Создание видеонаблюдения по витой паре: все нюансы

Коаксиальный кабель для видеонаблюдения

Составные элементы коаксиального кабеля

Для подключения аналоговых камер наиболее часто используется коаксиальный кабель для видеонаблюдения, вроде того, по которому внешняя антенна подключается к телевизору или приемнику. Этот тип кабеля представляет собой медную жилу, заключенную в толстый слой пенистого диэлектрика, который покрыт снаружи экранирующей защитной оболочкой, благодаря которой обеспечивается хорошая защита от помех и возможных потерь сигнала. Наиболее часто для видеонаблюдения используются отечественные марки РК-75-2-13,РК-75-4-12 (РК – радиочастотный кабель), или импортные аналоги – RG-59, RG-6, RG-11.

При выборе коаксиального кабеля необходимо учитывать такие немаловажные параметры, как длина и место прокладки (внутри помещения или на улице), и в зависимости от этого приобретать подходящую марку провода.

К примеру, РК-75-2-13 мы прокладываем при длине линии, не превышающей 100 метров, а при более значительных расстояниях (от 100 до 300 метров) используем марки РК-75-3-…, при расстояниях свыше 300 метров обычно применяем UTP (об этом ниже).

Кабель RG-6 отличается от своих российских аналогов РК-75 в первую очередь тем, что имеет больший диаметр центрального проводника и оболочки. Также он способен пропускать несколько больший диапазон частот, нежели РК-75, к примеру, камеры типа HD-SDI отказываются работать с РК, и прекрасно передают сигнал по RG-6 при длине линии более 10 м.

Для наглядности и больших подробностей приведем таблицу, отражающую зависимость типа провода от расстояния.

Выбор кабеля в зависимости от расстояния регистратора до камеры

Выбирая коаксиальный кабель для видеонаблюдения, обязательно убедитесь в том, чтобы центральный проводник был полностью медным, в противном случае сигнал будет очень слабым.

Помимо всего прочего, коаксиальный кабель различается по другим техническим критериям, таким как:

• Гибкость – в случаях, когда прокладка видеокабеля предполагает его изгиб в нескольких местах, необходимо приобретать провод с многожильным центральным проводником, который будет иметь повышенную гибкость, по сравнению с монолитным.
• Волновое сопротивление – для видеонаблюдениия наиболее часто применяются кабели с сопротивлением 75 Ом;
• Степень защиты от помех – наличие экранирующих оболочек;
• Диаметр изоляции;
• Степень затухания сигнала;

Плюсы. Основным преимуществом данного типа кабеля является его высокая устойчивость к помехам, доступная цена, способность передачи как видео, так и аудио сигнала.

Минусы. К недостаткам коаксиального кабеля можно отнести высокую стоимость коннекторов, легкую повреждаемость, ограничения по расстоянию прокладывания. При использовании марок РК возникает необходимость в отдельной прокладке провода питания, хотя этот момент не всегда можно отнести к недостаткам, т. к. для бюджетных систем вариант питания по отдельному кабелю будет гораздо дешевле – экономия заключается в подаче питания на несколько камер одновременно, а также в высокой стоимости КВК.

Также при осуществлении питания отдельно от основного кабеля передачи сигналов появляется возможность подключения камер к сети вдали от видеорегистратора, что практически невозможно сделать при помощи комбинированного кабеля.

Оптика. Магистральные линии, вертикальная часть СКС и периметр

Волоконно-оптические линии используются для соединения кроссовых, серверных, коммутаторов. Волоконно-оптические линии обладают рядом преимуществ перед медными: большая длина (до нескольких десятков километров), гальваническая изоляция, защита от помех и наводок (возможна совместная прокладка с силовыми кабелями), высокие скорости передачи информации. У оптики нет альтернатив для периметральных систем видеонаблюдения.

Работать с оптикой не сложнее, чем с медным кабелем при наличии специального инструмента: сварочного аппарата и рефлектометра. Существует множество организаций, которые специализируются на сварке и сертификации оптоволоконных линий. Стоимость подобного рода услуг невысока. Проектировщику следует только обеспечить соответствие требованиям стандарта СКС и заложить в проект все необходимое для обустройства оптических кроссов.

Типовая схема оптической линии связи

В оптоволоконной линии всегда присутствуют оптические кроссы. Муфты служат для ответвления и сращивания волоконно-оптического кабеля. Частый вопрос: “Сколько сварок в волоконно-оптической линии допускается?”. Каждое сварное соединение в муфте или кроссе – это неоднородность, которая вызывает потери, связанные с переотражениями и ослаблением светового пучка. Потери в качественном сварном соединении составляют от 0,02 дБ, что в несколько раз меньше потерь на разъемных соединениях – 0,15-0,3дБ. С учётом того, что общие максимальные потери в линии измеряются единицами дБ, при разумном количестве сварных точек потерями на сварке можно пренебречь.

Расчет затуханий в оптоволоконной линии должен производиться с учётом потерь в кабеле, в сварных точках, в разъемных соединениях. Расчет достаточно фундаментален и заслуживает отдельной статьи. Для локальных кроссов и расстояний до нескольких километров, когда очевидно, что запас длины и количества соединений достаточно большой, расчёт можно и не производить.

Преимущества и недостатки аналоговых камер

Преимущества

• Доступная стоимость по сравнению с цифровыми устройствами, моделей с сопоставимым уровнем разрешения;
• Большая номенклатура продукции, а также разнообразные модельный ряд аналоговых видеокамер с различными техническими и эксплуатационными характеристиками. Проще сделать выбор устройства с оптимальными характеристиками для решения определенной задачи;
• В большинстве случаев, функциональная совместимость оборудования выпущенного различными производителями;
• Простота подключения аналоговой камеры и настройки. Аналоговые видеокамеры легко запрограммировать из-за небольшого количества выполняемых функций;
• Доступность расходных материалов и сопутствующих товаров.

Недостатки

• Большинство производимых камер и практически все устройство старого образца имеют довольно ограниченный функционал, но эта проблема решается в новых моделях которые получили аппаратный Вектор движения, встроенные микрофон и динамики, или разъем для их подключения;
• Существуют определенные ограничения для интеграции с цифровыми охранными системами и СКУД;
• Видеосигнал не шифруется при передаче.
• Сложности в масштабировании и переходе системы на цифровые технологии.

? Требования к видеокамере

Нужно ли вешать табличку «Ведется видеонаблюдение» при установке камеры в доме? Законодательно такое требование не установлено, но видеосъемка не может быть скрытой. Это обязательное условие.

Специальные техсредства для негласного визуального наблюдения и для маскировки камеры использовать нельзя: такая возможность предусмотрена только для полицейских в ходе проведения оперативно-розыскных мероприятий – на основании ; .

Как заставить соседа выключить перфоратор
Читать

Как бороться с соседями, которые громко слушают музыку
Подробнее

Незаконная перепланировка у соседей
Смотреть

Категории UPT

Международный стандарт ISO 11801 регламентирует производство UPT кабеля по 7 категориям. Категория 1 и 2 имеют частоту передачи сигнала 0,1 МГц и 1 МГц.

Используются исключительно для трансляции звука в телефонных коммуникациях или информации посредством модема. Категория 3 и 4 передают сигнал в  полосе 16 МГц и 20 МГц и при скорости передачи данных, не превышающих 10 Мбит/с и 16 Мбит/с соответственно.

Для прокладки сетей в системах видеонаблюдения они малопригодны.

Категория 5 и 5е – устаревшие виды кабелей. Используемые диапазоны частот 100 МГц и 125 МГц дают возможность транслировать видео со скоростью от 100 до 1000 Мбит/с.

Кабель 5е более устойчив к наведенным электромагнитным воздействиям. Пригодны для трансляции видеосигнала с аналоговых камер.

Категория 6 и 6А – используется в перечне стандартов с 2008 года. Используемые диапазоны частот 250 МГц и 500 МГц. Применимы для прокладки скоростных и мегабитных локальных сетей. Подходящая витая пара для видеонаблюдения в системах с большим количеством цифровых камер, объединенных коммуникатором или концентратором.

Категория 7, учитывая, что согласно ISO 11801 в этом кабеле экранирована каждая пара и общая оплетка, фактически это S/FTP. Частота 600—700 МГц при скорости передачи до 100 Гбит/с.

Применять его в системах видеонаблюдения нецелесообразно из-за высокой стоимости и помех, которые может создать экранирование.

ПРОВОДА ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ПИТАНИЯ К ВИДЕОКАМЕРЕ

Для подачи питания на камеру видеонаблюдения требуются, как минимум:

• провода и кабели;
• коммутационные изделия: штекеры, разъемы и пр.

Поскольку видеокамеры с напряжением 12 Вольт встречаются чаще всего, при рассмотрении вопроса подключения электроэнергии будем рассматривать этот случай. По большому счету, все что будет сказано применимо для любых вариантов, кроме камер на 220 Вольт.

С учетом того, что рассматриваемые подключения являются слаботочными, теоретически можно использовать любой провод (от силового до сигнального). Кабели с многопроволочными жилами предпочтительней однопроволочных по причине гибкости. Причем это свойство бывает полезно не столько при прокладке кабеля, сколько при его соединении с разъемом.

Но, тем не менее, главным критерием выбора провода является его сечение (см. пример расчета в конце статьи).

Лично для меня оптимальным вариантом является ШВВП 2х0,5 или ШВВП 2х0,75 с сечением жилы 0,5 и 0,75 мм2 соответственно.

Для облегчения жизни монтажника существует комбинированный провод для систем видеонаблюдения КВК. Он представляет собой объединенные общим слоем изоляции коаксиальный кабель и уже упоминавшийся шнур ШВВП. Выгода при этом заключается в прокладке одной линии вместо двух.

В каких-то случаях это критично, в каких-то нет, но один недостаток следует отметить. Это необходимость установки блока питания в непосредственно близости от видеорегистратора.

В противном случае придется разделывать кабель посередине, провод питания пойдет на блок, а коаксиал – к регистратору. Зачастую это неудобно и явных выгод не сулит.

Кроме того, такое решение приемлемо для аналоговых камер, поскольку IP видеокамеры подключаются по витой паре, а не коаксиальному кабелю (речь идет о передаче видеосигнала). Стоит заметить, что организация их питания имеет дополнительные возможности.

Иногда требуется камера с автономным питанием. Это может быть беспроводная WiFi камера, или видеокамера с записью на карту памяти или флешку. Интересующиеся могут заглянуть сюда, но должен заметить этот вариант скорее исключение чем правило.

Разъемы для подключения питания камер можно разделить на две группы по способу соединения с проводом:

• под пайку;
• под винт (зажим).

Первый тип обеспечивает надежное долговременное соединение. Способ этот достаточно трудоемкий и в «полевых» условиях неудобен. Для этих случаев лучше подходит второй вариант.

РАЗЪЕМЫ ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ КАМЕР

Для аналоговых камер используются разъемы типа BNC. Различные конструктивные исполнения могут предусматривать наличие гнезда BNC для видеосигнала, плюс- отдельного коннектора для подачи напряжения питания (непосредственно на корпусе или на гибком выводе)- вариант 1.

При отсутствии специальных соединителей (выводятся 3 гибких провода), используется схема подключения варианта 2. Цветовая гамма проводов приводится в паспорте, чаще всего используются

• черный- общий
• красный- «+» питания
• желтый (зеленый, синий)- видеосигнал.

Обратите внимание, если общий провод один- он является общим для сигнала и напряжения питания. Напряжение питания может быть 12 Вольт постоянного тока- чаще, 220 Вольт переменного тока- реже или 24 В постоянного напряжения

BNC разъемы для камер конструктивно по способу соединения бывают: резьбовые, под пайку, обжим, винт. Самые сложные в монтаже разъемы- под пайку, гораздо проще под винт(оправдано если центральная жила гибкая), обжим- требует специального инструмента. Оптимальным считаю резьбовое соединение разъема, правда, соединение под пайку более надежно.

Несколько фотографий процесса подключения камер видеонаблюдения можно посмотреть здесь.

Последний рисунок условно показывает основные элементы кабеля и разъема, их взаимное сопряжение.

Структурная схема системы уличного видеонаблюдения

Благодаря построению системы видеонаблюдения на основе IP камер структурная схема системы получилась очень простой и представляет собой видеокамеры с блоком питания, подключенные с помощью кабеля витых пар к портам роутера. Выход роутера WAN подключен к сети Интернет. Видеокамеры устанавливаются на улице, а роутер и блок питания видеокамер в металлическом боксе в подъезде дома.

Применение IP камер в системе видеонаблюдения исключило необходимость установки видеорегистратора в непосредственной близости от них. В дополнение запись видеоизображения может осуществлять любой желающий имеющий доступ в Интернет с помощью стационарного компьютера, ноутбука или видеорегистратора. При этом для записи подойдет даже самый маломощный компьютер, главное чтобы винчестер был достаточного объема.

Из личной практики, для записи изображения с трех видеокамер цветного изображения в течение суток в формате Full HD (1920×1080) при частоте 5 кадров в секунду требуется 30 Gb места на винчестере. В неделю, что вполне достаточно, архив будет занимать всего 210 Gb, что для современных жестких дисков совсем немного.

Представленная схема системы видеонаблюдения позволяет легко увеличить количество видеокамер. Достаточно заменить четырехпортовый роутер на роутер с восьмью портами.

Если видеокамеры установлены на значительном удалении друг от друга, то целесообразно подключить их отдельными группами. Каждая дополнительная группа подключается к сетевому коммутатору (свитчу), а свитч подключается к роутеру всего одним кабелем витых пар.

При такой схеме построения системы видеонаблюдения через Интернет, вне зависимости от количества видеокамер, понадобится только одни фиксированный IP.

Если требуется создать локальную систему видеонаблюдения без подключения к Интернету, то тогда роутер заменяется коммутатором, к которому можно подключить любое количество компьютеров, сервер, видеорегистратор и другие IP устройства. Число подключаемых устройств ограничивается только количеством портов и быстродействием коммутатора. Все порты коммутатора равнозначны и поэтому правил подключения устройств, если это не указано в документации к коммутатору, нет. Схема организации простейшей локальной системы видеонаблюдения изображена на фотографии.

Таким образом, минимальный комплект системы видеонаблюдения может состоять всего из одной IP черно-белой или цветной видеокамеры и компьютера. Если создается система видеонаблюдения, состоящая из большого количества видеокамер, то дополнительно понадобится коммутатор или роутер любого производителя.

Оптоволоконные кабели: выбор для серьёзных проектов

И для аналоговых, и для цифровых камер используется легендарное, но всё более доступное оптоволокно. Кабели этого типа абсолютно не подвержены электромагнитным помехам, расстояние до источника может измеряться десятками километров, затухание сигнала по сравнению с традиционными проводами в них едва присутствует.

Но до сих пор применение оптоволоконных кабелей в «офисном» и «домашнем» сегменте видеонаблюдении имеет больше недостатков, чем достоинств:

• монтаж требует профессиональных навыков и специфических инструментов. Неспециалисту не обойтись без значительных затрат как по времени, так и по деньгам;
• дополнительные затраты на приёмники и передатчики видео по волокну в дополнение к высокой стоимости самого кабеля (около 60 – 300 руб. за метр);
• слабая гибкость по сравнению с коаксиалом и витой парой: световые «провода» боятся изгибов, растяжений и физических воздействий.

Оптический кабель для видеонаблюдения с успехом применяется на более крупных объектах, чем дом, дача или небольшой офис. В такой сфере у оптоволокна есть серьёзные преимущества. Как правило, оптоволокно используется, все-таки как «средство» передачи информации, т.к. в любом случае понадобится использовать некие преобразователи (передатчики и медиа-конвекторы) сигнала, что бы подключить видеокамеру по оптоволокну.

Подключение IP-камеры своими руками

Для начала следует заметить, что легче всего собственноручно подключить камеру наблюдения в квартире, это не займёт много времени и затрат. Сложнее и дороже будет установить прибор для охраны загородного дома, коммерческого здания и т.д.

Схема IP видеонаблюдения.

Для самостоятельной установки, вам понадобятся:

• камера;
• сервер (компьютер или ноутбук);
• роутер.

Для того чтобы ваша система видеонаблюдения начала работать, необходимо соединить все её компоненты друг с другом:

1. Установите камеру в место её постоянного пребывания, так, чтобы вы могли видеть необходимые участки.
2. Соединить её с роутером, воспользовавшись IP-адресом, логином и паролем, указанными на упаковке.
3. Подключите камеру к серверу: с помощью кабеля соедините камеру и компьютер, в поисковой строке любого браузера вводите тот же IP-адрес камеры, в открывшемся окне настроек выберите подраздел сетевых настроек, а в строке «IP-адрес» — опцию «получать автоматически».
4. Нужно узнать номер порта, который устройство использует для входящего соединения (зачастую это порт 80).
5. Установите логин и пароль, с помощью которых можно будет заходить в сетевой интерфейс камеры. Отключите шнур, соединяющий камеру с сервером.

Волоконно-оптическая технология

Первоначально роль таких волокон была ограничена только передачей аналоговых сигналов в системах с амплитудной модуляцией (AM) и частотной модуляцией (FM). Однако благодаря развитию цифровых технологий их роль в передаче видеосигналов полностью изменилась. В настоящее время оптические волокна позволяют передавать огромные объемы данных на большие расстояния. И что еще важнее, эта передача абсолютно безопасна и ограничена от любых электромагнитных помех.

Основным преимуществом волоконно-оптической передачи является ее широкий спектр применения. Волоконная оптика обеспечивает гораздо большую дальность передачи, чем кабели Cat-5. Это видно по стандарту IEEE 802.3ab, который в случае передачи по кабелю Cat-5 ограничивает каждый гигабит до 100 метров. В то же время при передаче по оптоволоконному кабелю этот показатель может быть расширен до десятков километров (даже до 70 километров). По этой причине оптические волокна незаменимы при проведении современных систем IP-видеонаблюдения в удаленные места.

Системы передачи видео, основанные на оптоволоконных кабелях, характеризуются невероятным сроком службы (многие оптоволоконные установки, созданные 20 лет назад, до сих пор прекрасно работают). Их основа, в отличие от кабеля Cat-5, была сделана из стекла, а не из металла. Это означает, что они абсолютно нечувствительны к ударам молнии, коротким замыканиям, перекрестным помехам и другим электрическим сбоям. Они легки, долговечны и чрезвычайно устойчивы к перепадам температуры.

Монтажная коробка

Соединения разъёмов прячут в уличную монтажную коробку для защиты от влаги и пыли. Кабели заводят снизу, чтобы через них не затекала вода.

Многие модели современных видеокамер имеют функцию детекции движения. При этом обнаружение движущихся объектов может осуществляться как программным, так и аппаратным способом.

ПРОГРАММНАЯ ДЕТЕКЦИЯ

Практически у всех бюджетных и у большинства видеокамер среднего класса обнаружение движения реализовано программным способом. Это означает, что в качестве оборудования используются элементы самой камеры, в частности светочувствительная матрица.

Изображение, спроецированное на матрицу, оцифровывается, после чего программа сравнивает полученные данные с предыдущим кадром. Если в экспозиции произошли изменения, программа принимает решение об обнаружении движения и начинает видеосъемку.

У более дорогостоящих IP камер видеонаблюдения программное обеспечение имеет модуль интеллектуального анализа (видео аналитики).

Такие устройства прежде чем начать запись могут фильтровать поступающие данные по размеру, движению в ограниченной зоне, цвету объекта, а также может выполнять сопровождение объекта по траектории движения, их подсчет (с учётом направление движения) и т.п.

Камеры с программным детектором движения стоят существенно дешевле аппаратных аналогов с сопоставимым функционалом. Однако они имеют существенные технические ограничения. Главный недостаток, это ограниченная дальность обнаружения движения — 15-25 м не более.

Вторым недостатком является слишком высокая чувствительность и большое количество ложных срабатываний на посторонние предметы. Прежде всего, это

• осадки: дождь, снег, град;
• тень от облаков, засветки фарами автомобилей.

В ночное время данный фактор дополнительно усугубляется, ведь матрица, перешедшая в режим день-ночь, существенно увеличивает светочувствительность.

В принципе точная настройка чувствительности детектора движения не так важна для видеонаблюдения, как для охранной сигнализации.

Результатом неправильной настройки могут стать всего лишь несколько лишних мегабайт записанного видео, не несущего никакой полезной нагрузки. Однако при необходимости создания на базе видеконтроля системы безопасности (охранное видеонаблюдение) она будет неэффективной.

АППАРАТНАЯ ДЕТЕКЦИЯ

Камеры видеонаблюдения с аппаратным способом детекции движения, как правило, представляют собой компактные устройства гибридного типа. Они используются в качестве моноблочных систем сигнализации для контроля небольших помещений на удаленных объектах: дачи, гаражи, магазины и т.п.

Конечный участок системы видеонаблюдения: компьютерная сеть

Наверное, этот раздел не совсем относится к прокладке проводов. Но именно сегмент платформы видеонаблюдения «от регистратора до компьютера (роутера)» вызывает у новичков больше вопросов. Парадоксально, но это ещё и наиболее простой участок системы. И подача питания здесь не требуется, хотя она возможна и по LAN-кабелю – технология PoE поддерживается «гражданскими» устройствами всё чаще.

Поступивший с камер видеосигнал обрабатывается видеорегистратором, одновременно записывается на жёсткий диск внутри DVR, при желании владельца – транслируется на экран телевизора, компьютерного монитора, смартфона или планшета. Даже на другой конец планеты, если система подключена к интернету.

Способ связи ДВР с окружающими вычислительными устройствами (ПК, ноутбуки, мобильные гаджеты) – классическая компьютерная сеть. Обычно – подключённый к роутеру интернет, который раздаётся девайсам по Wi-Fi. Одновременно Wi-Fi объединяет между собой разные устройства. Видеорегистратор должен стать одним из подключенных в сеть гаджетов: с точки зрения роутера, он не отличается от ноутбука или смартфона.

Для передача видеосигнала в сегменте между DVR и роутером достаточно использовать классический сетевой кабель (витая пара), и протянуть его от видеорегистратора до маршрутизатора.

А с трансляцией видеосигнала от роутера к конечным устройствам (компьютерам и мобильным девайсам) отлично справится уже имеющаяся Wi-Fi-сеть. Задержки связи в этом сегменте минимальны, протягивать провода от точки доступа – неблагодарное занятие.

«Удлинители» (экстендеры)

Можно сказать, что это — предыдущий вариант, 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, питающихся по PoE.

Заметим, что экстендеры можно подключать друг за другом. Как и коммутаторы.

Как видно из рисунков, экстендер размещается не реже чем через каждые 100 метров «медного» Ethernet-кабеля (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.

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.