ВИДЕО ОНЛАЙН
КОНСУЛЬТАЦИИ
Джаз

Статьи и обзоры систем автоматизации и безопасности

ПРЕДЫДУЩАЯ СТАТЬЯПРЕДЫДУЩАЯ СТАТЬЯСЛЕДУЮЩАЯ СТАТЬЯСЛЕДУЮЩАЯ СТАТЬЯ

23 декабря 2010

Типичная сеть охранного телевидения

 

Несмотря на то, что каждый из приборов, составляющих комплекс оборудования телевизионной сети системы наблюдения и охраны, имеет высокие технические характеристики (низкий уровень шума, достаточно широкую полосу частот, прекрасную динамику, отсутствие технических помех и электромагнитных наводок), далеко не всегда весь комплекс имеет столь же хорошие параметры. В смонтированной телевизионной сети основной вклад в ухудшение технических характеристик вносят, как правило, соединительные кабели и разъемы, а в уровень шумов и помех – неправильная разводка питания и заземления, неудачное размещение аппаратуры и другие, порой самые неожиданные, факторы. Кроме того, при первом включении, как правило, не все оборудование начинает функционировать в соответствии со спроектированной схемой, а иногда именно при первом включении выходит из строя. Обычно это происходит из-за неисправности компонентов, ошибок в монтаже, нарушения правил эксплуатации и механических повреждений.

Рассмотрим наиболее часто встречающиеся дефекты на примере телевизионной сети Локальной зоны – крупного объекта охраны, например атомной электростанции (АЭС). Предположим, что Локальная зона (ЛЗ) имеет специальное фортификационное сооружение (СФС), которое расположено на территории, ограниченной небольшим собственным периметром со специальными периметровыми средствами охраны. Для наблюдения за периметром по его углам установлены четыре телекамеры К1...К4, с помощью камеры К5 контролируется визуальная обстановка на въездных воротах и проходной ЛЗ. Территория ЛЗ и прилегающие к ней пространства, дополнительно контролируется скоростной поворотной телекамерой А1.

Визуальная обстановка в помещениях территории СФС контролируется телекамерами К6...К11, а камера К12 позволяет вести наблюдение за входом в СФС. Видеосигналы от телекамер по коаксиальным и оптическим линиям связи поступают на цифровой видеорегистратор DVR1 и с него ретранслируются на матричный коммутатор МS1. На цифровом видеорегистраторе производится непрерывная запись видеоинформации, а коммутация видеосигналов на мониторы М1...М3 поста наблюдения осуществляется с помощью матричного коммутатора МS1. Управление средствами переключения и записи осуществляется оператором с клавиатуры КВD1. Для просмотра записанной информации на мониторах М1...М3 видеовыходы «А» и «В» цифрового видеорегистратора DVR1 подключены к видеовходам матричного коммутатора.

Телевизионная система ЛЗ может управляться с центрального поста управления (ЦПУ) специальной системы физической защиты (ССФЗ) всего объекта. Для этого с определенных видеовыходов матричного коммутатора МS1 локальной зоны видеоинформация передается на ЦПУ по оптоволоконным линиям связи (транковым линиям) с помощью оптоволоконных передатчиков VT1 и VT2. Дистанционное управление матричным коммутатором с ЦПУ осуществляется по оптоволоконной линии передачи данных от ССФЗ. Оптоволоконный приемник DTR1 детектирует сигналы управления и подает их на объединитель кодов управления CMU1. Сюда же поступают коды управления от местного матричного коммутатора МS1. Объединенные коды поступают на линию управления скоростной поворотной телекамерой А1 и на селектор адреса DCU1. Селектор адреса декодирует команды управления, относящиеся к матричному коммутатору МS1, обеспечивая возможность управления им с коммутатора ССФЗ.

Линии связи локальной сети Ethernet подключают к сетевому оборудованию средства видеозаписи ЛЗ (многоканальный цифровой видеорегистратор DVR1 и одноканальный цифровой видеорегистратор BVC1). Это позволяет дистанционно анализировать видеоинформацию на ЛЗ и осуществлять оперативный контроль работы дежурного оператора ЛЗ при просмотре видеоинформации, записываемой видеорегистратором с основного монитора М1. С точки зрения развязки по земляным петлям ТВ-сеть ЛЗ спроектирована весьма удачно. Действительно, телекамеры периметра, а также скоростная поворотная камера, укрепленные на металлических опорах, развязаны по постоянному току от центрального оборудования оптоволоконными линиями связи. Телевизионные камеры на территории СФС формально не имеют электрического контакта с землей, так как укреплены на стенах и других конструктивных элементах здания, не обладающих существенной электропроводностью. Заземлению подвержено только центральное оборудование, размещенное в стойке 19’’, при этом заземляющий провод подводится к одной точке стойки, а далее разводится (звездообразная топология) в блоки сетевых розеток подключения аппаратуры.

 

 

Формально правильно собранная телевизионная сеть ЛЗ при включении будет работать на заводских установках, заложенных в аппаратуре. Однако на практике зачастую это выглядит иначе из-за ошибок, допущенных при монтаже оборудования и линий связи. Остановимся на типичных ошибках монтажа, способах их обнаружения (локализации) и устранения. Для этого удобнее всего телевизионную сеть разбить на зоны поиска, обеспечивающие возможность методом замещения локализовать местоположение дефекта в той или иной цепи прохождения сигналов. На схеме ТВ-сети ЛЗ таких зон четыре:

 

  • периметр ЛЗ с телекамерами К1…К5 и многоканальным оптоволоконным передатчиком BVF1,
  • территория СФС с телекамерами К6…К12 и цифровым видеорегистратором DVR1,
  • скоростная поворотная телекамера А1 с цифровым видеорегистратором DVR1,
  • остальное оборудование аппаратного комплекса в пультовой аппаратной.

 

Начнем анализ ситуации с исследования зоны 1. Контроль прохождения сигналов с данной зоны удобнее всего производить посредством цифрового видеорегистратора DVR1 в режиме «живого» видео. Для этого на видеовыход «А» DVR1 временно подключаем один из мониторов. Последовательно нажимая кнопки переключения видеосигналов на мониторе «А», в режиме «живого» видео наблюдаем изображения со всех телекамер. При этом на практике возможны следующие ситуации: 

1. Отсутствуют изображения со всех телекамер. Перечислим возможные причины: 

- Не подано питающее напряжение на все телекамеры. Следует подать питание на телекамеры.

- Неисправна оптоволоконная линия связи, индикатор питания на оптоволоконном приемнике горит, а индикатор прохождения сигнала Carrier не светится.

Возможно, не подано питание на оптоволоконный передатчик. Проверьте надежность подключения разъемов оптоволоконного кабеля к передатчику. ИК-излучение на конце оптоволоконной линии можно обнаружить с помощью черно-белой (назовем ее технологической) телекамеры. Если излучение есть, конец кабеля, отключенный от приемника, будет воспроизводиться технологической телекамерой как ярко светящаяся точка. Это будет свидетельствовать о том, что электропитание на передатчик подано и линия связи исправна.

Конечно, маловероятно, что все четыре коаксиальных кабеля, соединяющие выходы приемника со входами DVR1, неисправны, но и такой вариант на практике не исключается. 

2. Отсутствует изображение с одной (двух) из телекамер. Возможны следующие причины: 

- Нет контакта центральной жилы коаксиального кабеля со штырем разъема BNC.

Убедиться в этом можно путем перекрестного переключения двух выходов световолоконного приемника. Если изображение с телекамеры появится, а на другой камере пропадет, значит, неисправен кабель. Проверить соответствующий коаксиальный кабель, соединяющий выход приемника с входом DVR1. Если изображение не появится, то дефект надо искать в цепях со стороны оптоволоконного передатчика. 

3. На изображение одной из камер накладываются изображения других камер, при этом собственные изображения других камер воспроизводятся нормально (см. Рис. 1,2). 

Причина – отсутствие контакта в цепи оплетки коаксиального кабеля. На фото наложенное изображение преднамеренно показано с повышенным контрастом. На практике величина контраста накладываемого изображения, как правило, небольшая и существенно зависит от длины коаксиального кабеля и его качества. Тем не менее, даже при малом контрасте помеха легко обнаруживается визуально как плывущая по горизонтали картинка.

 

4. На изображении одной из камер срывается синхронизация нескольких строк в кадре (см.Рис. 3,4).

Причин появления такой помехи может быть множество. Маловероятно, что эта помеха может появиться в цепях передачи видеосигналов от оптоволоконного приемника к DVR1. Это может случиться, если заземление на приемнике будет отсутствовать, а его корпус будет, например, занулен (подключен к нулевому проводу). Тогда по оплетке кабеля будет протекать ток, выравнивающий потенциалы земли и нулевого провода. Этот ток создаст падение напряжения на оплетке, которое и будет вызывать такую помеху в виде срыва синхронизации. 

5. Отсутствует изображение с одной (двух) из телекамер. 

Проверка линий связи и аппаратных средств между оптоволоконным приемником и цифровым видеорегистратором DVR1 методом замещения свидетельствует о том, что все исправно. Причину неисправности следует искать на передающем конце, т. е. со стороны оптоволоконного передатчика. Сначала методом замещения, т. е. путем перекрестного переключения видеосигналов с телекамер, проверяем исправность всех видеовходов передатчика. Если все видеовходы воспринимают и передают видеосигналы исправных камер, то дефектными могут оказаться коаксиальные линии связи или устройства, включенные в разрыв этих линий.

К таким устройствам, прежде всего, относится «грозозащита». Периметральные телекамеры, как правило, устанавливаются на металлических опорах и при этом обязательно оснащаются техническими средствами грозозащиты. Со стороны оптоволоконного передатчика проверяем кабель на наличие короткого замыкания при выключенном питании телекамер. Мультиметром измеряем сопротивление между жилой и оплеткой коаксиального кабеля. Сопротивление должно быть несколько МОм и более. Если сопротивление равно нулю, короткое замыкание находится, непосредственно в коаксиальном разъеме. Если сопротивление имеет конечную величину, то можно примерно определить расстояние, на котором произошло замыкание, учитывая, что удельное сопротивление широко используемого коаксиального кабеля RG-59 составляет 33 Ом/км.

Если сопротивление неожиданно окажется несоизмеримо большим чем сопротивление для данной длины кабеля, то следует произвести измерения сопротивлений жилы и оплетки коаксиального кабеля по отношению к заземлению. Обе величины сопротивлений должны быть высокими (несколько МОм и более). Если одно из сопротивлений будет иметь величину, соизмеримую с сопротивлением коаксиального кабеля, то это будет свидетельствовать о замыкании соответствующей цепи кабеля на землю. Как правило, такая возможность обусловлена неправильной распайкой цепей устройства грозозащиты или неисправностью самого устройства. Всегда надо иметь в виду то, что отключенный от приемной аппаратуры коаксиальный кабель не должен иметь ни по цепи оплетки, ни по цепи жилы контакта с землей. Это условие должно выполняться и при подключенном кабеле к видеовыходу телевизионной камеры, так как у фирменных телекамер корпусной контакт разъема BNC гальванически развязан от корпуса камеры.

 

 

Обрыв в цепи кабеля, идущего от камеры, можно проконтролировать со стороны видеопередатчика следующим образом. Отключите электропитание от телекамеры и мультиметром замерьте величину емкости кабеля со стороны оптоволоконного передатчика. При исправной цепи коаксиальной линии вы измерите емкость разделительного конденсатора в цепи видеосигнала в самой телекамере. Эта величина обычно составляет 25-100 мкФ. Если кабель имеет обрыв, то вы измерите величину собственной емкости кабеля, которая для кабеля RG-59 составляет 53 пФ/м, т. е. даже при существенной длине кабеля (до 500 метров), величина его полной емкости будет существенно меньше величины разделительной емкости телекамеры. Итак, если измеренная величина соответствует величине разделительной емкости телекамеры, цепь кабеля исправна и, следовательно, неисправна телекамера. Если же емкость существенно меньше, имеется обрыв в цепи, как правило, центральной жилы кабеля. Если будет оборвана цепь оплетки, то от телекамеры опять же, как правило, будет воспроизводиться малоконтрастное смазанное по горизонтали изображение с хаотичным нарушением и строчной, и кадровой синхронизации.

Кроме проведенных выше измерений, обязательно проверьте пороги ограничения сигнала помехи от грозового разряда и возможного ограничения видеосигнала устройством грозозащиты. Сущность проверки следующая. Мультиметром в режиме проверки полупроводниковых диодов фиксируем величину напряжения ограничения между оплеткой и центральной жилой кабеля в прямом и обратном подключении прибора. Эти величины должны быть выше по абсолютной величине значения 1.2 В. В противном случае устройство грозозащиты идентифицируется как неисправное и его следует заменить. Если порог ограничения «сверху» окажется меньше, например 0.5 В, то изображение с телекамеры будет воспроизводиться на экране монитора ограниченное по «белому», т. е. картинка будет выбеленной (см. Рис. 5,6). При ограничении видеосигнала «снизу», меньше – 0.5 В, будет неустойчивая синхронизация воспроизводимого изображения или же полное отсутствие синхронизации из-за уменьшения (подрезания) амплитуды синхроимпульсов в видеосигнале. Все изложенное выше справедливо для устройств грозозащиты пассивного типа. Если устройство грозозащиты включает в себя электронные компоненты активного типа (усилители, развязывающие элементы на оптронах и прочие), то методика проверки значительно усложняется и определяется конкретной структурой самого устройства грозозащиты. Продолжим анализ ситуации с исследования зоны 2 (территория СФС с телекамерами К6...К12 и цифровым видеорегистратором DVR1). Контроль прохождения сигналов с данной зоны, так же как и для первой зоны, производим посредством цифрового видеорегистратора DVR1 в режиме «живого» видео. Для этого на видеовыход «А» цифрового видеорегистратора DVR1 временно подключаем один из мониторов. Последовательно нажимая кнопки переключения видеосигналов на монитор «А», в режиме «живого» видео, наблюдаем изображения со всех телекамер К6... К12. В связи с тем, что указанные телекамеры расположены внутри помещений и поэтому не оснащены устройствами грозозащиты, дефектными могут оказаться только соединительные коаксиальные линии, которые мы уже умеем проверять со стороны подключения к DVR1 (см. выше перечень дефектов для зоны 1).

Перейдем теперь к исследованию зоны 3 (Скоростная поворотная телекамера А1 с цифровым видеорегистратором DVR1). Контроль прохождения видеосигнала от телекамеры А1, так же как и для предыдущих зон, производим посредством цифрового видеорегистратора DVR1 в режиме «живого» видео. Для этого на выход «А» цифрового видеорегистратора DVR1 временно подключаем один из мониторов. Проверка цепи подачи видеосигнала на цифровой видеорегистратор DVR1 ничем не отличается от проверки цепей видеосигнала от телекамер зоны 1. Гораздо сложнее установить полную работоспособность линии управления поворотной камерой. Если изображение с телекамеры на мониторе «А» получено, то функцию управления камерой можно проверить, временно подключив линию передачи данных к выходу управления поворотными камерами видеорегистратора DVR1, а работу с клавиатуры KBD1 переключить на видеорегистратор. Далее проверяем управление. Если камера не управляется, то возможны несколько причин:

 

1. Неправильно установлен механический или электронный адрес телекамеры, т. е. номер адреса не соответствует номеру входа видеорегистратора.

Убедиться в этом можно путем подачи команды «Кратковременное отображение адресов всех камер». Если команда проходит по линии управления камерой, то на изображении в течение нескольких секунд высветится адрес установленный на телекамере. При несовпадении адресов их по инструкции на камеру следует привести в соответствие. 

2. Если камера не реагирует на команду «Кратковременное отображение адресов всех камер», то это свидетельствует о наличии неисправности в линии связи передачи данных.

Самая простая неисправность – это нарушение полярности цепей подачи данных в двухпроводной симметричной линии связи. Для устранения этой неисправности достаточно поменять местами концы подключения линии к DVR1. 

3. Если операция смены полярности подключения линии не помогает, следует перейти к детальному исследованию исправности линии по участкам.

Отключаем линию от видеорегистратора и измеряем активное сопротивления шлейфа линии. Оно должно быть несколько выше 100 Ом, так как входное сопротивление входа данных оптоволоконного приемопередатчика VR-DTR1 равно 100 Ом, а длина симметричной двухпроводной линии между видеорегистратором и приемопередатчиком невелика. Понятно, что при существенном отличии результата измерений в ту или другую сторону неисправность надо искать на этом участке линии.

В случае получения удовлетворительного результата измерений необходимо проверить наличие светового излучения на выходе оптоволоконного приемопередатчика VR-DTR1 с помощью технологической телевизионной камеры.

Далее проверяем наличие излучения на конце оптоволоконной линии связи, отключив оптоволоконный кабель от входа приемопередатчика VR-DTR1 (BBF2). Исправность двухпроводной линии между выходом данных BBF2 и входом данных скоростной поворотной камеры проверяем посредством измерения мультиметром сопротивления шлейфа, величина которого, как мы уже знаем, должна быть несколько выше 100 Ом. 

По окончании исследования первых трех зон на мониторах М1...М3 должна быть качественная картинка со всех камер, а скоростная поворотная телекамера А1 управляться с клавиатуры KBD1. О наличии дефектов относящихся к зоне 4 можно судить по отсутствию видеосигнала в ССФЗ либо по такой ситуации, когда с клавиатуры KBD в ЦПУ ССФЗ не управляется скоростная поворотная телекамера А1. Также могут наблюдаться трудности при подключении по сети Ethernet к цифровым видеорегистраторам DVR1 и BVC1.

Методика поиска дефектов в транковых оптоволоконных линиях от оптоволоконных передатчиков VT1 и VT2, а также оптоволоконной линии передачи данных (управление) к оптоволоконному приемнику DTR1 подробно описана в исследовании зоны 1 и 3. Подробнее остановимся на дефектах инсталляции линии Ethernet. Все неисправности можно разделить на два типа: программные и технические. Самой простой и наиболее распространенной программной ошибкой является несовместимость используемых IP-адресов в цифровых видеорегистраторах и компьютерах локальной вычислительной сети (ЛВС). Всем цифровым видеорегистраторам необходимо выставить уникальные IP-адреса, и, что важно, все они должны относиться к одной маске подсети. Если новые устройства подключаются к уже имеющейся ЛВС, то необходимо обратиться к системному администратору, чтобы тот предоставил свободные IP-адреса и указал используемую маску подсети. Зачастую компьютеры, входящие в состав комплекса телевизионной сети системы наблюдения и охра- ны, включены в выделенную ЛВС и не имеют сложных программных ограничений, поэтому соответствия IP-адресов единой маске подсети должно быть достаточно для связи двух и более устройств.

К техническим ошибкам инсталляции ЛВС отнесем неправильную коммутацию и повреждение кабельных линий, а также неправильное подключение сетевого оборудования. Будем исходить из тех соображений, что ЛВС спроектирована в соответствии со всеми требованиями и правилами построения компьютерных сетей. В таком случае, в первую очередь, стоит обратить внимание на световой индикатор Link на сетевых картах цифровых видеорегистраторов, сетевого оборудования и клиентского компьютера. Если данный световой индикатор не горит, то дефект, вероятнее всего, кроется в неправильной коммутации либо повреждении кабельных линий. Заметим, что свечение индикатора Link еще не является гарантией качественной связи между сетевыми устройствами. Более полную информацию можно получить, выполнив команду ping. Приемлемый ответ на данную команду должен быть меньше 1 мс и не содержать потерь пакетов. В случае большого времени ответа на команду ping либо постоянных потерь пакетов, следует заново обжать разъемы RJ-45, а если ситуация не изменяется, то при помощи мультиметра проверить целостность используемого UTP- либо STP-кабеля. 

Заключение

Невозможно описать все встречающиеся на практике дефекты инсталляции телевизионной сети, однако есть надежда, что приведенные выше выкладки позволят вам правильно сориентироваться в выборе простых методов и средств контроля исправности линий связи в телевизионной сети, а также в поиске и локализации ее дефектов.

 

Н. Е. Уваров, преподаватель кафедры «Системы безопасности» МФТИ

Д. Ю. Шмалько, руководитель группы стендовых испытаний ЗАО «Компания Безопасность»

17.08.2009

ЗАКАЗ ЗВОНКА