Статья «Питание видеокамер наблюдения» написана для людей, которые обладают техническими знаниями. Если же вам не хочется вникать во всё это, просто пройдите Бесплатный Тест — Автоматический подбор видеонаблюдения.
Многие из распространенных проблем можно избежать при правильном планировании питания для видеонаблюдения. В этом материале рассматриваются параметры питания для видеонаблюдения и факторы, влияющие на их выбор и использование.
Вот 6 основных вопросов, которые нужно поднять при разработке питания для систем видеонаблюдения:
Содержание:
1. Определение потребностей питания
2. Оценка энергопотребления дополнительных устройств
3. Принятие решения о форм-факторе для питания
4. Использование переменного или постоянного тока
5. Подбор резервного питания
6. Выбор защиты от сверхтоков и скачков
Когда питание видеонаблюдения обсуждается в промышленном применении, акцент делается на питание через Ethernet (PoE). Хотя этот вариант не единственный и не идеальный.
Как правило, IP-камеры «питаются» по PoE или потребляют 24 В переменного тока и/или 12В постоянного тока. Некоторые поворотные камеры могут потреблять даже больше 24 В постоянного тока. Некоторые производители обеспечиваю поддержку только PoE на дешевых камерах. Мы рассмотрим все эти факторы, но сначала, давайте начнем с основ.
Что нужно знать, чтобы подсчитать потребность в питании для камер видеонаблюдения?
Небольшая памятка для начала:
Мощность Вт (W) — Ватты;
Напряжение В (V) — Вольты;
Сила тока A — Амперы
Сопротивление Ом — Омы
Питание видеокамер наблюдения является важным элементом системы видеонаблюдения, которому, к сожалению, уделяют недостаточно внимания. А ведь ошибки в проектировании могут привести к значительным «пробелам» в надежности системы.
Чтобы понять, сколько требуется электричества камере, нужно знать следующее:
Напряжение + ток, например, 24В @ 4А. Такое сочетание Вы, наверное, видели в спецификациях. Это значение выходного напряжения и общего тока.
Мощность, например, 9Вт: как правило, она указывается в спецификациях камеры, согласно подходящему напряжению.
Чтобы преобразовать мощность в ватты, и наоборот, следует использовать следующие формулы:
Мощность (в ваттах) = ток (в амперах) х напряжение (в вольтах)
Ток (в Амперах) = мощность (в ваттах) ÷ напряжение (в вольтах)
Пользуясь этим, рассчитаем пример:
Например, мы видим, что эта камера потребляет 0,75 Ампер, или 750 миллиампер, при 12 В постоянного тока (= 9/12 = ¾ = .75) и 0,375 ампер, или 375 миллиампер , на 24 В переменного тока (А = 9/24 = 3/8 = .375).
Эти расчеты важно делать для того, чтобы корректно подсчитать энергопотребление камеры.
1. Определение потребностей питания для камер видеонаблюдения
При определении мощности блока питания необходимого для системы, нужно знать несколько вещей:
При использовании низковольтного питания: общая мощность источника питания, ток в амперах и максимальное значение выходного тока.
При использовании PoE коммутатора или переходника: общая мощность PoE коммутатора (бюджет PoE) или переходника.
Значение параметров энергопотребления камеры (или других устройств). Обратите внимание, что иногда, вы можете увидеть разные пометки к параметрам, например, «измеренные» или «Максимальные». Рекомендуется, чтобы использовался параметр с пометкой «Макс», так как этот вариант позволяет добиться хоть какого-то запаса в расчетах.
Пока суммарный ток потребления камер и других устройств, используемых в системе, не превышает суммарной мощности источника питания и предохранителей , блок питания будет функционировать должным образом.
Power Over Ethernet
Большинство IP-систем видеонаблюдения сегодня используют PoE — подача питания по одному кабелю Ethernet , который предназначен для передачи данных между камерой или другим устройством и коммутатором.
Существует два варианта для реализации этого: переходник и инжектор. Инжектор питания PoE присоединяется непосредственно к коммутатору, что упрощает установку. Переходник вводит дополнительный компонент между коммутатором и камерой. Кабели проложены от коммутатора к переходнику, а от переходника на камеру. Переходники часто используется при модернизации существующих систем.
PoE определен в двух стандартах IEEE, 802.3af-2003 и 802.3at-2009. Первое, 802.3af, поддерживает мощность до 12.95Вт, как минимум 44VDC. Новый стандарт, 802.3at, также известный как PoE + или PoE Plus, определяет до 25.50Вт на питание устройства. На рынке появились устройства, которые способны поставлять больше энергии, в некоторых случаях почти до 100 Вт, но они не поддерживаются простым стандартом 802,3. Стандарт PoE + обеспечивает больше мощности, чем просто PoE. Он позволяет подключить больше энергоемких устройств на один кабель. PTZ-камеры и термокожухи оснащены нагревателями,которые не могут быть запитаны от PoE или PoE +. Для этого требуется дополнительный кабель, который будет подключен к отдельному источнику питания, что конечно увеличивает стоимость системы.
2. Доп. устройства, которые не предусматривают PoE
PoE часто предусмотрен для питания IP-камер, так как это уменьшает количество кабелей, необходимых для каждой камеры. Однако некоторые приложения требуют использования отдельных источников питания:
Использование обогревателя / вентилятора у уличных камер является наиболее распространенной ситуацией, требующей отдельного источника питания в системах IP-видеонаблюдения. Фиксированные наружные камеры часто потребляют 20-30Вт, а PTZ камеры от 60 до 90Вт. Такое энергопотребление не потянет стандартный PoE, и многие другие источники питания.
В старых установках, аналоговые камеры часто питаются от трансформатора, подведённого к камере, поэтому, заменяя их на IP, следует использовать эти ресурсы и сократить тем самым расходы.
При использовании Ethernet по коаксиальному кабелю или волоконному, камера требует отдельного источника питания, так как ни один из этих типов кабелей не даёт необходимую мощность.
При использовании ИК-подсветки требуется, как правило, раздельное питание. Компания Raytec разработала осветители, которые принимают питание по PoE, но их использование возможно, только если используется PoE переходник. Если коммутатор PoE имеет дополнительные мощности, или используется переходник, PoE подсветка может хорошо работать, но по стандарту HiPoE. Отметим, что многие мощные ИК-подсветки потребуют 120-240 В переменного тока, а не низкое напряжение.
При использовании беспроводных систем передачи, требуются местные усилители. Некоторые беспроводные системы передачи предлагают PoE-выходы, чтобы сократить число подключений.
3. Форм-факторы питания для камер видеонаблюдения.
Большинство систем состоят из камер с несколькими выходами для питания. Эти устройства доступны в самых разных конфигурациях. Чаще всего, если рекордер монтируется в стойку, блок питания будет в стойке с ним, чтобы уменьшить количество кабелей. Количество выходов на эти источники питания кратно четырем для использования камер в сочетании с видеорегистраторами, которые имеют обычно 4, 8, 16 или 32 входа.
Низковольтные источники питания также доступны в системах с дополнительными устройствами . Этот форм-фактор редко используется в наши дни, но все еще может понадобиться в модернизации или в случае с маленькой системой. Включение нескольких камер в одном месте с выходом на один блок питания значительно увеличивает количество точек переменного тока, поэтому не рекомендуется.
Еще одно соображение, как для блоков с одно- , так и для блоков с мульти выходами заключается в том, где они будут находиться в помещении или вне. Открытые источники питания построены с компонентами, способными выдерживать большие колебания температуры и влажности воздуха, и, как правило, спрятаны от атмосферных воздействий в корпусе NEMA. Эти устройства могут быть установлены непосредственно на корпус камеры при монтаже и никакой другой защиты уже не требуется. Возможность установки этих блоков питания непосредственно в элементы системы обычно добавляет $ 50-100 долларов к стоимости устройства.
4. Использование переменного или постоянного тока для питания видеокамер наблюдения.
Когда-то между Тесла и Эдисоном была война токов. Но наша история не про это))).
Переменный ток в видеонаблюдении используются для питания камер, которые находят на более дальних дистанция от источника питания.
Переменное напряжение 24В 50Гц чаще всего применяется в традиционных купольных камерах, которые имеют достаточно высокое потребление из-за встроенных электродвигателей, вентиляторов и нагревателей. Такие камеры достаточно дороги и наличие встроенного источника питания незаметно на фоне общей цены. Из напряжения 24В 50Гц достаточно просто получить внутри кожуха постоянное напряжение необходимого качества, при этом оно удовлетворяет требованиям электробезопасности. Хотя остаются в силе факторы дороговизны резервирования питания и электрических наводок от переменного напряжения 50Гц.
Переменное напряжение 220В 50Гц часто используется для питания корпусных камер, размещаемых в термокожухах, имеющих встроенные преобразователи питания. Хотя есть и камеры, на которые непосредственно подаётся 220В, т.е. блок питания встроен в камеру. Такое решение безусловно имеет некоторые плюсы, главный на мой взгляд — это то, что с такими напряжениями не шутят, и разработчики системы волей-неволей вынуждены закладывать нормальные провода электропитания, не экономя на меди. Ну это скорее психологический фактор, а минусов хватает.
Постоянное напряжение 12В подаётся непосредственно на камеры видеонаблюдения, не имеющие трансформаторной развязки от линии питания как в случае с переменным напряжением, то удалённые уличные камеры больше подвержены воздействию наведённых напряжений от атмосферных разрядов (молний). Здесь в полный рост встают вопросы грозозащиты.
5. Подбор резервного питания. Бесперебойное питание для видеонаблюдения.
Помимо подключения источников питания камер к аварийным цепям электроснабжения в здании, можно «подстраховаться» и одним из следующих способов: подключение к ИБП или использование встроенной батареи.
Подключение к ИБП
Блок питания можно просто подключить к ИБП вместе с другим оборудованием. Такое решение достаточно практичное и поддается управлению при подключении только одного устройства видеонаблюдения. Время работы можно вычислить и с легкостью предсказать, если нам известен ток, потребляемый каждым компонентом. Однако при подключении других систем к общему ИБП, точность предсказания времени работы снижается. Когда проектировщик системы безопасности закладывает два часа резервной работы при первоначальном проектировании и установке системы, он не планирует, что в дальнейшем другие отделы будут подключать коммутаторы или аудио-видео оборудование к ИБП. В этом случае объем энергии, доступный системе наблюдения, снижается и время работы при сбое питания уменьшается. Поэтому необходимо в регламенте пользования системой прописать, что ИБП должен использоваться ТОЛЬКО для нужд видеонаблюдения.
Встроенная батарея
Блоки питания с собственными батареями становятся все более распространенными. Использование собственной батареи позволяет избежать вышеупомянутого сценария и точнее предсказать время работы системы. В качестве примеров можно взглянуть на марки видеонаблюдения ИВЭПР, СКАТ, БИРП. Эти источники питания позволяют вычислить необходимую резервную энергию исходя из общей нагрузки на них. Однако хоть блоки питания и «зарезервированы» батареей, для записывающего оборудования и периферийных устройств все равно будет требоваться ИБП. Такая схема приводит к множеству точек подключения и различному времени работы у устройств в случае сбоя питания, а это нежелательно.
В тех случаях, когда блоки питания камер расположены удаленно, установка резервной батареи для блоков удобнее, чем использование ИБП. Это приводит к уменьшению количества компонентов и точек подключения, кроме того источник питания низкого напряжения/зарядное устройство плюс батареи зачастую стоят меньше, чем ИБП, обеспечивающий то же время работы.
Время работы от резервного источника, указанное для любого из перечисленных решений, зависит от требований для конкретной системы. Резервный источник настоятельно рекомендуется к установке как минимум для общего регулирования мощности и устранения скачков и спадов. Небольшой период резервной работы также позволяет серверам завершить работу без ошибок, которые могут привести к повреждению баз данных и файлов конфигурации. При наличии достаточного бюджета рекомендуется обеспечить 1-2 часа работы от резервного источника, что позволяет благополучно перенести короткие перебои в подаче энергии без прерывания работы системы.
6. Защита от сверхтока. Грозозащита камер видеонаблюдения.
Нашим последним аспектом в этом материале является защита от сверхтока. Она оберегает подключенную камеру или другое устройство от повреждения при контакте кабеля с высоковольтными проводами.
Первый тип защиты от сверхтока — резистор с положительным ТКС. Он похож на автоматический выключатель. По мере увеличения тока, текущего через резистор, его температура увеличивается, что приводит к сильному увеличению сопротивления, эффективно размыкая цепь. При охлаждении резистора цепь вновь замыкается.
Вторым и наиболее распространенным типом защиты является предохранитель, который состоит из тонкой металлической полоски или проволоки, которая плавится при слишком большом токе.
Хотя резисторы удобны тем, что восстанавливаются сами при понижении тока, они могут оказаться очень неточными и медленными и не смогут защитить подключенное устройство. С другой стороны, предохранители всегда перегорают при заданном напряжении, в большинстве случаев гарантируя защиту подключенного оборудования. Они приносят себя в «жертву «и всегда требуют ручного вмешательства для восстановления питания.
Мы рекомендуем использовать предохранители для защиты камер. Резисторы восстанавливаются сами, но до этого почти всегда придется вызывать специалистов, поскольку охлаждение не происходит мгновенно, и во многих случаях сбой, приведший к срабатыванию резистора, сохраняется до тех пор, пока его не устранит специалист-ремонтник. Высокий риск использования неточного резистора, который не сможет защитить дорогую камеру, сводит на «нет» его способность к автоматическому восстановлению и отсутствие необходимости вызова специалистов. Для тех, кто предпочитает гарантированную защиту, лучше использовать предохранитель.
Кроме того для всех видеокамер устанавливаемых вне здания рекомендуется применять устройства грозозащиты. Причем защищать не только линии передачи видеосигнала, но и линии питания.
На этом я закончу статью на тему электрического питания камер и устройств системы. Если Вам есть что добавить, или Вы хотите что-то уточнить — не стесняйтесь писать в комментариях свои соображения. Мы всегда отвечаем.
