Основные причины выхода из строя оборудования видеонаблюдения

Классифицируем помехи, приводящие к выходу из строя видеооборудование:

   Радиопомехи;

   Коммутационные импульсные помехи;

   Перенапряжения и провалы напряжения в сети питания;

   Помехи от разрядов молнии;

   Помехи от «блуждающих токов заземления».

Отдельно остановимся на каждом типе помех, приводящим к выходу из строя видеооборудования и определим основные источники помех.

Радиопомехи. Под данным типом будем понимать высокочастотные помехи. ВЧ - помехи представляют собой электромагнитное воздействие на линию связи от мощных близкорасположенных радио- и телепередатчиков, радаров и другого излучающего оборудования. Помехи проявляются в виде частых волн колебаний искажающих видеоизображение. Выход из строя аппаратуры наблюдается только в случае крайне близкого (десятки метров) расположения линии передачи видеосигнала или телеметрии от передающей антенны. По цепям передачи электропитания ВЧ – помеха какого – либо воздействия приводящего к повреждению аппаратуры не оказывает.

Коммутационные импульсные помехи. Основным источником возникновения коммутационных импульсных помех являются переходные процессы при следующих операциях в электросети:

· Включение и отключение потребителей электроэнергии (электродвигатели, лампы накаливания и дневного света, компьютеры и др. аппаратура);

· Включение и отключение цепей с большой индуктивностью (трансформаторы, пускатели и т. д.);

· Аварийные короткие замыкания в сети низкого напряжения и их последующее отключение защитными устройствами;

· Аварийные короткие замыкания в сети высокого напряжения и их последующее отключение защитными устройствами;

· Включение и отключение электросварочных установок;

· Источником импульсных помех является городской электрифицированный транспорт, включая метро, а также электрифицированные железные дороги.

Данный тип помех, как правило, представляет собой одиночные импульсы с амплитудой до нескольких киловольт. В соответствии с [1] считается нормой наличие в сети 220 В импульсов коммутационных помех амплитудой до 4,5 кВ длительностью до 5 мс. Реально частота возникновения одиночных импульсных помех амплитудой до 300 В составляет в среднем для промышленных предприятий 20 помех в час, для жилых домов 0,5 помех в час. Наиболее опасные помехи амплитудой от 1 до 10 кВ составляют до 0,1% от общего числа импульсных помех. Таким образом, в офисе расположенном на территории промышленного предприятия, электронное оборудование подвергается воздействию мощной помехи 3 раза в неделю, а в жилом доме до 4 раз в год.

Кроме одиночных импульсных помех по цепям питания возникают периодические импульсные помехи, связанные с работой люминесцентных ламп, преобразователей блоков питания и т.д. Данный тип помех [2,3] достигает амплитуды до 1 кВ, отличается более широким спектром и приводит как к сбоям, так и к повреждению аппаратуры. Коммутационные импульсные помехи различной длительности по цепям питания 220 В видеооборудования при нормальных условиях эксплуатации способны вывести его из строя только в том случае, если амплитуда помех превышает 1 кВ. Вероятность повреждения аппаратуры по цепям питания многократно возрастает в условиях повышенной влажности или в условиях повышенной запыленности, что характерно для промышленных объектов. Повреждения блоков питания видеооборудования являются следствием воздействия импульсных помех по электросети. Причем следует отметить, что значительно чаще повреждаются импульсные блоки питания и реже – линейные.

Перенапряжения и провалы напряжения в сети питания. Причины возникновения перенапряжений в сетях питания обусловлены, прежде всего, низким качеством электросетей и невысокой культурой энергопотребления. Поэтому подчеркнем лишь наиболее типичные проблемы электроснабжения.

Максимумы напряжения питающей сети, как правило, связаны с минимальной нагрузкой энергосистемы и наблюдаются в ночное время. Наибольшие колебания напряжения в электросети приходятся на начало и конец рабочего дня. Реально на промышленных объектах возможны периодические (день – ночь) колебания электросети 220 В от 160 В до 260 В с кратковременными повышениями до 300 В.

Перенапряжения в электросети выводят из строя стандартные простые схемы защиты от импульсных помех (варисторы и т. д.), импульсные блоки питания. Отдельно можно выделить две распространенные монтажные ошибки, приводящие к перенапряжениям:

· Перекос фаз сети электропитания из-за перегрузки одной фазы потребителями электроэнергии;

· Перегрузка нейтрали электросети из-за меньшего сечения проводника у нейтрали, чем у фазы.

Помехи от разрядов молнии. Разряды молнии индуцируют на линиях связи и линиях подачи электропитания высоковольтные импульсы напряжения. Разряд молнии характеризуется громадной разницей потенциалов до 108 В, токами до106 А поэтому, при прямом или близком (десятки метров) разряде молнии речь может идти только о выходе электронного оборудования из строя, а не о помехах. Системы молниезащиты, включающие в свой состав молниеотводы и заземления, предназначены для защиты зданий и людей от поражения электрическим током, но не для защиты электронного оборудования и линий связи [4, 5]. Типичной ошибкой при монтаже видеооборудования “в полевых условиях” является установка видеокамеры на опоре молниеотвода или рядом с ним. В таком случае при прямом попадании молнии в молниеотвод все видеооборудование и линия связи будут полностью выведены из строя и не ремонтопригодны. О защите от разряда молнии можно говорить только в том случае, если расстояние от места разряда до линии связи видеооборудования составляет хотя бы сотни метров.

Для центральных регионов России интенсивность воздействия грозы составляет приблизительно 50 часов в год, при этом молния воздействует в среднем 2 раза в год на 1 км2 местности. Для северных регионов России молния воздействует на 1 км2 местности 1 раз в год, для южных – до 5 раз в год. Поэтому, для средней полосы, на линиях связи или линиях электропитания следует ожидать опасные помехи в виде импульсов напряжения 10 кВ один раз в год и до 50 раз в год – импульсы около 1 кВ. Для южных районов с повышенной грозовой активностью частота появления опасных напряжений соответственно увеличивается в 5 раз.

Рассмотрим подробнее механизм воздействия высоковольтных импульсных помех на линии связи. Внешние электромагнитные импульсы приводят к образованию на протяженной линии связи разницы потенциалов. Значение разницы потенциалов зависит от напряженности внешнего электромагнитного поля, скорости его изменения, протяженности линии связи и может достигать, при определенных неблагоприятных условиях, десятков киловольт. Помеха на линии связи образуется относительно земли (синфазная помеха). Однако помеха может возникнуть и дифференциально на входах и выходах видеооборудования. Эта ситуация возникает в случае несимметричной линии связи (например: коаксиальный кабель).

На рис. 1 показаны пути протекания токов помехи при использовании в качестве лини связи неэкранированного кабеля. На рис. 2 показаны пути протекания токов помехи при использовании в качестве лини связи экранированного кабеля. Из рисунков видно, что в случае неэкранированного кабеля ЭДС помехи образуется на сигнальном проводнике и ток помехи протекающий по нему замыкается на землю через приемное видеооборудование, создавая на его входных цепях опасное напряжение. В случае экранированных сигнальных цепей ЭДС помехи образуется на защитном экране, ток помехи протекает по экрану и не создает в сигнальных цепях приборов видеонаблюдения опасных напряжений. В центральном проводе возникает ЭДС помехи за счёт емкостной связи С пар. между экраном и проводом. Экранирование с обязательным заземлением ослабляет помеху в среднем в 100 раз. При воздействии атмосферных разрядов (при ударе молнии в землю на расстоянии1000 м от линии связи) на линию связи может наводиться опасное напряжение амплитудой свыше 10 кВ. В данном случае экранирование ослабит помеху до 100 В, что может привести аппаратуру к выходу из строя.

Рис. 1

Рис. 2

Помехи от “блуждающих” токов заземления. Любая система видеонаблюдения, даже простейшая, содержит передающее видеооборудование (видеокамеру), линию связи (коаксиальный кабель, витую пару), приемное видеооборудование (в простейшем случае монитор), а также источники питания передающего и приемного видеооборудования. Рассмотрим простейший случай системы видеонаблюдения, содержащей видеокамеру, линию связи (коаксиальный кабель) и монитор. Структурная схема системы приведена на рис. 3:

Рис. 3

В соответствии с требованиями безопасности, предъявляемыми к электромонтажу оборудования, аппаратура должна быть заземлена, причем разводка сигнальных цепей всей системы (в том числе передающей и приемной аппаратуры) должна иметь только одну точку заземления. Реально, особенно в многоканальных системах установщики видеооборудования по тем или иным причинам не выполняют или просто игнорируют правило заземления аппаратуры в одной точке. Часто это требование нельзя выполнить по очень простой причине: в недорогой зарубежной и отечественной аппаратуре входные и выходные разъемы BNC не изолированы от корпуса, корпус выведен на заземляющий контакт питающей вилки, который в свою очередь соединен с клеммой зануления сети 220 В, т. е. в качестве земляной шины используется ноль электрической сети. В системе образуются несколько точек зануления и, соответственно, присутствие блуждающих токов заземления, что приводит к разнице потенциалов между двумя любыми точками зануления. Для удаленных объектов и, соответственно, для протяженных линий связи разница потенциалов может достигать сотни вольт за счет протекания через образованные паразитные контуры заземления токов от промышленного оборудования, либо от неравенства потенциалов нулевых шин питающего напряжения 220 В/50 Гц приемного и передающего оборудования. Можно перечислить значительное количество объектов, в которых паразитные контуры заземления будут присутствовать в обязательном порядке. В первую очередь это объекты с длиной кабельных линий более300 м. Далее – это объекты с многоканальными системами видеонаблюдения. И, наконец, – это все производственные объекты и прилегающие к ним территории. Источниками тока промышленной частоты в цепях заземления служат генераторы, станки, электропечи, электросварка, холодильное оборудование, компьютерные сети, системы вентиляции и кондиционирования, электроподстанции, медицинское оборудование, наземный электрифицированный транспорт, метрополитен и т.д.

Рассмотрим механизм образования опасных напряжения для видеооборудования при наличии паразитных контуров заземления. Эквивалентная схема системы приведена на рис.4.

Рис. 4

R вых = 75 Ом – выходное сопротивление передающего оборудования;

R вх = 75 Ом – входное сопротивление приемного оборудования;

R 2 – сопротивление оплетки кабеля;

R 1 » 10 R 2 – сопротивление центральной жилы кабеля;

Е – паразитный источник ЭДС.

Е вх.пр. = (Е/(150 + R 1))х75 (В)

Пример: Реальная линия 300 м кабеля RG 59 имеет сопротивление центральной жилы R 1 » 100 Ом. При Е=100 В значение Е вх.пр. составит 30 В, а это уже напряжение которое выведет из строя входные цепи приемного видеооборудования, если они не защищены специальными средствами. Аналогичное напряжение будет воздействовать на выходные цепи передающей аппаратуры. Таким образом, рассмотренный случай показывает следующее:

· На реальных объектах при наличии протяженных линий связи и в многоканальных системах видеонаблюдения образуется несколько точек заземления аппаратуры и соответственно, несколько паразитных контуров заземления;

· Разница потенциалов между двумя точками заземления может привести к неисправности монтируемого оборудования.

· Использование вместо специальной земляной шины нулевого провода электросети приводит к увеличению опасного напряжения между приемной и передающей аппаратурой.

· Видеокамеры и другое передающее оборудование с неизолированными от корпуса разъемами BNC должны быть надежно изолированы от шин заземления и нулевого провода электросети.

Определить наличие паразитных контуров заземления можно, измерив вольтметром напряжение между корпусом приемного оборудования и не подсоединенным кабельным разъемом линии связи. Наличие напряжения переменного тока говорит о том, что при подсоединении кабеля к приемной аппаратуре возникнет паразитный контур заземления, который, скорее всего, приведёт к неисправностям системы видеонаблюдения. Устранение данной ситуации возможно при грамотном монтаже системы видеонаблюдения, а именно обязательном заземлении всей системы в одной точке, лучше на приемной стороне системы. Если, по каким-либо причинам, это невозможно, то необходимо принимать специальные меры для защиты видеооборудования. Самым эффективным решением в данном случае является гальваническая развязка передающего и приемного видеооборудования (изолирующие трансформаторы, оптоэлектронные приборы развязки и т. п.). Приборы гальванической развязки включаются в разрыв кабельной линии связи и тем самым разрывают паразитный контур заземления (Рис.5)

Механизм образования опасных напряжений при передаче сигнала по витой паре, при наличии паразитных контуров заземления, точно такой же, что и при передаче сигнала по коаксиальному кабелю, с той лишь разницей, что в случае с коаксиальной передачей опасное напряжение формируется дифференциально, а в случае с витой парой синфазно (синхронно) по входным цепям. Эквивалентная схема для случая с витой парой приведена на рис. 6.

Рис. 5

Рис. 6

Пример: Реальная линия 1000 м витой пары ТПП N х2х0,5 имеет электрическое сопротивление центральной жилы R1 = R2 = 100 Ом. Значение Е вх.пр составит 27 В при напряжении помехи Е=100В. Таким образом порядок опасного напряжения точно такой же, а воздействие синфазно для входных цепей оборудования передачи изображения по витой паре. Использование изолирующих трансформаторов так же решает в этом случае проблему паразитных контуров заземления.

Мы рассмотрели случаи паразитного гальванического соединения приемного и передающего видеооборудования и способы устранения возможности возникновения опасных напряжений для устройств видеонаблюдения.

Анализ отказов видеооборудования показывает, что основными “поражающими факторами” для аппаратуры являются разряды молнии, коммутационные импульсы помех и перенапряжения в сети питания. Например, для уличных видеокамер статистика отказов из-за помех следующая:

· до 50 % отказов: повреждение или полное разрушение блоков питания видеокамер и цепей, связанных с линиями передачи видеосигнала или телеметрии в результате воздействия разрядов молнии и коммутационных импульсных помех. Типичными последствиями являются повреждение изоляции, выгорание проводников печатных плат, разрушение электрорадиоэлементов.

· До 45 % отказов: повреждение блоков питания видеокамер в результате перенапряжений в сети питания. Как правило, чаще выходят из строя импульсные блоки питания. Реже – линейные. Типичные неисправности – разрушение элементов из-за теплового пробоя.

· Остальные отказы являются следствием других причин, чаще всего связанных с недостаточной герметизацией кожуха видеокамер.

· Для приемного видеооборудования, находящегося в помещении и непосредственно соединенного с линиями передачи видеосигнала и телеметрии картина отказов несколько иная:

· до 90 % отказов: повреждение или полное разрушение цепей связанных с линиями передачи видеосигнала или телеметрии в результате воздействия разрядов молнии и импульсных помех.

· Остальные отказы являются следствиями других причин, в том числе перенапряжений в электросети.

При анализе отказов уличных видеокамер, как правило, выявляются:

· отсутствие каких-либо специальных средств защиты от импульсных помех, грозовых разрядов и перенапряжений по цепям питания;

· недостаточное экранирование линий передачи видеосигнала, телеметрии и питания (экран коаксиального кабеля не является серьезным препятствием для повреждения аппаратуры грозовыми разрядами);

· отсутствие специальной аппаратуры защиты от грозовых разрядов по цепям передачи видеосигнала и телеметрии;

· конструктивные недостатки видеооборудования приводящие к возникновению “ блуждающих ” токов заземления;

· не квалифицированный монтаж видеооборудования (отсутствие или недостаточная изоляция и герметизация, монтаж рядом с молниеотводами и т. д.);

· не квалифицированное проектирование систем видеонаблюдения в целом (прокладка длинных сигнальных цепей параллельно высоковольтным линиям, отсутствие защитных средств, и т. д.).

При анализе отказов приемного видеооборудования основной причиной является отсутствие каких-либо средств защиты от импульсных помех и грозовых разрядов на вводе в здание по цепям передачи видеосигнала и телеметрии. Типичной ошибкой является копирование функциональной схемы системы видеонаблюдения, приведенной в рекламном проспекте зарубежной фирмы. Например, уличные видеокамеры через длинные линии связи подключаются к мультиплексору без аппаратуры защиты от опасных напряжений. При первой же грозе на расстоянии несколько километров от смонтированной “видеосистемы” все компоненты ее безвозвратно выходят из строя. При проектировании систем видеонаблюдения необходимо учитывать следующее:

· практически в любых импортных и отечественных видеоприборах отсутствуют элементы способные поглотить энергию мощных импульсных помех 10 кВ индуцированных разрядами молнии по цепям сигнала и сети. Это делается с целью уменьшения габаритов и стоимости видеооборудования. В любом видеооборудовании, выпускаемом НПО “Защита Информации” встроенные цепи искрозащиты рассчитаны на подавление коммутационных импульсных помех в сотни вольт. В импортном оборудовании такие цепи отсутствуют по причине максимального упрощения конструкции.

· Элементы защиты, поглощающие энергию грозовых разрядов выпускаются отдельно и устанавливаются на вводе линий связи и электросети в здания, а для уличных устройств – на вводе в термокожух.

Зачастую, по причине отсутствия финансовых средств, проектировщики систем видеонаблюдения вынуждены экономить на оборудовании защиты от помех. Поэтому в заключении попробуем определить основные действия, которые при минимальных затратах на оборудование и монтаж уменьшат риск массового выхода видеооборудования из строя.

При выборе и монтаже оборудования передающего видеосигнал на длинные линии связи необходимо придерживаться следующих элементарных правил (пример – видеокамера): Металлический корпус видеокамеры не должен иметь электрический контакт с ее схемой (общим проводом) и выходным разъемом. Если такой контакт присутствует (а он, как правило, есть), то при установке камеры в кожух корпус камеры (и выходной разъем, и линия связи) должны быть надежно изолированы от элементов конструкции кожуха. При питании видеокамеры от электросети 220 В (через встроенный блок питания камеры) может возникнуть паразитная гальваническая цепь между корпусом камеры, ее схемой и нулевым проводом электросети, что недопустимо. В свою очередь кожух и его кронштейн крепления должны быть надежно заземлены. Т.е. для удаленных постов видеонаблюдения подходят далеко не все типы видеокамер, а только те, у которых электрическая схема изолирована от корпуса и нулевого провода электросети. В противном случае необходимо дополнительно устанавливать электрическую изоляцию между корпусом камеры и кожухом, ставить гальваническую развязку по сигнальной цепи, телеметрии и цепи питания. В качестве уличных камер с питанием от сети 220 В настоятельно рекомендуем использовать только камеры с линейным внутренним или внешним, а не с импульсным блоком питания (конечно лучше устанавливать суперфильтры или трансфильтры по электросети). В качестве защиты от атмосферных разрядов рекомендуем устанавливать внешние (вне кожуха) устройства грозозащиты по всем цепям, включая телеметрию и электросеть, или хотя бы искроразрядники.

Необходимо определить на этапе проектирования системы возможно ли ее создание с заземлением в одной точке на приемной стороне аппаратуры видеонаблюдения, т.е. предусмотреть прокладку шин заземления. Если по каким-либо причинам этого сделать нельзя, то необходимо предусмотреть дополнительное оборудование, позволяющее гальванически развязать передающую и приемную части аппаратуры. Причем развязка должна быть по всем цепям, соединяющим аппаратуру: видео, телеметрия, питание и т. д. Цепи стекания заряда должны быть обязательно заземлены (а не занулены), иначе эффективной грозозащиты не будет. Следует также учитывать, что аппаратура повреждается не только по цепям прохождения видеосигнала, пробой может произойти по цепям питания, телеметрии и т.д. Самым тщательным образом необходимо подходить к прокладке сигнальных линий связи между передающим и приемным видеооборудованием. Наличие общего экрана, заземленного с приемной стороны, резко снижает риск выхода аппаратуры из строя при воздействии на нее наводок различного физического происхождения. Особенно это важно при протяженности линии связи более 300 м, поскольку уровень возникающей помехи тем больше, чем длиннее линия связи. При построении системы приемного видеооборудования рекомендуем руководствоваться следующим принципом: дешевле заменить входной усилитель стоимостью 30 у.е., чем ремонтировать мультиплексор стоимостью 1000 у.е.

Мы надеемся, что правильно спроектированная Вами система видеонаблюдения с учетом тех рекомендаций, которые изложены в настоящей статье, будет достаточно защищена от внешних факторов, а не построена по принципу: “Пока гром не грянул ...”.

В статье использовались ссылки на следующие стандарты:

· ГОСТ 13109-97 Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.

· ГОСТ Р МЭК 60065-2002 Аудио-, видео- и аналогичная электронная аппаратура. Требования безопасности.

· ГОСТ Р 50009-2000 Технические средства охранной сигнализации. Требования и методы испытаний.

· РД 34.21.122-87 Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений.

· ГОСТ 12.1.019-79 Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты.

Ответы на вопросы, связанные с эксплуатацией оборудования передачи видеоизображения по витой паре.

Вопрос. Не могли бы вы привести пример рекомендаций по установке вашего оборудования для конкретного объекта?

Ответ.

Исходные условия:

1. Большое количество источников опасных напряжений, подробнее см. статью основные причины выхода из строя систем видеонаблюдения».

2. Как следствие – гарантированное наличие перенапряжений по сети 220В.

3. Гарантированы высоковольтные наводки на длинные цепи соединения ВК с передатчиками по цепям видеосигнала и питанию 12В. Экран коаксиала – это второй проводник, а не защита от опасных напряжений.

Рекомендации по кабельной линии связи (ТПП):

1. Не следует использовать ТПП20, т.к. в Вашей схеме много ответвлений. Лучше 2 кабеля ТПП10 (меньше кроссовых соединений, физически работать проще, в 10-и парном кабеле цвета не повторяются и не будет необходимости «вызванивать» каждую пару отдельно).

2. В качестве «однопарных» кабелей рекомендую КВПЭФ 1х2х0,52 производства «Паритет» Подольск.

3. При кроссировках экраны кабелей витых пар должны быть соединены между собой с целью дальнейшего общего заземления на приёмном конце кабельной линии (рис.1.).

4. Свободные витые пары необходимо соединять с экраном с той же целью (рис.2.).

5. При вводе кабеля ТПП в пункт приёма обязательно произвести заземление экрана и поставить разрядники на каждый сигнальный провод витой пары (рис.2.). С целью уменьшения числа разрядников можно использовать 3-х электродные (рис.3.) разрядники любого типа на напряжение пробоя 90-100В; цена 1 шт. 20-40 руб.; продаются везде.

6. Для защиты оборудования по сети в пункте приёма рекомендую установить 2 разрядника по цепям 220В (рис.4.). Напряжение пробоя 350В.

Рекомендации по видеокамерам:

1. В ряде случаев можете установить более дешёвые МВК-16, МВК-18 или аналогичные Germikom GS.

2. Все малогабаритные ВК не имеют заземления корпуса и какой-либо защиты по цепям видеосигнала и питания 12В от наводок на линию связи, следовательно, устанавливаются максимально близко в Вашем случае от передатчиков по витой паре. Видеокамеры и коаксиал не заземляются. Если будете увеличивать расстояние между ВК и передатчиком, то ставьте на все цепи камеры разрядники с заземлением, что очень сложно выполнить (рис.5.).

3. На Вашей схеме есть ВК соединённая с пунктом приёма коаксиалом 200м, разрядники или устройства «Грозозащиты» обязательны.

Рекомендации по передатчикам:

1. Рекомендуем «уличные» SI-112T (2-1 км), SI-113T (1,5-0,3 км), SI-115T (1-0 км), т.к. они максимально защищены по цепям сети и видеосигнала, что необходимо в Вашем случае. При использовании других Вам придётся устанавливать дополнительную защиту и рассматривать вопрос дополнительной защиты от влаги, что дороже.

2. Передатчики заземляются (рис.1.). В случае отсутствия заземления, используйте зануление, при условии наличия отдельного защитного проводника РЕ (это не рабочий нуль N) (рис.6.). Соединение с РЕ напрямую, без разрядника, может дать помехи на изображение. Может потребоваться разрядник на большее (200-300В) напряжение. Использовать вместо РЕ рабочий нуль N нельзя из-за промзоны.

3. После прокладки кабельной линии и подключения заземления нужно убедиться в отсутствии протекания через оплётку ТПП и цепи заземления промышленных токов за счёт разницы потенциалов точек заземления. В противном случае заземление проводится через разрядники.

На расстояние до 1км могу рекомендовать стандартный вариант: Термокожух SVS 26 + стандартная ВК с питанием 220В + SI-116 T .

Вопрос. Как определить свободный объём для видеокамеры в стандартном термокожухе SVS 260 при установке в него модулей передачи изображения по витой паре?

Ответ.

Основной параметр (длина средней части корпуса) термокожуха как отечественного «SVS», так и зарубежного «ULTRAK», «COMPUTAR» производства указан производителем в названии серии кожуха. Например: кожух «SVS» серии 260 имеет длину L 1 средней части корпуса 260мм; кожух «ULTRAK» серии 300 имеет длину L 1 = 300мм (см. рис.1). SVS выпускает кожуха 260 и 320 серий. «ULTRAK» выпускает кожуха 220,260,300 и 320 серий.

Модуль термокожуха устанавливается на штатные места крепления кожуха, которые находятся на расстоянии L 2 = 20мм от крышки корпуса с гермовыводами (см.рис.2). Различные типы модулей термокожуха имеют разный габаритный размер между центром крепления и краем модулей L 3, который приводится в паспорте на модули и составляет для SI-161 – 83мм, для SI-161 i – 70мм, для SI-162 – 50мм.

Максимальная длина L 4 разъёма BNC вместе с частью кабеля подключения модуля к видеокамере не более 45мм. Таким образом, «свободная» длина L 5 для видеокамеры с объективом определяется по формуле:

L 5 = L 1 - L 2 - L 3 - L 4 (мм),

где L 1 – длина средней части корпуса термокожуха, соответствует названию серии;

L 2=20мм;

L 3 – установочный габаритный размер модуля термокожуха;

L 4 = 45мм;

или:

L 5= L 1-148 (мм) для модуля SI-161;

L 5= L 1-135 (мм) для модуля SI-161 i;

L 5= L 1-115 (мм) для модуля SI-162;

Максимальная ширина корпуса видеокамеры может составлять 70мм, а высота 65мм.

Вопрос. Согласно рекламе приборы SI-112T, SI-113 T, SI-115 T предназначены для установки вне помещения, имеют защиту IP 65 и диапазон рабочей температуры от – 40°С до + 40°С. Расскажите подробнее о конструкции этих изделий. Приведите рекомендации по монтажу и дайте расшифровку индекса IP 65.

Ответ.

Первая цифра 6 индекса защиты IP означает полную защиту от пыли. Вторая цифра 5 означает защиту от низконапорных струй воды во всех направлениях (от дождя). Корпус приборов выполнен из поликарбоната. Герметизация корпуса обеспечивается соединением типа «выступ-паз» на крышке и наличием неопренового уплотнителя. Отверстия для крепежа на стену и для фиксирования крышки находятся вне герметизированной зоны. Крепление крышки осуществляется винтами из нержавеющей стали, которые вкручиваются в латунные втулки. Кабельные вводы – пластиковые, с уплотнителем из вакуумной резины. Печатная плата с маской, покрыта полиуретановым лаком. Силовой и видео-трансформаторы имеют герметичное исполнение. Приведённый диапазон рабочей температуры зависит от тока потребления подключённой к прибору видеокамеры и указан для значения тока 200 мА. Остальные значения приведены для справки в прилагаемой таблице.

Приборы вне помещения рекомендуется монтировать с дополнительной защитой от воздействия окружающей среды. Основную опасность для данных приборов представляют перегрев от прямых солнечных лучей в южных регионах и переохлаждение на открытом пространстве в северных регионах. Следует отметить, что приборы оборудованы электронной защитой, отключающей цепи питания видеокамеры при перегреве. Понижение температуры окружающей среды ниже -50°С приведёт к увеличению пульсаций напряжения питания видеокамеры. Рекомендуем устанавливать приборы под навесом или в монтажных коробках (не герметичных). При работе в условиях повышенной влажности можно рекомендовать дополнительную герметизацию корпуса и кабельных вводов силиконовым герметиком. При монтаже приборов в составе видеосистем контроля периметра объектов лучшее место установки – кроссовые шкафы.

Монтаж электрических цепей приборов необходимо проводить в соответствии с указаниями в паспорте, экранированным проводом, с обязательным заземлением.

Вопрос. Для приборов передачи изображения по витой паре, выпускаемых НПО «Защита информации», рекомендуется провод ТПП диаметром 0,5 мм. Какие результаты будут получены при использовании проводов UTP или FTP ?

Ответ.

При выборе типа кабеля для передачи видеосигнала на большие расстояния по витым парам проводов следует обращать внимание на следующие характеристики (перечислены в порядке убывания значимости):

1. Наличие экрана – это самый важный параметр при прокладке кабеля вне помещения.

2. Электрические параметры витой пары.

3. Механические и температурные параметры.

Отдельно остановимся на каждом параметре кабеля.

Экранирование кабеля с обязательным заземлением не только уменьшает помехи на изображении, но и, самое главное, защищает линию связи и аппаратуру от повреждения грозовыми разрядами и высоковольтными импульсными помехами.

Не экранированные кабели марок UTP, KB П и их аналоги могут использоваться только в помещении и не на промышленных объектах. Подробнее смотрите статью на сайте «Основные причины выхода из строя систем видеонаблюдения».

Омическое сопротивление проводов витой пары влияет, в основном, на контрастность передаваемого изображения. Один провод медной витой пары диаметром 0,5 мм имеет погонное сопротивление 90~100 Ом/км, диаметром 0,4 мм – 140~150 Ом/км. Выпускаемые НПО передатчики видеосигнала по витой паре условно можно разделить на 3-и группы по рекомендуемому значению сопротивления одного провода линии связи:

а) R от 0 до 100 Ом (SI-115T, SI-116T, SI-162)

б) R от 30 до 150 Ом (SI-113T, SI-117T, SI-161, SI-161i)

в) R от 100 до 200 Ом (SI-112T)

Параметры изоляции проводов в кабеле влияют на затухание составляющих спектра видеосигнала на частотах свыше 1МГц и определяют как контрастность, так и чёткость изображения. Компьютерные витые пары 5 категории UTP, FTP, КВП диаметром 0,5 мм и их аналоги имеют затухание на частоте 5 МГц 50~60 дБ/км. Провода категории ниже 5 применять не рекомендуется из-за слишком большого затухания (свыше 70 дБ/км).

Основное отличие провода ТПП в большей толщине изоляции и меньшей ёмкости при одинаковом сечении жилы медного провода с компьютерным. Как следствие, витая пара ТПП диаметром 0,4 мм имеет такое же затухание на частоте 5 мГц как и компьютерная пара диаметром 0,5 мм. ТПП диаметром 0,5 мм имеет затухание на частоте 5мГц 40~50 дБ/км. Приборы из первой группы, например, SI-115 T, обеспечат максимальное расстояние передачи видеоизображения по витой паре ТПП х0,5 мм – 1 км, по ТПП х0,4 и UTP х0,5 – 0,7 км. Приборы из второй группы обеспечат максимальное расстояние передачи соответственно 1,5 км и 1,1 км. И, наконец, приборы из третьей группы – 2 км и 1,4 км.

Применение каких-либо иных витых пар проводов с диаметром медной жилы менее 0,3 мм или с толщиной изоляции менее 0,15 мм не даст удовлетворительного качества при передаче видеосигнала. Применение витой пары диаметром более 0,5 мм даст увеличение максимального расстояния передачи только при использовании проводов с большей (чем у 0,5 мм) толщиной изоляции.

Значение волнового сопротивления вышеперечисленных витых пар лежит в пределах 100-150 Ом и согласуется с параметрами приёмопередатчиков. Применение витой пары с иным значением волнового сопротивления потребует подключения дополнительных резисторов для согласования и, следовательно, уменьшит максимальное расстояние передачи.

Кабели витой пары выпускаются с двумя типами материала внешней оболочки. ПВХ (поливинилхлорид) – для внутренней прокладки кабеля. ПЭ (полиэтилен) – для внешней. Минимально-допустимый радиус изгиба при прокладке и монтаже – не менее 10 диаметров по внешней оболочке кабеля. Температурный диапазон кабелей с ПЭ изоляцией обычно составляет от

-40° до +50°С. Следует отметить, что телефонный кабель ТПП имеет значительно более прочную конструкцию, чем компьютерный, и изначально предназначен для внешней прокладки.

Вопрос. На видеокамеру в паспорте указывают горизонтальное разрешение в ТВЛ, количество пикселей ПЗС матрицы по горизонтали и вертикали. На различную электронную аппаратуру CCTV (усилители, разветвители, трансформаторы и т.д.) указывают полосу рабочих частот устройства. Как эти параметры связаны между собой и каким образом выбирать аппаратуру CCTV для получения требуемого качества изображения?

Ответ.

Разрешение – это свойство телевизионной системы показывать мелкие детали. Чем выше разрешение, тем больше деталей мы видим. Разрешение зависит от множества различных факторов, таких как качество видеокамеры, монитора, средств приёма/передачи информации, длины и качества линии связи, уровня помех и т.д.

Существует понятие разрешающая способность по вертикали (вертикальное разрешение) и разрешающая способность по горизонтали (горизонтальное разрешение). Разрешающая способность по вертикали определяется числом вертикальных элементов, которые можно фиксировать камерой и воспроизвести на экране монитора, т.е. сколько горизонтальных линий можно различить. Максимальное вертикальное разрешение ограничено числом сканируемых строк: не больше 625 линий в системе CCIR, не больше 525 линий в системе EIA . Принимая во внимание длительность кадровой (вертикальной) синхронизации импульсов выравнивания, невидимые строки и т.д., число активных строк снижается до 575 в РАL и до 475 в NTSC . Реальное вертикальное разрешение ещё меньше. С учётом поправочного коэффициента, равного 0,7 (коэффициент Келла или Келл-фактор) практические границы вертикального разрешения для системы PAL составляют 400 ТВ-линий, для системы NTSC - 330 ТВ-линий. Эти значения истинны в идеальном случае, т.е. в случае идеальной передачи видеосигнала.

Горизонтальное разрешение определяется числом горизонтальных элементов, которые можно зафиксировать камерой и воспроизвести на мониторе, т.е. сколько вертикальных линий можно подсчитать.

Горизонтальное разрешение, в отличие от вертикального разрешения, определяется на ? ширины экрана, т.е. если в документации на видеокамеру указано горизонтальное разрешение в 470 ТВЛ, то максимальное количество различимых вертикальных линий составит число N = 470х 4/3 = 626. Горизонтальное разрешение, в отличие от вертикального, можно менять. Оно зависит от горизонтального разрешения камеры, качества средств передачи информации, монитора.

В охранном телевидении часто используются камеры с 570 ТВЛ горизонтального разрешения, которое соответствует максимуму, приблизительно в 570х 4/3 = 760 линий по ширине экрана. Камера такого типа считается камерой с высоким разрешением. В ч/б камере со стандартным разрешением горизонтальное разрешение составляет 400 ТВЛ. Горизонтальное разрешение видеокамеры обычно равно 75% горизонтальных пиксел ПЗС-матрицы. Это результаты соотношения сторон 4:3. Если в документации на камеру горизонтальное разрешение не указано, а указано количество пикселей по горизонтали и вертикали, то используя указанное соотношение можно определить разрешающую способность камеры по горизонтали.

Между шириной полосы видеосигнала или полосы пропускания электронного видеооборудования и разрешением существует простое соотношение: приблизительно 80 ТВЛ соответствуют 1 МГц полосе частот. Для системы стандартного разрешения в 400 ТВЛ электронное видеооборудование должно иметь полосу частот не уже (1МГц)х400/80 = 5Мгц. Для системы высокого разрешения полоса частот должна быть не уже, чем (1МГц)х560/80 = 7Мгц

Таким образом, чем выше горизонтальное разрешение, тем более широкой должна быть полоса частот электронного видеооборудования, используемого в системах охранного телевидения. Дополнительное электронное видеооборудование используется в системах охранного телевидения в случае необходимости. Это могут быть различные усилители, разветвители, корректоры, преобразователи и т.д. Дополнительное оборудование используется в случаях, когда по каким-либо причинам невозможно получить требуемого изображения без его использования, либо необходимо защитить систему видеонаблюдения от внешних воздействий. Наиболее распространены всевозможные усилители корректоры, используемые для восстановления видеосигнала при передачи его на большие расстояния.

Известно, что любой протяжённый кабель ослабляет видеосигнал, причём это ослабление очень сильно зависит от частоты сигнала.Чем выше частота, тем больше ослабление. На частотах выше 1 МГц ослабление сигнала может достигать 60 дб (1000 раз) на расстоянии в 1000м для стандартного коаксиального кабеля или для витой пары проводов. Поэтому корректировка видеосигнала электронным оборудованием абсолютно необходима и является сложной задачей, поскольку скомпенсировать видеосигнал с коррекцией на высоких частотах в 60 дб - непростая задача. Особенно сложно скорректировать видеосигнал в системах охранного телевидения высокого разрешения, поскольку расширение полосы частот видеосигнала требует значительно больших материальных затрат, т.к. необходимо использовать специальные технические решения, требующие дорогих комплектующих.

Вопрос. Почему не рекомендуется каскадирование аппаратуры для увеличения дальности передачи видеоизображения?

Ответ.

Очень часто пользователям CCTV аппаратуры необходимо передать сигнал на большие расстояния. Например, стоит задача установки видеокамеры на расстоянии 3 км от приёмной аппаратуры. Казалось бы, использование двух комплектов оборудования, каждый из которых обеспечивает передачу видеосигнала на 1,5 км, решит эту задачу. Однако при реализации такого решения получается отрицательный результат. Это связано прежде всего с тем, что при проектировании комплектов или устройств приёма-передачи видеоизображения на большие расстояния практически невозможно идеально скомпенсировать АЧХ линии связи. Т.е. всегда имеется какое-то (большее или меньшее, в зависимости от типа аппаратуры) расхождение требуемой АЧХ от реальной. Как правило, чем дороже аппаратура, тем меньше это расхождение. Но в любом случае расхождение имеется. Однако при заявленном расстоянии аппаратура обеспечивает необходимое (заявленное) качество изображения. При каскадировании устройств суммарное расхождение АЧХ может быть таким, что изображение будет искажено до неприемлимого качества.

Не следует также забывать, что с ростом расстояния между видеокамерой и приёмником происходит сильное ослабление высоких частот спектра видеосигнала. Например, для витой пары ТПП-0,5 на расстоянии 1000 м ослабление сигнала на частоте 4МГц примерно составит 36дб (63раза), а на расстоянии 3000 м – 108 дб (примерно 250000 раз). Совершенно очевидно, что скорректировать второе число последовательным соединением аппаратуры невозможно, поскольку уровень наведённых и усиленных шумов будет гораздо больше полезного видеосигнала.

Необходимо помнить, что аппаратура предназначенная для передачи видеосигнала на большие расстояния проектируется по иным критериям, с обязательной предварительной коррекцией в передатчике видеосигнала. Т.е. эта аппаратура более высокой степени сложности, чем широко распространённая, и поэтому более дорогая.