Видеоконтроль протяженного участка

23 октября 2015

Задача не теоретико-познавательная, а практическая и боевая - любой серьезный мост представляет собой стратегический объект. Это накладывает свою специфику на технические системы, призванные работать на безопасность подобных объектов.

С одной стороны, система, призванная в первую очередь сработать на недопущение реализации потенциальной угрозы, должна быть максимально надежной, обеспечивать необходимой информацией в полном объеме, предусматривать резервирование каналов такой информации. С другой стороны, она должна быть ориентирована на те людские ресурсы, на тот человеческий фактор, которым данный объект располагает, а значит, быть максимально простой в эксплуатации и не содержать никакой избыточной информации в силу ограничений, накладываемых именно используемым человеческим фактором. Помимо максимальной простоты эксплуатации, должна быть обеспечена максимальная простота монтажа на объекте и изначально предельно понятная структура построения системы. Плюс к данному объекту - мосту через Обь - добавляются очень жесткие климатические условия - диапазон рабочих температур для всей внешней аппаратуры - от -60° С.


Итак, техническая задача выглядит следующим образом:
1. Количество видеокамер, устанавливаемых вдоль протяженного участка длиной 2800 м, - 32 штуки. Камеры стационарные. Всепогодные. Задача - обнаружение человека. Количество на этапе начального проектирования (сам мост только начинает строиться) выбрано из расчета использования в качестве аппаратуры видеозаписи и коммутации 16-ка-нальных регистраторов. Шестнадцати камер будет явно недостаточно, а при использовании 32 камер расстояние между ними составит 80-90 м - вполне можно обеспечить обнаружение человека, перекрыв полем зрения всю ширину моста (вблизи камеры необходимое поле зрения будет обеспечено сзади стоящей камерой). Вполне возможно, что в процессе строительства системы, а то и на этапе начальной эксплуатации, количество камер будет увеличено. Значит, структура проектируемой системы должна предусматривать такое наращивание.
2. Посты видеонаблюдения, находящиеся в оконечных точках участка, являются совершенно независимыми. То есть на каждом посту должна обеспечиваться возможность просмотра изображения от любой видеокамеры, любой допускаемый аппаратурой коммутации режим мультиэкранного изображения и любой режим записи, независимо от действий оператора второго поста. Более того, на данном этапе вообще неизвестно, будет ли какой-нибудь из постов основным, а другой - резервным или второстепенным. Таким образом, видеосигналы от каждой камеры должны совершенно независимо поступать на оба поста. Такая структура представляется абсолютно оправданной. Для физического реагирования на замеченное событие расстояние в 2800 м чрезвычайно большое. Поэтому весь участок резонно поделить на два между двумя постами, при этом иметь возможность контролировать ситуацию, а при необходимости оказать содействие с одного поста другому.
3. Ввиду отсутствия каких-либо приоритетов между постами (по крайней мере, на данном этапе) все оборудование постов должно быть однотипным.
4. Все внешнее оборудование, устанавливаемое в непосредственном контакте с атмосферной средой, должно работать в самых жестких климатических условиях.


В общем-то, задача достаточно типовая - очень много можно найти подобных объектов с подобными задачами, поэтому и решение ее можно отнести к типовым. И как типовую мы ее и будем рассматривать, особо не вдаваясь в «частности», которые у каждого объекта могут быть свои (например, конкретные параметры видеокамер, места их установки и т.п.). Основное внимание уделим построению структуры, которая действительно может явиться универсальной для очень многих подобных задач.

По взаимному согласию с проектной организацией, для которой решалась данная задача, IP-технологии отпали сразу -никаких системных администраторов на мосту не бывает и не будет. Тем более что главное преимущество IP-камер - возможность получить высокое разрешение с целью детальной идентификации - в данном случае не используется, такой задачи не стоит. И не будет никаких «PC-basecb-систем (опять-таки, в силу уже имеющегося человеческого фактора).


Точные места установки видеокамер и сектора обзора на данном этапе не заслуживают пристального рассмотрения -объект еще не построен и реальная жизнь непременно внесет свои коррективы. Единственно, что уже можно предложить, - использование на всех видеокамерах вариофокальных объективов. Тогда будет выполнено требование однотипности всего оборудования и обеспечена возможность корректировки «по месту» поля зрения. Для данного варианта наиболее целесообразным из номенклатуры массовых рыночных позиций представляется объектив с диапазоном фокусных расстояний f = 5-50 мм.

А вот структуру системы надо точно определить именно сейчас, ибо в соответствии с ней на фазе строительства объекта будут строиться кабельные коммуникации (как минимум, кабельные каналы под такие коммуникации).

Километровые расстояния исключают применение коаксиальных линий в качестве магистральных для передачи видеосигнала. Теоретически можно, но практически это мало у кого может получиться, и уж никоим образом это не будет экономически оправдано.

Передать видеосигнал по витой паре на 2800 м так, чтобы он «имел право» в точке приема называться таковым, смогли бы квалифицированные фирмы, имеющие достаточный опыт работы с аппаратурой передачи. Но при удалении камеры на расстояние свыше 2200 м от поста приема необходимо установить аппаратуру ретрансляции. Причем, если передавать сигналы от каждой камеры независимо в каждый пост, таких точек будет несколько. В каждом отдельном случае придется настраивать ретрансляционную аппаратуру по-разному. Кроме того, у каждой камеры потребовалось бы установить еще видеоделитель. Сводить же все сигналы в один пост, где установить матричный коммутатор, а потом с него передавать в другой пост выходной сигнал с коммутатора и дополнительно организовывать линию управления - значит заведомо делать один пост зависимым от другого, что противоречит условию задачи. Ну и по-прежнему остается задача ретрансляции для выходных сигналов матричного коммутатора.

В общем, структура системы получилась бы отнюдь не простой. Аппаратура не была бы однотипной и взаимозаменяемой. А кроме того, наличие двух постов на оконечных участках системы при проводной связи неминуемо бы привело к проблеме «двух земель» (а то и больше), что потребовало бы применения (причем грамотного применения) гальванических развязок в линиях сигналов.

Любые отказы в подобной системе неизбежно будут связаны с привлечением высококвалифицированных специалистов и большими трудозатратами по диагностике неисправностей и их устранению, что негативно скажется на живучести системы.

Напрашивается вывод о необходимости применения оптоволоконных линий связи и, соответственно, оборудования передачи видеосигналов по оптическому волокну. Однако и при этом возникают некоторые сложности.

И первый такой нюанс - климатические условия работы. Требуемый диапазон рабочих температур от -60° в обязательном порядке влечет необходимость применения для любой аппаратуры передачи, устанавливаемой вне отапливаемых помещений, оборудования климатической защиты. Переход непосредственно от аппаратуры к магистральному оптоволоконному кабелю осуществляется исключительно через оптический кросс, в котором раскроссируются все волокна кабеля. Таким образом, если передавать сигналы «в лоб» от каждой камеры в два направления, абсолютно каждое волокно будет иметь 32 стыка через оптический кросс. Потери на каждом стыке составляют около 0,2 дБ для сигнала и 40 у.е. для заказчика. Плюс по два оптических патч-корда на каждую камеру от двух передатчиков до кросса и по два от кросса до приемников. Плюс по видеоделителю на каждую камеру.

И вся аппаратура (включая не упомянутые выше, но необходимые для работы блоки питания), требуемая, чтобы отправить видеосигнал от одной камеры по двум независимым направлениям, оказывается достаточно габаритным комплексом. А каждый такой комплекс нуждается в дополнительном оборудовании климатической защиты. В реальном воплощении таким оборудованием оказываются термошкафы с габаритами 600х600х210 мм, а то и больше. Появляется отдельная дополнительная задача -разместить такие шкафы на объекте. Ну и количество взаимозависимых элементов, приходящихся на одну камеру, становится очень существенным, что также существенно повлияет на надежность системы не в лучшую сторону. Как вариант, в подобных случаях применяют многоканальные передатчики и, соответственно, приемники. Однако тут же встает вопрос - а как передать видеосигнал от камеры на эти многоканальные передатчики. Если камеры установлены в непосредственной близости от передатчика («кустом»), то это решается посредством обычных коаксиальных линий. Но в нашем случае такое решение будет явно неприменимо. Даже если взять 4-канальные передатчики, установленные посередине участка, «обслуживаемого» 4 камерами, дальность линии передачи до самой удаленной камеры из этих четырех составит около 120-130 м - это гарантированная наведенная помеха в условиях подобного объекта, вдоль которого проложены еще и очень мощные силовые линии. И опять же, никуда не деться от габаритного оборудования климатической защиты.

В целом понятно, что без передачи по оптоволокну не обойтись. Понятно, что надо использовать многоканальные передатчики. Напрашивается передача видеосигнала от камер на эти передатчики по витой паре. Но все это надо состыковать максимально просто, максимально экономически оправдано.

Требование идентичности постов навело на мысль о симметричности оптимальной системы. Мы просто поделили весь рубеж пополам. На каждой половине моста устанавливаются по 16 видеокамер. Длина половины моста составляет 1400 м.

Видеосигналы от этих 16 камер передаются только в один пост (данной половины моста) по витой паре «обычным порядком», о котором не раз говорили на страницах журнала. Для «правильной» аппаратуры передачи расстояние в 1400 м - дело пустяковое: неравномерность АЧХ в спектре 50 Гц - 6 МГц уж точно не выйдет за пределы +/- 1 дБ (думаю, что и 0,5 дБ - вполне достижимый параметр для настоящей аппаратуры). И помехозащищенность при использовании должной аппаратуры и должного кабеля (ТППэп) будет чрезвычайно высокая на этих, в общем-то, «детских» дальностях. Выражаясь простым языком, ничего с нашими видеосигналами по дороге от камер к посту не случится.

В посту, таким образом, имеем 16 видеосигналов от камер в, практически, первозданном виде, которые подаем на 16-канальный видеорегистратор. К видеорегистратору подключаем один, а лучше два, монитора, на одном из которых наблюдаем мультиэкранное изображение в выбранном формате, а на втором - изображение от камеры, включаемое по сигналу тревоги (от детектора движения или от внешнего датчика), или от выбранной оператором камеры. Ведем запись в соответствии с желаниями оператора и возможностями конкретной модели регистратора. В общем, все как обычно.


А кроме того, все эти 16 видеосигналов, взятые с транзитных поканальных выходов регистратора, тут же еще подаем на два 8-канальных оптических передатчика и по одномодовому оптическому волокну (для двух передатчиков необходимо два одномодовых оптических волокна) групповые выходные сигналы с передатчиков передаем на два 8-канальных оптических приемника, установленных в другом посту на расстоянии 2800 м от передатчика. Для одномодово-го оптического волокна расстояние в 2800 м - тоже «не расстояние», никаких искажений или сколько-нибудь значимых потерь в линии не будет. Таким образом, во втором посту с выходов двух приемников снимаем эти наши 16 видеосигналов (по 8 с каждого приемника) первой половины нашего рубежа.


И совершенно «симметрично» получаем в первом посту 16 видеосигналов от второй половины объекта посредством еще двух комплектов оптических передатчиков-приемников и еще двух одно-модовых оптических линий, которые подаем на второй регистратор, установленный в первом посту, к которому подключаем еще один (и, по-прежнему, лучше два) монитор.


olympsb.ru