Обеспечение систем видеонаблюдения и видеорегистрации бесперебойным питанием
Современные достижения в области возобновляемых перезаряжаемых химических источников тока, а также широчайший выбор интегральных схем, предназначенных для выполнения специализированных функций в составе аккумуляторных систем обеспечения питанием, открыли новые возможности для создания современных интеллектуальных источников бесперебойного питания (ИБП). В статье описаны традиционные и перспективные технологии хранения энергии и приведен опыт разработки специализированных ИБП для систем видеонаблюдения и видеорегистрации.
Авторы: Александр Акимов, Антон Востриков, Юрий Чудиновский
Введение
В связи с бурным развитием рынка технических средств охраны объектов неизбежно возникают новые проблемы, которые в первую очередь вынуждены решать те, кто монтирует и эксплуатирует эти средства. В настоящее время системы охранного видеонаблюдения выделились в самостоятельную область средств охраны со своими сложившимися правилами и особенностями их эксплуатации [1]. Соответственно, появились и свои проблемы, присущие этой конкретной области. К одной из таких проблем можно отнести обеспечение гарантированного электропитания систем охранного телевидения.
Можно констатировать, что сегодня отсутствует комплексный подход к решению этого вопроса. Единственным нормативным документом, в котором сконцентрированы технические требования к системам охранного видеонаблюдения, в том числе и к электропитанию, является ГОСТ Р 51558-2008 «Средства и системы охранные телевизионные», заменивший устаревший стандарт ГОСТ Р 51558-2000. Согласно этому документу, основное электропитание системы должно осуществляться от сети переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 220 В. Электропитание отдельных технических средств допускается осуществлять от других источников с иными параметрами выходного напряжения, требования к которым приводятся в нормативных документах на устройства конкретного типа. Упоминается и о необходимости резервирования электропитания и регламентируются требования к резервному питанию: сеть переменного тока или постоянное 12 и 24 В, время работы системы в резервном режиме — не менее 0,5 ч, а также отмечается, что при использовании в качестве резервного питания аккумуляторных батарей следует обеспечить их автоматический заряд. На этом требования к электропитанию заканчиваются.
На практике электропитание систем охранного видеонаблюдения осуществляется с помощью источников электропитания, предназначенных для питания систем и приборов охранно-пожарных сигнализаций (ОПС), компьютерной техники, бытовых электроприборов и т.п. Такой подход зачастую осложняет работу таких систем.
Затруднения, возникающие при выборе источника электропитания для приборов и узлов видеосистем, во многом связаны с многообразием аппаратуры, применяемой в охранном телевидении. В результате мы получаем разнообразие напряжений, необходимых для питания таких систем. Это приводит к противоречивости требований к источникам питания (каждому виду напряжения присущи свои достоинства и недостатки), а также затрудняет сопряжение различных типов питания.
Высокие требования к качеству электропитания обусловлены большой ответственностью работы источников: в охранном телевидении применяется дорогая аппаратура. Кроме того, выход из строя какого-либо узла системы по вине некачественного электропитания может парализовать работу всей системы.
При этом сама необходимость установки системы резервного электропитания на объект не ставится под сомнение, так как очевидно, что несрабатывание или, наоборот, ложное срабатывание охранной или пожарной сигнализации либо утеря информации при передаче по какому-либо каналу связи могут стоить в сотни и тысячи раз дороже, чем система резервного питания.
Достаточно условно способы резервирования питания могут быть разбиты на несколько классов:
• Системы резервирования всего объекта. Как правило, это системы большой мощности (от 0,5 до 100 кВт), обеспечивающие подачу в сеть напряжения 220 В (с частотой 50 Гц), которым и питаются все вторичные источники. В основном для этой цели применяются бензиновые или дизельные электростанции, хотя в последнее время рынок все больше начинают завоевывать инверторные источники питания, работающие от аккумуляторов, а также комбинированные системы на основе альтернативных источников энергии (ветродвигатели, солнечные батареи и т.п.).
• Автономные источники бесперебойного или резервного питания для подачи электроэнергии на одно или несколько устройств или систем. Эти источники, как правило, имеют мощность до 500 Вт и обеспечивают выходные напряжения, характерные для питания приборов ОПС и связи, а именно 12, 24 и 60 В DC.
• Встроенные в прибор или узел системы резервного питания. В простейшем случае это гальванический элемент или аккумулятор, который нужно периодически подзаряжать с помощью внешнего устройства, в более сложном — аккумулятор со встроенным в изделие зарядным устройством.
Для небольших систем видеонаблюдения и записи целесообразно использовать компактный источник бесперебойного питания (ИБП или в англоязычном варианте — Uninterruptible Power Supply, UPS), в который включены аккумуляторная батарея (АКБ) и автоматическое зарядное устройство, входящее в состав системы или реализованное в виде отдельного блока. Этот вариант представляется наиболее универсальным и экономичным, так как к такому ИБП могут быть подключены одно или несколько устройств, соответствующие его требованиям по мощности и уровню питающего напряжения. А в качестве основного источника питания системы (и источника зарядного тока аккумулятора) может быть использован внешний или интегрированный модульный преобразователь (адаптер) напряжения от сети переменного тока нужной мощности.
Сегодня на рынке существует немного специализированных резервированных источников электропитания для систем видеонаблюдения. А проблемы при этом остаются прежними — разные значения напряжения, требуемые для питания различных частей системы, жесткие требования к верхним порогам выходных напряжений, соблюдение условий электромагнитной совместимости и т.п. Кроме того, добавляются вопросы обеспечения необходимого времени резервирования питания: системы охранного наблюдения и записи могут включать в свой состав весьма энергоемкие узлы, что влечет за собой необходимость увеличения емкости АКБ, входящих в состав ИБП. (Несмотря на заявленное в ГОСТ Р 51558-2008 время резерва 0,5 ч, на практике зачастую необходимо резервировать питание на значительно больший срок.)
В последнее время распространение получили системы видеонаблюдения, построенные на базе микропроцессорных систем обработки сигналов, способные принимать информацию от нескольких видеокамер и микрофонов, передавать ее на устройства воспроизведения, а также выполнять оцифровку и сжатие аудиовидеопотока, запись на компактные цифровые носители информации и передачу по локальной сети Ethernet. Такие устройства называют цифровыми видеорегистраторами (ЦВР) [2]. Применение подобной аппаратуры в составе систем видеонаблюдения позволяет существенно расширить их функциональные возможности, а также сделать систему более компактной, надежной и экономичной [3]. В таком случае требуется обеспечивать качественным питанием не только видеокамеры, но и микропроцессорные устройства управления и записи, особенно при переходе из основного в аварийный (при исчезновении питающего напряжения) режим работы.
Еще бóльшую актуальность применение подобных источников приобретает в специальных системах, в том числе имеющих дело с обработкой видеоинформации [4].
Из вышесказанного можно сделать вывод, что создание компактных, универсальных и надежных ИБП для аппаратуры видеонаблюдения и видеорегистрации, удовлетворяющих современным требованиям и потребностям,— перспективная задача.
Заключение
Достигнутые характеристики возобновляемых перезаряжаемых химических источников тока — аккумуляторов, а также доступность разнообразной полупроводниковой элементной базы сделали реализацию специализированных интеллектуальных ИБП возможной и экономически целесообразной. При этом повсеместное внедрение систем видеонаблюдения и видеорегистрации, особенно в составе охранных систем, ставит вопрос о нахождении эффективного подхода к обеспечению отдельных компонентов таких систем бесперебойным питанием.
Видится обоснованным с различных точек зрения вариант распределенного размещения источников, обеспечивающих резервированным питанием оборудование видеонаблюдения и видеорегистрации, связное и охранное оборудование и т.д.
«АСК Лаборатория», компания контрактной разработки электроники, выполнила несколько проектов по разработке специализированных компактных ИБП для ответственных применений на основе современных литий-полимерных и литий-ионных нанофосфатных (LiFePO4) аккумуляторных элементов (рис. 6). В линейке наработанных видов дизайна есть источники емкостью от 30 до 250 Вт·ч с возможностью питания как от сети переменного тока, так и от адаптеров напряжения с низковольтным выходом. В зависимости от примененного типа аккумуляторов такие источники способны работать не только в отапливаемых помещениях, но и снаружи, при температуре до –30 °C [11].
Литература
1. Дамьяновски В. CCTV. Библия охранного телевидения / Пер. с англ. М.: Ай-Эс-Эс Пресс, 2002.
2. Гедзберг Ю. М. Охранное телевидение. М.: Горячая линия – Телеком, 2005.
3. Астапкович А.М., Востриков А.А., Сергеев М.Б., Чудиновский Ю. Г. Информационно-управляющие системы на основе Интернета // Информационно-управляющие системы. 2002. № 1.
4. Бронштейн И.Г., Васильев В.Н., Лившиц И.Л., Сергеев М.Б. Оптико-информационные системы для подводных исследований. СПб: ИТМО, 2009.
5. www.bast.ru
6. Ефимов В.П. Источники питания РЭА. Учебное пособие. Ульяновск: УлГТУ, 2002.
7. Лаврус В. С. Батарейки и аккумуляторы. К.: Наука и техника, 1995.
8. Коровин Н. В. Химические источники тока. Справочник. М.: Изд-во МЭИ, 2003.
9. Таганова А.А., Пак И.А. Герметичные химические источники тока для портативной аппаратуры: Справочник. СПб.: Химиздат, 2003.
10. www.a123systems.com
11. www.ask-lab.com