Р 78.36.008-99 => 4.1.4 синхронизация по сети питания. 4.1.5 установка телевизионной камеры. 4.2 средства оснащения телевизионных камер....

4.1.4 Синхронизация по сети питания

Синхронность работы всех ТК обеспечивает четкое (без срывов синхронизации видеомонитора) переключение камер. Это особенно важно при проведения записи на видеомагнитофон, так как время захвата синхронизации у него достаточно велико.

Наиболее простым и удобным способом синхронизации ТК является синхронизация по сети питания. Этот способ предпочтителен еще и по другой причине. При освещении помещения лампами дневного света, освещенность в помещении колеблется с частотой 100 Гц, а информация с ПЗС-матрицы снимается с частотой 50 Гц. Но частота сети питания (ламп дневного света) может отличаться от 50 (± 1) Гц. В результате соседние полукадры снимаются в моменты разной освещенности помещения и, следовательно, яркость изображения на экране монитора будет "плавать". Для устранения данного эффекта следует снимать информацию с ПЗС-матрицы гарантированно в один и тот же момент времени. Это можно сделать только путем синхронизации ТК с частотой питающей сети.

На предприятиях-изготовителях ТК настраивают на синхронизацию по переходу питающего напряжения через ноль. Однако при питании ТК от разных фаз трехфазной сети требуется проводить регулировку фазы синхронизации. Поэтому при выборе ТК необходимо соблюдать условие, чтобы в ней была предусмотрена возможность плавной (или ступенчатой) подстройки задержки фазы синхронизации.

Наиболее простой способ настройки синхронизации ТК состоит в следующем:

1) одну из камер принимают за образцовую, а вторую за регулируемую;

2) обе камеры подключают на один монитор - на два видеовхода или на один видеовход с помощью Т-соединителя;

3) с помощью регулировки монитора "Стабильность по горизонтали" добиваются однородного изображения;

4) с помощью регулировки монитора "Стабильность по вертикали" выводят на экран две черные полосы (импульсы вертикальной синхронизации);

5) регулировкой фазы синхронизации ТК совмещают указанные две полосы.

В моделях ТК, которые питаются постоянным напряжением, стандартной является внутренняя синхронизация по кварцевому генератору.

4.1.5 Установка телевизионной камеры

При установке ТК следует руководствоваться следующими принципами:

- камеру следует располагать на местности так, чтобы избежать возможных прямых засветок объектива яркими источниками света (солнце, фары машин и др.);

- размещать ТК так, чтобы размеры "мертвой" зоны были минимальными (рисунок 2).

 

 

Рисунок 2 - "Мертвая" зона ТК (вид сбоку)

 

Размер "мертвой" зоны определяют по формуле

, (5)

где L₁ - расстояние от стены до объектива ТК, м;

Н - высота установки ТК, м;

a_v - угол зрения объектива ТК по вертикали;

b - угол между вертикальной осью и осью ТК (угол наклона ТК).

Указанные расчеты проводят для каждой выбранной зоны видеоконтроля н затем рассчитывают общее число камер в СОТ.

 

4.2 СРЕДСТВА ОСНАЩЕНИЯ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ КАМЕР

 

4.2.1 Кожух

Кожухи для видеокамер бывают следующих типов:

I Внутренний кожух

Предназначен:

- для защиты видеокамер и объективов от пыли;

- для улучшения эстетических свойств ТК (декоративный кожух);

- для маскировки ТК - кожух, который маскирует ТК под предметы обстановки комнаты (лампа и др.) и затемненный кожух (не видно куда направлена камера);

- антивандальный кожух - применяют в помещениях, где возможно физическое уничтожение или повреждение ТК (тюрьма, школа и т. п.) Такой кожух изготавливают из твердых сплавов, имеет ударопрочное бронестекло, а следовательно, способен продержаться до прибытия работников охраны.

II Погодный (уличный) кожух

Применяют для защиты камер от:

- осадков;

- температурных перепадов;

- вандализма.

Основные технические характеристики кожуха, на которые следует обращать внимание при его выборе, следующие:

- размеры кожуха - определяют максимальный размер ТК с объективом, которая может быть помещена в данный кожух. При выборе кожуха (особенно по прайс-листам) необходимо выяснить: какие размеры кожуха приведены - внутренние или наружные;

- защитные свойства кожуха - классифицируют согласно мировым стандартам двухразрядными номерами: IP <первая цифра> <вторая цифра>. Первая цифра - степень защиты от проникновения посторонних предметов, вторая - степень защиты от проникновения влаги. Классификация защитных свойств кожухов приведена в приложении Д;

- мощность нагревателя - выбирают из условия: при низких температурах окружающей среды (для России нижний предел составляет минус 40 °С) внутри кожуха должна поддерживаться температура при которой может работать ТК. Если мощности встроенного в кожух нагревателя не хватает, рекомендуется ставить дополнительный нагревающий элемент;

- масса кожуха (с ТК и объективом) - должна быть учтена при выборе кронштейна;

- напряжение питания кожуха (обычно 12, 24, 220 В) - при выборе напряжения питания рекомендуется следить за тем, чтобы номенклатура напряжений питания была минимальной. Например, если ТК имеет встроенный источник питания и питается от сети напряжением 220 В, то рекомендуется выбирать кожух с напряжением питания 220 В.

 

4.2.2 Кронштейн

Кронштейн предназначен для крепления ТК (допускается в кожухе, на поворотном устройстве и с ИК-прожектором) на различные несущие конструкции (стена, потолок, столб, угол здания и др.), а также для крепления оборудования аппаратуры поста наблюдения (монитор, видеомагнитофон и др.).

Основные технические характеристики, которые следует учитывать при выборе кронштейна, следующие:

- нагрузочная способность кронштейна - масса, которую может выдержать кронштейн без механических повреждений (перелом, искривление и др.). Масса оборудования, устанавливаемого на кронштейн (с учетом ветровых нагрузок), не должна превышать нагрузочной способности кронштейна. Кронштейн для применения на улице, как правило, делают из металла с антикоррозионным покрытием;

- длина кронштейна - выбирают так, чтобы камера, установленная на кронштейне (возможно на поворотном устройстве), не задевала за несущие конструкции;

- тип крепления кронштейна - показывает: для какой конструкции предназначен данный кронштейн (стена, потолок, пол, столб, угол здания и др.). Тип крепления кронштейна рекомендуется выбирать после окончательного выбора места установки ТК.

 

4.2.3 Поворотное устройство

Поворотное устройство предназначено для дистанционного поворота ТК в целях обзора большой площади или направления ее на интересующий объект контроля. Обычно поворотное устройство применяют вместе с вариообъективом. В дежурном режиме ТК имеет широкий угол обзора и осуществляет сканирование в автоматическом режиме. При необходимости (например при обнаружении движения в зоне контроля) оператор уменьшает угол обзора, дистанционно увеличивая фокусное расстояние вариообъектива для детального рассмотрения обстановки, и одновременно поворачивает ТК в интересующем направлении.

Поворотное устройство может быть внутренним и наружным. Наружное поворотное устройство имеет, как правило, большую максимальную нагрузку, класс защиты IP 66 и соответствующий температурный диапазон (от минус 40 до плюс 60 °С).

Основные характеристики поворотных устройств следующие:

- максимальный угол поворота - определяется размерами зоны контроля и может составлять до 360° как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях;

- скорость поворота - показывает на сколько градусов в секунду может быть повернуто поворотное устройство. Для большинства широко применяемых поворотных устройств скорость не превышает 5...7 °/с.

Существует особый класс оборудованных ТК (так называемый AutoDome). Устройство AutoDome включает в себя камеру, оснащенную вариообъективом с автоматической настройкой на фокус, и высокоскоростное поворотное устройство (скорость до 360 °/с).

Имеются приспособления управления поворотными устройствами, позволяющие заранее программировать позиции, в которые поворотное устройство будет поочередно поворачиваться при ведении наблюдения;

- точность установки - т. е. точность, с которой поворотное устройство поддерживает ТК в установленном положении. У большинства поворотных устройств этот параметр не превышает 3°, а у AutoDome - 0,5°.

 

4.3 МОНИТОРЫ

Успешное выполнение целевой задачи видеоконтроля во многом определяется не только параметрами монитора (черно-белый или цветной, размер экрана, и т. п.), но и физиологическими характеристиками человека-оператора (особенности зрительной функции, время реакции на оценку ситуации и принятие решения, и т. п.), от которых зависят количество мониторов, приходящихся на одного оператора, и правила их расположения.

 

4.3.1 Расстояние наблюдения

Выбор расстояния наблюдения (от оператора до монитора) проводится следующим образом:

- Минимальное расстояние наблюдения выбирают из соображений безопасности оператора (уменьшение влияния излучения от монитора). Оно составляет примерно пять диагоналей экрана монитора.

- Максимальное расстояние наблюдения должно быть таким, чтобы характеристики зрения человека (острота зрения, пороговый контраст и др.) не влияли на общее разрешение СОТ.

Максимальное расстояние наблюдения рассчитывают по формуле

, (6)

где D - максимальное расстояние наблюдения, см;

d - размер видеомонитора по диагонали, см;

R - разрешающая способность СОТ по горизонтали, ТВЛ;

a - острота зрения человека.

Расчеты проведены для следующих данных:

- острота зрения человека -1' (одна угловая минута);

- освещенность - 100...700 лк;

- разрешающая способность системы - 400 ТВЛ.

В таблице 5 приведены результаты расчетов для наиболее часто используемых размеров видеомониторов (минимальное и максимальное расстояния наблюдения).

 

Таблица 5

 

Размер экрана монитора по диагонали, дюймов (см)	Рекомендуемое расстояние наблюдения, м
4 (10)	0,50...0,70
5 (13)	0,65...0,87
9 (23)	1,15...1,57
12 (31)	1,55...2,10
14 (36)	1,80,..2,62
20 (50)	2,55...3,50

 

 

4.3.2 Настройка монитора

Благодаря наличию регулировок, монитор можно настраивать с учетом внешних условий и при правильной настройке - продлить срок службы электронно-лучевой трубки, избежать ее преждевременный выход из строя.

Настройку монитора осуществляют в следующей последовательности:

1) устанавливают уровень освещения в помещении, соответствующим реальным условиям работы оператора (например, согласно требованиям санитарно-гигиенических норм);

2) устанавливают яркость и контрастность на минимум;

3) увеличивают яркость до появления слабо заметного свечения по всему монитору;

4) через несколько секунд (когда привыкнут глаза) скова уменьшают яркость до исчезновения свечения монитора;

5) снова увеличивают яркость до появления слабого свечения монитора;

6) увеличивают контрастность до появления четко наблюдаемого изображения.

Примечание - Чрезмерная контрастность приводит к уменьшению четкости (расплыеанию) изображения.

 

4.3.3 Количество и расположение мониторов

В информационном поле рабочего места оператора различают три зоны:

- Зона 1 - с углами обзора ± 15° по горизонтали и вертикали. В этой зоне располагают очень часто используемые мониторы, требующие быстрого и точного анализа информации (например идентификации). На них рекомендуется выводить ТК, установленные в особо важных (или опасных) зонах объекта. В зоне 1 обычно умещается (в зависимости от расстояния наблюдения) от четырех до девяти мониторов (по два или три монитора в вертикальном и горизонтальном полях);

- Зона 2 - с углами обзора ± 30° по горизонтали и вертикали. В этой зоне располагают часто используемые мониторы, требующие менее точного и быстрого анализа информации (например различения). В зоне 2 может быть размещено от 12 до 27 мониторов;

- Зона 3 - с углами обзора ± 60° по горизонтали и вертикали. В этой зоне располагают редко используемые мониторы (например, включаемые по тревоге или вручную оператором).

Мониторы должны находиться на одинаковом расстоянии от оператора, т. е. располагаться по сферической поверхности (рисунок 3).

Следует особо отметить, что анализировать изображения, поступающие с нескольких мониторов одновременно, оператор практически не в состоянии - очень высока вероятность ошибки. Поэтому устанавливать для одного оператора более четырех мониторов не рекомендуется. Да и в этом случае целесообразно, чтобы оператор внимательно наблюдал один монитор, а на другие - переключал внимание при возникновении нештатных ситуаций.

При размещении мониторов на рабочем месте оператора необходимо также учитывать следующие требования:

- при потолочном освещении помещения, в котором расположены видеомониторы, рекомендуется устанавливать на экраны козырьки (чтобы оператор не увеличивал яркость и контраст изображения на мониторе);

- при необходимости местного освещения светильники должны иметь непрозрачные плафоны и быть расположены так, чтобы свет от них не попадал на экран монитора;

- использовать на мониторах специальные антибликовые экраны;

- не допускать попадания на экран монитора прямого или отраженного света от ярких источников. Нельзя располагать мониторы напротив окна или источников яркого искусственного освещения.

 

 

Рисунок 3 - Схема рабочего места оператора

 

4.4 КОНТРОЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Контрольное оборудование включает в себя все устройства обработки и совмещения видеосигналов (переключатели, квадраторы, мультиплексоры, видеоматрицы и др.), устройства управления ТК, компьютеры.

При выборе контрольного оборудования необходимо принимать во внимание следующее:

- количество видеовходов должно соответствовать (или превышать для будущего расширения СОТ) общему количеству ТК;

- количество видеовыходов должно соответствовать (или превышать для будущего расширения СОТ) общему количеству видеомониторов, видеомагнитофонов и других приемников сигнала;

- количество тревожных входов должно соответствовать количеству ТК;

- оборудование должно иметь по крайней мере один тревожный выход;

- должна программироваться работа оборудования как в обычном, так и в тревожном режимах.

Контрольное оборудование должно обеспечить:

- совмещение всех ТК системы на один или группу мониторов;

- обработку видеосигналов со всех или некоторых ТК (обнаружение движения в зоне видеоконтроля, наложение на видеосигнал служебной информации и др.);

- управление всеми ТК, расположенными на поворотных устройствах или имеющими объективы с трансфокаторами;

- синхронную работу всех компонентов СОТ.

Все контрольное оборудование должно соответствовать одному стандарту видеосигнала и сигналов телеметрии. Контрольное оборудование, по возможности, не должно ухудшать разрешающую способность, отношение сигнал/шум и другие характеристики СОТ в целом.

Все контрольное оборудование (за исключением органов управления пользователя) размещают в специальных металлических шкафах или видеосейфах, предназначенных для защиты оборудования от несанкционированного воздействия. Видеосейф, запираемый ключом и кодом, может иметь программируемую задержку на открывание (вскрытие персоналом под принуждением требует длительного ожидания).

 

4.5 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЗАПИСИ И АРХИВИРОВАНИЯ

Оборудование для записи и архивирования включает в себя видеомагнитофоны, видеопринтеры, накопители на жестких дисках компьютера и другое оборудование.

Оборудование должно обеспечить запись и последующее воспроизведение видеоизображений от всех или только указанных ТК в заданном режиме (более трех часов на 180-минутную видеокассету) непрерывно или по заданной программе (время записи, продолжительность, режим, запись по тревоге и др.).

Оборудование для записи и архивирования должно быть совместимо с ТК, контрольным оборудованием и видеомонитором(ами) по формату видеосигнала, типу подключения и др.

Видеомагнитофоны) в СОТ должны быть запрограммированы для работы в обычном и тревожном режимах.

Следует обратить особое внимание на выбор видеокассет, так как они должны отвечать довольно высоким требованиям, которые определяются жесткими условиями эксплуатации. Прежде всего это относится к магнитной ленте, которая в условиях повышенного и неравномерного натяжения должна обеспечивать многократную перезапись без потери качества видеосигнала. Соответственно, высокие механические параметры должна иметь основа (прочность, устойчивость к растяжению и другой деформации, точная геометрия). Необходимо, чтобы рабочий слой был стойким к истиранию и имел невысокую абразивность во избежание преждевременного износа головки спецвидеомагнитофона.

Рекомендуется применять видеокассеты ведущих мировых производителей, исполненные в стандарте VHS или S-VHS длиной Е-180 или Т-120 (у более длинных лент, например Е-240, она имеет меньшую толщину, а соответственно и прочность). Желательно, чтобы эти видеокассеты имели индексы PRO, HGX или PHG.

Оборудование для записи и архивирования должно быть размещено в видеосейфах. Архивы на видеокассетах помещают в сейфы, опечатывают и хранят определенное количество времени.

Более подробно с техническими характеристиками и принципами выбора оборудования для СОТ можно ознакомиться в [1,2].

 

4.6 УСТРОЙСТВА ПЕРЕДАЧИ ВИДЕОСИГНАЛА

Для передачи телевизионного сигнала в СОТ могут быть использованы как проводные каналы связи (коаксиальные кабели, линии передачи "витая пара", телефонные линии, волоконно-оптические линии и др.), так и беспроводные - радиоканал, лазерный или ИК-канал.

 

4.6.1 Проводные каналы связи

Коаксиальный кабель - наиболее распространенный способ передачи изображения в реальных СОТ.

Основными характеристиками кабеля являются его волновое сопротивление, диаметр и погонное затухание.

Как правило, входные и выходные сопротивления основных компонентов СОТ имеют значение 75 Ом, т. е. рассчитаны на применение кабелей с волновым сопротивлением 75 Ом. Поэтому применять для передачи видеосигнала кабели с волновым сопротивлением, отличным от 75 Ом, не рекомендуется.

Максимальное расстояние передачи видеосигнала по коаксиальному кабелю зависит от целевой задачи видеоконтроля и определяется исходя из допустимого затухания видеосигнала в кабеле (для идентификации - 3 дБ, для обнаружения - 6 дБ).

Затухание в коаксиальном кабеле зависит, в основном, от его диаметра и составляет 2,6 дБ на 100 м (для кабеля диаметром 6 мм) и 1,4 дБ на 100 м (для кабеля диаметром 9 мм).

Исходя из приведенных выше цифр, можно рассчитать максимальное расстояние передачи видеосигнала по коаксиальному кабелю,

При необходимости передачи сигнала на большие расстояния применяют видеоусилители При их использовании максимальное расстояние передачи видеосигнала может быть определено по формуле

, (7)

где К_ус - коэффициент компенсации усилителя, дБ;

К_зат - затухание в кабеле на 100 м, дБ.

Особенности выбора и монтажа коаксиального кабеля, применяемого в СОТ, следующие:

- выбирать коаксиальный кабель с двойной экранировкой, обеспечивающий степень подавления помех не менее 60 дБ;

- применять методы, которые уменьшают влияние помех, возникающих на объекте (предотвращение или уменьшение искрообразования, использование в аппаратуре специальных фильтров для уменьшения паразитного высокочастотного излучения, устранение помех электрической сети (50 Гц), экранирование аппаратуры и др.);

- прокладывать кабели в помещениях в декоративных коробах, трубах, а в опасных (с точки зрения вандализма) помещениях в металлических трубах и металлорукавах. Возможна также прокладка кабеля по существующим кабельным каналам;

- прокладывать кабели вне помещений в земле или по стенам здания. Для этого должны применяться специальные кабели в броневой оплетке, выдерживающие большие колебания температур (от минус 40 до плюс 70 °С), высокую влажность (100%), воздействие солнечного света, соли и грызунов. Допускается применение обычных кабелей, прокладываемых в герметичных металлических трубах и металлорукавах.

ВНИМАНИЕ! Не допускается прокладывать коаксиальные кабели и высоковольтные кабели сети питания вместе в одном коробе или трубе.

Для передачи сигнала на большие расстояния (до 1,5 км) возможно применение линии передачи "витая пара" с соответствующим оборудованием (передатчиком и приемником) для преобразования видеосигнала в симметричный, поскольку на выходе камеры сигнал несимметричен.

В настоящее время используются три системы передачи изображений по цифровым и обычным телефонным линиям:

- системы с компрессией изображений по принципу "условного обновления" (CR), предназначенные для передачи только информации об изменении изображения от кадра к кадру;

- системы с MPEG-компрессией, в которых используют специальные алгоритмы компрессии изображений движущихся объектов;

- системы с GPEG-компрессией, которые обеспечивают независимое сжатие кадра изображения.

В специальных СОТ, когда требуются повышенная помехозащищенность, конфиденциальность информации и высокая разрешающая способность, применяют волоконно-оптические линии связи. Дальность действия таких СОТ (как и при передаче по телефонным линиям) практически не ограничена. Относительная дороговизна данных систем обусловлена тем, что ТК не имеют выхода для подключения оптоволоконного кабеля, поэтому требуется вводить в СОТ преобразователи электрического сигнала в оптический и обратно. Кроме того, прокладка, сращивание и подключение оптоволокна достаточно сложны. Однако при увеличении дальности передачи видеосигнала стоимость СОТ с волоконно-оптическим кабелем меньше стоимости системы передачи с помощью коаксиального кабеля (из-за большого количества усилителей, корректоров и другого оборудования и материалов). Например, видеосигнал от десяти ТК можно передавать по одному оптоволокну, а в случае использования коаксиального кабеля приходится использовать 10 отрезков такого кабеля необходимой длины и такое же количество усилителей, корректоров и др.

 

4.6.2 Беспроводные каналы связи

При создании мобильных и переносных систем, а также при невозможности или нецелесообразности прокладки кабельных линий используют радиоканалы связи. Дальность передачи при этом составляет от сотен метров до нескольких километров. В простейшем случае ТК подключают к радиопередатчику дециметрового диапазона, а сигнал принимается на обычный телевизор. Однако такие системы имеют существенные недостатки: могут создавать помехи бытовому теле- и радиовещанию, а сигнал в зоне действия передатчика может принимать преступник. Этих недостатков лишены радиосистемы, работающие в сантиметровом диапазоне, а также инфракрасные и лазерные системы.

Инфракрасные системы работают следующим образом: передатчик ИК-диапазона преобразует сигнал от одной или нескольких ТК в модулированное излучение ближнего инфракрасного диапазона (780...850 нм) и выдает в виде узкого луча. Приемник, находящийся на расстоянии до 2000 м, осуществляет обратное преобразование. Такие системы не требуют разрешения на их применение от Государственной комиссии по радиочастотам при Государственном комитете Российской Федерации по связи и информации. В то же время эти системы достаточно дорогостоящие, а их дальность действия в значительной мере зависит от оптической плотности среды (снег, дождь, туман, пыль, и т. п.).

Большинство беспроводных систем передачи видеосигнала имеет достаточно узкие диаграммы направленности. Поэтому такие системы критичны к выравниванию и установке передающих и приемных антенн. При проектировании указанных систем и их монтаже упор должен быть сделан на методы выравнивания и жесткости крепления антенн. Естественные движения высоких сооружений, на которых закреплены антенны, могут серьезно воздействовать на эффективность системы передачи.

 

4.7 ОСОБЕННОСТИ МОНТАЖА СИСТЕМ ОХРАННОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ

 

4.7.1 Методы фиксации кабеля камеры во внешнем кожухе на поворотном устройстве

Вследствие постоянного изгиба кабеля, подведенного к ТК на поворотном устройстве, необходимо принимать предохранительные меры против преждевременного повреждения кабеля. В частности, нужно фиксировать кабель в точке входа в кожух. В случае применения защитных направляющих, которые обеспечивают жесткость кабеля на выходе из кожуха, дополнительная фиксация может быть достигнута посредством заполнения этих направляющих силиконовым герметиком. Также важно обеспечить стабильное положение кабеля, которое гарантирует минимальные нагрузки на него в течение всего срока службы (например с помощью хомутиков, прикрепляющих кабель к кожуху ТК).

 

4.7.2 Земляная петля

Земляная петля - ситуация, когда коаксиальный кабель, по которому передается видеосигнал, соединяет корпуса двух приборов, объединенных общей системой питания. В этом случае по экрану коаксиального кабеля также начинает протекать некоторая доля тока питания, который потребляет находящееся рядом оборудование (подъемный кран, сварочный аппарат и др.). Таким образом, на внешнем экранирующем проводнике коаксиального кабеля образуется перепад напряжения (может достигать от нескольких единиц до десятков вольт) с частотой питающей сети (50 Гц). Поскольку напряжение видеосигнала измеряется относительно экрана, то этот перепад попадает в видеосигнал. В результате (при передаче на удаленный пункт наблюдения видеосигнала, в котором заземление находится при другом потенциале) на видеомониторе появляются искажения, что делает видеоизображение неприемлемым.

Основными методами борьбы с земляной петлей являются:

- применение ТК с двойной изоляцией, тщательно изолирующей телекамеру от кожуха и кронштейна крепления;

- применение изолирующего трансформатора для развязки сигнальной линии и разрыва земляной петли. Его корпус следует заземлить (монитор также должен быть заземлен), поэтому трансформатор необходимо располагать в непосредственной близости от монитора.