В пределах видимости

Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) включает в себя много разноплановых критически важных объектов. Их категория и специфика предполагают широкий круг задач, в том числе и задачи для систем видеонаблюдения. В материале рассмотрено оборудование так называемого «переднего края» — камеры и кожухи. Ведь именно им в первую очередь приходится принимать на себя все негативное воздействие окружающей среды, справляться с изменяющимися условиями освещенности, температуры, осадками. И от того, насколько хорошо они будут справляться со своими задачами, будет зависеть эффективность всей системы видеонаблюдения.

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СЛОЖНЫХ УСЛОВИЙ НАБЛЮДЕНИЯ — КАКОЕ ОНО?

Перечень ключевых характеристик оборудования, пригодного к применению на объектах ТЭК, можно сформулировать следующим образом:

• адаптированность для низких температур — способность работать, а также возобновлять работу после отключения питания (функция «холодный старт») при очень низких температурах. Как правило, реализуется хорошей системой обогрева;

• возможность противостоять внешним негативным факторам — защита от атмосферных осадков (IP66 — сейчас считается минимальной нормой), защита от химического воздействия, взрывозащита и др.;

• функция удаленного управления, изменения параметров — необходимо, т. к. по тем или иным причинам параметры камеры, например фокусировка изображения, могут сбиться. А прибытие специалиста на объект для перенастройки может потребовать много времени и средств;

• автономность работы — этому могут способствовать автофокус, предустановленная подсветка, функция хранения данных на борту для случаев сбоев в передаче данных, система очистки «стекла» перед объективом, система антиобледенения корпуса и др.;

• расширенный аппаратный динамический диапазон, высокая чувствительность — необходимы для работы в условиях сложной (засветка, сцены с очень сильными перепадами освещенности) и/или недостаточной освещенности;

• высокая надежность — не только несвоевременное выявление утечки газа в трубопроводе из-за пропущенного сбоя в работе оборудования, может иметь печальные последствия. Но и сама замена или же ремонт камеры на удаленном объекте может обойтись довольно дорого.

При обеспечении безопасности объектов ТЭК надежность будет преобладать над использованием новейших технологических решений (которые еще и могут оказаться достаточно «сырыми»). Например, гораздо важнее, чтобы камера в сильный мороз не отключалась и стабильно передавала видео пусть и не самого высокого разрешения, чем способность камеры формировать изображение более высокого качества, но только в более мягких условиях.

В случае с ТЭК перечисленные выше параметры более важны для оборудования, чем, например, передовые на текущий момент кодек H.265 или же сверхвысокое разрешение 12 мегапикселей (4К). Здесь они могут быть приятным дополнением, но не критичны.

Говоря о работе в условиях сложной и низкой освещенности, стоит отметить, что современные матрицы с технологией обратной подсветки (такие как OmniBSI-2, SonyExmorR) обладают очень достойными показателями по чувствительности и динамическому диапазону, даже при мультимегапиксельном разрешении. Еще один интересный и актуальный вопрос для объектов ТЭК — видеоанализ. Однако применение интеллектуальных алгоритмов обработки видеоизображения на практике и тем более в условиях повышенной сложности требует  отдельного рассмотрения.

КАКИЕ РЕШЕНИЯ ПРЕДЛАГАЕТ РЫНОК

В данном обзоре приняты некоторые ограничения, которые, тем не менее, позволят получить представление о том, как выглядит российский рынок видеонаблюдения для объектов ТЭК. Итак, мы будем рассматривать:

• оборудование только для сложных условий;

• оборудование нескольких популярных брендов;

• IP-решения для видеонаблюдения;

• камеры и кожухи как оборудование «переднего края» в системах видеонаблюдения.

В соответствии с этим выделим и ограничимся следующими категориями:

• решения для низких температур;

• IP-камеры с предустановленной подсветкой повышенной мощности;

• тепловизионные системы;

• взрывозащищенные решения для критической инфраструктуры;

• автономные системы для работы в условиях повышенной сложности.

Данное разделение по категориям достаточно условное и носит субъективный характер, т. к. некоторые модели могут одновременно относиться к нескольким категориям из этого списка (например, у камеры одновременно могут быть мощная адаптивная ИК-подсветка и мощный обогрев). Не исключено, что у читателей есть свой взгляд и предпочтения на этот счет.

Также по понятным причинам в статье для наглядности приводятся не все подходящие модели, которые есть у производителей, а только наиболее примечательные.

У того или иного производителя могут быть устройства данного класса и в других исполнениях, отличных от используемых в статье. К тому же из-за ограничения выбранного списка брендов в обзор вполне могли не попасть какие-то очень специфические решения, которые предлагает рынок.

РЕШЕНИЯ ДЛЯ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР

Долгое время своеобразным стандартом минимума рабочей температуры, который указывали производители камер и кожухов, было 40 °С. Сейчас же появляется все больше оборудования, для которого указывается более низкий порог. По-видимому, на это производителей мотивирует спрос в России на решение задач видеонаблюдения при таких температурах.

И тут возможны два варианта:

• технический— в оборудовании действительно используется более эффективная система обогрева. Хотя подробности, как устроены такие системы обогрева, производители не любят афишировать, это можно узнать, только разобрав камеру и изучив ее систему;

• маркетинговый — чтобы повысить конкретность своего предложения на фоне конкурентов или же хотя бы не выглядеть заметно слабее в технической документации, просто указывается нужное значение минимальной рабочей температуры.

Тем не менее приводимые производителями значения -40 °С, -50 °С и др. В большинстве случаев могут сказать пользователю только то, что камера будет работать при этой температуре. Разве что в особых случаях указывается, как при такой температуре изменяются рабочие характеристики камеры и изменяются ли они вообще. Поэтому информация о рабочем минимуме нужна больше для ориентира на начальном этапе выбора оборудования.

При слабой системе обогрева или даже ее отсутствии вероятнее всего камера будет работать и при очень низких температурах.

Но что будет, если из-за сбоев питания камера отключится на некоторое время и потом потребуется ее включить? В этом плане больше шансов у решений с функцией «холодный старт», с предпусковым прогревом.

Недостаточно эффективный обогрев может сказаться на работе моторизованного объектива, наклонно-поворотного механизма. Возможно, также и обледенение защитного стекла перед объективом или же налипание на него снега. Стоит обращать внимание на тип питания, для которого указывается диапазон температур. Зачастую минимальное значение (например -50 °С) производитель указывает для подключения от источника переменного тока 24 В, а для подключения по PoE — уже только -30 °С.

Достаточную мощность для хорошего обогрева и полноценной работы всех функций при подключении по одному кабелю могут дать High-PoE, PoE+, PoEPlus, UltraPoE.

IP-КАМЕРЫ С ИК-ПОДСВЕТКОЙ ПОВЫШЕННОЙ МОЩНОСТИ

На объектах ТЭК может оказаться особенно полезен функционал PTZ-камер. Патрулирование по туру (камера ведет наблюдение в заданном алгоритме, с переменой точек и дистанции приближения), обзор большой территории, обзор в разных направлениях, получение изображения с разных ракурсов и с разной детализацией, наблюдение с больших расстояний. Весь этот функционал доступен в одной камере.
В темное время суток вероятны проблемы с освещением в каждой из зон наблюдения, оно может быть недостаточным или даже совсем отсутствовать.

И для таких случаев очень хорошим вариантом являются PTZ-камеры со встроенной подсветкой различных типов: ИК-подсветка, лазерная подсветка, а также комбинированные решения «ИК-подсветка + подсветка белого света». Часто используется подсветка адаптивного типа, когда ее мощность и диаграмма направленности автоматически подстраиваются под обзор объектива. Это позволяет получить более информативную картинку, т. к. при излишней мощности изображение может быть «пересвеченным», при угле подсветки большем, чем угол обзора камеры, часть подсветки будет расходоваться впустую, а если угол подсветки меньше обзора камеры — изображение по краям будет сильно затемненным и неинформативным.

Для встроенной подсветки производители указывают эффективную дальность в несколько сотен метров (очень распространенный сегмент — 100–200 метров), редко — километр и более. Однако и тут, как и в случае с минимальной температурой, как правило, не приводится больше никакой дополнительной информации — что же увидит камера на этом расстоянии?

Да и каких-то стандартов и нормативов на этот счет пока не предусмотрено. Остается надеяться, что производители указывают эти значения, опираясь на свои критерии и методики испытаний. Вполне вероятно, что методы у разных производителей будут различаться. Но все же остаются вопросы — что именно означают приводимые ими значения? Какой-то уровень мощности излучения на этом расстоянии или же яркость изображения, или что-то еще? Вопрос остается открытым.

Следует думать, что испытания производители все же проводят и не указывают значения для подсветки просто так — исключительно из маркетинговых соображений. Тем не менее факт — PTZ-камеры с мощной встроенной подсветкой очень эффективны при наблюдении в темноте и с  больших расстояний.

ТЕПЛОВИЗИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Тепловизоры являются очень мощным решением, которое позволяет вести мониторинг в сложнейших условиях. И в случае обеспечения безопасности объектов ТЭК их высокая цена не становится столь критичным фактором при выборе оборудования. При этом разрешение (имеется в виду количество дискретных элементов на сенсоре изображения) тепловизоров гораздо ниже, чем у широко распространенных сейчас камер наблюдения HD и Full HD (и тем более в сравнении с 4-, 5-, 6- и более мегапиксельными).

В сегменте тепловизоров очень распространены форматы с небольшим числом пикселей — 80×45, 384×288, 640×480, 640×512 и др. (близкие к нему), которые формируют «тепловую» картинку с отображений разных температур различными цветами. Причем это не мешает им работать с видеоанализом, например с детектором движения.

Еще одна особенность тепловизоров —модели с частотой кадров ниже «реалтайм». Например, 8 к/с. В основном предлагаются тепловизоры с фиксированным фокусным расстоянием, реже — с изменяемым (с зумом).

Несмотря на относительно невысокое разрешение этих устройств, их несомненные преимущества в следующем:

• детекция на очень больших расстояниях (от сотен метров до километров — часто производители приводят эти данные в документации);

• работа в сложных условиях (ночью в полной темноте без дополнительной подсветки, в условиях тумана, задымления, сильной засветки ярким источником, при частичном перекрытии листвой деревьев и др.);

• обнаружение возгораний, участков повышения температуры, мест разрывов/ пробоев, утечек и др. 

На рынке безопасности тепловизоры представлены далеко не у всех вендоров. Скорее всего, это связано не столько с высокой ценой устройств, сколько с довольно специфическим набором задач, где тепловизоры нельзя заменить камерами видеонаблюдения.

Впрочем, тут можно встретить и комбинированные решения «камера наблюдения + тепловизор». Более того, есть даже редкие решения, которые совмещают в себе тепловизор и PTZ-камеру со встроенной ИК-подсветкой.

Тепловизионные системы могут работать в широком диапазоне температур окружающей среды, а также на сильном морозе. Если тепловизор изначально не предназначен для работы на улице, то его можно поместить в специальный кожух (для обычных камер такие кожухи не подходят из-за разной рабочей длины волны).

АВТОНОМНЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ РАБОТЫ В УСЛОВИЯХ ПОВЫШЕННОЙ СЛОЖНОСТИ

Так называемые автономные системы могут объединять в себе целый ряд продвинутых возможностей, присущих камерам наблюдения и тепловизорам. Однако основная причина, по которой их можно поставить особняком и назвать автономными, — это наличие системы очистки стекла. Как минимум дворник, но в некоторых случаях производители предлагают решения с омывателем.

Такой функционал очень важен в случаях, когда камеры/тепловизоры устанавливаются в труднодоступных местах, а также в местах с повышенной степенью загрязненности. К тому же дворник позволяет поддерживать обзор камеры/тепловизора во время атмосферных осадков, удаляя мешающие обзору объектива налипающий мокрый снег или дождевую воду.

Например, при установке камер на столбах рядом с загруженным шоссе для видеомониторинга транспортных потоков снижение эффективности системы видеонаблюдения будет происходить по элементарной причине — загрязнения «стекла» перед объективом. И наличие системы очистки помогает не только поддерживать эффективность системы видеонаблюдения, но также экономить немалые средства на ее обслуживание.

Еще одна функция, которая может присутствовать в таких устройствах и повышать надежность их работы, — система антиобледенения.

ВЗРЫВОЗАЩИЩЕННЫЕ РЕШЕНИЯ ДЛЯ КРИТИЧЕСКОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ

Этот класс устройств работает в самых опасных условиях и на ответственной инфраструктуре — внутри и вне помещений, где имеются или же возможно появление взрывоопасных смесей пыли, паров, газов. В качестве примера — наземные, шельфовые и морские установки нефтегазодобывающей отрасли.

Производители предлагают как уже полностью готовые решения, так и специализированные взрывозащищенные кожухи, в которых можно разместить камеру с необходимыми для конкретных условий техническими параметрами. Одно из характерных отличий — исполнение из стали (как правило, 304 или 316L). Улучшенная версия 304 — марка 316 AISI, с дополнением молибдена, что дает хорошее коррозионное сопротивление в загрязненной атмосфере и морских условиях и обладает более высокой прочностью к высоким температурам. 
В данном сегменте значительную часть занимают именно взрывозащищенные кожухи. Причем такие кожухи есть как для камер наблюдения, так и для тепловизоров. Камеры уже во взрывозащищенном исполнении — это, как правило, единичные модели даже в линейках ведущих мировых производителей.

Самая распространенная маркировка взрывозащищенных камер в соответствии с ГОСТ Р 51330 1Ex d IIC T6 — это взрывонепроницаемая оболочка вида d для взрывозащищенного электрооборудования, в котором взрывозащита обеспечивается как при нормальном режиме работы, так и при вероятных повреждениях. Реже используется взрывозащита вида I — искробезопасная электрическая цепь, которая ввиду низкого искрового энергетического потенциала не может произвести зажигание взрывоопасной смеси, но ее можно использовать не для всех зон, и часто детали или схемы помещают в корпус, обладающий формой защиты, например Ехе или Exd.

Корпусы таких устройств созданы так, чтобы возникающие внутри них процессы, например появление искр, не привели в воспламенению окружающей среды. Сертификация по взрывозащищенности регламентируется рядом нормативов, например такими, как ATEX и IECEx. В России действует Технический регламент ТС 012/2011, по нему и сертифицируется взрывозащищенное оборудование в обязательном порядке. А ATEX только принимают во внимание его наличие при проведении сертификации по ТР ТС, но это не исключает повторную сертификацию в России, только ее частичное упрощение на усмотрение органа сертификации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Даже относительно неглубокое изучение отечественного рынка систем видеонаблюдения предоставляет пользователю большой выбор подходящих технических решений. Вопрос в бюджете, правильном подборе оборудования, реализации таких проектов. Несмотря на то что подавляющее количество этого оборудования производится в Юго-Восточной Азии, многие модели адаптированы для российских условий — и такая тенденция закрепляется на рынке все прочнее. 
При этом стоит помнить, что полагаться исключительно на маркетинговую информацию о продуктах — далеко не лучшее решение. Для надежности выбора нужна проверка в рабочих условиях.