Камеры видеонаблюдения уличные ИК подсветка
Уличные камеры видеонаблюдения с ИК-подсветкой: технические аспекты, проектирование и монтаж
Уличные камеры видеонаблюдения с инфракрасной (ИК) подсветкой являются ключевым элементом систем безопасности, обеспечивающим круглосуточный визуальный контроль. Их эффективность определяется комплексом электротехнических и оптических параметров, корректным выбором и грамотной установкой. Данная статья рассматривает технические характеристики, принципы работы, схемы подключения и особенности эксплуатации данного оборудования.
Принцип работы и компоненты ИК-подсветки
ИК-подсветка представляет собой массив светодиодов (LED), излучающих свет в инфракрасном диапазоне, невидимом для человеческого глаза (длина волны обычно 850 нм или 940 нм). Матрица камеры, оснащенная специальным фильтром (IR-cut filter), чувствительна к данному излучению. Ночью или при низкой освещенности фильтр механически отодвигается от сенсора, позволяя ИК-лучам достигать его, что позволяет получать монохромное (черно-белое) изображение высокой четкости в полной темноте.
Основные компоненты узла ИК-подсветки:
- ИК-светодиоды: Полупроводниковые элементы на основе арсенида галлия (GaAs). Ключевые параметры: длина волны излучения, выходная мощность (в мВт/ср), угол излучения.
- Драйвер (блок питания ИК-подсветки): Стабилизирует ток через светодиоды, обеспечивая постоянную яркость и защиту от перегрузок. Часто встроен в корпус камеры.
- Фотодатчик (датчик освещенности): Определяет уровень окружающего света и подает сигнал на переключение режимов «день/ночь» и активацию ИК-подсветки.
- Механизм IR-cut фильтра: Электромеханическая или электронная система, перемещающая ИК-фильтр.
- Регулируемая (вариофокальная) ИК-подсветка: Массив светодиодов разделен на секции, которые автоматически или вручную включаются в зависимости от фокусного расстояния объектива.
- ИК-подсветка с EXIR технологией: Используется линза Экслера, которая равномерно распределяет ИК-поток по всему полю обзора камеры, устраняя засветки в центре и обеспечивая равномерное освещение.
- Кабель: Комбинированный кабель КВК/ККСЭВ/КСВ. Состоит из коаксиального проводника (для видео) и двух медных жил сечением 0.5-0.75 мм² для питания.
- Подключение: Центральная жила и оплетка коаксиального кабеля подключаются к видеовыходу камеры и видеовходу регистратора. Две медные жилы подключаются к клеммам питания 12В на камере и к выходу блока питания. Недостаток: Падение напряжения на длинных линиях, ограничивающее дистанцию.
- Кабель: Витая пара категории 5e/6 (UTP/FTP) с медными жилами сечением не менее 0.5 мм² (24 AWG). Для внешней прокладки обязательно наличие влагозащитной оболочки (PE).
- Технология PoE (Power over Ethernet): Подача питания и данных по одному кабелю витой пары. Стандарты:
- IEEE 802.3af (PoE): До 15.4 Вт на порту. Подходит для большинства камер с ИК.
- IEEE 802.3at (PoE+): До 30 Вт на порту. Для камер с мощной ИК-подсветкой, термокулерами/обогревателями, поворотными механизмами.
- Оборудование: Необходимы PoE-коммутаторы (инжекторы) и камеры, поддерживающие соответствующий стандарт. Максимальная длина сегмента — 100 метров.
Ключевые технические характеристики и их влияние
1. Дальность ИК-подсветки
Указанная в метрах величина является интегральной и зависит от множества факторов: оптической мощности светодиодов, их количества, угла рассеивания, светочувствительности матрицы (Lux) и светосилы объектива. Важно понимать, что заявленная дальность (например, 30м) — это расстояние обнаружения объекта, но не его идентификации. Для надежного распознавания лица рекомендуется выбирать камеру с дальностью ИК, на 20-30% превышающей расчетную дистанцию до контролируемой зоны.
2. Длина волны ИК-излучения
| Длина волны | Видимость свечения | Эффективная дальность | Применение |
|---|---|---|---|
| 850 нм | Легкое красное свечение (маячок) | Максимальная | Основной стандарт для уличных камер. Свечение может привлекать насекомых и указывать на расположение камеры. |
| 940 нм | Абсолютно невидима | Снижена на 20-30% | Для скрытого наблюдения, где недопустимо свечение. Требует камер с высокой чувствительностью. |
3. Угол излучения ИК-подсветки и его согласование с углом обзора объектива
Критически важный параметр для проектирования. Если угол ИК-подсветки (например, 30°) уже угла обзора объектива (например, 90°), по краям кадра возникнут темные области (эффект «тоннеля»). Современные камеры решают эту проблему двумя способами:
4. Потребляемая мощность и электропитание
ИК-подсветка — наиболее энергоемкий узел камеры в ночном режиме. Пиковый ток потребления (inrush current) в момент включения ИК-диодов может в 2-3 раза превышать номинальный. Это необходимо учитывать при расчете мощности блока питания (БП) и выборе сечения кабеля.
| Тип камеры | Потребление, день (Вт) | Потребление, ночь (с ИК) (Вт) | Пиковый ток включения (А) при 12В DC | Рекомендации по БП |
|---|---|---|---|---|
| Купольная уличная, 2.8-12мм | 3.5 Вт | 5.5 Вт | ~0.8 А | Блок питания 12В/2А минимум на 1 камеру |
| Цилиндрическая (Bullet), 30м ИК | 4 Вт | 7 Вт | ~1.1 А | Блок питания 12В/2А минимум на 1 камеру |
| Тепловизионная + ИК, 50м | 6 Вт | 9 Вт | ~1.5 А | Блок питания 12В/3А минимум на 1 камеру. Рекомендован индивидуальный БП. |
Важно: Для группового питания нескольких камер предпочтительнее использовать стабилизированные источники питания (БП) с запасом по току не менее 30% от суммарного пикового потребления. Длинные линии питания (более 30 метров) требуют увеличения сечения кабеля для компенсации падения напряжения.
Схемы подключения и требования к кабельной продукции
Для уличных камер с ИК-подсветкой применяются две основные схемы питания и передачи данных.
Схема 1: Аналоговые (HDCVI, HD-TVI, AHD) и устаревшие камеры
Схема 2: IP-камеры (сетевые)
Общие требования к прокладке: Все кабельные линии, выходящие на улицу, должны быть защищены от грозовых перенапряжений с помощью УЗИП (устройств защиты от импульсных перенапряжений), устанавливаемых на границе зоны (например, в месте ввода кабеля в здание).
Проблемы и решения при эксплуатации
1. Запотевание и загрязнение объектива
Перепад температур приводит к конденсации влаги на внутренней стороне защитного стекла. Решение: выбор камер с герметичным корпусом (IP66/IP67/IP68), заполненных инертным газом, и встроенным термоэлементом (нагревательным стеклом) для предотвращения конденсата.
2. Обратная засветка и блики
ИК-лучи отражаются от близко расположенных объектов (стена, ветки), частиц пыли, влаги (снег, дождь), вызывая «засвечивание» кадра. Решение: правильное позиционирование камеры (избегать направленности на близкие объекты), использование камер с интеллектуальной ИК-подсветкой (Smart IR), автоматически снижающей мощность при обнаружении переотражения.
3. Привлечение насекомых (для 850 нм)
Насекомые, летящие на ИК-свет, могут создавать помехи в виде движущихся артефактов. Решение: использование камер с ИК-фильтром, механически убирающимся в ночное время, или установка камер с длиной волны 940 нм. Также помогает размещение ИК-блока отдельно от камеры (выносная ИК-подсветка).
4. Снижение эффективности ИК-подсветки зимой
При отрицательных температурах эффективность светодиодов падает. Производители указывают рабочий температурный диапазон (обычно от -40°С до +60°С). Для районов с суровым климатом необходимы камеры с встроенным термокожухом и подогревом.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Вопрос 1: Почему ночью изображение с камеры становится черно-белым, даже при включенной уличном освещении?
Ответ: Это штатный режим работы. Датчик освещенности камеры определяет общий низкий уровень света и переключает камеру в ночной режим для повышения чувствительности: убирается IR-cut фильтр и включается ИК-подсветка. Матрица в этом режиме работает в монохроме. Некоторые продвинутые модели имеют настройку порога переключения или режим «День-Ночь» (ColorVu), где используется не ИК, а белая светодиодная подсветка для цветного изображения ночью.
Вопрос 2: Можно ли увеличить дальность ИК-подсветки существующей камеры?
Ответ: Да, с помощью установки внешней активной ИК-прожектора. Он подключается к отдельному источнику питания (совместимому по напряжению и току) и синхронизируется с камерой либо через сухой контакт (сигнал «день/ночь»), либо через фотодатчик. Это позволяет осветить большую площадь без замены камеры.
Вопрос 3: Какое сечение кабеля питания выбрать для уличной камеры на расстоянии 50 метров от БП?
Ответ: Для постоянного тока 12В критично падение напряжения. Для камеры с потреблением 10Вт (0.83А) минимально допустимое сечение медной жилы рассчитывается по формуле: S = (2 ρ L I) / ΔU, где ρ=0.0175 Оммм²/м, L=50м, I=0.83А, ΔU=0.5В (допустимое падение). Получаем S ≈ 1.45 мм². С учетом запаса и механической прочности необходим кабель с сечением жил не менее 1.5 мм². Для PoE на 100м достаточно стандартной витой пары 24AWG (0.5 мм²).
Вопрос 4: В чем разница между «встроенной» и «автоматической» ИК-подсветкой?
Ответ: Это маркетинговые синонимы. Все современные уличные камеры имеют автоматическое включение ИК-подсветки по сигналу фотодатчика. Важнее обращать внимание на тип подсветки: обычная массивная или продвинутая (EXIR, Smart IR, вариофокальная).
Вопрос 5: Почему при включении ночного режима фокус камеры может «поплыть»?
Ответ: Это явление — хроматическая аберрация. Объектив камеры фокусируется для видимого света. ИК-свет имеет другую длину волны и фокусируется в slightly другой плоскости. Качественные монофокальные и вариофокальные объективы имеют коррекцию (IR-corrected), которая минимизирует этот эффект. Дешевые объективы могут давать расфокусировку ночью, требующую ручной повторной фокусировки.
Заключение
Выбор и установка уличной камеры с ИК-подсветкой требуют комплексного подхода, учитывающего не только разрешение и угол обзора, но и электротехнические параметры: дальность и тип ИК-излучения, потребляемую мощность, условия электропитания и требования к кабельной инфраструктуре. Корректный расчет нагрузки, применение качественных кабелей и защитных устройств, а также понимание физических ограничений технологии являются залогом создания надежной, устойчиво работающей в любое время суток системы видеонаблюдения. Особое внимание следует уделять согласованию углов обзора объектива и ИК-подсветки, а также мерам по защите от климатических воздействий и электромагнитных помех.