Способы подключения IP-камер на дистанцию более 100 метров. Беспроводная связь

Помимо сопоставимой с «оптикой» дальностью этот вариант обладает ещё одним преимуществом — для передачи сигнала вообще никакие кабели не нужны. Нередко, кстати, радиоканальный вариант является единственным, безальтернативным вариантом. Пропускная способность при этом составляет от 11 до 54 Мбит/с, что вполне позволяет пропустить «живое» мегапиксельное видео.

Подключение IP-камеры по радиоканалу
Подробно о системах радиосвязи здесь говорить не будем, т.к. тема уже рассмотрена в нашей другой статье «Радиоканал в системах видеонаблюдения». Перейдём к преимуществам и недостаткам. Итак, преимущества:

• длина линии до нескольких десятков километров;
• оборудование стандартизировано;
• не требуется прокладка магистрального кабеля.

И, соответственно, недостатки:

• требуется прямая видимость между антеннами;
  пропускная способность ниже, чем у «медного» Ethernet;
• высокая чувствительность к помехам и наличию других сетей радиосвязи (работающих в этом же диапазоне).

Как видим, задача построения длинной линии связи с камерой, отстоящей от коммутатора на большом расстоянии, может успешно решаться разными способами. Какой же способ выбрать? Думаем, что выбор зависит прежде всего от требуемой дальности (при этом не забываем про питание камеры и размер потока). Отсюда советы:

Если от коммутатора до камеры от 200 до 300 метров, то сначала рассмотреть вариант с PoE-экстендерами;

• Если от коммутатора до камеры расстояние от 300 до 600 метров, то начать стоит с поиска подходящей пары приемника и передатчика по «витой паре» или коаксиальному кабелю;
• Если же расстояние более 600 метров, то прежде всего следует изучить вариант с «оптикой»;
• Если кабель вообще невозможно проложить — смотрим радиоканальное оборудование;

И ещё раз скажем: всегда! В любом случае! В любом варианте! Обязательно уточнить пропускную способность получающейся линии и (для PoE-оборудования) получение-потребление питания камерой, коммутатором и выбранным оборудованием связи.

Способы подключения IP-камер на дистанцию более 100 метров. Оптоволоконные линии связи

Этот способ пользуется всё большей популярностью. Оборудование, работающее с оптическими линиями связи, может обеспечить длину линии связи в несколько десятков километров! Способ же построения линии связи будет следующим:

Наверняка сразу вспоминается вариант с приемниками-передатчиками по «меди». Да, медиаконвертер можно считать разновидностью таких устройств. Вместо медиаконвертера можно использовать коммутатор с SFP-модулем, и даже найти камеру с возможностью установки SFP-модуля и подключать «оптику» напрямую.

Преимущества очевидны:

• длина линии до нескольких десятков километров;
• высокая пропуская способность, не зависящая от расстояния;
• оборудование стандартизировано;
• не чувствителен к помехам и наводкам от электромагнитного воздействия;
• огромный ассортимент оборудования, кабельной продукции и аксессуаров.

Недостатки тоже есть, однако их критичность снижается со временем в связи с широким распространением оптоволоконных технологий:

• требуется специализированное оборудования для монтажа и тестирования;
• требуется более высокий уровень квалификации проектировщика и инсталлятора;
• невозможно передать питание.

На ценовую сторону вопроса, думаем, можно не обращать особого внимания. Да, сами по себе кабели дороже «медных», но итоговая стоимость «оптической» системы может быть даже ниже стоимости системы, построенной целиком на «меди» (с учётом стоимости экстендеров, передатчиков, промежуточных коммутаторов и аксессуаров к ним); особенно если сравнивать линии одинаковой пропускной способности.

Способы подключения IP-камер на дистанцию более 100 метров с помощью преобразователей сигнала и передатчиков-приемников

Такого рода оборудование начало применяться ещё в эпоху господства аналогового видеонаблюдения. Специалисты помнят надёжные и недорогие преобразователи коаксиала в витую пару. В наши дни производители переориентировались на IP-технологии, Ethernet и PoE, общий же подход остался прежним… Итак, берётся пара устройств — передатчик и приёмник. Передатчик ставится рядом с камерой, приёмник — рядом с коммутатором. Линия связи между передатчиком и приёмником может быть как «витая пара», так и коаксиальный кабель.

Отдельные модели приемников-передатчиков поддерживают питание по PoE и передачу питания на камеру. Именно о таких устройствах для систем видеонаблюдения мы и поговорим.
Существует немало оборудования такого рода: с разной максимальной дальностью, для разного типа кабеля и т. д. Наиболее широко декларируемое применение — это использование существующей кабельной инфраструктуры в случае замены аналоговой системы видеонаблюдения на IP, т. к. может использовать уже проложенные аналоговые кабели. Но на практике же состояние уже имеющихся кабелей не позволяет применять такого типа приемники-передатчики: за годы эксплуатации в кабелях могут появиться внутренние изломы, может нарушиться изоляция, да и сам кабель изначально может не отвечать, как требуемым (со стороны приёмников-передатчиков), так и заявленным электрическим характеристикам (быть бракованным, проще говоря). Так что считаем, что линию всё равно надо прокладывать заново и переходим к «плюсам» и «минусам».

Преимущества такого способа:

• возможность использования имеющейся кабельной структуры;
• меньшее (по сравнению с экстендерами) потребление передаваемой по PoE мощности;
• реально использовать кабель длиной в несколько сотен метров;
• передача как сигнала, так и питания.

Недостатков, к сожалению, тоже хватает:

• несовместимость между собой устройств разных марок в паре «приемник – передатчик» (нет единых стандартов);
• пропускная способность зависти от расстояния;
  максимальная передаваемая мощность питания зависит от расстояния. И ещё один момент, который является следствием большой длины кабеля — влияние помех, наводок, статического электричества гораздо более ощутимо, чем при разделении линии на 100-метровые сегменты. Как минимум стоит задуматься о защищенности линии связи.

Внимание. Большинство производителей комплектов «приемник и передатчик» настоятельно рекомендуют дополнительно устанавливать устройства грозозащиты, специально разработанные для работы с такими комплектами (подробнее о грозозащите — в статье «Грозозащита Ethernet для IP-видеонаблюдения» на нашем сайте).

В итоге мы имеем вариант, который действительно позволяет преодолеть 100-метровое ограничение и может быть рекомендован в случаях, когда оборудования можно установить только непосредственно рядом с коммутатором и IP-камерой (и невозможно установить где-то «на линии»). Однако проектировщику обязательно нужно будет уточнить пропускную способность и передаваемую по приемо-передатчикам мощность на камеру (PoE) для каждого конкретного случая применения — для конкретной длины кабеля.

В принципе, на этом «медную» часть статьи можно и закончить. Да! Мы не рассказали про передачу через RS-422/RS-485, про использование SHDSL- и VDSL-оборудования, про передачу данных по силовым линиям и прочую экзотику, так как считаем, что принципиально такие виды связи мало чем отличаются от использования комплектов «приемник-передатчик». Ну разве что применением стандартизированных протоколов, что позволяет не привязываться к конкретной марке оборудования, уменьшить влияние помех и зависимость от качества кабельной инфраструктуры.

Казалось бы — раз есть проблемы с «медью», так переходи на другие среды! Наиболее очевидными решениями будут «оптика» и «радиоканал».

Способы подключения IP-камер на дистанцию более 100 метров с помощью удлинителей-экстендеров

Можно сказать, что это —  вариант удлинения с коммутаторами, оптимизированный и предназначенный для подключения одного достаточно далеко расположенного устройства. Экстендер (от англ. «extender») по сути является этаким сильно упрощённым коммутатором — только с одним входом и одним выходом. Питание может требоваться от внешнего источника питания (т.е. к месту установки экстендера нужно подводить линию питания), но большинство экстендеров работают по PoE. Фактически использование экстендеров с внешним питанием ничем не отличается от варианта с промежуточными коммутаторами — и далее говорим только об экстендерах, питающимся по PoE.
Заметим, что экстендеры можно подключать друг за другом. Как и коммутаторы. Экстендер размещается не реже чем через каждые 100 метров «медного» Ethernet (причины этого — в начале статьи): проектировщику достаточно выбрать место установки и герметичную коробку для размещения экстендера внутри (в случае уличной установки).
В итоге имеем неоспоримые «плюсы»:

• увеличение расстояния без потери пропускной способности;
• передача не только данных, но и питания;
• простота подключения и использования.

«Минусы» такого решения тоже есть:

• использование части передаваемой по PoE энергии для питания самого экстендера. Камера требует 15 Ватт? Значит, коммутатор должен отдавать все 30, т.к. часть заберёт экстендер.
• Количество экстендеров в «цепочке» ограничено отдаваемой на порт по PoE мощностью, потреблением питания экстендерами и требованиями к питанию со стороны камеры.

Соотнесение потребляемой мощности камеры и экстендеров в данном варианте подключения является ключевым вопросом для проектировщиков.

Некоторые IP-камеры (большей частью — поворотные управляемые) потребляют мощность до 60 Ватт, т.е. максимум что могут отдавать современные PoE-коммутаторы и PoE-инжекторы. Использовать экстендеры с такими камерами невозможно.

Ряд производителей IP-камер имеют в линейке не только экстендеры, но и PoE-инжекторы, специально спроектированные выдавать в линию PoE с «запасом» для возможного подключения экстендера. Это может помочь в случаях, когда мощность стандартного PoE-коммутатора или инжектора недостаточна для питания и камеры и экстендера.

Увеличение длины линии на специализированном оборудовании (правый столбец)
В общем, неплохой вариант для не самых «прожорливых» камер в случае, когда дальность линии ненамного превышает границу в 100 метров — и его смело можно рекомендовать к применению.

Способы подключения IP-камер на дистанцию более 100 метров — установка промежуточных коммутаторов

Идея проста: если нельзя использовать один длинный кабель, то используем несколько коротких, соединённых через промежуточные коммутаторы. В таких случаях иногда используют термин «цепочка». Перечислим преимущества и недостатки. Начнём с преимуществ:

• пропускная способность не зависит от расстояния;
• допустимо большое количество промежуточных коммутаторов.

И недостатки такого подхода:

• требуется организовать питание каждого из промежуточных коммутаторов;
• требуется место для установки каждого промежуточного коммутатора (что не всегда возможно);
• увеличивается стоимость решения, пропорционально количеству дополнительных коммутаторов, необходимых для формирования линии связи;
• ухудшается надежность системы – любое активное оборудование имеет свойство время от времени выходить из строя.

Да, таким образом действительно можно обеспечить надёжную передачу данных, но придётся потратиться на дополнительные коммутаторы, их установку, подведение питания к каждому из них и пр. Такой вариант может быть применим в небольших системах видеонаблюдения, с небольшим трафиком, при условии, что уже есть места где можно расположить коммутаторы и без особых усилий подать на них питание. И, если в помещении чаще всего нет сложностей с подводом питания, то вне помещений это может стать большой проблемой. Специально рекомендовать вариант с промежуточными коммутаторами мы не станем, т.к. есть более удобное, более простое ну и более красивое решение, о котором идёт речь дальше.

Способы подключения IP-камер на дистанцию более 100 метров — мощные коммутаторы с большой дальностью действия

Вариант одновременно и простой, и не очень. Простота заключается в том, что у производителя IP-камер могут быть в ассортименте коммутаторы, у которых заявлено подключение камер по кабелям длиною более 100 метров:

И получается, что в проект достаточно заложить соответствующие коммутаторы и камеры, после чего вопрос с расстоянием считать решённым.

Преимущество налицо:

• увеличение дальности до 250 метров.

Недостатки же в том, что:

• ассортимент подобных изделий невелик;
• не рекомендуется использовать оборудование от разных производителей, т.е. привязка к конкретному бренду;
• пропускная способность линии связи будет снижена до 10 Мбит/с. С учётом рекомендуемого запаса по пропускной способности рассчитывать стоит на передачу потока не более 5 Мбит/с, что резко сужает область применения подключённых таким образом камер.

Внимание. Увеличение длины линии свыше 100 метров не является каким-то новым стандартом или новой технологией! Нередко это всего лишь результат опыта по подключению оборудования высококачественным кабелем при ограничении скорости в 10 Мбит/с (напомним, что изначально 10BASE-T разрабатывался для кабеля т.н. 3-ей категории — Cat.3)

В результате имеем весьма узкую область применения таких изделий: с камерами либо небольшой разрешающей способности (порядка 1 Мпикс), либо невысокой скорости передачи видео (1-2 к/с). Что ж, может быть, кому-то достаточно и этого. И, если поставщик гарантирует работоспособность такого варианта и готов помогать с настройкой и эксплуатацией — то можно применить для задач наблюдения со «скромными» требованиями к изображению.

Автономные системы видеонаблюдения с солнечной батареей

Солнечные электростанции давно стали трендом в области альтернативной энергетики. Такие системы автономны и способны работать везде, где работа солнечных панелей днем покрывает расходы электроэнергии ночью. Конечно, с учетом возможной пасмурной погоды.

Сейчас солнечные панели могут эффективно работать на протяжении всего года во многих северных регионах России. Стоит помнить, что чем ближе к полярному кругу, тем большего размера требуются аккумуляторы и солнечные батареи.

В системах видеонаблюдения солнечная энергия применяется достаточно широко. Лучше всего использовать солнечные батареи там, где прокладывать коммуникации для подключения видеокамер дорого или трудно.

Кроме обязательных для любой системы видеонаблюдения видеокамер, коммутатора, а также видеорегистратора или сервера, потребуются сами солнечные батареи, беспроводной интерфейс (WiFi, 3G/4G/LTE). В камерах за непрерывную подачу электропитания отвечает контроллер заряда, а накопленная электроэнергия хранится в аккумуляторах.

Кстати, благодаря беспроводным технологиям передачи данных за объектом можно следить из любой точки мира. Главное, чтобы был доступен интернет. Благодаря солнечным батареям, аккумуляторам и беспроводным технологиям, система видеонаблюдения может стать полностью автономной, требующей минимального обслуживания.

В зависимости от месторасположения, будет меняться площадь солнечной панели и ее угол наклона относительно горизонта; тип, емкость и количество аккумуляторов. Это необходимо, чтобы система работала эффективно вне зависимости от длины светового дня и погодных условий.

Стоит обратить внимание, что на параметры системы будут влиять наличие прожектора, работающего в инфракрасном или видимом спектре, а также наличие беспроводного интерфейса.

Обычно камеры видеонаблюдения, аккумулятор и солнечные батареи устанавливают на силовую металлическую опору. Рекомендованная высота мачты – не более 5 метров. Связано это с тем, что система весит порядка 70 кг и может иметь довольно большую парусность. Частично нагрузку на опору можно компенсировать, разместив монтажный шкаф на высоте 1 метра.

Правильный выбор мест для установки камера в системах видеонаблюдения

Первое на что надо обратить внимание при выборе места установки камер видеонаблюдения это так называемая входная группа, а именно въезд во двор, ворота, калитка, входная дверь.

На входную группу советую поставить узко-направленную камеру только на вход, ни чего лишнего камера захватывать не должна, в идеале это должна быть модель с вариофокальным объективом, но можно использовать камеру и с фиксированным узкоугольным объективом с фокусным расстоянием от 6 до 12 мм, что соответствует углу обзора от 60 до 30 градусов. Здесь можно посмотреть как выбрать объектив для камеры видеонаблюдения, а так же подробно о связи фокусного расстояния объектива и угла обзора камеры видеонаблюдения.

Вместе с тем, камера направленная на вход должна быть с высоким разрешением, например от 4 Мп. Сейчас объясню популярно для чего такие требования : Поскольку мы не можем везде поставить узкоугольные камеры с высоким разрешением, то по периметру объекта устанавливаем камеры со стандартным или широким углом обзора, однако в таком случае детализация ухудшается, это как палка о двух концах , чем шире угол обзора, тем меньше детализация и на оборот – в узкоугольных камерах видим далеко, но по бокам все обрезанно. Таким образом, с камеры с узким углом обзора при въезде во двор, мы четко считаем номер машины или лицо человека, зашедшего через вход, — А Далее, если на обзорных камерах, установленных на Вашем объекте ( но уже с более низким разрешением) мы увидим, что некая красная машина зацепила белую машину или человек заснятый обзорной камерой в синих джинсах и чёрной куртке совершил правонарушение, то мы знаем, что на входе объект наблюдения был прекрасно идентифицирован.

Какие Задачи ставите – идентификация или общий обзор, так для последней цели подойдут широкоугольные объективы 2,8 мм, с углом обзора в 90 градусов с разрешением 2 Мп. или конкретные участки нужны, может по периметру, вдоль забора или улица вдоль дома, тогда выбирайте узкоугольные объективы с фокусным расстоянием объектива от 6 до 12 мм и с разрешением от 4 Мп.

Не большие высоты, можно одну обзорную, а все остальные не более 3-х метров, станьте под место размещение камеры, посмотрите, что вы видите.

Какой форм-фактор выбрать, цилиндрические на мой взгляд лучше, как в монтаже так и в эксплуатации, купольные надо размещать под навесом – при попадании на купол и высыхании осадков может происходить засветка от ИК — подсветки камеры в ночное время.

Функция WDR в видеокамерах

Технология WDR расширенного динамического диапазона позволяет видеть одновременно как светлые так и темные участки изображения, получаемого с ip камеры видеонаблюдения. Незаменима при контровой засветке или контрастном освещении. Таким образом, возможно разглядеть те объекты, которые были очень засвечены или напротив находились в тени и не были различимы.

Различают цифровой (Digital WDR или сокращенно DWDR) и аппаратный WDR, при цифровом способе (в бюджетных моделях) компенсируется экспозиция и выравнивается цветокоррекция программно, что конечно не сравниться с аппаратным WDR, при котором на каждый кадр делается по одному снимку с разной экспозицией, т.е. установление таких значений выдержки и диафрагмы, при которых на матрице с определенной светочувствительностью получится необходимый диапазон яркостей. Далее кадры с разной выдержкой диафрагмы по средствам вычислительных мощностей процессора камеры суммируются в одно изображение.

ИК-подсветка или тепловизор — что лучше использовать в ночное время

Прошли те времена, когда камеры наблюдения были полезны только при правильных условиях освещения. Учитывая различные сложные условия, в которых в настоящее время устанавливаются камеры, производителям пришлось придумать различные способы, чтобы недостаток света не мешал работе.

В настоящее время используются две основные технологии, позволяющие камерам работать ночном режиме: тепловое и ночное видение. Рассмотрим преимущества и недостатки этих двух технологий подробнее.

Тепловые камеры

Первое, что нужно знать о тепловизионных устройствах: хотя для успешного маркетинга их называют «видеокамерами», они не совсем соответствуют традиционному определению этого слова. По сути, это датчики, которые могут обнаруживать тепло, исходящее от объектов.

Тепловизоры формируют изображение на основе теплового излучения, а не видимого света. Тепло (также называемое инфракрасной или тепловой энергией) и свет являются частями электромагнитного спектра, но камера, которая может обнаруживать видимый свет, не будет видеть тепловую энергию и наоборот. Тепловые камеры обнаруживают даже незначительные различия в температуре (до 0,01 ° C) и отображают их в оттенках серого или разных цветов.

Все на земле испускает некоторую форму тепла, и эта тепловая энергия, которая выделяется, известна как тепловая сигнатура. Различные виды материалов поглощают и излучают тепло с различной скоростью. Тепловые камеры фиксируют тепловую сигнатуру и показывают тонкие различия в тепловом излучении в разных цветах.

Камеры ночного видения

Ночное видение популярно в голливудских фильмах, показывающих военные действия. Камеры, использующие эту технологию, фиксируют любой доступный свет и усиливают его. Естественно, если нет света для усиления, ночное видение не будет работать хорошо. Хотя в большинстве ситуаций будет доступно некоторое количество света.

ИК-камеры, которые также попадают под категорию устройств, работающих со световым излучением, как правило, работают в совокупности с ИК-подсветкой. Подсветка испускает инфракрасные волны, которые отражаться на объектах и помогают видеокамере захватывать их. Но опять же, ограничения отраженного света и луча подсветки ограничивают возможности камеры.

Особенно сложно таким камерам приходится в сумеречные часы, когда слишком много света для эффективной работы в ночном режиме, но не достаточно света, чтобы получить качественное изображение, видимое невооруженным глазом. Для сравнения, на тепловизионные камеры не воздействует видимый свет, поэтому они могут дать вам четкую картинку, даже если вы смотрите на заходящее солнце.

С другой стороны, ночное видение может дать вам визуальный эффект, сравнимый с тем, что может дать обычная камера, в отличие от тепловизионных камер, которые в основном просто выдают разные цвета в зависимости от выделяемого тепла.

Что выбрать?

Когда вы решаете, что купить, ключевым фактором, которое вам нужно будет учитывать, является контраст. Если сцена имеет высокую контрастность, хорошо подойдут традиционные видеокамеры с возможностью работы в ночном режиме.

Если же сцена предполагает возможность встречной засветки лучше подойдет тепловизор, поскольку он не имеет ничего общего с энергией отраженного света, а работает с теплом. Все, что вы видите в обычной повседневной жизни, имеет тепловую характеристику. Вот почему у вас гораздо больше шансов увидеть что-то ночью с тепловизионной камерой, чем с камерой видимого света, даже с камерой ночного видения.

Однако, если вы хотите, чтобы изображение было похоже на традиционную картинку с видеокамеры, лучше использовать традиционные технологии видеонаблюдения или выбирать модели тепловизоров, которые на программном уровне конвертируют тепловое изображение в более привычное человеческому глазу. Впрочем, последний вариант точно не будет бюджетным.