dB) 把同相位的电磁噪声衰减到原来的三千分之一以下,大大减小了电磁干扰对音频传输线的影响, 而音频信号是原来的两倍(6dB增益), 系统的信噪比得到了大大的提高.
解决回声和啸叫必须使用带回声抑制功能的全双工语音对讲终端. 它内部通过音频专用24bit的数字信号处理器对麦克风和喇叭上的信号进行分析, 通过自适应滤波器对麦克风和喇叭上的音频信号的相关性(correlation)进行分析, 从而抵消麦克风中存在的与喇叭相关性较高的信号来消除回声. 在噪声和回声完全消除之后自然就不会再有啸叫.
OS-500是杭州艾力音频技术有限公司专门针对网络摄像机(IP Camera), 硬盘录像机(DVR), 光端机, 音视频服务器等需要进行全双工语音双向对讲的要求设计的全数字噪声抑制回声消除语音对讲终端. 完美的与国电南自的网络摄像机系统匹配使整个工程在拖延了半年之后, 经过双方工程师短短一周的测试就解决了原来存在的噪声回声和啸叫的问题. 目前整个项目已经通过测试并验收.
国电南京自动化股份有限公司(简称：国电南自，股票代码600268)是1999年11月18日在上海证券交易所上市的国家电力系统首家高科技上市公司，被誉为中国电力高科技第一股，现为华电集团直属子公司。国电南自前身为南京电力自动化设备总厂，始建于1940年。被誉为中国电力自动化现代产品的开山鼻祖。
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