Передача видеосигнала
Сразу оговоримся, что в данном случае мы говорим о рекомендуемой нами системе передачи применительно к промышленным и протяженным объектам.
Если сравнивать построение системы видеонаблюдения со строительством дома, то система передачи видеосигнала – это фундамент (скорее даже – нулевой цикл), на котором вся система в дальнейшем будет строиться, наращиваться, модернизироваться. Именно от этого фундамента зависит, будет ли вся система устойчиво и надежно работать, или работа ее будет сопровождаться постоянными сбоями, всевозможными помехами, а то и вовсе закончится общим выходом системы из строя.
В силу достаточной простоты решения на коротких линиях (при оснащении жилых помещений, офисов, магазинов и т.п.), сама задача отходит на второй план, и первостепенное внимание уделяется оконечной аппаратуре – видеокамерам, мониторам, устройствам коммутации, регистрации и т.д. Хотя, и для таких объектов пренебрежительное отношение к системе передачи видеосигнала в плане ремонтопригодности, возможности наращивания может повлечь в дальнейшем непредвиденные расходы, связанные если не с реконструкцией помещения, то, по крайней мере, с косметическим ремонтом, а то и отказ от системы в случае неоправданности таких расходов.
Пожалуй, самая массовая и распространенная ошибка – отождествлять систему видеонаблюдения с перечнем оборудования, ее составляющих. Возвращаясь к аналогии со строительством, то же самое, что отождествлять отстроенный дом с необходимым количеством кирпича, стекла, бетона и других строительных материалов. Если это садовый домик, то ключевым моментом строительства является именно этот перечень. Однако, если это высотный дом, то изначально необходимы серьезные проектные, изыскательские работы; «нулевой» цикл такого здания, включающий фундамент, подводку всех необходимых коммуникаций, забирает, как правило, не менее 40% от общей сметы.
На начальной стадии проектирования системы для крупных промышленных объектов не следует «зацикливаться» на параметрах видеокамер и приемной аппаратуры: видеокамеры достаточно рассматривать как источник видеосигнала, который необходимо доставить без потерь и искажений в пост (посты) наблюдения (обработки). В то же время, для проектирования системы необходимо учесть не только количество камер, которые будут устанавливаться в настоящий момент, но и все развитие системы в перспективе (пусть даже и многолетней). Система передачи должна закладываться на сроки эксплуатации, значительно превышающие не только гарантийный период, но и ресурс оконечной аппаратуры, закладываться «раз и навсегда». За время эксплуатации системы видеонаблюдения оконечная аппаратура будет неоднократно меняться, как по причине физического износа, так и из – за морального старения, изменяющихся требований эксплуатационщиков. В грамотно спроектированной и построенной системе это не должно вызывать каких-либо серьезных изменений в системе передачи. Вспомните, сколько раз Вы меняли у себя дома телевизор (от ламповых до нынешних сверх плоских кинескопов), однако, антенная разводка в Вашем доме, возможно, вообще не претерпевала существенных изменений.
Еще один аргумент в пользу приоритетной важности системы передачи – обеспечение качества видеосигнала в посту приема, как для визуального наблюдения, так и его обработки под различные конкретные задачи. Видеокамера должна на выходе выдавать качественный стандартный видеосигнал по определению. В противном случае – это брак, подлежащий замене. Приемная аппаратура рассчитана на работу со стандартным видеосигналом, всевозможные помехи, недостаточный уровень могут свести на нет все те замечательные функции, за которые заказчик заплатил немалые деньги (трудно представить полноценную работу видеосенсора, если по экрану идет, например, «пятидесятигерцовая» помеха). Таким образом, обеспечение качественного видеосигнала в посту приема – задача исключительно системы передачи.
Уходя за пределы длины линии видеосигнала в ~300 метров, мы переходим, по нашей аналогии, от садового домика к сооружению серьезного здания, и на этом пути нас ждет немало подводных камней, хорошо известных опытным монтажным организациям.
Спектр видеосигнала – 50 Гц – 6 МГц. Любая наводимая на линию электромагнитная помеха в этом широчайшем диапазоне способна «испортить нам жизнь». Применение фильтров проблему не решает, так как вместе с паразитным вырезается и полезный сигнал, что приводит к ущербному изображению. Установка усилителя с аттенюатором позволит подавить помеху с уровнем не более 30мВ.
Кроме того, такие наводки могут носить переменный во времени характер. Можно решать вопрос «в лоб» – прокладывать трассу в алюминиевых коробах, однако вряд ли найдется много желающих заплатить за 1 км трассы 5500$ (без стоимости монтажных работ).
Возможны искажения сигнала из-за резонансных явлений в кабеле. Наиболее неблагоприятная ситуация – совпадение длины волны с длиной кабеля. Так для 300 метров – это 1 МГц – прекрасно видимая на экране помеха. Работы по согласованию длинных линий требуют высокой инженерной квалификации, что в свою очередь выражается в стоимости пуско-наладочных работ (вполне может превысить стоимость монтажа).
При большой удаленности видеокамер от поста наблюдения в абсолютном большинстве случаев имеют место помехи, связанные с разницей потенциалов земли источника и приемника видеосигналов. В этом случае приходится устанавливать в линию согласующий трансформатор (цена импортного – $170, нашего производства – $70).
Могут иметь место искажения изображения, связанные с большими затуханиями сигнала в кабеле. В этом случае придется устанавливать усилитель.
Использование принципа высокочастотной модуляции повлечет не только значительные расходы на дополнительное оборудование, но и большой объем высококвалифицированных пуско-наладочных работ, а также работ по обслуживанию.
Основная проблема в том, что практически невозможно заранее объективно оценить необходимые затраты. Застраховаться же от всех возможных неприятностей – значит сделать договор абсурдным по цене.
Нашей фирмой разработана и серийно выпускается аппаратура преобразования видеосигнала для передачи по витой паре (АПВС), на которой нами и реализуется передача видеосигнала на большие расстояния на абсолютном большинстве промышленных и протяженных объектов на протяжении последних пяти лет. На сегодняшний день на нашем «вооружении» стоят модели АПВС-6 (на фиксированные дальности с шагом 100 метров)(Рис.1) и АПВС-7 (перестраиваемые под требуемую дальность передачи).
Достаточно длительный опыт применения аппаратуры на промышленных объектах показал чрезвычайную актуальность и перспективность разработки. Именно с помощью данной аппаратуры был успешно оснащен выставочный комплекс «Ленэкспо», Кировский завод, завод «Арсенал», завод им. Степана Разина, Ледовый дворец, Российско-Финский переход «Брусничное», Калининградский нефтеналивной порт, целый ряд объектов в регионах, комбинат ферритов в Актюбинске, ряд мостов большой протяженности; на выставке «Охрана и безопасность – 98» лучшим экспонатом в разделе «Системы телевизионного наблюдения» была признана наша аппаратура.
На протяжении всего периода эксплуатации аппаратура непрерывно совершенствуется с учетом накапливаемого опыта и требований рынка.
Аппаратура аналогового преобразования видеосигнала (АПВС) предназначена для передачи черно-белого и цветного видеосигнала по витой паре в реальном масштабе времени на расстояния до 2-х км.(для одного комплекта), разработана под отечественные магистральные кабели (ТПП). При этом нелинейность АЧХ во всем спектре видеосигнала не превышает 1 дБ, что позволяет, восстановив сигнал на приемном конце, вновь передать его дальше с помощью другого комплекта АПВС. Максимальная дальность передачи с применением таких ретрансляций для случайно взятых комплектов составляет 6 км (4 участка по 1,5 км).
Отметим, что передача по витой паре надежно страхует видеосигнал от каких-либо электромагнитных помех, гарантирует его качество независимо от длины линии и внешних условий. Фаза пуско-наладочных работ фактически исключается (если не считать пуско-наладкой включение принимающей аппаратуры в соответствии с нашими рекомендациями).
На сегодняшний день нами выпускаются как модель под фиксированные дальности передачи (АПВС-6), так и настраиваемая под любую конкретную дальность от 0 до 2000 метров (АПВС-7).
В первом случае все, что требуется – определить длину трассы витой пары с точностью +100 метров (это можно сделать как линейным измерением, так и замером сопротивления линии, зная диаметр проводника). Требуемая АЧХ передаваемого сигнала в этом случае гарантируется изготовителем.
Применение перестраиваемой аппаратуры целесообразно в ситуациях, когда дальность передачи в принципе заранее не известна (например, большой географической удаленности объекта), когда длина одной линии может изменяться в процессе эксплуатации или параметры линии не совпадают с расчетными. Для избежания лишних денежных трат можно рекомендовать инсталляторам иметь такую аппаратуру для тестовых включений; для штатной установки использовать АПВС-6 на дальности, определенные в результате таких тестовых включений, так как конкретный комплект в абсолютном большинстве случаев призван будет проработать «всю жизнь» на конкретной длине трассы, и нет необходимости платить за возможность его перенастройки.
Кроме того, следует отметить, что при самостоятельной настройке комплекта инсталлятором под длину линии критерий визуальной приемлемости может оказаться недостаточным для нормальной работы сложной аппаратуры приема и обработки (например, выбросы гасящего импульса, которые никак не обнаружатся на экране монитора, могут сделать невозможной устойчивую работу квадратора, мультиплексора, компьютерной системы и т.п.).
Имеются регулировки – баланс для устранения несимметричности линии и регулировка общего коэффициента усиления на всем диапазоне. Необходимость и правила регулировок подробно описаны в инструкции по эксплуатации АПВС.
Рассмотрим варианты применения аппаратуры и ее преимущества.
Итак, есть объект, который необходимо оснастить. Естественно в первую очередь определяем, что хотим видеть (и что захотим видеть в перспективе), т.е. места источников видеосигналов; определяем нахождение поста (постов) наблюдения, и начинаем строить «нулевой цикл». Разумно выяснить, а нет ли уже на объекте «фундамента» (или хотя бы его части) под будущую систему, т.е. попробовать найти уже проложенные магистральные многопарные кабели, определить наличие и количество свободных пар. Если таковые имеются, следует определить их пригодность, в первую очередь – постоянство параметров. Оптимальный вариант – взять у нас комплект АПВС и попробовать передать видеосигнал. Кстати – неоспоримое преимущество отечественной аппаратуры – наличие «под боком» не только аппаратуры, но и производителя (вряд ли импортный производитель пришлет свое оборудование с целью определить пригодность его использования, не потребовав оплаты). При положительном исходе таких «изыскательских» работ потребуется лишь проложить трассы от мест установки камер к местам кроссировки с магистралью, от ближайшего к посту наблюдения кросса непосредственно в пост, а также произвести необходимые кроссировки в магистральных шкафах, если таковые имеются (обычно, для этого привлекается местный телефонист, который легко справляется с такой задачей). Схема передачи видеосигнала выглядит следующим образом (Рис.2).
И все! Никакой дополнительной магистральной аппаратуры не требуется. Такие включения в имеющуюся магистраль можно производить в любом месте, в любое время, любым количеством видеокамер, лишь бы хватило на все свободных пар. В этих же магистралях (естественно, по другим парам) могут проходить линии сигнализации, телефонии, телеметрии.
Если свободных пар на объекте нет (или, если из-за низкого качества нельзя использовать их для наших целей), требуется прокладка кабеля. Например – построение периметральной системы видеоконтроля. Следует определить общее количество видеокамер, лучей сигнализации, линий связи, телеметрии и т.п. с учетом как текущих, так и перспективных потребностей, чтобы кабельную магистраль проложить «раз и навсегда». Выбрать кабель ТПП с необходимым количеством пар и проложить его в качестве магистрального. В дальнейшем оснащение объекта сводится к «врезке» в магистральный кабель (можно установить кроссы) периферийной аппаратуры. Видеосигналы могут «врезаться» в магистраль в любом месте (Рис.3). Количество видеокамер в такой системе ограничено только количеством пар в кабеле (кабели есть и 5-ти, и 10-ти, и 20-ти, и 100 , … 1200- парные).
В свете финансовых положений многих наших предприятий несомненное преимущество – возможность построения систем в несколько этапов, первый из которых – закладка магистрального кабеля (фундамента) будущей системы. В дальнейшем заказчик может наращивать систему любым количеством камер и в любой момент в зависимости от своих материальных возможностей, менять камеры, приемную аппаратуру в зависимости от своих текущих потребностей.
Как показывают опыт использования и предварительные расчеты по объектам, использование принципа передачи по витой паре позволяет уменьшить общую стоимость системы в 2 – 4 раза (!). Цена 10-ти парного кабеля ТППэп 10х2х0,5 практически равна стоимости кабеля РК-75-4, однако, Вы можете передать в одном магистральном кабеле 10 видеосигналов вместо одного для «классической» схемы передачи по НЧ. Стоимость же прокладки одной длины кабеля для обоих вариантов практически одинаковая. Отсутствие необходимости в дополнительной магистральной аппаратуре вносит свою существенную экономию, а стоимость пуско-наладочных работ при традиционном построении для протяженных систем в особенности на промышленных объектах точно заранее предугадать практически невозможно, поэтому суммы зачастую закладываются немалые, дабы застраховать себя от возможных неприятностей. В нашем варианте таковые исключены.
Подводя итог, можно сказать, что применение принципа передачи видеосигнала по витой паре позволяет говорить о видеосистеме, как законченном товаре с четко определенными параметрами и функциями. Такая система может быть создана у нас на предприятии-изготовителе, даже без выезда на объект (только на основании планировок и предполагаемых длин трасс), при этом мы гарантируем заказчику качество и все функциональные возможности. Это, прежде всего, существенно увеличивает региональный рынок видеосистем.
По большому счету, заказчик (в особенности – производственные предприятия) в состоянии сам смонтировать на объекте заранее спроектированную и построенную систему. У нас уже накоплен достаточный опыт такой совместной работы с заказчиком («Ленэкспо», «Кировский завод», завод им. Степана Разина, Ледовый дворец и другие). Кто знаком с принципом расчета стоимости договора, тот представляет, на сколько (а может быть – и во сколько) такая система станет для заказчика дешевле.
В целом рекомендуемая нами аппаратура АПВС делает большие промышленные системы видеоконтроля существенно более доступными все более широкому кругу потребителей.
Наш опыт показывает, что АПВС полностью решает задачу передачи видеосигналов для абсолютного большинства промышленных объектов и является наиболее универсальным и доступным средством такого решения. Однако, в реальных условиях задача передачи видеосигнала может выходить за рамки применения исключительно АПВС. Так на коротких линиях при отсутствии наводимых помех сигнал передается в исходном виде по коаксиальному кабелю. При невозможности прокладки кабеля и отсутствии свободных телефонных пар передача организуется по радиоканалу. Разработанная и выпускаемая в «Тахионе» аппаратура локального телевизионного вещания ежегодно успешно применяется при проведении фестиваля искусств «Славянский Базар». При этом обеспечивается передача цветного видео и аудио сигналов из концертного зала на площадь. Демонстрация осуществляется на экране с диагональю 6 метров.
Система видеоконтроля (в цветном изображении) плавильного процесса на Кировском заводе построена на синтезе АПВС и радиоканала. Возможно, именно для вашего объекта потребуется передать сигнал по оптоволокну, что также может быть реализовано в рамках нашей фирмы.
В любом случае, исходными пунктами для выбора способа передачи являются задачи, которые призвана решать система в целом и конкретные условия объекта. Оптимальное решение мы с вами всегда найдем.