Как сделать заземление видеокамеры

Заземление систем видеонаблюдения

Заземление систем видеонаблюдения

В любых системах, связанных с передачей данных на большие расстояния, заземление играет важную роль, позволяя обезопасить оборудование от повреждения, предотвратить сбои и полный отказ.

К таким системам относится и видеонаблюдение, которой требуется защита от помех и других внешних факторов.

Для систем наблюдения, имеющих разветвленную кабельную систему и электронное оборудование, очень важна защита от воздействие импульсных и радиопомех, блуждающих токов, а также защита от грозовых разрядом.

Так как в системах видеонаблюдения камеры и записывающее оборудование может находиться на достаточно больших расстояниях и связаны кабельными линиями, заземление обязательно.

В аналоговых системах сигнал с видеокамер передаётся по коаксиальному кабелю, который при некоторых условиях начать выполнять функции антенны, на которую легко наводится паразитный сигнал.

Серьёзную опасность для систем видеонаблюдения представляют и «блуждающие токи», которые возникают в удалённых друг от друга электронных устройствах, соединённых между собой электрическим кабелем. В системах видеонаблюдения блуждающие токи могут возникнуть между видеокамерой – коаксиальным кабеле – рекордером. При этом на противоположных концах коаксиального кабеля возникает разность потенциалов, что приводит в поломке электронных устройств.

Что качается, радио- и высокочастотных помех, то они могут возникать при работе мощных устройств, к которым относятся радио или телевизионные передатчики, тиристорные регуляторы напряжения, радиолокационные станции и т.д. Такой тип помехи вызывает искажение видеосигнала.

Импульсные помехи возникают при включении или выключении мощной электротехники, к которой можно отнести станки или другое промышленное оборудование, сварочные трансформаторы и т.п. Поэтому воздействию таких помех чаще всего подвергаются системы видеонаблюдения на промышленных предприятий.

Источниками импульсных помех так же являются все виды городского электротранспорта. Наибольшую опасность представляют импульсные помехи с амплитудой свыше 1 кВ и длительностью более 10 мс. Короткие пики напряжения поражают в основном импульсные блоки питания электронной аппаратуры, а вот трансформаторные источники питания практически не подвержены воздействию импульсов.

В системах видеонаблюдения используется грозозащита, чтобы уберечь уличное оборудование и, прежде всего видеокамеры, от грозовых разрядов.

Чтобы не повредить оборудование системы видеонаблюдения нужно:

Применительно к системам видеонаблюдения заземление всех элементов осуществляется в месте подключения регистратора (электрощитке). Идеально это место потому, что оно находится приблизительно на одном расстоянии от всех камер, рядом с ним есть розетка с штатным заземлением, ну и требования по безопасности к нему выше.

Анализ отказов оборудования показывает, что основными “поражающими факторами” для оборудования видеонаблюдения являются разряды молнии, коммутационные импульсы помех и перенапряжения в сети питания. Например, для уличных видеокамер статистика отказов из-за помех следующая:

— до 50 % отказов: повреждение или полное разрушение блоков питания видеокамер и цепей, связанных с линиями передачи видеосигнала или телеметрии в результате воздействия разрядов молнии и коммутационных импульсных помех. Типичными последствиями являются повреждение изоляции, выгорание проводников печатных плат, разрушение электрорадиоэлементов.

— до 45 % отказов: повреждение блоков питания видеокамер в результате скачка напряжения в сети питания. Как правило, чаще выходят из строя импульсные блоки электропитания. Реже – линейные. Типичные неисправности – разрушение элементов из-за теплового пробоя.

— остальные отказы являются следствием других причин, чаще всего связанных с недостаточной герметизацией кожуха видеокамер.

Для борудования, предназначенного для записи и находящегося в помещении и непосредственно соединенного с линиями передачи видеосигнала и телеметрии картина отказов несколько иная. До 90 % отказов: повреждение или полное разрушение цепей связанных с линиями передачи видеосигнала или телеметрии в результате воздействия разрядов молнии и импульсных помех. Остальные отказы являются следствиями других причин, в том числе скачка напряжения в электросети.

При анализе отказов уличных видеокамер, как правило, выявляются:

— отсутствие каких-либо специальных средств защиты от импульсных помех, грозовых разрядов и перенапряжений по цепям питания;

— недостаточное экранирование линий передачи видеосигнала, телеметрии и питания (экран коаксиального кабеля не является серьезным препятствием для повреждения аппаратуры грозовыми разрядами);

— отсутствие специальной аппаратуры защиты от грозовых разрядов по цепям передачи видеосигнала и телеметрии;

— конструктивные недостатки борудования приводящие к возникновению “ блуждающих ” токов заземления;

— не квалифицированный монтаж борудования (отсутствие или недостаточная изоляция и герметизация, монтаж рядом с молниеотводами и т. д.);

— не квалифицированное проектирование систем видеонаблюдения в целом (прокладка длинных сигнальных цепей параллельно высоковольтным линиям, отсутствие защитных средств, и т. д.).

При анализе отказов приемного видеооборудования основной причиной является отсутствие каких-либо средств защиты от импульсных помех и грозовых разрядов на вводе в здание по цепям передачи видеосигнала и телеметрии.

При проектировании систем видеонаблюдения необходимо учитывать следующее: практически в любом импортном или отечественном оборудовании отсутствуют элементы способные поглотить энергию мощных импульсных помех 10 кВ индуцированных разрядами молнии по цепям сигнала и сети. Это делается с целью уменьшения габаритов и стоимости оборудования. Элементы защиты, поглощающие энергию грозовых разрядов выпускаются отдельно и устанавливаются на вводе линий связи и электросети в здания, а для уличных устройств – на вводе в термокожух.

Правильно выполненное заземление системы видеонаблюдения позволит избежать сбоев и поломок в процессе работы.

Обычно заземление системы видеонаблюдения делает монтажная организация, которая устанавливает оборудование для видеоконтроля на охраняемом объекте. Чтобы надежно защитить оборудование от помех и негативных воздействий на него, заземлением обязательно должны заниматься профессионалы.

Наша компания «Запишем всё» без малого 10 лет занимается монтажом систем видеонаблюдения и видеодомофонов. Мы работаем, качественно, профессионально и в установленные сроки. Звоните +7 (499) 390-28-45 в любой день недели с 8-00 до 22-00.

Источник

ТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ

БЛОГ ИНЖЕНЕРА s.sector.2011@gmail.com

01.04. Защитное заземление в системах видеонаблюдения

Статья, или скорее заметка, рассчитана на начинающих установщиков систем видеонаблюдения, которых, ввиду доступности оборудования, развелось немереное количество и которые из-за своих зачастую неграмотных решений сплошь и рядом монтируют неработоспособные объекты и получают финансовые санкции (или попросту «попадают на бабки»). Потом начинается мучительный поиск выхода из ситуации, потеря времени, соответственно те же финансовые издержки. Исходя из особенностей этой всезнающей аудитории постараюсь обойтись без формул — только картинки и рецепты решений.

Все картинки увеличиваются — два раза левой кнопкой.

На первый взгляд всё просто — заземляй все корпуса и нулевые провода, не вдаваясь в подробности, и будет тебе счастье. Но почему-то при таком формальном подходе, особенно при большом удалении камер от регистратора очень часто можно налететь на ухудшение изображения вплоть до полного срыва синхронизации и пропадания картинки. В чём дело? В неидеальности заземления и разности потенциалов заземляющего проводника в разных точках охраняемого объекта. Примитивно просто — эта разность потенциала накладывается на сигнал, и в результате из-за смещения уровней входных напряжений регистатор перестает видеть синхроимпульсы или, наоборот начинает пытаться синхронизироваться по сигналу изображения. И то и другое не есть гуд — это скачки изображения и срыв синхронизации. Причем разность потенциалов непостоянна, отстроиться практически невозможно. Для устранения этой проблемы есть железное правило — заземлять в одной точке. В нашем случае этой точкой однозначно должен быть щиток электропитания, к которому будет подключен видеорегистратор. Тому несколько причин:

— он относительно равноудалён от всех камер;

— он как правило ближе всего к щитку питания со штатным заземлением;

— к нему выше требования по электробезопасности, т.к. он находится в помещении с присутствующим персоналом.

На рис. 1 изображён некий абстрактный регистратор с четырьмя вариантами подключения уличных видеокамер:

Для простоты будем считать, что все камеры запитаны постоянным напряжением 12 В (самая распространенная схема питания).

Рассмотрим по порядку.

Случай 1. Камера находится на большом расстоянии от регистратора и, для исключения падения напряжения на длинных проводах питания, оборудована автономным источником вторичного электропитания (далее — ИВЭП). В этом случае для соблюдения требований ПУЭ мы обязаны заземлить корпус ИВЭП на щитке электропитания, к которому он подключен. При этом надо убедиться, что между «-» выходного напряжения и корпусом ИВЭП нет гальванической связи (сопротивление стремится к бесконечности). Если это условие не выполняется, заземлять ИВЭП нельзя — будут проблемы с изображением (нарушается правило заземления в одной точке). Значит, или меняем тип ИВЭП или нарушаем ПУЭ в части электробезопасности. Дело в том, что, если в результате неисправности ИВЭП на его корпусе присутствует фаза питающего напряжения, то, при подключении видеокамеры, которая заземлена через оплётку видеокабеля, вы получите элементарное поражение электрическим током. Ну или вы подключили камеру, а потом полезли подключать к ней видеокабель — ещё веселее, поражение электротоком на высоте. Не надо с этим шутить, сверзиться с высоты после удара током — это серьёзно.

К заземлению ИВЭП так же надо бы подключить и корпус камеры, но тут есть одно «но». В современных корпусах «bullet» (пуля) в большинстве случаев корпус камеры электрически накоротко соединён с контактом «общий» видеовыхода. Т.е. при заземлении корпуса «вторая земля» со всеми вытекающими последствиями появится и на видеокабеле. Здесь вариантов нет, землить нельзя, остаётся только нарушать ПУЭ или искать другую камеру. Более того, во избежание «2-й земли» такую камеру придётся электрически изолировать и от конструкции, на которую она крепится. На самом деле на практике это относится только к металлическим конструкциям — сайдинги всякие, металлические опоры и т.д., но приходилось. Текстолитовые пластины подставляли, фторопластовые диски — бывало, короче. В любом случае это есть нарушение ПУЭ, никуда не денешься. Недружелюбно настроенный сотрудник Ростехнадзора кровушки попить может. Единственное, что можно посоветовать — на каждом объекте вешать правила электробезопасности: работа в резиновых перчатках, обязательное отключение питающих кабелей при регламентных и ремонтных работах и т.д. Ну и ссылаться на уровни напряжений — они по ПУЭ относятся к сверхнизким (СНН).

На нашем рисунке Случай 1 приведён без гальванической связи корпуса камеры и сигнала — корпус заземлён.

Да, ещё — для случаев «1» и «2» в разрывы кабеля включены устройства грозозащиты. Их землить обязательно, самым толстым земляным проводником минимально возможной длины к ближайшему щитку. Можно, в случае крепления на заземленную металлоконструкцию, присоединять к ней. Эти устройства соединяют защищаемые линии с землёй только при наведении мощных электрических помех, угрожающих исправности аппаратуры.

Случай 2. Питание на камеру подаётся от ИВЭП, расположенного в центре (щите) электропитания системы видеонаблюдения. Как вариант — этим же напряжением запитан видеорегистратор. Здесь мы смело заземляем всё — корпуса регистратора и ИВЭП, а так же «-» электропитания. Кабелем с сечением, соответствующим потреблению удалённых камер, подаём электропитание к месту назначения.

Для случая 2 для разнообразия выбран вариант с электрически соединенными сигнальным «общим» и корпусом камеры. Соответственно корпус не землим, наоборот — анализируем необходимость электроизоляции камеры от конструкции, на которую она крепится.

Случай 4. Удалённая камера с автономным ИВЭП и приёмопередатчиками передачи видеосигнала по витой паре без гальванической развязки.

Натыкался на такое. Причём в инструкции еще просят для грозозащиты организовать хорошее заземление передатчика дополнительным проводником из центра. Ну даже не знаю, как тут быть с ПУЭ. Сложно все как-то в датском королевстве. Короче — корпус ИВЭП землим однозначно, корпус камеры — по ситуации в зависимости от наличия связи корпуса с сигнальным «общим». Здесь всё понятно.

В моём конкретном случае стояло на осветительной мачте 4 удалённых камеры. Соответственно четырёхпарной экранированной «витухой» мы передатчики соединили с приёмниками, экранную оплётку использовали как раз в качестве этого самого «хорошего заземления» (она на схеме отдельным проводом показана). Сигнал идёт, камеры показывают. Грозы были. Оборудование работает.

Вот наверное и всё. Можно только добавить, что Случай 3 идеально подходит для IP-видеокамер. Электрическая развязка по сигналу присутствует, сигнал передаётся по витой паре. Электропитание правда в случае PoE централизованное, но это непринципиально. Корпуса камер можно заземлять спокойно. Грозозащиту желательно подцеплять с обоих сторон (и камеры и регистратора).

Источник

Грозозащита Ethernet для IP-видеонаблюдения

Ууууу. грозы для системы IP-видеонаблюдения

Вне зависимости от способа возникновения импульсов перенапряжения, все они характеризуются значениями напряжения в несколько киловольт и временем воздействия в десятки мкс. И даже такого времени вполне достаточно, чтобы причинить непоправимый ущерб дорогостоящему оборудованию. Защитить от импульсных перенапряжений в информационных линиях и цепях питания призваны УЗИП (устройства защиты от импульсных перенапряжений). Специалисты старой школы могут вспомнить термин ОПН (ограничитель перенапряжений), что, по сути, означает то же самое.

Конструкция и классификация устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП)

Для УЗИП широко используются искровые и газовые разрядники, варисторы, диоды-супрессоры.

В зависимости от типа (класса испытаний) устройств защиты и их предназначения (защита силовых цепей, низковольтных устройств, информационных линий) используют различные схемы и комбинации вышеприведенных компонентов.

УЗИП различаются по классам от I до III. Классы УЗИП соответствуют классам испытаний:

Существуют УЗИП классов I+II и I+II+III. Это не значит, что они комбинируют в себе несколько устройств. Просто такие устройства соответствуют сразу нескольким видам испытаний.

Какой же тактики применения УЗИП следовать для системы видеонаблюдения?

Начнем с электропитания и общего ввода в здание. На нем обязательно применение УЗИП класса I. Но это, скорее всего, уже предусмотрено проектом электроснабжения. Устанавливать дополнительное УЗИП класса I на щитке питания системы видеонаблюдения внутри здания нецелесообразно. Но если щит электропитания вынесен из здания, то для обеспечения грозозащиты необходимы применение УЗИП класса I и организация локального заземления.

Далее необходимо защитить информационные линии и линии электропитания камер. Об этом стоит поговорить подробнее.

Защита со всех сторон

Как мы определили, ЭДС может быть наведена на любой токопроводящий объект, и в первую очередь кабели: электропитания и информационный. Причем, если установить УЗИП возле одного конца, например, информационной линии Ethernet, будет осуществляться защита только того устройства, возле которого находится УЗИП. Аналогично и для цепей питания слаботочных устройств. Почему же нельзя поставить одно УЗИП на линию? Здесь все очень просто. Сопротивление кабеля слишком велико для того, чтобы импульсное перенапряжение, возникшее на незащищенном конце кабеля могло быть эффективно нейтрализовано УЗИП, установленным на другом конце.

Еще одним отличным решением для защиты центрального коммутационного и станционного оборудования будет применение оптоволоконных линий. Стекло не является проводником электричества и обеспечивает полную гальваническую изоляцию и защиту.

Типовая схема создания защищенной системы уличного и периметрального видеонаблюдения:

В схеме показан вариант для камер с питанием по PoE. Если IP-камера питается отдельным напряжением, то для питающего кабеля также необходимо предусматривать защиту как на выходе из БП, так и при подключении к камере.

УЗИП для защиты сетей Ethernet в большинстве своем имеют класс II.

Внимание

Без подключения к заземлению УЗИП не обеспечивают защиту. При этом заземление должно быть организовано в строгом соответствии с требованиями ПУЭ. При проектировании видеонаблюдения необходимо выделить соответствующие требования к организации заземления в точках установки УЗИП в отдельный документ в составе проекта. Документ станет частью ТЗ для проекта электроснабжения и молниезащиты. Не стоит надеяться, что монтажник по месту прикрутит клемму заземления к любой ближайшей железке, и защита будет обеспечена.

Какое оборудование выбрать?

Мы рекомендуем обратить внимание на продукцию известных марок, таких как DEHN + SÖHNE, PHOENIX CONTACT, HAKEL. Даже если вы выбрали качественное УЗИП, рекомендуется проверить его параметры специальным тестером. Стоимость такого тестера высока и покупать его не имеет смысла, лучше взять в аренду, либо договориться о проверке со специализированной организацией или представительством производителя. Только в таком случае вы можете быть уверены в высоком уровне защиты.

Тактика использования УЗИП для внешних систем видеонаблюдения рассмотрена в нашем вебинаре «Технологии защиты систем видеонаблюдения» от 14.10.2016. Фрагмент вебинара о грозозащите для видеонаблюдения:

Типовые заблуждения

Встроенная защита в устройствах

Некоторые производители заявляют о грозозащите своего оборудования. С технической точки зрения это возможно. Почему бы не встроить схему УЗИП внутрь устройства? Однако, нередко у таких устройств отсутствует клемма заземления, нет описания класса испытаний или хотя бы параметров, которые можно было бы соотнести с нужным нам типом защиты. Какая защита установлена в таких устройствах и от чего защищает, можно только догадываться. Проверяйте информацию из рекламы в документации на продукцию.

Для защиты достаточно молниеотвода

Установка молниеотвода ни в коей мере не может изменить величину наведенных перенапряжений в электрических цепях объекта. Задача ограничения перенапряжений ложится полностью на УЗИП в электрических коммуникациях объекта.

Грозозащиту можно проверить электрошокером

Для начала, электрический импульс электрошокера не похож на измерительный импульс для проверки УЗИП. Это серия импульсов с определенной частотой в десятки герц. Данные испытания никак не соответствуют характеру воздействий в виде одиночных грозовых перенапряжений. К тому же, контур замыкания дуговых разрядов электрошокера ограничивается металлом корпуса оборудования, проводником линии питания или информационного кабеля и не распространяется на цепь. Поэтому судить о работе или не работе УЗИП при таких испытаниях некорректно.

Для защиты достаточно заземлить камеру и экран кабеля

Если видеокамера имеет металлический корпус, а кабель используется экранированный, то заземление корпуса камеры и экрана кабеля обязательно. Сможет ли это защитить от возникновения импульсных перенапряжений? Частично. Экран кабеля имеет достаточно высокое сопротивление, чтобы обеспечить быстрое стекание тока, возникающего в его толще вследствие воздействия электромагнитного возмущение от удара молнии.

И ни в коем случае не заземляйте экран кабеля с двух сторон, если не уверены в равном потенциале земли. Иначе по экрану потечет постоянный ток уравнивания потенциалов, который будет уже действовать не кратковременного, а постоянно, и может нарушить работу системы.

Существует мнение, что грозозащита подобна плавкому предохранителю и выгорает после воздействия разряда, вызванного молнией. Имея в голове такое убеждение, не захочется покупать устройство стоимостью несколько тысяч рублей. Так вот: это ошибочное мнение! Если в линии возникло импульсное перенапряжение в рамках класса УЗИП, то УЗИП выполняет свою функцию и не выходит из строя. Более того, при проведении испытаний УЗИП, его подвергают воздействию импульса перенапряжения не менее 15 раз. Если же УЗИП вышло из строя, то это означает, что импульс превышал расчетные значения, и тогда можно только порадоваться, что сгорело УЗИП, а не дорогостоящая IP-камера, коммутатор или сервер видеонаблюдения.

Подробно о правильном обеспечении молниезащиты систем видеонаблюдения в своем докладе на конференции для проектировщиков PROIPvideo2018 рассказывал представитель компании Ден рус Алексей Федоров:

Нормативная документация

При проектировании системы видеонаблюдения с грозозащитой полезно изучить следующие нормативные документы в этой области:

Заключение

Никакие нормативные документы не обязывают обеспечивать грозозащиту оборудования системы видеонаблюдения. Возможно, отдельными ведомственными нормативными документами и внутренними предписаниями заказчика установка УЗИП предусмотрена. Специалистам Видеомакс такие документы не встречались. В то же время, установка УЗИП для ключевых камер и сетевых узлов коммутации позволит надежно защитить систему видеонаблюдения от воздействия импульсных перенапряжений, которые могут быть вызваны не только ударами молнии, но и статическим электричеством, коммутациями, включением и отключением мощных нагрузок.

Если в ТЗ заказчик прописал требование по обеспечению защиты от импульсов перенапряжений и грозозащите вы теперь знаете что делать. Выбирайте соответствующей задаче УЗИП и выдавайте электрикам техтребования по организации заземления в точках установки УЗИП. Если же в ТЗ прописана организация молниезащиты, то настоятельно рекомендуем передать эту работу профессионалам, т.к. расчеты устройств молниезащиты довольно сложны и должны учитывать специфику объекта защиты.

Источник