Качество изображения и проблемы организации электропитания в системах видеонаблюдения

Идея написания данной статьи появилась после того, как автору довелось увидеть результат инсталляции систем видеонаблюдения на нескольких совершенно разных по формату и величине объектах. Результат был, признаться, впечатляющим по величине затраченных на проект средств и удивительным по своему содержанию. А именно – изображение, получаемое на экране монитора, по качеству совершенно не соответствовало убойной дороговизне камер видеонаблюдения и видеорегистраторов, стоимости работ по монтажу и т. д.



Рис. 1 Потеря качества изображения вследствие неправильной организации питания камеры видеонаблюдения

Вроде бы и никаких коррупционно-диверсионно-саботажных элементов не выявлено, и оборудование показывает при тестировании в лабораторных условиях идеально заявленное производителем качество картинки, ан нет, непонятные полосы и «мерехтенье» на экране смотрится бельмом на глазу.
Как показывает практика и огромный опыт служб техподдержки компаний – производителей и продавцов оборудования систем видеонаблюдения, проблема кроется в неправильной организации электропитания оборудования систем видеонаблюдения. Да что там систем видеонаблюдения, иногда и просто разводка 220 V на объекте еще на стадии проектирования становится причиной того, что потом при установке на сданном в эксплуатацию объекте незапланированного оборудования типа холодильников, кондиционеров, мощных бытовых электроприборов начинаются частые импульсные перенапряжения, «перекос фаз» и т. п.
Впрочем, что ходить вокруг да около, давайте попробуем систематизировать проблемы организации удаленного питания на распределенных объектах, классифицируем сами объекты и рассмотрим варианты решения вышеозначенных проблем.

Влияние питания на качество изображения
За счет чего питание может отрицательно повлиять на изображение? Ответ прост:
1. Потери в кабеле при удаленном питании видеокамер.
Забегая вперед, скажем, что с этим фактором чаще всего клиент пытается бороться собственными силами. Например, есть задача организовать питание камеры видеонаблюдения с параметрами 12V, DC, 0,5A (±10%) на расстояние 200 м, используя при этом кабель ШВВП 2 х 1,5 мм2. Все расчеты сведутся к определению значения напряжения в пункте наблюдения, верно? Итак, решение в лоб будет выглядеть следующим образом:
– посчитаем падение напряжения на кабеле длиной в 400 м. (200 + 200)
Uкаб. макс. = 0,5 А х 13,3 Ом/км х 0.4 км = 2,66 V
Uкаб. мин. = 0,1 А х 13,3 Ом/км х 0,4 км = 0,53 V
– посчитаем напряжение источника питания (в пределах)
Uбп мин. = 10,8 V + 2,66 V = 13,46 V
Uбп макс. = 13,2 V + 0,532 V = 13,73 V.
Казалось бы, ничего сложного и любой специалист решит задачу установкой соответствующего источника питания. Однако не учтены тонкости. Камеры видеонаблюдения оснащаются гермокожухами с подогревом, ИК-подсветкой, поэтому вышеприведенным решением обеспечить качественное питание невозможно, ведь не учитываются коэффициенты потребления в режимах работы камеры «день-ночь», зима/лето.
2. Неправильное расположение кабелей и источников питания, ошибки в схемах резервирования питания.
Нередки ситуации, когда кабели питания положены таким образом, что при дальнейшей прокладке линий передачи видеосигнала создаются паразитные замкнутые контуры, поглощающие электромагнитную энергию. В этих контурах отсутствуют обязательные гальванические развязки, что не только приводит к потери качества изображения, но и к повышению энергопотребления системой в целом. И ладно бы объект – цветочный магазин, а если посчитать возможные потери на огромном промышленном объекте?

 

Стань участником Партнерской программы «Актив-СБ» и вы получите:   

- Рассрочку платежа на складские позиции (при условии предоставления полного пакета документов);

- Размещение компании в разделе "Монтаж", при закупке оборудования ежемесячно на сумму более 100 000 руб;

- Кэшбэк по Бонусной программе в размере до 5% от суммы покупок



Рис. 2 Пример неправильного размещения кабелей и источников питания



Рис. 3 Схема-ответ на вопрос «Как правильно размещать кабели и источники питания?»

3. Некачественные источники питания.
Общепринята практика использования в схемах питания систем видеонаблюдения – импульсные источники питания. Во-первых, дешево, а во-вторых, качество этих устройств за последние годы существенно выросло, что позволяет надеяться на получение более-менее надежного источника питания с существенной экономией. Однако во что в этом случае выльется цена ошибки, можно легко убедиться на примере клиентов, тендеры которых на проектирование и инсталляцию систем видеонаблюдения выиграли любители демпинга.
Более того, в целях удешевления источника питания из его схемы производитель изымает важные составляющие. Например, убрав из понятной схемы на рис.4 фильтры по входу или выходу, или сильно упростив их схемы:


Рисунок 4. Блок-схема импульсного источника питания



Рис. 5 Потеря качества изображения из-за некачественного импульсного источника питания

Помните тех технарей «от заказчика», бегающих с сумасшедшими глазами и мыслью «а счастье было так близко» по фирмам, которые могут помочь решить детские болезни проведенных тендеров? Они просто в свое время не проверили качество источников питания, а последователи старичка Машкина из бессметрной «Сказки о Тройке» братьев Стругацких качественно запудрили им мозги реальностью существования «синекдохи отвечания» в устройствах. Видно, пора носить на тендеры портрет Машкина.
Не будем забывать, что на самом деле у качественного изображения два врага: описанная потеря качества из-за неправильной схемы питания и потеря качества из-за сторонних помех.
Сторонние помехи – отдельная история. С каждым годом количество их источников и мощность возрастают чуть ли не в геометрической прогрессии. Здесь и радиопомехи (от блоков питания и блоков развертки изображения в мониторах и телевизорах), и наружный асинхронный видеосигнал, и случайные высокочастотные помехи. Кстати, нелишне будет помнить и о необходимости защиты сетей питания и передачи видеосигнала систем видеонаблюдения от высокоэнергетических импульсов, вызванных, например, разрядами молнии.
Организация удаленного питания, ее схема и применяемые технологии находятся в четкой зависимости от характеристик объекта. Давайте попробуем распределить объекты по каким-то признакам.

Малые объекты
К этой категории можно отнести квартиры, небольшие отделения банков, маленькие офисы, бутики. Количество камер видеонаблюдения, которое объект в состоянии «освоить», – от 1 до 8 шт., располагающиеся на удалении от 20 до 50 м друг от друга. Традиционно передача видеосигнала идет по коаксиальному кабелю, в помещениях размещены силовые кабели, источники питания.

Средние объекты
В этой категории – коттеджи, небольшие здания и сооружения, магазины средних размеров, небольшие гостиницы. При сходных с малыми объектами расстояниях между узлами систем видеонаблюдения существенно увеличено количество камер видеонаблюдения. Их уже от 16 до 64. Передача видеосигнала осуществляется по коаксиальному кабелю.
К средним можно также отнести объекты с расстоянием до 400 м между узлами системы видеонаблюдения, но при этом меньшим количеством камер – до 16 шт. Для таких объектов характерно использование коаксиального кабеля, витой пары, пассивных балунов.

Большие объекты
Список достаточно широк и характеризуется большим разбросом физических параметров, самый важный из которых – расстояние. Судите сами: здесь карьеры, заводы, лесные и сельские хозяйства, объекты энергетики, и т. п. Системы видеонаблюдения на таких территориально распределенных объектов могут характеризоваться как средними расстояниями (400–500 м) и большим количеством камер (свыше 64 шт.), так и большими расстояниями (2,4 км) и небольшим количеством камер видеонаблюдения (до 64). К объектам, характеризующимся средними расстояниями и большим количеством камер, можно дополнительно отнести мегамаркеты, ТРЦ, спортивные сооружения, бизнес-центры.
В арсенале систем видеонаблюдения объектов этой категории – витая пара, пассивные балуны, активные приемопередатчики.
С точки зрения организации электропитания таких объектов существуют определенные сложности. Из-за топографических особенностей не всегда возможна прокладка силовых кабелей по территории объекта, конфигурация путей прокладки кабеля грешит излишней извилистостью и/или нахождением в опасной близости от агрессивных сред и т. п.
И вот тут-то следует поднять вопрос о том, как может сэкономить заказчик. То есть уйти от ленинской концепции «учиться, учиться...» к капиталистической «считать, считать...». Или к общепризнанной народной – семь раз померить и один раз отрезать. Надо понимать, что у заказчика для просчета системы видеонаблюдения, как правило, нет ни специалистов соответствующей квалификации и опыта, ни измерительных приборов соответствующего уровня точности, ни знания ассортимента существующих на рынке технологий передачи питания и видеосигнала на большие расстояния.

Как говорится, далее в бой идут опытные специалисты и проверенные технологии. Остановимся на нескольких из них.

Во-первых, нельзя не вспомнить о широко известной технологии передачи питания по витой паре PoE (Power over Ethernet) одновременно с информационными данными. Ограничение данной технологии – передача осуществляется на расстояние до 100 м.

Во-вторых, показалась интересной технология PwA (Power with Analog) – передача видеосигнала и питания по одному кабелю витой пары. И если по паспорту камеры видеонаблюдения гарантируют качественную работу с отклонением от номинального значения напряжения ±10%, то эта технология не дает отклонений более чем ±5%. Предполагается использование в системе видеонаблюдения нескольких источников питания. Оборудование PwA делится на передающую часть со стабилизатором питания (монтируется возле камеры видеонаблюдения), приемную часть (может быть вмонтирована в блок регистрации видеоинформации либо рядом) и непосредственно блока питания, место монтирования которого – либо в регистратор, либо также рядом. Данное решение характеризуется простотой монтажа, отсутствием влияния наводок, высокой степенью надежности системы. Расстояние, на котором эффективно использование данной технологии, – до 600 м.

Еще одна технология, которую хотелось бы упомянуть в данном обзоре, – TVS (Twist Video System), которая позиционируется в качестве базовой платформы для систем видеонаблюдения с большими расстояниями между узлами и большим количеством видеокамер. В качестве линии передачи видеосигнала используется витая пара. В свою очередь, использование витой пары вкупе со специальным приемопередающим оборудованием гарантирует передачу качественного видеоизображения на расстояния не менее 1100 м.
Очевидно, в рамках одного обзора невозможно описать все существующие технологии, но ведь, согласитесь, информация сегодня доступна как никогда и не составит труда решить ранее казавшуюся нерешаемой проблему питания устройств систем видеонаблюдения на распределенных объектах.

Источник: TZmagazine