Видеонаблюдение в экстремальных условиях

Все мы знаем, что видеокамеры бывают для комнатных условий и уличные. На самом деле, эти варианты, хотя к ним и относится 99,99% продаваемых видеокамер, перекрывают лишь малую долю разнообразных условий, в которых могут работать системы видеонаблюдения.

Во-первых, даже так называемые уличные условия бывают разные. В Москве реально бывает от -20 до +30 градусов. А вот на Чукотке никого не удивляют и -60. Неужели уличные камеры для Москвы смогут работать и на улице в Магадане? Конечно, нет. Однако «магаданские» видеокамеры тоже есть и выпускаются почти серийно. Точнее, есть кожухи, способные обеспечить работу видеокамер в таких условиях. Обратите внимание, среди импортной продукции самые холодостойкие тяжелые серийные кожухи обычно специфицированы на -46 градусов (это -50 по Фаренгейту). Для отечественных кожухов порой указывают -50, что типично для армейских норм. Однако сам по себе кожух мог бы работать и при более низких температурах. Указана температура, при которой кожух обеспечивает приемлемые условия для конкретных видеокамер, для которых кожух предназначен, – обычно для камер, имеющих минимальную рабочую температуру -10° по Цельсию. То есть кожух способен обеспечить перепад температур в 35–40 градусов. Но существуют серийные видеокамеры и, главное, объективы к ним, способные работать при -20° и даже при -30° по Цельсию. Если использовать их, то такая сборка вполне сможет работать до -55° или даже -70°. Кроме того, для некоторых кожухов выпускаются специальные «холодные» наборы: дополнительный утеплитель, дополнительный обогреватель – они тоже позволяют на 10–15 градусов понизить рабочую температуру. Только не забывайте, что при этом суммарная мощность всех нагревателей может доходить до 100–150 Вт. На худой конец, даже вы сами можете дополнительно обмотать кожух слоем теплоизоляции. При этом самым тонким местом окажется переднее окно. Мало того, что оно может обмерзать и запотевать, если нагреватель кожуха расположен неудачно, так еще и огромные перепады температуры на стекле у многих видов кожухов приводят к тому, что стекло отклеивается или трескается из-за температурных деформаций корпуса. Так что использовать кожух вне его штатного диапазона температур можно, но на собственный страх и риск пользователя, и лучше бы сначала найти камеру тепла и холода и прогнать конкретный тип кожухов по температуре с некоторым запасом.

Хуже, если вы хотите поворотную камеру. Теоретически существуют поворотные устройства для низких температур, но они выпускаются совсем не серийно. Я, например, знаю только один такой тип, выпускается в США и имеет напряжение питания 110 vac. Можно попытаться самостоятельно утеплить какой-либо из серийных, обклеив его теплоизолятором, однако весьма вероятно, что как раз самые чувствительные места, например редуктор, – будут самые холодные. Застывающая смазка остановит поворотное устройство на морозе. Возможно, лучше будут работать дешевые устройства с пластмассовыми несмазываемыми шестеренками.

Есть еще один проверенный способ – поставить небольшую скоростную купольную камеру внутрь относительно большого (10–20 дюймов) сферического кожуха – он добавит ей градусов 20 к температурному диапазону. Однако такие сферические кожухи изготавливаются из акрила, а он плохо переносит низкие температуры, постепенно трескается, особенно при больших ветровых нагрузках, так что приготовьтесь каждую весну менять прозрачный купол. По опыту скажу, что одну зиму на полюсе холода такой купол проживет, хотя и заметно помутнеет, покроется трещинками. И еще при использовании кожухов вне их расчетного диапазона температур необходимо особо обращать внимание на гермовводы. Резиновые уплотнения могут плохо себя вести на морозе, да и изоляция самих кабелей трескается – лучше дополнительно загерметизировать места ввода кабелей соответствующим герметиком.

Впрочем, как защититься от низких температур, у нас в стране более или менее представляют, особенно те, кто живет при таких температурах. Основной принцип прост – надо не жалеть мощности и нагреть посильнее. Да и охранять при -60 на улице особо не от кого – при такой температуре и злоумышленники обычно носа за порог не кажут. Вот высокие температуры – это нередко более серьезная проблема (как и высокие освещенности). В Ташкенте бывает и +50, а уж если камера стоит на солнце, то вместо штатного козырька нередко приходится делать дополнительные бленды (защитные козырьки), защищающие собственно кожух от прямых солнечных лучей с нескольких сторон. Кстати, я не зря упомянул высокие освещенности: как правило, стандартные объективы не справляются с динамическим диапазоном от южной ночи до южного дня. А если даже формально справляются, то настолько сильно ухудшают свои параметры, что средь бела дня картинка на экране становится хуже, чем ночью. На ответственных объектах в южных республиках порой применяют дополнительные дублирующие камеры с установленными на объективах темными светофильтрами, чтобы было хорошо видно при очень ярком солнце.

Мы рассмотрели, как расширить диапазон условий применения видеокамер на 10–20 градусов вверх и вниз. Но температура – не единственный параметр внешних условий. И возможности современных видеокамер этим не ограничиваются. Существуют (и весьма широко распространены) специальные видеокамеры для наблюдения за процессом в плавильных печах или в топке печи котельной (электростанции). В промышленных условиях такой визуальный контроль позволяет экономить огромные суммы (достаточно сэкономить полпроцента мазута из двухсот цистерн, ежедневно приходящих на ГРЭС). Как же устроены такие видеокамеры? Два основных момента: во-первых, кожух собственно камеры охлаждаемый (иногда локальным холодильником, в том числе на дроссельном эффекте от баллона со сжатым газом, но чаще – с подключением к промышленному водопроводу). Кстати, такие охлаждаемые кожухи порой применяются и вне печей на металлургических предприятиях. Во-вторых, для подглядывания в печь объектив делается специальный, очень длинный – полметра или больше (с промежуточным фокусом внутри длинной трубки) и с очень маленьким входным зрачком. Конечно, первая линза в таком объективе нагревается до немыслимых температур (ее могут сделать даже из аморфного сапфира или другого материала), но зато сама видеокамера находится уже снаружи толстенной стенки печи и достаточно хорошо изолирована от неизбежно горячей первой линзы объектива.

Есть еще один случай – глубоководные видеокамеры. Конечно, я не имею в виду те, что применяются для обследования дна Марианской впадины, нет, речь идет о погружаемых на несколько метров или десятков метров камерах как охранных (для подводного наблюдения), так и технологических. Так называемые гермокожухи на самом деле далеко не герметичны. Лучшие из них имеют, как правило, маркировку IP65, т. е. защищены от струй воды с любого направления, но при попытке погружения уже через несколько минут вода попадет внутрь на нежную электронику. Конечно, если на кожухе стоит IP68, то он теоретически должен обеспечить работу в погруженном состоянии. Однако очень неглубоко (если производитель честно указывает IP68, то должен указать и допустимую глубину). Наиболее распространенные уплотнители кабельных вводов в лучшем случае выдержат внешнее давление на глубине 1 м. Впрочем, обеспечить работу на большей глубине также нетрудно, такие видеокамеры выпускаются серийно, просто надо быть осторожным при выборе и уточнять допустимую глубину погружения.

Более легкий вариант тяжелых условий – морское побережье. Видеокамеры не в воде, но попадание внутрь мельчайших капель соленой воды, в большом количестве присутствующей в полосе прибоя, может быстро вывести из строя электронику. Потому нужны также полностью герметичные камеры, способные выдерживать перепады атмосферного давления до полуатмосферы (внутри камеры всегда почти постоянное давление, а вот внешнее давление зависит от погоды). Для гарантии, что внутрь не попадет агрессивная коррозионно-опасная среда, и для контроля герметичности их иногда делают предварительно наддутыми сухим азотом и со встроенным датчиком давления. Пока давление внутри выше внешнего – внутрь заведомо ничего не попадет. Как только давление внутри упало, необходимо починить кожух. Правда, в последние годы по мере удешевления видеокамер все чаще обходятся без такого наддува – да, если герметичность нарушена, то камера вскоре выйдет из строя – ну и что, ее дешевле заменить, чем тщательно защищать от внешней среды.

Еще один почти герметичный вариант – это взрывозащищенные камеры. На самом деле они вообще могут быть не герметичными, достаточно, чтобы щели в кожухе были тонкие и длинные (согласно формулам и стандартам). Тогда даже если взрывоопасная смесь попадет внутрь кожуха и взорвется там от нагрева или случайной искры, взрывная волна не сможет распространиться вовне кожуха и не приведет к пожару на всем химкомбинате. Такие кожухи или готовые видеокамеры выпускаются многими производителями и в нашей стране, и за рубежом, хотя на самом деле взрывобезопасные изделия требуются очень редко. Ведь опасными бывают только помещения и ближайшая окрестность (несколько метров) вокруг зданий. А охранные видеокамеры обычно устанавливают вне помещений, и совсем нетрудно установить их вне зоны возможной взрывоопасной концентрации.

Напоследок напомню о таком угрожающем факторе внешней среды, как вандалы. Эта опасность вовсе не редка. Например, у одной западной фирмы самые тяжелые, толстые литые, со стеклом сантиметровой толщины кожухи для камер рекламировались как предназначенные «для тюрем и школ».

Все такие кожухи (или камеры в сборе) обязательно закрытые – шарообразные или многогранные, с устройством для регулирования направления камеры внутри кожуха: ведь чтобы вывести камеру из строя, необязательно ее разбить – достаточно отвернуть к стене.

По степени защищенности кожухи встречаются разные, начиная от пластиковых, предназначенных для защиты «от честных людей», – такие устанавливают в низких коридорах в местах большого потока людей, например в аэропортах. Почему в узких проходах? Да просто в больших помещениях достаточно установить обычную камеру на высоте 4–5 м, и ей никакие вандалы не страшны. А в невысоких коридорах камера доступна для проходящих мимо «шутников», вот и приходится ее защищать.

Более защищенные кожухи выполнены из толстого листа металла и имеют прочное стекло, которое трудно разбить. Наиболее защищенные кожухи способны выдержать даже пистолетный выстрел. Все такие достаточно прочные, чтобы их нельзя было сломать руками, кожухи обязательно имеют секретные винты, которые нельзя открутить подручными средствами, или даже цилиндровые замки. Часто кожухи предназначены для установки в угол двух стен и потолка, откуда их особенно трудно выковырять даже настойчивому вандалу.

Помимо бронированных упомяну о такой категории вандалозащищенных видеокамер, как скрытые камеры. Действительно, если вандал камеру не увидит, он не сможет нанести ей вреда. Кроме того, замурованные в стену камеры с микрообъективом, особенно с объективом с вынесенным зрачком, и защитить легче: надо защитить прочным стеклом всего лишь маленькое отверстие объектива. Недостатком скрытых камер является сложность монтажа. Даже самую маленькую камеру довольно трудно вмонтировать в железобетонную стену да еще при этом правильно настроить ее угол зрения. Кроме того, против физики не пойдешь, хороший объектив – это обязательно большой объектив. Маленький объектив всегда дает далекое от идеала изображение. Впрочем, как уже упоминалось, защита от вандалов актуальна лишь в тесных помещениях, для которых не столь важна глубина резкости и способность работать в широком диапазоне освещенностей.

Напоследок перечислю еще ряд специальных видеокамер, предназначенных для специальных условий. В частности, мегапиксельные камеры с прогрессивной разверткой издавна применяются в системах компьютерного зрения, а теперь и во многих охранных компьютеризованных системах.

Сверхскоростные видеокамеры, с частотой кадров доходящей до десятков тысяч кадров в секунду, применяются для технологического контроля за быстродвижущимися объектами, также, как правило, с компьютерной обработкой изображения – ведь человек не способен отличить на глаз 50 кадров в секунду от 50 000 кадров в секунду.

Видеокамеры с расширенным спектральным диапазоном. Наиболее известны тепловизоры, чувствительные к излучению в диапазоне 3–10 микрон, куда приходится максимум излучения объектов (точнее, субъектов) при температуре 36 градусов. Такие камеры до недавних пор обязательно сильно охлаждались сами, но в последние годы разработаны новые сенсоры, способные работать при комнатной температуре.

Встречаются и видеокамеры с чувствительностью, расширенной в ультрафиолетовую область. Они применяются с УФ-подсветкой для технологического контроля чистоты материалов и чистоты поверхности – пыль и органическая грязь часто светятся в УФ-диапазоне при соответствующей подсветке.

Видеокамеры сверхвысокочувствительные. Те, которые не в рекламных заявлениях, а в реальности способны видеть отдельные фотоны. Эти камеры имеют встроенный электрооптический усилитель (как правило, на основе микроканальных пластин), как в приборах ночного видения.

EXHC (Videotec)

Взрывобезопасный кожух Videotec EXHC, выполнен из прочного антикоррозионного алюминиевого сплава с толщиной стенок 10 мм, окрашен с использованием порошкового покрытия. Взрывозащита: EEx d IIC T6 (EXHC000) и EEx d IIB + H2 T6 (EXHD001). Кожух оборудован обогревателем и солнцезащитным экраном. Стандартная комплектация включает нагреватель, дополнительно может комплектоваться солнцезащитным козырьком.

Возможна версия EXHC003R – с нагревателем высокой мощности и специальным морозостойким покрытием для эксплуатации при температуре до -40 °C Цилиндрический корпус кожуха по бокам закрыт двумя фланцами толщиной 12 мм. Уровень защиты – IP65. Внутренние размеры кожуха (d х длина): d180 х 380 мм. Пространство для установки камеры (ДхВхГ): 100 х 100 х 280 мм. Вес кожуха – 15 кг. Вес шарнирной опоры – 3,5 кг. Вес кронштейна настенного монтажа – 4 кг. Рабочая температура: от -20? до +50 ?С. Питание – 24 В переменного тока. Энергопотребление (обогреватель кожуха) – 16 Вт.

WIZEBOX WEX40 (компания WIZEBOX, Россия)

Взрывозащищенный термокожух из нержавеющей стали WIZEBOX WEX40 предназначен для защиты телекамер в условиях пожаро- и взрывоопасных зон.Термокожух комплектуется:
– трехступенчатой системой обогрева, обеспечивающей функционирование при -60^оС и состоящей из блока нагревателей корпуса телекамеры, двухрежимного обогревателя смотрового окна и мощного нагревателя монтажной пластины;
– встроенным источником питания телекамеры с гальванической трансформаторной развязкой.

В комплект поставки могут входить устройство передачи видеосигнала по «витой паре» на расстояние до 1500 м, устройство «грозозащиты», пневматическая бленда, препятствующая загрязнению смотрового стекла.
Сертификат соответствия POCC RU.МЛ04.В04317.

Семейство камер MIC1-400 («Bosch Системы безопасности»)

В семействе представлены взрывобезопасная камера, подводная камера, коррозионностойкая из нержавеющей стали, оснащенные тепловизором; с инфракрасным прожектором, громкоговорителями и стеклоочистителем.
Исключительно защищенные и надежные поворотные (PTZ) камеры для любых применений. Разрешение – 460 твл. Чувствительность – до 0,01 лк. Режим «день-ночь». Оптическое увеличение 18х, 36х. Скорость панорамирования/наклона – от 0,2 до 90 град./сек. (переменная). Поддерживает различные протоколы управления. Класс защиты – IP68. Рабочая температура от -30° до 50 °С.

ТВК-07 – видеокамера взрывозащищенная (ЗАО «Эридан»)

Видеокамера ТВК-07 предназначена для использования в составе систем видеонаблюдения с целью безопасности взрывоопасных объектов, а также контроля за технологическими процессами взрыво- и пожароопасных производств.
Видеокамера ТВК-07 состоит из взрывозащищенного термокожуха, видеокамеры типа QN-B309 (QN-C302, QN-В196), объектива Computar и кронштейна Vidiotec.
Термокожух имеет маркировку взрывозащиты 1ЕхdmeIICT6Х.
Модификации видеокамеры ТВК-07:
– ТВК-07 чб – с черно-белой видеокамерой типа QN-B309;
– ТВК-07 цв. – с цветной видеокамерой типа QN-C302;
– ТВК-07цв-д/н – с цветной видеокамерой «день-ночь» типа QN-D196.
Видеокамера ТВК-07 комплектуется одним из следующих объективов: TG2616AFCS, TG0412AFCS, TG0812AFCS, TAV308DCIR.

Серия телекамер ExSite® (Pelco)

Новая серия интегрированных систем позиционирования отвечает самым жестким требованиям в части обеспечения взрывобезопасности.
В серии ExSite предлагается выбор из двух различных телекамер:
цветная телекамера с высокой разрешающей способностью, с технологией LowLight и с 22-кратным трансфокатором и телекамера с высокой разрешающей способностью, предназначенная для дневного и ночного наблюдения и 23-кратным трансфокатором. Использование нержавеющей стали 316L с электрополированием обеспечивает возможность эксплуатации системы ExSite в любых условиях, включая морскую среду.

Абсолютный диапазон рабочей температуры системы от -60° до 60°C. Изделия серии ExSite по заказу снабжаются стеклоочистителем.
Регулируемая скорость панорамирования и наклона ExSite варьируется от 0,1 до 40 градусов в секунду в режиме ручного управления и в режиме предустановок.
Система серии ExSite может бесступенчато вращаться на 360 градусов. Диапазон углов наклона относительно горизонта: от -90 до +90°.
Предусмотрено 80 программируемых предустановленных позиций с точностью предустановки ±0,1 градуса.
Поставляемые системы рассчитаны на входное напряжение 24 В или 240 В переменного тока.

Алексей Омельянчук. Нач. КБ Рубикон ООО «СИГМА-ИС».
Источник: Журнал “Технологии защиты” №5, 2010

Системы видеонаблюдения на взрывоопасных промышленных объектах.
Задачи. Выбор оборудования. Особенности построения систем.

Промышленные объекты, связанные с добычей, переработкой, хранением или транспортировкой взрывоопасных веществ называются взрывоопасными объектами. На таких объектах существует опасность образования смесей взрывоопасных газов, паров или пылей с воздухом. Образование взрывоопасных газо-воздушных, паро-воздушных или пыле-воздушных смесей может быть частью технологического процесса конкретного производства или следствием аварийной ситуации на объекте. Опасность воспламенения или подрыва такой взрывоопасной смеси определяется различными факторами риска, главные из которых:

1. взрыв в результате искрообразования, связанного с эксплуатацией электротехнического оборудования;
2. взрыв в результате превышения предельной концентрации взрывоопасного вещества за счет избыточного давления, вызванного нарушением технологического процесса производства;
3. взрыв в результате превышения, так называемой, температуры самовоспламенения взрывоопасного вещества, которое также может быть следствием эксплуатации электротехнического оборудования в результате нагрева оболочек или частей приборов.

Таким образом, все оборудование, применяемое на взрывоопасных объектах (во взрывоопасных зонах), должно быть безопасно по перечисленным выше факторам, т. е. в нем должен быть исключен или сведен к минимуму фактор искрообразования (или искра должна быть изолирована от взрывоопасной среды), в том числе искра, вызванная электростатикой оболочек приборов. Также в этом оборудовании должны быть соблюдены меры по предотвращению его нагрева, которое происходит в следствии протекания в цепях и схемах прибора электрического тока и выделения за счет этого тепловой энергии.
Исключение перечисленных факторов риска достигается с помощью различных специальных мер при конструировании оборудования. Такие специальные меры называются видами взрывозащиты электротехнического оборудования.

Взрывоопасные промышленные объекты в большинстве случаев являются стратегическими объектами, так как их специализация это: топливо и энергетика, ВПК, химическая промышленность, аграрный комплекс, пищевая промышленность, машиностроение и многие другие стратегические производства. Обеспечение безопасности на таких объектах является очень важной задачей, так как она напрямую связана с безопасностью государства и его граждан.

Из всего многообразия различных технических составляющих систем безопасности именно система видеонаблюдения способна решать несколько задач одновременно. Так, например, система пожарной сигнализации решает задачу противопожарной безопасности на объекте, система охранной сигнализации решает задачу охраны объекта от несанкционированного проникновения нарушителей и других действий криминального характера. Система видеонаблюдения может быть, как самостоятельной системой охраны, так и дополнять систему охранной сигнализации. В общей задаче противопожарной безопасности объекта, система видеонаблюдения может быть дополнительным источником информации, например, о ложных срабатываниях, о причинах возникновения пожара, о развитии его очага, об эвакуации людей, а может исполнять функции контроля за системой автоматического пожаротушения, так сказать «страховать» ее от несанкционированного выброса огнетушащего состава в результате ложных срабатываний, а значит сохранять жизнь и здоровье людей. Современная система видеонаблюдения также может выполнять функции системы контроля и управления доступом, например, при осуществлении пропускного режима на объекте.
И главное, система видеонаблюдения может выполнять функции контроля за технологическим процессом производства или сама являться частью этого технологического процесса.

Фото 1.
Взрывозащищенная видеокамера, установленная в помещении агрегата газоперекачивающей станции, ведет наблюдение за технологическим процессом.

Все перечисленные задачи, которые решают системы видеонаблюдения, в особой степени актуальны на промышленных взрывоопасных объектах. Система видеонаблюдения на взрывоопасном объекте становится одной из главных составляющих общей системы безопасности.

Как было отмечено выше, система видеонаблюдения на взрывоопасном промышленном объекте, а конкретно ее элементы: видеокамеры, поворотные устройства, видеорегистраторы, мониторы, являясь оборудованием электронным, электротехническим, не должны являться источником опасности и фактором риска по отношению к взрывоопасной среде присутствующей на объекте. Таким образом, на взрывоопасных объектах применение электротехнического оборудования (в нашем случае оборудования системы видеонаблюдения) ограничено и строго регламентировано.

Теперь остановимся немного подробнее на особенностях применения электротехнического оборудования во взрывоопасных зонах.
В Российской Федерации эти особенности регламентированы в основном следующими нормативными документами: ГОСТР Р 51330 «Электрооборудование взрывозащищенное»; ГОСТ Р 52350 «Электрооборудование для взрывоопасных газовых сред» (вводится взамен ГОСТ Р 51330); ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок), издание 6, глава 7.3. «Электроустановки во взрывоопасных зонах». Интерес также представляют новые нормативные документы, - «Технические регламенты», которые вводятся в настоящее время в различных отраслях промышленности, связанных с добычей, переработкой, хранением или транспортировкой взрывоопасных веществ.
Сразу нужно отметить, что российские стандарты в области взрывозащищенного электротехнического оборудования в сравнении с европейскими и международными стандартами имеют целый ряд особенностей. Однако, постепенно наша нормативно-техническая база приводится в соответствие европейской или, можно так сказать, сближается с ней. Подробно останавливаться на этих различиях не будем, но отметим, что все взрывозащищенное оборудование иностранного производства, устанавливаемое на территории РФ, проходит национальную сертификацию и получает маркировку по взрывозащите, соответствующую стандартам принятым в РФ.

Теперь на основе российских стандартов дадим несколько основополагающих определений.

Взрывоопасная зона - помещение или ограниченное пространство в помещении или наружной установке, в котором имеются или могут образоваться взрывоопасные смеси.

Классификация взрывоопасных зон по ГОСТ Р

По ГОСТ Р взрывоопасные зоны подразделяются на следующие классы.
Зона класса 0: Зона, в которой взрывоопасная газовая смесь присутствует постоянно или в течение длительных периодов времени.
Зона класса 1: Зона, в которой существует вероятность присутствия взрывоопасной газо-вой смеси в нормальных условиях эксплуатации.
Зона класса 2: Зона, в которой маловероятно присутствие взрывоопасной газовой смеси в нормальных условиях эксплуатации, а если она возникает, то редко, и существует очень непродолжительное время.

На практике принято, что время присутствия взрывоопасной среды для зоны 0 составляет более 1000 часов в течение года (10% интервала времени эксплуатации оборудования), для зоны 1 – от 10 до 1000 часов (0,1 –10)%, для зоны 2 - от 1 до 10 часов (0,01 –0,1%). Взрывобезопасной считается зона, в которой присутствие взрывоопасной среды составляет менее 1 часа в течение года. Процентное соотношение взято из расчета, что рабочий год составляет 8 760 часов, округляют до 10 000 часов.

К сожалению на сегодняшний день классификация взрывоопасных зон по ГОСТ Р не единственная принятая в РФ. Своя классификация взрывоопасных зон регламентирована ПУЭ и в этом состоит главная путаница при проектировании взрывоопасных объектов, так как проектные и эксплуатационные организации в основном пользуются классификацией взрывоопасных зон по ПУЭ, а производители взрывозащищенного оборудования используют при разработке оборудования классификацию по ГОСТ Р.

Такое расхождение обусловлено еще и тем, что классификация взрывоопасных зон того или иного производственного объекта вводится на стадии проектирования и строитель-ства объекта. На сегодняшний день на территории РФ существует много объектов построенных достаточно давно и классифицированных по старым ГОСТам и ПУЭ.
Несмотря на расхождения в определении классов взрывоопасных зон, все-таки, в обоих трактовках присутствуют общие схожие моменты. В частности, за основу классификации в обоих случаях принимается вероятность присутствия в зоне взрывоопасной смеси.

Классификация взрывоопасных зон по ПУЭ.

Для сравнения приводим классификацию взрывоопасных зон по ПУЭ.

Зоны класса В-I - зоны, расположенные в помещениях, в которых выделяются горючие газы или пары ЛВЖ в таком количестве и с такими свойствами, что они могут образовать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы, например при загрузке или разгрузке технологических аппаратов, хранении или переливании ЛВЖ, находящихся в открытых емкостях, и т. п.
Зоны класса В-Iа - зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих газов (независимо от нижнего концентрационного предела воспламенения) или паров ЛВЖ с воздухом не образуются, а возможны только в результате аварий или неисправностей.
Зоны класса В-Iб - зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих газов или паров ЛВЖ с воздухом не образуются, а возможны только в результате аварий или неисправностей и которые отличаются одной из следующих особенностей:
1. Горючие газы в этих зонах обладают высоким нижним концентрационным пределом воспламенения (15% и более) и резким запахом при предельно допустимых концентрациях, например, машинные залы аммиачных компрессорных и холодильных абсорбционных установок.
2. Помещения производств, связанных с обращением газообразного водорода, в которых по условиям технологического процесса исключается образование взрывоопасной смеси в объеме, превышающем 5% свободного объема помещения, имеют взрывоопасную зону только в верхней части помещения.
К классу В-Iб относятся также зоны лабораторных и других помещений, в которых горючие газы и ЛВЖ имеются в небольших количествах, недостаточных для создания взрывоопасной смеси в объеме, превышающем 5% свободного объема помещения, и в которых работа с горючими газами и ЛВЖ производится без применения открытого пламени.
Зоны класса В-Iг - пространства у наружных установок: технологических установок, содержащих горючие газы или ЛВЖ (за исключением наружных аммиачных компрессорных установок, надземных и подземных резервуаров с ЛВЖ или горючими газами (газгольдеры), эстакад для слива и налива ЛВЖ, открытых нефтеловушек, прудов-отстойников с плавающей нефтяной пленкой и т. п.

Классификация взрывоопасных зон проводится на стадии проектирования объекта и подлежит дальнейшему анализу и корректированию специалистами эксплуатирующей организации и службой Технологического надзора. Классификация зон проводится специалистами-технологами, которые хорошо знают технологический процесс производства и применяемое оборудование, совместно со специалистами-электриками, инженерами по технике безопасности, специалистами Технологического надзора, персоналом проектных организаций.
В процессе классификации зон, в том случае, когда возникают сомнения относить ли зону к менее или более опасной, принципиально следует выбирать наихудший вариант, т. е., например, при возникновении сомнений в том, относить ли пространство к зоне 2 или к зоне 1, нужно всегда прибегать к определению показателя по критериям зоны 1.
На практике почти все источники взрывоопасных веществ являются многоклассовыми, т.е., - вокруг зоны класса 0 существует зона 1, вокруг зоны 1 еще более обширная по объ-ему зона 2 . Пример иллюстрирующий взрывоопасные зоны различных классов показан на Рисунке 1.

Рисунок 1. Взрывоопасные зоны различных классов на объекте

Завершая рассказ о классификации взрывоопасных зон следует отметить, что в европейской стандартизации зоны опасные по горючим пылям выделяются в три самостоятельных класса, также отличающиеся временем присутствия взрывоопасной пылевоздушной смеси и обозначаются, как: зона 20, зона 21, зона 22. Возможно уже в ближайшее время стандарты РФ получат такую же классификацию зон опасным по горючим пылям.

Как было неоднократно отмечено выше, любое электротехническое оборудование, устанавливаемое во взрывоопасных зонах, должно быть выполнено в специальном взрывозащищенном исполнении.

Взрывозащищенное электрооборудование – это электрооборудование, в котором предусмотрены конструктивные меры по устранению или затруднению возможности воспламенения окружающей его взрывоопасной среды вследствие эксплуатации этого электрооборудования. Взрывозащищенное исполнение оборудования достигается с помощью различных видов взрывозащиты.
Вид взрывозащиты - специальные меры, предусмотренные в электрооборудовании с целью предотвращения воспламенения окружающей взрывоопасной газовой среды; совокупность средств взрывозащиты электрооборудования, установленная нормативными документами.
Взрывозащищенное электрооборудование может иметь следующие виды взрывозащиты:

- взрывонепроницаемая оболочка “d”;
- заполнение или продувка оболочки под избыточным давлением “р”;
- кварцевое заполнение оболочки “q”;
- масляное заполнение оболочки “о”;
- защита вида “е”;
- искробезопасная электрическая цепь “i”;
- герметизация компаундом “m”;
- защита вида “n”;
- специальный вид взрывозащиты “s”.

Российские стандарты на взрывозащищенное оборудование вводят понятие уровня взрывозащиты.
Уровень взрывозащиты - это степень взрывозащиты электрооборудования при установленных нормативными документами условиях.

Взрывозащищенное электрооборудование в зависимости от области применения подразделяется на две группы (см. Таблицу 1).

Таблица 1
Группы взрывозащищенного электрооборудования по области его применения

Электрооборудование, предназначенное для шахт и рудников, атмосфера которых может содержать, в дополнение к метану, примеси других горючих газов, должно конструиро-ваться и испытываться по требованиям, установленным для группы I, а также для той подгруппы группы II, которая соответствует другим горючим газам.

ГОСТ Р 51330.0 установлены следующие уровни взрывозащиты электрооборудования: “электрооборудование повышенной надежности против взрыва”, “взрывобезопасное электрооборудование” и “особовзрывобезопасное электрооборудование”. Особенностью российского национального стандарта на взрывозащиту является введение отдельной специальной маркировки для взрывозащищенного рудничного оборудования.

Электрооборудование повышенной надежности против взрыва - взрывозащищенное электрооборудование, в котором взрывозащита обеспечивается только в признанном нормальном режиме его работы. Знак уровня – «2Ex» или «РПEx» для рудничного оборудования.
Взрывобезопасное электрооборудование - взрывозащищенное электрооборудование, в котором взрывозащита обеспечивается как при нормальном режиме работы, так и при признанных вероятных повреждениях, определяемых условиями эксплуатации, кроме повреждений средств взрывозащиты. Знак уровня – «1Ex» или «РВEx» для рудничного оборудования.
Особовзрывобезопасное электрооборудование - взрывозащищенное электрооборудование, в котором по отношению к взрывобезопасному электрооборудованию приняты дополнительные средства взрывозащиты, предусмотренные стандартами на виды взрывозащиты. Знак уровня – «0Ex» или «РОEx» для рудничного оборудования.

Виды взрывозащиты, обеспечивающие различные уровни взрывозащиты, различаются средствами и мерами обеспечения взрывобезопасности, оговоренными в стандартах на соответствующие виды взрывозащиты.
Основными и наиболее популярными видами взрывозащиты считаются вид взрывозащиты «i» - «искробезопасная электрическая цепь» и вид взрывозащиты «d» - «взрывонепроницаемая оболочка».
Вид взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» («i») основывается на методе предотвращения взрыва или воспламенения за счет ограничения электрической и тепло-вой энергии. В оборудовании выполненным с этим видом взрывозащиты токи в цепях и электрических схемах приборов ограничиваются очень малыми значениями. В этом случае энергии искры не хватает для подрыва взрывоопасной смеси.
Вид взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка» («d») основан на методе сдерживания взрыва, главный принцип которого, - не дать энергии взрыва распространиться за пределы оболочки прибора. С использованием этого вида взрывозащиты, на параметры прибора уже не накладываются ограничения по току, тепловой энергии, емкости и индуктивности электронных компонентов, но более жесткие требования предъявляются к конструкции и механической прочности корпуса прибора, а также к монтажу.
Электротехническое оборудование может быть выполнено с несколькими видами взрывозащиты одновременно.

Электрооборудование группы II, выполненное с видами взрывозащиты “взрывонепроницаемая оболочка” и (или) “искробезопасная электрическая цепь”, подразделяется также на три подгруппы, соответствующие категориям взрывоопасных смесей (Таблица 2). Это подразделение базируется на безопасном экспериментальном максимальном зазоре (БЭМЗ) для оборудования с взрывонепроницаемыми оболочками или минимальном токе воспламенения (МТВ) для электрооборудования с искробезопасными цепями.
Электрооборудование, промаркированное как IIB, пригодно также для применения там, где требуется электрооборудование подгруппы IIА. Подобным образом, электрооборудование, имеющее маркировку IIC, пригодно также для применения там, где требуется электрооборудование подгруппы IIА или IIB (см. Таблицу 2).

Таблица 2
Подгруппы электрооборудования группы II

Электрооборудование группы II в зависимости от значения предельной температуры подразделяется на шесть температурных классов, соответствующих группам взрывоопасных смесей, где предельная температура - наибольшая температура поверхностей взрывозащищенного электрооборудования, безопасная в отношении воспламенения окружающей взрывоопасной среды (Таблица 3).

Таблица 3
Температурные классы электрооборудования группы II

Группы и подгруппы электрооборудования разделяющиеся по категориям взрывоопасных смесей, а также температурные классы конкретных взрывоопасных веществ регламентированы ГОСТ Р (см. Таблицу 4).

Таблица 4
Данные о воспламеняемости различных газов (выборочно) по ГОСТ Р 51330.19

Из таблицы, что в наиболее взрывоопасную подгруппу газов IIC входят, например, водород и ацетилен, а самую низкую температуру самовоспламенения (всего 95 градусов по Цельсию) имеет этилнитрит.

Как было отмечено вначале, взрывоопасные зоны присутствуют в самых разнообразных отраслях промышленности, причем не только связанных с добычей и переработкой нефти и газа. В этой связи показательными являются данные по воспламеняемости различных взрывоопасных пылей, приведенные в Таблице 5.

Таблица 5. Нижний концентрационный предел воспламенения некоторых взрывоопасных пылей (выборочно), а также их температуры тления, воспламенения и самовоспламенения по ПУЭ, издание 6, глава 7.3.

Примечание: верхний и нижний концентрационные пределы воспламенения — соответственно максимальная и минимальная концентрации горючих газов, паров ЛВЖ, пыли или волокон в воздухе, выше и ниже которых взрыва не произойдет даже при возникновении источника инициирования взрыва.

Таким образом, мы подошли к расшифровке записи маркировки взрывозащиты, которая всегда присваивается конкретному виду взрывозащищенного электротехнического оборудования и является его своеобразным паспортом. В эту маркировку в указанной ниже последовательности входят:

- знак уровня взрывозащиты электрооборудования (2, 1, 0);
- знак Ех, указывающий на соответствие электрооборудования стандартам на взрывоза-щищенное электрооборудование. («Ex», - от английского explosion – взрыв);
- знак вида взрывозащиты (d, p, q, o, e, i, m, n, s);
- знак группы или подгруппы электрооборудования (I, II, IIА, IIВ, IIС);
- знак температурного класса электрооборудования (Т1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6).

В маркировке по взрывозащите могут иметь место дополнительные знаки и надписи, например буквы X и U, в соответствии со стандартами на электрооборудование с отдельными видами взрывозащиты. Назначение этих знаков описывается в, так называемом, Ех-приложении к сертификату на взрывозащищенное оборудование.

В качестве примера маркировки взрывозащиты разберем маркировку взрывозащищенной видеокамеры ТВК-07, - 1ExdmeIICT6X.
Данная видеокамера выполнена с комбинацией видов взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка d», «заливка компаундом m» и защита вида «е». С помощью указанных видов взрывозащиты обеспечивается уровень взрывозащиты 1Ех, т. е. видеокамера относится к «взрывобезопасному оборудованию», которое может устанавливаться в зонах классов 1 и 2. Знак группы II говорит о применении данной видеокамеры на внутренних и наружных установках, кроме подземных выработок, шахт, рудников. Подгруппа IIC свидетельствует о возможности применения данной видеокамеры во взрывоопасных зонах, в которых образуются взрывоопасные смеси большинства взрывоопасных газов, включая водород и ацетилен. Видеокамера имеет самый высокий температурный класс T6, который позволяет использовать ее в условиях присутствия большинства взрывоопасных веществ, в том числе с очень низкой температурой самовоспламенения. Знак Х в конце маркировки свидетельствует об аккуратном обращении со смотровым стеклом кожуха видеокамеры и защите его от возможных механических воздействий.

Необходимо отметить, что многообразие видов взрывозащиты оборудования вызвано конкретными задачами по его применению. Любой вид взрывозащиты решает задачу сделать из оборудования в обычном исполнении - взрывозащищенное оборудование, но решает эту задачу по своему. Тем не менее, согласно ГОСТ Р наиболее высокий уровень взрывозащиты 0Ех (особовзрывобезопасное оборудование) можно реализовать только используя виды взрывозащиты «i» (искробезопасные цепи уровня «ia») или «s», - вид взрывозащиты «специальный». Соответсвенно, во взрывоопасных зонах класса «0» возможно использование оборудования только с этими видами взрывозащиты. Приборы с видом взрывозащиты «d» (взрывонепроницаемая оболочка) способны обеспечить уровень взрывозащиты 1Ех или 2Ех в зависимости от конкретного исполнения оболочки кор-пуса и кабельных вводов. Области их применения – это взрывоопасные зоны класса 1 и 2.

Для оборудования систем видеонаблюдения характерно в основном применение вида взрывозащиты «d» - «взрывонепроницаемая оболочка».

Система видеонаблюдения объекта имеет разветвленную структуру, состоящую из периферийного оборудования: видеокамер, поворотных платформ, устройств ИК-подсветки, а также стационарного оборудования: мониторов, устройств управления, видеорегистраторов.
Видеокамеры, поворотные платформы, ИК-прожекторы располагаются непосредственно в зонах наблюдения, стационарное оборудование располагается в помещениях оператора или охраны.
На взрывоопасных объектах помещения мониторинга или охраны в подавляющем большинстве случаев не являются взрывоопасными зонами, именно поэтому исполнение мо-ниторов, устройств управления и видеорегистраторов не требует средств взрывозащиты. Однако, такое оборудование, расположенное вне взрывоопасной зоны, но связанное кабельными линиями с оборудованием расположенным во взрывоопасных зонах относится к так называемому «связанному» оборудованию. Так, например, в системах охранно-пожарной сигнализации взрывозащищенным связанным оборудованием являются приемно-контрольные приборы (ПКП). Такие ПКП выполняют с «входными искробезопасными электрическими цепями», чтобы обеспечить взрывощащиту всего шлейфа сигнализации в целом, включая сам ПКП, извещатели и кабельные трассы. Это является обязательным условием при использовании извещателей с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь». При таком построении системы кабельная трасса, в том числе ее часть, проложенная непосредственно во взрывоопасной зоне, может быть выполнена кабелем без средств. В случае применения во взрывоопасных зонах периферийных устройств (извещателей) с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка», можно использовать ПКП в обычном исполнении, но кабельную трассу необходимо выполнить с применением бронированных типов кабелей или обеспечить его защиту с помощью прокладки в металлических трубах. Такой подход приводит к сильному удорожанию системы.
Современные системы видеонаблюдения для взрывоопасных объектов развивались по принципу заключения стандартных видеокамер на ПЗС-матрицах в специальные кожухи с «взрывонепроницаемой оболочкой». Такие кожухи изолируют электрическую схему видеокамеры от взрывоопасной среды и попутно решают задачу использования видеокамер в условиях уличного применения. Пример современной взрывозащищенной видеокамеры на основе взрывонепроницаемого кожуха показан на Фото 2.

Фото 2. Взрывонепроницаемый кожух со встроенной видеокамерой

Надо отметить, что на современном промышленном взрывоопасном объекте не все 100% помещений или пространств являются взрывоопасными зонами, скорее наоборот, количество обычных зон всегда превышает количество взрывоопасных зон. Кроме того, как мы помним, взрывоопасные зоны бывают различных классов. Несмотря на различие в зонах одного и того же объекта, система видеонаблюдения всегда представляет собой единое целое, в которой видеокамеры, расположенные во взрывоопасных зонах и в зонах обычных подключаются к одному и тому же видеорегистратору и монитору.
Само собой разумеется, что видеокамеры, расположенные вне взрывоопасной зоны могут иметь самое обычное исполнение, т. е. без средств взрывозащиты, кабельная трасса к этим видеокамерам выполняется стандартными типами кабелей. Структурная схема системы видеонаблюдения на взрывоопасном объекте показана на Рисунке 2.

Рисунок 2. Структурная схема системы видеонаблюдения взрывоопасного объекта.

Теперь немного подробнее остановимся на взрывозащищенном оборудовании с видом взрывозащиты «d» - «взрывонепроницаемая оболочка», так как именно с этим видом взрывозащиты выполнены все современные взрывозащищенные видеокамеры и кожухи.
Согласно ГОСТ Р 51330 п. 3.1, взрывонепроницаемая оболочка, - вид взрывозащиты электрооборудования, в котором его части, способные воспламенить взрывоопасную смесь, заключены в оболочку, способную выдерживать давление взрыва воспламенившейся смеси без повреждения и передачи воспламенения в окружающую взрывоопасную смесь, для которой она предназначена.
Взрывозащищенные видеокамеры это сложные электротехнические устройства состоящие из собственно видеокамеры на ПЗС-матрицах, объектива, устройства обогрева (если оно предусмотрено), взрывонепроницаемой оболочки кожуха, устройств ввода кабеля, поворотного устройства (если оно предусмотрено), кронштейна.
ГОСТ Р по взрывозащите накладывает на такую конструкцию корпуса и изделие в целом определенные обязательства. Далее приведем несколько ключевых определений из ГОСТ Р 51330.0

Пункт 3.23. гласит, что Ex-компонент - часть взрывозащищенного электрооборудования, которую отдельно во взрывоопасной среде не используют. При встраивании во взрывозащищенное электрооборудование Ex-компонентов в обязательном порядке требуется подтверждение соответствия их взрывозащитных свойств требованиям нормативных документов.
В нашем случае такими Ех-компонентами являются встраиваемые во взрывонепроницаемый кожух, - видеокамера, объектив, термостат.
Пункт 3.15: Ех-кабельный ввод - ввод, устанавливаемый на оболочке при монтаже электрооборудования.
Примечание - Ех-кабельный ввод рассматривают как самостоятельное изделие, его испытания и сертификацию на соответствие требованиям по взрывозащите проводят отдельно от электрооборудования, на котором он устанавливается.
Уплотнение кабеля в кабельном вводе должно обеспечиваться одним из следующих способов:

- эластомерным уплотнительным кольцом;
- металлическим или составным уплотнительным кольцом;
- герметизацией компаундом.

Тип кабельного ввода выбирается согласно приведенной ниже схеме (Рисунок 3.).

Рисунок 3. Алгоритм выбора Ех-кабельного ввода для приборов с Exd-оболочками.

Российские производители взрывозащищенных приборов с Exd-оболочками, в том числе производители взрывозащищенных видеокамер или кожухов, как правило, комплектуют свои изделия различными типами кабельных вводов или в производственных условиях осуществляют монтаж видеокамеры в кожух с последующей установкой кабельных вводов и даже их герметизацией компаундом.
По мнению автора, такой подход крайне неудобен для потребителя в лице монтажной и эксплуатационной организаций.
В зарубежной практике производители приборов с Exd-оболочками, в том числе производители взрывозащищенных видеокамер, свои приборы кабельными вводами не комплектуют. В оболочке прибора делают отверстия со стандартной резьбой для Ex-кабельных вводов, которые выпускаются специализированными предприятиями (см. Рисунок 4). В этом случае выбор типа кабельного ввода, в зависимости от класса взрывоопасной зоны, группы взрывоопасной смеси и типа кабеля, отдан на откуп монтажной организации. Такой подход гораздо более гибкий и удобный для потребителя.

Рисунок 4. Современный Ех-кабельный ввод, - это сложное механическое устройство.

Выводы:
1. Взрывоопасные промышленные объекты являются объектами стратегическими. Система видеонаблюдения на таком объекте решает несколько важных задач безопасности.
2. Любое оборудование, применяемое на взрывоопасном объекте должно иметь специальное взрывозащищенное исполнение.
3. Маркировка взрывозащиты является своеобразным паспортом взрывозащищенного оборудования, с ее помощью определяют области применения конкретного типа прибора.
4. Современные взрывозащищенные видеокамеры состоят из взрывонепроницаемого кожуха и встраиваемых в него Ех-компонентов: видеокамеры и объектива, термостата.
5. Взрывозащищенные Ех-кабельные вводы являются самостоятельными устройствами, которые следуют выбирать в зависимости от области применения оборудования и типа кабеля.
6. Промышленные взрывоопасные объекты имеет в своем составе, как взрывоопасные зоны, так и зоны обычные. Система видеонаблюдения на таком объекте является единым целым, она сочетает взрывозащищенное оборудование и оборудование в обычном исполнении, без средств взрывозащиты.

М.В.Рукин - генеральный директор компании «ЭРВИСТ»