Пожалуй, ничто так активно не пропагандируется сегодня на рынке видеонаблюдения, как IP-решения. Абсолютно для всего, невзирая на задачи. Даже рекламный лозунг появился: «All over IP». Смысл примерно следующий — стройте систему, а там уж под любую вашу задачу мы решение подберем.
И тем не менее, вопреки прогнозам IP-пропагандистов, внедрение таких систем идет с очень большим «скрипом».
Мы не сторонники лозунга «All over IP». Исходным моментом при выборе технического решения должна являться потребительская задача, и оптимальным решением любой задачи следует признать максимально простое и доступное. Но бесспорно, существует целый ряд действительно серьезных задач, которые могут быть решены исключительно средствами IP- технологий. И в первую очередь это касается передачи видеосигнала на дальние и сверхдальние расстояния, исчисляемые десятками (а то и сотнями) километров.
На выставочном стенде все действительно выглядит достаточно просто, и может создаться впечатление, что предлагаемый софт, поражающий и «дружественностью интерфейса», и набором функций, и сравнительно невысокой ценой — и есть ядро всей системы, определяющий ее стоимостные параметры. А реклама еще и предложит этакий ценовой анализ, из которого следует, что IP-видеонаблюдение на сегодня стало не дороже аналогового. Длины линий — не более, чем протяженность выставочного стенда, количество камер — какое в данном случае наиболее удобно для демонстрации, камеры все внутренние, никакой защиты от суровой непогоды не требуется, а с сервера, стоящего где-нибудь под столом, снята крышка и установлен бытовой вентилятор, выполняющий роль дополнительного кулера.
Когда мы покупаем в салоне автомобиль, то подразумеваем, что дороги для нас уже построены. Приобретая IP-видеокамеру для решения задач, в которых применение IP-наблюдения полностью оправдано, необходимо сознавать, что еще придется строить и «дороги». Соотнесите стоимость километра дороги со стоимостью самого дорогого автомобиля, и все встанет на свои места. Кстати, вот почему не имеет никакого смысла экономить на качестве собственно оборудования в подобных системах. В который раз повторюсь: наш рынок — не рынок ценовой конкуренции.
Реклама имеет совершенно законное право не говорить всего. А мы как раз поговорим именно о том, что она старается замалчивать. Но, ни в коем случае не для того, чтобы кого-то отговорить или напугать дороговизной. Напротив, с целью показать, что имеются законченные решения, готовые к непосредственному применению.
IP-видеонаблюдение — это далеко не просто замечательный софт, а вполне конкретное «железо» в немалых количествах. Любая система начинается с определения мест, подлежащих видеоконтролю. В соответствии с этим определяются количество и параметры камер и объективов.
Расставили камеры. Что дальше? Как увязать их всех в единую систему? Причем так, чтобы все это работало.
В результате детальной проработки этого вопроса для задачи контроля периметра большой протяженности совместно с очень уважаемой проектно-монтажной организацией появилось решение, которое может быть рекомендовано как достаточно типовое для применения в подобного рода системах.
Итак, поехали по порядку. Раз говорим об основном преимуществе IP-систем — возможности передавать сигнал на дальние расстояния — резонно предположить, что основная масса камер в такой системе — всепогодные. IP-камера мало того, что очень восприимчива к отрицательным температурам, она не менее восприимчива и к перегревам. Гермобокс для IP-камеры — вещь достаточно специфическая и более сложная, нежели для камеры аналоговой. По крайней мере, вентилятор точно добавится. Естественно, все это отразится на цене. Но, неразумно сэкономив, можно просто камеру загубить. Об этом реклама IP-технологий (если это не реклама именно гермобоксов), как правило, умалчивает.
На выходе IP-камеры имеем цифровой сигнал, который предстоит отправить в линию связи и обеспечить его прием в посту (постах) наблюдения без потерь и искажений. И здесь проявляется главное преимущество цифровой передачи перед аналоговой. Как и аналоговый сигнал, цифровой сигнал подвержен затуханиям в линиях связи. Но если в некоторой точке линии цифровой сигнал может быть принят без искажений (а для цифрового сигнала это однозначное отличие «0» и «1»), он может быть полностью восстановлен и отправлен по линии дальше. И так до бесконечности. С аналоговым сигналом дело обстоит сложнее. Его тоже можно усиливать и передавать дальше в линию. Но отнюдь не до бесконечности. При каждом усилении соотношение сигнал/шум падает, и через некоторое количество таких ретрансляций наш полезный сигнал просто «тонет» в шумах и становится непригодным ни для визуального отображения на экране монитора, ни для какой-либо обработки аппаратурой приема. Собственно, в этом и состоит одно из главных преимуществ цифрового сигнала перед аналоговым, проявляемое при передачи сигнала на большие расстояния. И еще одно главное преимущество, тесно связанное с первым, — возможность передавать по одной физической линии сигналы от нескольких источников (сколько позволяет пропускная способность линии — как на дорогах могут одновременно ехать несколько автомобилей, а сколько и с какой скоростью, определяется условиями самой дороги).
Если говорить о малых расстояниях, то тут ситуация несколько иная. Так при передачи сигнала по кабелю витая пара предельно допустимое расстояние для цифрового сигнала от видеокамеры до точки приема или ретрансляции составляет в реальности около 100 метров. В то же время аналоговый видеосигнал, переданный по витой паре, может быть восстановлен с неравномерностью амплитудно-частотной характеристики в пределах 1 дБ в частотном диапазоне 50 Гц — 6 МГц на расстоянии более 2-х км, что для абсолютно всех практических задач, решаемых системами видеоконтроля, более чем достаточно.
Цифровая система в этом случае неминуемо будет проигрывать аналоговой по количеству необходимого магистрального оборудования, сложности, надежности и стоимости. Переход же исключительно на оптоволоконные линии связи еще более усложнит технологичность монтажа, снизит живучесть и надежность системы и повысит ее стоимость. Да и не бывает практически исключительно оптоволоконных систем без «примеси» витой пары. По крайней мере, я знаю такую всего одну, так и ту аналоговую.
Широко рекламируемое преимущество IP-камер — их высокое разрешение — в данном случае оставляем без комментариев, ибо считаем эту особенность не столь востребованной в системах безопасности, для которых в основном и строятся системы видеонаблюдения, и задача которых — саму опасность предотвращать заблаговременно, а не наблюдать в высоком разрешении за ее реализацией или устранением последствий.
Таким образом, через каждые 100 метров (или менее), цифровой сигнал, передаваемый по витой паре от IP-камеры, может быть полностью восстановлен и отправлен дальше. Естественно, посредством специальной аппаратуры ретрансляции. Как правило, такая аппаратура совмещена «в одном флаконе» с коммутатором, позволяющим к уже имеющемуся цифровому потоку в линии от камеры (камер) добавить дополнительные потоки от дополнительных камер или других устройств. И все было бы замечательно, передача может идти на бесконечные расстояния, если бы не… закон сохранения энергии — к каждой такой точке ретрансляции и коммутации необходимо подать внешнее питание. Для удаленного видеонаблюдения обеспечить внешнее питание по всей линии через каждые 100 метров — задача совершенно нереальная и неразумная. Значит, придется переходить на волоконно-оптические линии связи, дальность передачи по которым цифрового сигнала без промежуточных ретрансляций может достигать и 100 км (а дальше все равно потребуется ретрансляция и внешний источник питания).
Организация внешнего питания — это следующий момент, о котором нередко «забывает» реклама, но который способен доставить отдельную головную боль инсталлятору.
И начинаем с самой камеры. В сравнении с аналоговой IP- камера «ест» существенно больше. Ее потребление может достигать и 10 Вт. Если говорить о всепогодном варианте, то к этому необходимо добавить мощность, расходуемую на обогрев при минусовых температурах. А это еще около 20 — 30 Вт, в зависимости от используемой камеры и гермобокса.
Запихивать источник питания внутрь гермобокса мы никогда правильным не считали для любой всепогодной камеры. Запихивать 30-40-ваттный источник внутрь гермобокса всепогодной IP-камеры будет неправильным вдвойне — мало того, что сама себя камера уже неплохо греет; даже при отключенном обогреве такой мощный источник потребует очень большого внутреннего объема гермобокса и мощной системы вентиляции, чтобы избежать перегрева, который для IP-камеры может оказаться губительным.
Итак, в дополнение к IP видеокамере уже имеем достаточно мощный (и довольно приличных размеров) блок питания, который мы должны подключить к источнику внешнего питания (подвести линию питания 220В, 50 Гц).
Лирическое отступление.
Обратите внимание, где установлены видеокамеры, контролирующие строительство жилых домов на месте сгоревших при лесных пожарах в центральной России. На стенах домов в отдалении от места пожара. По одной простой причине — есть, откуда взять питание. А вот если бы наш премьер-министр решил контролировать ситуацию восстановления после урагана на границе с Карелией, прежде чем устанавливать видеокамеры, ему бы пришлось сначала восстановить электроснабжение, которое обещали восстановить только через месяц.
Одно автоматически тащит другое. А именно: имеется линия внешнего питания, подсоединенная непосредственно к нашей аппаратуре (в данном случае IP-камере) через блок питания. Очевидно, сама эта линия имеет вполне конкретную протяженность. Причем, в общем случае протяженность эта для какой-нибудь периметральной системы может составлять сотни метров, поскольку камера с источником питания устанавливается там, где положено быть каждой конкретной камере, а источник 220В находится там, где для данного объекта «исторически сложилось». Надеемся, что передавать вторичное питание (12В или 24В) за сотни метров основная масса инсталляторов не будет, поскольку имеет представление о падении напряжения в линии. В свою очередь в этой линии питания могут возникать и остаточные броски напряжений, и наведенные перенапряжения, вызванные электромагнитными импульсами высоких энергий. (Подробно см. статью «Пока не грянул гром», «Алгоритм Безопасности» №1/2010) Что неизбежно приведет к выходу из строя и блока питания, и собственно IP-камеры, вполне вероятно, что и с необратимыми для этой аппаратуры последствиями.
Поэтому, подключать нашу аппаратуру (блок питания) к линии внешнего питания мы должны через устройство защиты от перенапряжений в линии питания 220В. Таким образом, в дополнение в блоку питания в обязательной «обвеске» к IP-камере появилось еще одно дополнительное устройство.
Следующий момент.
Как уже отмечалось выше, даже при наличии оптоволоконных магистральных линий в системе чисто оптоволоконных систем не бывает. Исключительно из соображений технологичности, надежности, стоимости оборудования и работ по монтажу системы в целом.
Во-первых, сам выход сигнала в линию непосредственно с IP-камеры организован через разъем RJ45 (интерфейс Ethernet 100BASE-TX). Используемый при этом кабель — витая пара 5-й категории. Если речь идет о всепогодной камере, то вывод кабеля из гермобокса может быть обеспечен как через гермоввод, так и через разъем РСГ, что существенно надежней обеспечивает герметизацию внутреннего объема.
И далее этот кабель является совершенно полноценной линией передачи выходного сигнала от камеры для дальностей не более 100 метров. Как мы только что рассмотрели выше, камеру надо в любом случае обеспечить питанием. Значит, в месте установки следующей камеры можно будет сигнал от первой камеры полностью восстановить и отправить дальше совместно с сигналом от следующей камеры. И т.д. До тех пор, пока «возможности» витой пары не закончатся и не придется переходить на оптоволоконные линии. Собственно, так и строятся подобные системы, поскольку работать с медным проводом во всех отношениях проще, нежели с оптоволокном, всевозможных ограничений и требований для меди несравненно меньше, существенно и меньше стоимость работ. А «если нет разницы, то зачем платить больше?». А до 100 метров разницы действительно не будет.
Однако, появилась еще одна протяженная проводная линия. И хотя 100 метров кабеля не кажутся столь протяженным участком, тем не менее, появление на нем опасных наведенных напряжений, возникающих из-за атмосферных разрядов и/или индустриальных помех, вполне вероятно. А поскольку эта линия непосредственно связана с выходом камеры, вероятен и выход камеры из строя в результате появления таких наведенных опасных напряжений. Таким образом, к перечню необходимого для одной IP-камеры оборудования добавляется еще одно устройство — устройство для защиты информационных портов Ethernet от опасных наведенных напряжений в линии передачи сигнала.
Для работы защитных устройств необходимо обеспечить их заземление, для подключения к линии внешнего питания, очевидно, необходимо установить клеммную колодку (не скручивать же провода в воздухе, заматывая места скруток изолентой). Ну и чтобы было совсем правильно, на входе линии внешнего питания необходимо установить автоматический выключатель, как для безопасности, так и оперативности и удобства обслуживания.
Таким образом, в дополнение к собственно видеокамере появилось немало обязательного всевозможного оборудования, без которого не обойтись, которое надо разместить где-то в непосредственной близости к камере, защитить от непогоды. Также крайне желательно исключить доступ к нему посторонних лиц, так как нет ничего проще, чем вывести видеокамеру из строя и наделать бед для системы в целом, добравшись до этих магистральных устройств.
То есть напрашивается некий монтажный шкаф. Причем, крайне желательно, чтобы он был металлический и с ключом. И совсем неплохо, если он будет иметь в своем составе магнитоконтактный извещатель о вскрытии.
Но и это еще не все.
Защитные устройства, как правило, имеют диапазон рабочих температур от минус 400С. Импульсный блок питания (а в данном случае разумно применение именно импульсного блока питания, прежде всего для того, чтобы избежать сбоев в работе системы при возможных провалах внешнего питающего напряжения) имеет существенно меньший рабочий диапазон — от минус 100С. Для наших всепогодных систем в параметрах «всепогодности» нижний отрицательный предел очень часто устанавливается в минус 500С, а то и минус 600С. Таким образом, наш монтажный шкаф должен иметь систему обогрева и термостабилизации, обеспечивая установленной в него аппаратуре температурный режим, соответствующий ее диапазону рабочих температур. В детальную конструкцию монтажного термошкафа здесь вдаваться не будем. Это готовое серийное изделие, давно и успешно применяющееся для климатической защиты электронной аппаратуры.
Рисунок 1.
1. Монтажный термошкаф
2. Блок питания
3. Шина нулевая с изолятором нулевой шины на DIN-рейку
4. Клеммные колодки
5. Устройство грозозащиты линии Ethernet
6. Устройство защиты линии питания 220В
7. Устройство термостабилизации и аварийного отключения
8. Автоматический выключатель внешнего питания 220В
9. Магнитоконтактный извещатель о вскрытии
10. Всепогодная уличная IP видеокамера
Объединяя воедино все, не относящееся к собственно видеокамере, получаем отдельный совершенно стандартный монтажный модуль, обязательный для любой всепогодной IP-камеры в системе, представленный на рис. 1.
Весь межблочный монтаж внутри термошкафа выполняется заранее, и на объекте останется только подключить внешние линии связи к соответствующим клеммам и подключить линию внешнего питания.
До этого мы разбирались с одной единственной камерой. И все вышесказанное справедливо или для одной единственной камеры в системе, если расстояние от камеры до компьютера по кабелю не превышает 100 метров (чего практически не бывает), или для оконечной камеры, подключенной к линии связи по витой паре. И монтажный термошкаф с начинкой, рассмотренный выше, условно назовем оконечным монтажным модулем.
Пусть, как в периметральной системе, есть некая следующая камера, удаленная от первой на расстояние не более 100 метров, цифровой сигнал от которой надо подать в общую с первой камерой линию.
Витая пара 5-й категории при стандартном использовании двух пар способна передавать цифровой поток до 100 Мбит/с. Поток от одной камеры зависит от настроек самой камеры. В конкретные цифры мы здесь вдаваться не будем, ибо не это составляет суть статьи. Заметим лишь, что для приличного разрешения при минимальной степени сжатия он вполне может составлять и 18 Мбит/с . А для быстрых подсчетов «в уме» и общего понимания примем этот максимальный поток в 20 Мбит/с. Таким образом, на одну вдухпарную линию теоретически можно было бы подключить 5 камер, практически же требование устойчивой работы системы снизит это число до 4-х (если на дорогу разом поставить столько автомобилей, сколько их поместится, ехать с нормальной скоростью не получится).
Если говорить о реальных системах, то уже в процессе эксплуатации у клиента появляется желание установить новые камеры в дополнение к уже установленным ранее. На этот «человеческий фактор» тоже резонно закладывать запас. Это проще, чем потом строить дополнительные «подсистемы».
Как и с первой камерой, последовательно рассмотрим, что из оборудования, помимо самой камеры, нам понадобится.
Прежде всего, нам понадобится сетевой коммутатор, чрез который и произойдет суммирование потоков. Такой коммутатор имеет несколько портов 10/100 Base-T Ethernet. Один порт используется как вход линии сети, один — выход, а к оставшимся можно подключать дополнительные IP-камеры или иные сетевые устройства. Кроме того, коммутатор может использоваться только как ретранслятор сигнала от предыдущей камеры.
Для примера мы решили подключить к нему еще две камеры.
Естественно, для камеры необходимо питание. Устанавливаем блок питания. Кроме того, сам коммутатор является активным оборудованием и тоже требует питания. Если подключаемых к сети в данной точке камер несколько, то либо мощность блока питания должна перекрывать потребляемую мощность всех подключаемых камер + потребляемую мощность коммутатора, либо блоков питания, соответствующих потреблению одной камеры, надо установить столько, сколько устанавливается камер с учетом потребления коммутатора. Мы пошли вторым путем и установили два пятидесятиваттных блока. Такой вариант на наш взгляд предпочтительней, поскольку типовой вариант с одним блоком питания всегда будет избыточен, так как должен быть рассчитан на максимальное число потребителей, а в действительности может быть подключена одна единственная камера, а то и просто использоваться коммутатор исключительно в качестве ретранслятора.
С первой камеры на коммутатор приходит линия связи, которая может быть подвержена опасным напряжениям из-за атмосферных разрядов и/или индустриальных помех. Первую IP-камеру мы защитили от этих опасных воздействий, установив в линию устройство защиты информационных портов Ethernet. Теперь от этих же возможных воздействий необходимо защитить сам коммутатор. Для этого точно такое же устройство устанавливаем на входе линии в коммутатор (две пары магистрального кабеля сначала приходят на устройство защиты, а с него через разъем RJ45 подключаются к коммутатору). Кроме того, выход коммутатора подключен к магистрали, которая ничуть не меньше подвержена воздействию опасных наведенных напряжений, нежели входящая линия. Таким образом, необходимо защитить еще коммутатор со стороны выхода. То есть требуется еще одно устройство защиты.
И конечно, подходит линия внешнего питания 220В, от которой можно ждать «своих отдельных» неприятностей. Поэтому, устройство защиты от опасных напряжений в линии питания 220В остается актуальным.
Все так же, как и в первом случае: оборудование необходимо как-то разместить в непосредственной близости к камере, защитить от непогоды и несанкционированного доступа к нему.
Диапазон рабочих температур всего нашего комплекса определяется «самым теплолюбивым» оборудованием, а это все тот же импульсный блок питания и сетевой коммутатор, нижний допустимый предел для которых составляет всего минус 100С, который, естественно, придется расширить до требуемого для всепогодных систем за счет применения все того же монтажного термошкафа.
Типовое исполнение такого промежуточного монтажного шкафа со всей необходимой «начинкой» представлено на рис. 2.
Рисунок 2.
1. Монтажный термошкаф
2. Блок питания (один или несколько по количеству подключаемых камер)
3. Шина нулевая с изолятором нулевой шины на DIN-рейку
4. Клеммные колодки
5. Устройства грозозащиты линии Ethernet – 2 шт.
6. Устройство защиты линии питания 220В
7. Устройство термостабилизации и аварийного отключения
8. Автоматический выключатель внешнего питания 220В
9. Магнитоконтактный извещатель о вскрытии
10. Всепогодная уличная IP видеокамера.
11. Сетевой коммутатор
Таким образом, имеем второй совершенно стандартный монтажный модуль, обязательный для применения с любой всепогодной IP-камерой, установленной не в оконечной точке сети.
Точно так же будет подключена следующая промежуточная камера.
Однако, при использовании в качестве сетевого кабеля две пары 5-й категории весь ресурс сетевого канала (100 Мбит/с) закончится достаточно быстро, а насколько быстро, будет зависеть от количества подключенных к коммутатору (коммутаторам) камер и их настроек. Возможно, потребуется передача на большие дальности без применения ретрансляций (отсутствие внешнего питания на всем протяжении линии связи или по экономическим соображениям). Тогда необходимо переходить на волоконно-оптические линии связи. Для чего необходим соответствующий коммутатор. Конкретный тип коммутатора для перехода на волоконно-оптические линии выбирается, прежде всего, исходя из задачи. Если стоит задача расширения пропускной возможности канала (на коммутатор сводятся сигналы от большого количества камер по топологии «звезда»), необходима модель с портом стандарта 1000BASE-SX (используется многомодовое волокно, дальность прохождения сигнала без ретрансляции до 550 метров), 1000BASE-LX (используется одномодовое волокно, дальность прохождения сигнала без ретрансляции до 5 километров) или 1000BASE-LH (используется одномодовое волокно, дальность прохождения сигнала без ретрансляции до 100 километров).
Однако, в силу экономических соображений, наибольшее распространение на рынке получили коммутаторы с портом стандарта 100BASE-FX. В этом случае расширения пропускной способности канала не происходит — как было 100 Мбит/с, так и осталось, зато происходит очень большое увеличение дальности передачи без промежуточных ретрансляций — со 100 метров до нескольких километров. А в качестве магистрального выбирается кабель, имеющий необходимое количество волоконно-оптических модулей (аналогия с жилами в медном кабеле). На коммутатор сводятся линии (по витой паре), суммарный поток в которых не превышает предельный (100 Мбит/с), на оптическом кроссе, находящемся в непосредственной близости от коммутатора, оптоволоконный кабель раскроссируется, и один из оптических модулей через разъем SC подключается к выходу коммутатора. При необходимости далее по трассе этот оптический модуль может быть включен в ретранслятор, тем самым увеличена дальность передачи, если изначально дальности, обеспеченной конкретной моделью коммутатора и конкретной волоконно-оптической линии, недостаточно. К коммутатору могут быть подключены IP-камеры непосредственно через порты 10/100 BaseT при расстоянии по кабелю не более 100 метров, а также сетевые линии, подобные рассмотренной выше, по топологии «звезда», при условии удаленности от последнего поста ретрансляции по кабелю не более 100 метров.
Помимо собственно коммутатора нам в обязательном порядке понадобятся:
1. Блок питания. Как минимум, для работы коммутатора, а если к нему непосредственно подключаются дополнительные камеры, то таких блоков питания будет несколько (по количеству камер с учетом мощности, потребляемой как самими камерами, так и коммутатором).
2. Оптический кросс для подключения магистрального оптического кабеля к порту коммутатора.
3. По-прежнему актуальна защита по линии внешнего питания 220В, защищающая всю подключаемую через блок питания аппаратуру от перенапряжений в линии внешнего питания.
4. Устройства защиты портов по всем подключенным к коммутатору линиям Ethernet, выполненных на витой паре (волоконно-оптическим линиям электромагнитные импульсы высоких энергий не страшны).
Этот перечень необходимого оборудования еще более «теплолюбив» за счет наличия в нем коммутатора для перехода на оптоволоконные линии, у которого нижний предел рабочей температуры 0°С. Да к тому же требует большего объема за счет габаритов самого коммутатора, наличия оптического кросса, нескольких устройств защиты портов Ethernet (по количеству входящих линий, которых в общем случае может быть несколько). Требуется защита от внешней среды и несанкционированного доступа.
То есть опять потребуется термошкаф, хотя и больших в сравнении с предыдущими вариантами размеров, а весь перечень оборудования, размещенный в этом шкафу, с выполненным межблочным монтажом превращается в третий тип законченного монтажного модуля, необходимого при переходе на оптоволоконные линии в системах IP-видеонаблюдения (рис. 3).
И еще раз . Количество подключений будет определяться общим суммарным потоком на входах коммутатора и пропускной способностью на выходе коммутатора, которая всегда должна быть не ниже , чем суммарный поток на входах. А поток от каждой камеры будет определяться настройками самой камеры. Если камера выдает сигнал с наименьшим уровнем сжатия, то поток будет наибольший при прочих равных условиях. Если устраивает низкое разрешение от
Рисунок 3.
1. Монтажный термошкаф
2. Блок питания (один или несколько по количеству подключаемых камер)
3. Шина нулевая с изолятором нулевой шины на DIN-рейку
4. Клеммные колодки
5. Устройства защиты линии Ethernet – 2 шт. (по количеству входящих протяженных линий связи)
6. Устройство защиты линии питания 220В
7. Настенный оптический кросс
8. Автоматический выключатель внешнего питания 220В
9. Магнитоконтактный извещатель о вскрытии
10. Всепогодная IP-видеокамера
11. Сетевой коммутатор
камеры (например, достаточно просто обнаружить человека на периметре), то поток будет очень существенно меньший, нежели если предлагается использовать мегапикселную камеру для разглядывания автомобильных номеров на большом поле зрения. Если частота обновления может быть невысокой, например, удаленно наблюдаем за распусканием цветущего кактуса с частотой 1 кадр в 5 секунд, поток будет существенно меньше, нежели смотреть ситуацию с привычной частотой 25 к/с. Если в кадре эпизодически появляется один человек, поток будет сильно отличаться в сторону уменьшения в сравнении с наблюдением толпы в вестибюле станции метро. Все среднестатистические наработки носят приблизительный характер, поэтому, отталкиваясь от них, необходимо иметь еще некоторый запас. А если есть вероятность установки в дальнейшем дополнительных камер, то этот запас должен быть еще больше. Будем считать, что и мы задались таким запасом, установив на канал в 100 Мбит/с всего четыре камеры (а заодно и чтобы схема включения не выглядела очень громоздкой). Но это только для примера. В реальности каждая камера может иметь свои собственные настройки. Соответственно, и количество их, подключаемое к коммутатору с выходом на оптоволоконную линию, будет разное.
Ну а если говорить о мегапикселных камерах, столь широко проповедуемых, как главное преимущество IP-видеонаблюдения, то тут уж точно «шибко не разгонишься» в их количестве, при этом очень прилично придется раскошелиться.
Для примера рассмотрим схему включения IP-камер на периметре через рассмотренные выше три вида монтажных модулей-термошкафов (рис. 4). Собственно, для периметральной системы этот вопрос так детально и прорабатывался.
Камеры для примера возьмем одинаковые, рассмотренные выше, — цветные, стандартного разрешения, с минимальным сжатием. Суммарный поток от четырех камер будем иметь около 80 Мбит/с. То есть, для одного 100-мегабитного канала с учетом запаса будем считать максимальное количество камер — четыре.
При указанных условиях камеры могут быть установлены в пределах 100 метров друг от друга без использования дополнительных ретрансляторов. Собственно, для задачи полноценного контроля периметра это расстояние является не только предельным с точки зрения передачи цифрового сигнала по витой паре, но и с точки зрения потребительской эффективности системы — при больших дальностях либо удаленные объекты становятся неразличимыми, либо слишком узкий угол не позволяет полноценно контролировать зону возможного проникновения.
Итого для четырех камер нам потребуется два оконечных монтажных модуля-термошкафа (рис. 1), один промежуточный модуль-термошкаф (рис. 2) и один модуль-термошкаф для перехода на оптоволокно. Ну, и естественно, само оптоволокно в магистральном оптоволоконном кабеле. Для следующих четырех камер потребуется точно такой же набор. И «свое собственное» оптоволокно. И.т.д. Все кабели показаны на рисунке. А в реальности, потребуется по два оконечных термошкафа-модуля, один модуль для перехода на оптоволокно, а промежуточных будет, скорее всего, не один, а два или три. И/или подключены к промежуточным модулям и модулю перехода на оптоволокно будут, скорее всего, не одна, а две-три камеры. И дальности передачи по витой паре будут не предельными, а меньшими, и расстояния между камерами будут не по 100 метров, а короче, что, бесспорно, предпочтительней. Но логика рассуждений от этого не изменится.
Рисунок 4.
1. Кабель «витая пара» 5-й категории + двухжильный кабель питания.
2. Кабель внешнего питания 220В, 50 Гц
3. Сетевой кабель «витая пара» 5-й категории (физически используются 2 пары)
4. Оптоволоконный кабель
На приемном конце будем иметь некоторое количество оптоволоконных кабелей в зависимости от количества оптических модулей в каждом кабеле, в зависимости от суммарного потока и пропускной способности каждого оптоволоконного канала, которые необходимо через оптический кросс подать на оптический коммутатор и с него на компьютер. Но это уже будет другая история.
Итак, выводы:
1. Любая система IP-видеоконтроля помимо собственно камеры, компьютера и программного обеспечения в обязательном порядке содержит еще целый комплекс обязательного дополнительного магистрального оборудования, от грамотного выбора и инсталляции которого и будет зависеть способность системы выполнять возложенные на нее потребительские функции, надежность системы и ее живучесть.
2. Каждая система требует детальной проработки на стадии проектирования на предмет всего комплекса магистральной аппаратуры.
3. В общем случае система IP-видеонаблюдения существенно более сложная, требует для своего построения привлечения персонала высокой квалификации и дорогостоящего оборудования, что неизбежно сказывается на высокой в сравнении с аналоговой системой стоимости. Поэтому при выборе IP-видеонаблюдения необходимо руководствоваться не понятиями современности и моды, а конечной потребительской задачей, которая физически не может быть решена в рамках системы аналоговой. Прежде всего, это относится к преимуществам в практически неограниченной дальности передачи.
4. Несмотря на достаточно большой комплекс необходимой магистральной аппаратуры, весь он является достаточно типовым при решении типовых же задач и может быть представлен в виде очень ограниченного числа готовых монтажных модулей, которые, как показал опыт, могут создаваться изначально в готовом виде, и которыми разумно оперировать при проектировании и монтаже системы во избежание принципиальных ошибок.
5. На сегодняшний день магистральное оборудование IP-систем еще недостаточно адаптировано для задач рынка ТСБ, и при установке в непосредственном контакте с атмосферной средой практически все оно нуждается в дополнительной климатической защите.
Александр ПОПОВ
производственная фирма «Тахион»
Опубликовано: БДИ № 3, 2010 год.