Термокожухи

ТЕРМОКОЖУХИ

В системе охранного видеонаблюдения кожухи для видеокамер являются основной защитой телекамер от негативных воздействий окружающей среды.

Кожухи для видеокамер разделяют на две основные группы:

• гермокожухи — предназначены для защиты камеры от проникновения пыли, попадания влаги или механических повреждений; эксплуатируются внутри помещений;
• термокожухи — предназначены для обеспечения работоспособности телекамеры в условиях неблагоприятного воздействия окружающей среды, прежде всего, в условиях низких температур. Термокожухи используются в системах наружного видеонаблюдения и принципиально отличаются от гермокожухов наличием системы обогрева.

Условия функционирования телекамер

Прежде чем рассматривать характеристики термокожухов, рассмотрим условия, необходимые для благоприятного функционирования видеокамеры.

Для защиты камеры и объектива от механических повреждений, попадания воды и проникновения пыли необходима прочная герметичная оболочка. Степень защиты от агрессивных воздействий внешней среды – одна из основных технических характеристик кожухов для видеокамер. Международным стандартом является маркировка степени защиты кодом IP. Для уличных термокожухов оптимальной является степень защиты IP66, что означает полную защиту от пыли, и сильных струй воды с любого направления. Гермокожухи, устанавливаемые в помещениях, могут иметь степень защиты IP64, гарантирующую полную защиту от водяных брызг и проникновения пыли.

Температура воздуха внутри кожуха должна быть в пределах диапазона рабочих температур видеокамеры. Большинство CCTV-камер стабильно работают при -10…+50ºС. IP-камеры имеют более узкий температурный коридор: +5…+50ºC. Для поддержания оптимальной рабочей температуры камеры используются термокожухи.

Относительная влажность воздуха не должна достигать уровня образования конденсата, который не только является угрозой для электронных схем телекамеры, но и в случае образования его на стекле обзорного окна термокожуха искажает изображение, передаваемое видеокамерой.

Обеспечение защиты камеры от воздействия электромагнитных полей осуществляется благодаря использованию кожухов с заземленным соответствующим образом металлическим корпусом.

Расположение рядом с камерой (внутри термокожуха) дополнительных устройств, —  источника питания видеокамеры, устройства для передачи видеосигнала по витой паре или блока "грозозащиты", — позволяет защитить вышеперечисленные устройства от негативного воздействия внешней среды и уменьшить уязвимость их взаимосвязи с телекамерой.

Характеристики термокожухов

Рабочий диапазон температур

Основной параметр термокожуха — температурный диапазон окружающей среды, при котором внутри корпуса термокожуха поддерживается температура, не выходящая за пределы диапазона рабочих температур видеокамеры, который обычно составляет -10…+50°С (для IP-камер +5…+50°С). При выборе термокожуха надо обязательно обращать внимание на то, чтобы диапазон рабочих температур кожуха соответствовал климатическим условиям территории, где будет устанавливаться система видеонаблюдения.

Системы обогрева термокожуха

Принципиальная схема системы обогрева включает в себя температурный датчик и один или несколько нагревателей. Обычно элементом управления (вкл/выкл) нагревателя является биметаллическое термореле. Поддержание требуемой температуры внутри термокожуха достигается одним из нижеследующих способов или их сочетанием:

• нагрев монтажной пластины, на которую устанавливается видеокамера;
• использование нагревателей сложной формы (U-образные, спиралевидные);
• установка вблизи смотрового стекла нагревателя резисторного типа;
• эффективное распределение мощности обогревателя вблизи обзорного окна;
• непосредственный обогрев смотрового стекла по периметру;
• прямой обогрев корпуса камеры.

Кроме негативного воздействия низких температур на оборудование в термокожухе существует угроза образования конденсата на смотровом стекле. Традиционным способом защиты от конденсата является пакетик силикагеля, поглощающего водные пары, но намного более эффективным является непосредственный обогрев периметра смотрового стекла или распределение мощности обогревателя вблизи обзорного окна термокожуха. Некоторые модели термокожухов имеют вентилятор, обеспечивающий конвекцию воздуха в замкнутом пространстве кожуха. Однако применение вентилятора эффективно лишь в том случае, когда корпус камеры занимает незначительную часть объема корпуса, иначе его использование не является оправданным.

Защита от воздействий окружающей среды

Вторым по важности параметром является герметичность термокожуха для видеокамеры, т.е. степень защиты от негативного воздействия внешней среды. Большинство современных термокожухов имеют степень защиты IP-66. Согласно ГОСТ 14254-96 это гарантирует пыленепроницаемость корпуса термокожуха и защиту от сильных струй воды с любых направлений. Данная степень герметичности вполне достаточна всепогодных термокожухов в системах наружного видеонаблюдения.

Следует помнить, что более высокий показатель маркировки кода IP не гарантирует большую степень защиты корпуса, как считают многие. Наоборот, согласно шестому разделу ГОСТ 14254-96 корпуса изделий маркировкой IP-67 и IP-68 «непригодны для выдерживания воздействий струй воды». Таким образом, такие термокожухи менее пригодны для эксплуатации в уличных условиях чем аналогичные с маркировкой IP-66 и даже IP-65.

Напряжение питания термокожуха

Питание термокожуха выбирается исходя из действующих на защищаемом объекте правил электробезопасности и имеющейся системы бесперебойного питания. Обеспечить кожух на больших расстояниях проще напряжением  ~220В, однако оно опасно для жизни. Существует большое количество термокожухов с питанием =12В, =24В, ~24В и ~42В, а также с двухвариантным режимом питания, например ~220В / ~24В. И все-таки наибольшего внимания заслуживают термокожухи с питанием =12В, т.к. это напряжение совершенно безопасно и позволяет использовать системы бесперебойного питания на основе аккумуляторных батарей автомобильного типа. К несчастью, напряжение =12В довести на большие расстояния без потерь можно лишь при условии применения экономичных методов обогрева в термокожухе.

Потребляемая кожухом мощность определяется суммой мощностей видеокамеры и системы обогрева, от которой в большей степени зависит максимальный ток, потребляемый термокожухом. От этого параметра напрямую зависят параметры кабельных линий питания и стоимость системы бесперебойного питания.

Встроенный источник питания телекамеры

Наличие в термокожухе встроенного блока питания для телекамеры является важной характеристикой. В соответствии с принципом построения систем CCTV видеокамера запитываться от стабилизированного источника питания с гальванической развязкой. Такой блок может быть встроен непосредственно в телекамеру (с питанием ~220В) или должен располагаться внутри термокожуха. Помимо подачи стабилизированного напряжения питания для видеокамеры, по линии питания телекамера защищена от повреждения высоковольтными импульсными помехами трансформатором встроенного источника питания, а для обеспечения защиты видеокамеры по линии передачи видеосигнала используется специальное устройство, которое часто называют устройством «грозозащиты».

Передача видеосигнала

В сложно распределенных или просто больших системах для передачи видеосигнала на удаленные расстояния нередко используется способ передачи сигнала по кабелю типа "витая пара". При построении таких систем следует помнить, в комплект поставки термокожуха должен входить приемник сигнала, а передатчик видеосигнала должен быть установлен внутри корпуса.

В системах наружного видеонаблюдения для обеспечения долговременного функционирования используются блоки «грозозащиты» — устройства для защиты линии видеосигнала от поражения высоким напряжением. Модели уличных термокожухов могут включаться в себя варианты со встроенными блоками защиты от высоковольтных импульсных помех и грозовых разрядов как для коаксиальных линий, так и для линий типа "витая пара".

Полезный объем термокожуха

В первую очередь, размер термокожуха обусловлен внутренним полезным объемом, достаточным для размещения видеокамеры, объектива, а также дополнительных устройств. При выборе термокожуха следует обращать внимание, позволяет ли внутренний объем комфортно установить видеокамеру с объективом. При этом следует помнить, что разъем АРД объективов, как правило, выходит за габаритные размеры камеры. Кроме этого надо предусмотреть возможность удобного подключения к камере коаксиального кабеля.

Материал корпуса термокожуха

Не последнее значение имеет материал, из которого изготовлен корпус термокожуха. Пластмасса не обеспечивает защиту от электромагнитных помех и значительно хуже отводит тепло, что в жаркое время может привести телекамеру к перегреву. Ряд полимерных материалов обеспечивает в широком диапазоне температур высокую механическую прочность, но имеют более высокую, а более дешевые полимеры (к примеру, поликарбонат) при высоких отрицательных температурах имеет низкую механическую прочность. Наиболее распространенным и при этом лучшим материалом для корпусов термокожухов являются алюминиевые сплавы. Термокожухи из высокопрочных алюминиевых сплавов гарантируют высокую устойчивость к механическим воздействиям при любых температурах, обеспечивают защиту установленного оборудования от электромагнитных помех, а при обработке порошковым покрытием — высокую коррозийную стойкость.

Типы термокожухов

Не смотря на огромное разнообразие моделей термокожухов их можно разделить на две группы. Основную часть составляют универсальные термокожухи, предназначенные для внутренней и наружной установки в условиях умеренного климата. В другую группу входят модели специального назначения, которые сконструированы с учетом специфики конкретных условий эксплуатации, которые нередко по определенным параметрам могут быть экстремальными.

Универсальные термокожухи

Конечно термин «универсальные» достаточно условный, поскольку нет такого термокожуха, который мог бы использоваться всех типов камер в любых климатических зонах и условиях эксплуатации. Модели универсальных термокожухов могут иметь существенные отличия по целому ряду эксплуатационных характеристик, которые следует учитывать при выборе. К этим характеристикам относятся:

• диапазон рабочих температур термокожуха, соответствующий климатическим условиям территории, где будет устанавливаться система видеонаблюдения;
• степень защиты корпуса термокожаха от негативных воздействий внешней среды;
• полезный объем термокожуха (внутренние габариты);
• питание термокожуха, которые выбирается исходя из действующих на защищаемом объекте правил электробезопасности и имеющейся системы бесперебойного питания;
• потребляемая кожухом мощность, от которой непосредственно зависит стоимость системы электропитания;
• наличие интегрированного в кожух источника питания для телекамеры и дополнительных устройств;
• система обогрева термокожуха, ее функциональность и надежность;
• материал корпуса кожуха;
• удобство термокожуха для монтажа и его последующего обслуживания.

Кроме того, универсальные термокожухи можно разделить на три группы, исходя из типа используемых видеокамер: термокожухи для CCTV камер, термокожухи для IP-камер и термокожухи для модульных камер.

Термокожухи для CCTV камер

Благодаря небольшим габаритам аналоговых камер и диапазону их рабочих температур с нижней границей -10°С, термокожухи для CCTV камер представлены в наибольшем ассортименте и отличаются малым энергопотреблением, что позволяет строить бюджетные системы видеонаблюдения.

Пример термокожуха для CCTV-камер: SVS26, SVS32, K-16/3-200-12, SHB-4200H

Термокожухи для IP-камер

IP-камеры имеют ряд конструктивных особенностей, исходя из которых специально для них проектируются и изготавливаются термокожухи.

Во-первых, IP-камеры куда более "теплолюбивы", чем аналоговые видеокамеры и нижняя граница рабочих температур у них располагается в районе 0…+5°С. Таким образом, термокожухи для IP-камер имеют или специальные обогреватели, например, U-образного профиля, или стандартны нагревательные элементы большей мощности. В любом случае, повышение эффективности системы обогрева сказывается на цене термокожуха или потребляемой им мощности.

Во-вторых, многие IP-камеры отличаются нестандартными габаритами, что требует от термокожуха наличия увеличенного полезного объема. А большие габариты кожуха, при всех прочих равных, повышают ветровую нагрузку, увеличивают степень механического износа и требуют большей мощности или эффективности для обогрева внутреннего пространства термокожуха.

В-третьих, применение технологии PoE для систем наружного видеонаблюдения (использование единого кабеля для передачи видеосигнала и для питания камеры) не дает каких-либо преимуществ, поскольку данный стандарт не позволяет передавать достаточную электрическую мощность для питания одновременно и камеры, и системы обогрева термокожуха. Распространение нового стандарта HiPoE, позволяющего передавать по UTP-кабелю достаточную для питания уличной IP-камеры мощность, в настоящее время недостаточно распространено, но зато в будущем позволит уменьшить стоимость и увеличив доступность таких систем.

Пример термокожуха для IP-камер: WHT465IP, SVS26PAV, SHB-4300H

Термокожухи для модульных телекамер

Термокожухи для защиты модульных камер, отличаются небольшими габаритами, простотой конструкции и невысокой ценой. Размещение в термокожухе моноплатной камеры с фиксированным или вариообъективом обеспечивается внутренним кронштейном или специальным кожухом камеры. Благодаря малым размерах кожуха отпадает необходимость в мощных или сложных системах обогрева. Более того, в редких случаях миниатюрные кожухи для видеокамер вообще не нуждаются нагревателях, поскольку камере хватает собственного тепла, выделяемого в процессе работы.

Пример термокожуха для модульных видеокамер: GM-60, K 15/5-70-12

Термокожухи специального назначения

Термокожухи специального назначения обладают расширенной функциональностью, имеют интересные технические решения и конструктивные особенности, учитывающие специфику встраиваемого оборудования и/или условий эксплуатации, и предназначены для решения более сложных, сравнительно с универсальными термокожухами, задач.

Термокожухи с высокой коррозионной стойкостью

Термокожухи из нержавеющей стали, эксплуатируемые в условиях морского (приморского) климата или химических и промышленных производств, способны на протяжении долгого времени противостоять коррозии, вызываемой находящимися в окружающей среде агрессивными веществами (хлориды, сернистый газ). Корпус таких термокожухов, а также все монтажные и крепежные элементы изготавливаются из нержавеющей стали, обеспечивающей в несколько раз большую долговечность, чем у самых качественных термокожухов из алюминиевых сплавов с порошковым покрытием.

Пример антикоррозионного термокожуха: THM32

Всепогодные термокожухи для экстремально низких температур

Данные термокожухи предназначены для эксплуатации в условиях экстремально холодного климата и соответствуют военным стандартам по морозостойкости и отличаются наличием высокоэффективной интеллектуальной системы обогрева и продуманной монтажной конструкцией.

Отдельно расположенный всепогодный трансформатор в гермокорпусе предназначен для преобразования входящего напряжения ~220V в безопасное ~24V, а установленная в нем кабельная колодка обеспечивает удобную коммутацию видеолинии. Соединие термокожуха с корпусом трансформатора осуществляется металлорукавом через специальные фитинги.

 Система обогрева термокожуха, включает в себя:

• устройство предварительного обогрева термокожуха, обеспечивающее безопасный режим включения камеры при экстремально низких температурах;
• мощный автоматический обогреватель монтажной пластины, обеспечивающий эффективный обогрев внутреннего объема кожуха;
• автоматический обогреватель, устанавливаемый непосредственно на корпус телекамеры;
• обогреватель смотрового окна, эффективно распределяющий тепло по периметру стекла

Результатом независимых тестов показали, что термокожух гарантирует безопасное включение телекамеры при температуре –60ºС, а при температуре окружающей среды ок. –70°С, температура корпуса телекамеры не опускается до минимальной рабочей  (-10°С).

Пример термокожуха для экстремально низких температур: WHM32

Взрывозащищенные термокожухи

В первую очередь стоит отметить, что взрывозащищенные термокожухи отнюдь не предназначены для защиты телекамеры от взрывной волны. Задача взрывозащищенных термокожухов заключается в устранении возможности воспламенения окружающей термокожух взрывоопасной среды. Несмотря на некоторую путаницу в терминах взрывозащищенный термокожух, взрывобезопасный термокожух или в английского термина  «explosion proof», в соответствии с текущими нормативными документами в взрывоопасных зонах следует эксплуатировать взрывозащищенное оборудование.

На сегодняшний день взрывоопасными производствами являются комплексы нефтегазодобычи и переработки, предприятия атомной, горнорудной и химической промышленностей, которые характеризуются наличием сложных технологических процессов. В ряде случаев взрывоопасные зоны встречаются на производственных предприятиях продуктовой отрасли, на предприятиях по производству их хранении строительных материалов, ГСМ и т.п. Для предотвращения возможности воспламенения взрывоопасных смесей в результате работы оборудования систем видеонаблюдения используются взрывозащищенные термокожухи.

Взрывозащищенные термокожухи должны иметь сертификат взрывозащиты, выдаваемый российским органом по сертификации взрывозащищенного оборудования. Ввиду ряда отличий в требованиях к взрывозащищенному оборудованию в системе ГОСТ Р 51330, для применения импортного оборудования наличие международного сертификата не является достаточным условием. Относительно взрывозащищенных термокожухов зарубежного производства следует отметить, что многие иностранные производители не проводят дополнительную сертификацию оборудования в России.

Существует несколько уровней взрывозащиты электрооборудования, и чем выше уровень, тем шире сфера применения оборудования. Степень взрывозащиты маркируется цифрой (0,1,2..), и меньшей цифре соответствует большая степень защиты. Особовзрывобезопасное оборудование, которое маркируется цифрой 0, может использоваться в любых, в том числе и самых опасных, зонах.

Имеется несколько видов взрывозащиты, отличающихся принципом устранения вероятности воспламенения окружающей врывоопасной смеси. Для использования видеокамер во взрывоопасных зонах наиболее часто используются взрывозащищенные термокожухи с видом защиты "взрывонепроницаемая оболочка" — вид защиты "d" согласно ГОСТ Р51330.1–99. В таком случае взрывозащита термокожуха достигается за счет того, что видеокамера и электроэлементы термокожуха заключаются во взрывонепроницаемую оболочку, выдерживающую давление взрыва изнутри и исключающую распространение взрыва во внешнюю среду.

Использование взрывозащищенных термокожухов с маркировкой вида защиты "d" удобно тем, что в них могут устанавливаться любые видеокамеры и объективы, не требуя при этом участия в процессе сертификации.

Пример взрывозащищенного термокожуха: WEX40-220V-03

Термокожухи с защитой от радиационного излучения

Термокожухи, предназначенные для защиты видеокамер от разрушающего воздействия радиационного излучения применяются очень редко, так как объектов, использующих ядерные технологии, немного. В видеокамерах элементом с наибольшей чувствительностью к радиационному излучению является ПЗС-матрица. Из-за воздействия радиоактивных частиц в ней «выбиваются» отдельные пиксели. В радиационностойких термокожухах используют два принципа защиты одновременно:

• видеокамера устанавливается в защитную свинцовую оболочку с окном для оптических лучей;
• для защиты оптического канала в кожухе используется зеркало, преломляющее оптическую ось на 90º.

Данные меры защиты предотвращают прямое попадание радиоактивных частиц на ПЗС-матрицу. Степень надежности защиты телекамеры напрямую зависит от энергетического спектра излучения. Так, для частиц с высокой энергией наличие свинцовой оболочки не является препятствием, и в этом случае речь идет лишь о понижении вероятности поражения ПЗС-матрицы и, соответственно, увеличении срока службы видеокамеры.

Пример радиационностойкого термокожуха: RR26

Термокожухи для тепловизоров

С ростом популярности тепловизионного оборудования становятся востребованными и термокожухи для тепловизоров. Тепловидение – это технология, которая благодаря фиксации изображения дальнего ИК-диапазона позволяет обнаруживать людей и прочие объекты в полной темноте. Обычные стекла не пропускают этот диапазон, поэтому в термокожухах для тепловизоров устанавливаются смотровые окна, изготовленные из материалов, прозрачных в области спектра 7…14 мкм.

Пример термокожуха для тепловизоров: THM32-IR

Всепогодные термокожухи с защитой смотрового стекла от загрязнения

При использовании систем видеонаблюдения в транспортной сфере, на производствах с высоким загрязнением атмосферы и пр. довольно серьезной проблемой становится поддержание чистоты обзорного окна термокожухов. Нередко необходимость в очистке смотрового стекла бывает настолько явной, что становится целесообразно использовать для этого специальные технические средства. Выбор конкретного способа защиты стекла термокожуха во многом определяется условиями эксплуатации, например:

• очиститель с омывателем и щеткой, подобный автомобильному. Такие очистители позволяют бороться с грязью, брызгами и снегом. Однако следует иметь ввиду, что термокожухи с очистителем стекла требуют регулярного обслуживания, связанного с дозаправкой омывающей жидкости и заменой щеток;
• пневматические бленды, создающие перед обзорным стеклом избыточное давление, своего рода воздушный барьер, который препятствует отложению пыли и грязи. Применение такой защиты при наличии на объекте пневмосети или при использовании компрессора;
• применение пассивной бленды, представляющей собой трубу, герметично прилегающую к передней крышке термокожуха. В сочетании с передней крышкой бленда создает "тупик" восходящим потокам воздуха, не оставляя при этом сил, которые заставили бы воздух с грязевой взвесью и пылью дойти до конца смотрового стекла. Чем длиннее бленда, тем больше ее эффективность и лучше контрастность изображения (благодаря исключению боковой засветки), но нужно учитывать, что длина бленды ограничивается углом обзора камеры. Т.о. использование пассивных бленд наиболее эффективно с термокожухами, с узкоугольными уличными видеокамерами.

Пример всепогодного низкотемпературного термокожуха с очистителем и омывателем стекла: AWH32

Вандалозащищенные термокожухи

Антивандальные термокожухи предназначены для эксплуатации в местах, где исключена возможность установки их на недоступной высоте (например, в подземных переходах, коридорах низкими потолками). К несчастью, даже вандалозащищенный термокожух не защитит видеокамеру от настоящего акта вандализма. Антивандальные кожухи являются дополнительной защиты для телекамер от механических повреждений, например, случайных повреждений или спонтанного хулиганства. Их отличительной особенностью является использование специального корпуса повышенной прочности с ударостойким стеклом.

Пример антивандального термокожуха:К-20/4-110-12

Охлаждаемые термокожухи

Термокожухи с охлаждением предназначены для обеспечения благоприятных условий эксплуатации видеокамеры в условиях высоких температур. Для видеокамер температура более 50 ºC так же опасна, как и мороз. Использование охлаждаемых термокожухов необходимость при формировании систем видеонаблюдения за технологическими процессами на территории горячих цехов. Корпус термокожуха с жидкостным охлаждением представляет собой двустенную трубу, в полости которой циркулирует охладитель. В качестве охлаждающей жидкости проще всего использовать обычную водопроводную воду. Использование таких термокожухов позволяет обеспечивать работоспособные условия для эксплуатации видеокамер при окружающей температуре до 200 ºC, а при установке в смотровом окне кварцевого стекла – до 400 ºС.

Пример охлаждаемого термокожуха: WCH32