Видеонаблюдение

Системы видеонаблюдения: архитектура, компоненты, стандарты и особенности монтажа

Современная система видеонаблюдения (CCTV – Closed-Circuit Television) представляет собой комплекс технических средств, предназначенный для визуального контроля и регистрации событий на охраняемых объектах. В контексте электротехнической продукции, ключевыми аспектами являются правильный выбор кабельной инфраструктуры, источников питания, компонентов и соблюдение норм монтажа, обеспечивающих надежную и долговечную работу системы.

Архитектура систем видеонаблюдения

Существует три основных типа архитектуры, определяющих выбор оборудования и кабельной продукции.

Аналоговые системы (AHD, HD-TVI, HD-CVI, CVBS)

Основаны на передаче несжатого видеосигнала по коаксиальному кабелю. Современные аналоговые стандарты (AHD, TVI, CVI) поддерживают разрешение до 4-8 Мп. Архитектура проста: камера подключается непосредственно к видеорегистратору (DVR) по коаксиальному кабелю. Питание часто подается по отдельной паре проводов или с помощью комбинированных кабелей.

Гибридные системы

Используют гибридные видеорегистраторы (XVR), способные принимать сигнал как с аналоговых (по коаксиальному кабелю), так и с IP-камер (по витой паре). Это решение для поэтапной модернизации существующих аналоговых систем.

IP-системы

Цифровые системы, где камера является сетевым устройством с собственным IP-адресом. Передача видеопотока (сжатого по кодекам H.264, H.265, H.265+) осуществляется по протоколам TCP/IP через структурированную кабельную систему (СКС) на базе витой пары (Ethernet) или по оптоволокну. Требуют наличия сетевой инфраструктуры: коммутаторов (PoE), маршрутизаторов, сетевых видеорегистраторов (NVR) или облачных платформ.

Ключевые компоненты системы и требования к электротехнической продукции

Видеокамеры

Классифицируются по множеству параметров, определяющих условия применения и требования к подключению.

• Тип сигнала: Аналоговые (AHD/TVI/CVI), IP (сетевые).
• Форм-фактор: Купольные, цилиндрические, корпусные, поворотные (PTZ).
• Чувствительность и ИК-подсветка: Определяют минимальный уровень освещенности. Для работы в темноте требуется ИК-подсветка, что увеличивает пиковое энергопотребление.
• Класс защиты оболочки (IP): Для улицы – не ниже IP66/IP67, для пыльных помещений – IP65, для взрывоопасных зон – специальное исполнение.
• Напряжение питания: Стандартно 12 В постоянного тока или 24 В переменного/постоянного тока. Для IP-камер – 48 В постоянного тока по технологии PoE.
• Потребляемая мощность: Критичный параметр для расчета блоков питания и выбора кабеля. Обычно от 3-5 Вт для простых моделей до 20-50 Вт для мощных PTZ-камер с обогревом.

Устройства записи и обработки

• Видеорегистраторы (DVR, NVR, XVR): Имеют встроенные блоки питания (обычно 220 В, 50 Гц), количество и тип видеовходов, параметры записи (разрешение, скорость, кодек).
• Сетевые коммутаторы (Switch): Для IP-систем. Ключевая характеристика – поддержка технологии PoE (Power over Ethernet).

Сравнение стандартов PoE (IEEE 802.3)

Стандарт	Мощность на порт	Напряжение	Тип кабеля (мин.)	Типичное применение в CCTV
PoE (802.3af)	до 15.4 Вт	44-57 В	Cat.3 (рекоменд. Cat.5e)	Статические камеры до 5 Мп, без обогрева
PoE+ (802.3at)	до 30 Вт	50-57 В	Cat.5e	Камеры 4K, скоростные купольные, камеры с обогревом
PoE++ (802.3bt, Type 3)	до 60 Вт	50-57 В	Cat.5e	Мощные PTZ-камеры с обогревом и ИК-прожектором
PoE++ (802.3bt, Type 4)	до 100 Вт	52-57 В	Cat.5e (рекоменд. Cat.6A)	Мультисенсорные камеры, специализированные устройства

Кабельная продукция

Является основой надежности системы. Выбор зависит от типа системы, расстояния, условий прокладки и электромагнитной обстановки.

Коаксиальный кабель

• Тип: RG-59, RG-6, RG-11. Для современных аналоговых стандартов высокого разрешения рекомендуется RG-6 с медной центральной жилой и оплеткой не менее 60%.
• Волновое сопротивление: 75 Ом.
• Затухание сигнала: Критично для длинных линий. Для дистанций свыше 100-150 м на высоких разрешениях может потребоваться усилитель или переход на витую пару/оптоволокно.
• Комбинированный кабель (КВК): Сочетает коаксиальную жилу для видео и две силовые жилы для питания (обычно 2×0.5/0.75 мм²). Снижает трудозатраты на монтаж.

Кабель «витая пара» (UTP/FTP)

• Категория: Для IP-видеонаблюдения минимально – Cat.5e (до 1 Гбит/с, 100 м), рекомендуется Cat.6 (до 10 Гбит/с на коротких дистанциях) для запаса по пропускной способности.
• Экранирование: UTP (неэкранированный) – для обычных условий. FTP (фольгированный) или SFTP – при прокладке рядом с силовыми линиями или в условиях сильных электромагнитных помех.
• Использование с передатчиками/приемниками (Balun): Для передачи аналогового видеосигнала (AHD/TVI) по витой паре на расстояния до 500-1000 м. Требует отдельного кабеля для питания.

Оптоволоконный кабель

• Применение: Магистральные линии, объединение удаленных сегментов, объекты с большой протяженностью или высоким уровнем электромагнитных помех (ЭМП).
• Тип: Одномодовое (SM, до 40+ км) и многомодовое (MM, до 550 м – 1 км). Для CCTV чаще применяется одномодовое волокно из-за больших дистанций.
• Конструктив: Буферные типы (для монтажа внутри зданий) и бронированные (для прокладки в грунте, кабельной канализации).

Силовые кабели и провода

• Назначение: Питание камер, ИК-прожекторов, поворотных устройств, обогревателей.
• Сечение жилы: Рассчитывается исходя из суммарного тока потребления и длины линии с учетом падения напряжения. Для большинства камер на 12 В при длине до 50 м достаточно сечения 2×0.75 мм². Для линий 100 м и более сечение увеличивается до 1.5-2.5 мм².
• Формула расчета падения напряжения: ΔU (%) = (2 L I ρ) / (U S)
• 100, где L – длина кабеля (м), I – ток (А), ρ – удельное сопротивление меди (0.0175 Ом·мм²/м), U – напряжение источника (В), S – сечение жилы (мм²). Рекомендуемое падение – не более 10%.
• Марки: ШВВП, ПВС – для гибких подключений внутри боксов. ВВГ, ВВГнг-LS – для стационарной скрытой или открытой прокладки по стенам и конструкциям. КСПВ – специализированный провод для систем сигнализации и видеонаблюдения.

Источники питания (БП)

• Линейные (трансформаторные): Просты, надежны, но громоздки и имеют низкий КПД.
• Импульсные: Компактны, эффективны, имеют стабилизированное выходное напряжение. Рекомендуемый тип для большинства инсталляций.
• Критерии выбора:
  • Выходное напряжение и ток (мощность). Необходим запас по мощности 20-30%.
  • Количество выходов: одиночные или многоканальные (с защитой от КЗ на каждом канале).
  • Класс защиты корпуса (для уличного размещения).
  • Наличие резервирования (например, вход для подключения аккумуляторной батареи).
• Centralized vs. Local Power: Централизованное питание (один мощный БП на группу камер) требует грамотного расчета сечения силового кабеля. Локальное (отдельный адаптер у каждой камеры) упрощает расчеты, но менее удобно в обслуживании.

Проектирование и монтаж: электротехнические аспекты

Расчет электропитания

Процесс включает несколько этапов:

1. Определение потребляемого тока каждой камерой (I_потр = P_потр / U_пит).
2. Выбор конфигурации питания (централизованное/локальное, PoE).
3. Для централизованного питания: суммирование токов всех камер на одной линии, выбор сечения кабеля по допустимому падению напряжения на максимальной длине линии.
4. Выбор блока питания с выходным током (I_бп) ≥ 1.3
5. ΣI_потр.
6. Для PoE-систем: проверка соответствия бюджета мощности коммутатора суммарной потребляемой мощности всех подключенных камер.

Защита и грозозащита

• Защита от короткого замыкания: Использование предохранителей или автоматических выключателей на распределительных линиях питания.
• Защита от импульсных перенапряжений (УЗИП): Обязательна для кабелей, выходящих за пределы здания (уличные камеры). Устанавливается как на силовые линии (220 В), так и на линии передачи видеосигнала/данных (коаксиал, витая пара, оптоволокно – с использованием грозозащитных устройств).
• Защита от электростатического разряда (ESD): Учитывается на этапе проектирования оборудования.

Требования к заземлению

Все металлические корпуса камер, кожухи, стойки, экраны кабелей должны быть надежно заземлены в соответствии с ПУЭ. Это обеспечивает электробезопасность, защиту от помех и грозовых перенапряжений. Заземляющий проводник должен иметь сечение не менее, чем у фазного проводника в данной линии.

Прокладка кабелей

• Разделение с силовыми цепями: Сигнальные и силовые кабели должны прокладываться раздельно. Минимальное расстояние параллельной прокладки – 0.5 м. При пересечении – под углом 90°.
• Запрет прокладки в общих лотках/коробах: Допускается только при наличии внутренней разделительной перегородки.
• Механическая защита: Использование гофрированных труб (ПНД, ПВХ), металлорукавов, кабельных каналов при открытой прокладке.
• Маркировка: Все кабели на концах и в точках коммутации должны иметь несмываемую маркировку, соответствующую схеме.

Тенденции и развитие

• Переход на IP-технологии и PoE: Доминирующее направление. PoE упрощает развертывание, снижая затраты на кабельную инфраструктуру.
• Повышение разрешения (4K, 8K): Влечет рост требований к пропускной способности сети и объемам систем хранения данных (СХД).
• Интеллектуальная аналитика на краю сети (Edge Computing): Обработка видео в самой камере снижает нагрузку на сеть и NVR.
• Конвергенция с СКС: IP-видеонаблюдение становится одной из подсистем общей информационной инфраструктуры здания.
• Энергоэффективность: Развитие энергосберегающих кодексов (H.265, H.265+) и технологий управления питанием камер (например, глубокий сон по расписанию).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Какой кабель выбрать для уличной IP-камеры на расстоянии 80 метров?

Рекомендуется экранированная витая пара категории 5e или выше (Cat.6) в наружной оболочке из полиэтилена (PE), устойчивой к УФ-излучению и влаге. Обязательно использование PoE-коммутатора с поддержкой стандарта, соответствующего мощности камеры (обычно PoE+ 802.3at). Кабель должен быть проложен в гофрированной трубе для механической защиты. При наличии сильных электромагнитных помех рядом – рассмотреть вариант с прокладкой оптоволокна и медиаконвертерами.

Почему изображение с камеры рябит или появляются помехи?

Основные электротехнические причины:

• Некачественный или поврежденный кабель: Особенно для аналоговых систем. Для коаксиала – плохой контакт центральной жилы или экрана.
• Помехи от силовых линий: Параллельная прокладка сигнального и силового кабеля на близком расстоянии без экранирования.
• Плохое заземление или «земляная петля»: Разность потенциалов между заземлением камеры и регистратора. Решение – использование гальванической развязки (например, через Balun или сетевое оборудование с трансформаторной развязкой).
• Недостаточное сечение кабеля питания: Просадка напряжения на длинной линии, приводящая к нестабильной работе камеры.

Как рассчитать источник бесперебойного питания (ИБП) для системы видеонаблюдения?

1. Определите суммарную потребляемую мощность всего оборудования (камеры, регистратор, коммутаторы, серверы, мониторы). Измерьте в ваттах (Вт).
2. Определите требуемое время автономной работы (например, 2-4 часа).
3. Учтите КПД инвертора ИБП (примерно 0.8-0.9).
4. Рассчитайте требуемую емкость аккумуляторных батарей (Ач) для напряжения 12В: Емкость (Ач) = (Суммарная мощность (Вт) Время автономии (ч)) / (Напряжение АКБ (В) КПД инвертора
5. Коэф. разряда АКБ (0.7-0.8)).
6. Выберите ИБП с выходной мощностью, превышающей суммарную на 25-30%, и возможностью подключения расчетной емкости АКБ.

В чем преимущество использования PoE коммутатора с бюджетом мощности выше номинального?

Бюджет мощности (Total PoE Budget) – это суммарная мощность, которую коммутатор может отдать всем PoE-устройствам одновременно. Запас по бюджету мощности (20-30%) необходим по нескольким причинам:

• Пиковое потребление камеры (в момент включения ИК-подсветки, запуска двигателей PTZ) может превышать среднее номинальное.
• Обеспечение возможности будущего расширения системы или замены камер на более мощные.
• Снижение нагрузки на внутренний блок питания коммутатора, что повышает его надежность и срок службы.

Обязательно ли использовать источник питания 12 В именно с током 2 А, если камера потребляет 0.5 А?

Нет, не обязательно, но рекомендуется. Блок питания должен обеспечивать напряжение 12 В и ток, равный или превышающий потребляемый камерой. Использование БП с большим выходным током (2А вместо 0.5А) не только безопасно, но и предпочтительно, так как блок питания будет работать с запасом, не перегреваясь, что увеличивает его ресурс. Важно, чтобы БП был стабилизированным, чтобы не было превышения напряжения.