تجهیزات دوربین مدار بسته + بررسی ساختار و محاسبات دوربین مدار بسته
در این مقاله از وب سایت سودا، به طور جامع، شفاف، از زبان مهندسین تاسیسات برق، به سراغ بررسی تجهیزات دوربین مدار بسته، از جمله انواع دوربین در دوربین مدار بسته مخفی، بیسیم، لامپی، عدسی، کابل، روشنایی و… رفته ایم. اگر قصد طراحی دوربین مدار بسته دارید، اگر کارشناس تاسیسات هستید، اگر به هر دلیل میخواهید با تجهیزات دوربین مدار بسته آشنا شوید و در مورد مکانیزم و ساختار آن بدانید، ادامه مطلب را حتما حتما بخوانید. صادقانه بگوییم که مطلبی که پیش روی شماست بسیار جامع است و کمتر منبعی به طور تخصصی به تجهیزات دوربین مدار بسته پرداخته است.
مقدمه ای اجمالی در مورد تجهیزات دوربین مدار بسته
با پیشرفت فناوری هزینه سیستم های دوربین مداربسته به مقدار قابل توجهی کاهش پیدا کرده و اجرای آن مقرون به‌صرفه گردیده است. طیف وسیع تجهیزات موجود، انتخاب بهینه سیستم را دچار مشکل ساخته است. گزینش بین سیستم های آنالوگ و IP-Based نیز به چالشی برای مهندسان طراح تبدیل شده است. سعی میشود در مقاله طراحی و محاسبات سیستم های دوربین مداربسته، این موارد با تکیه بر نیازهای مهندس طراح تاسیسات الکتریکی ساختمان مورد بحث قرار گیرد.
به طور خیلی مختصر در مقدمه میبایست بگویی که تجهیزات دوربین مدار بسته شامل دوربینهای مداربسته، دستگاه‌های ضبط تصاویر، دستگاه‌های پخش تصاویر، تجهیزات ذخیره‌سازی، مبدل‌های سیگنال، کابل‌ها و تجهیزات اتصال به اینترنت و شبکه‌های محلی، دستگاه‌های نمایش تصاویر، دستگاه‌های کنترل و مدیریت دوربینها و سایر تجهیزات مرتبط با نصب و راه‌اندازی سیستم دوربین مداربسته در یک ساختمان، فضای باز یا سایر محیط‌های مورد نظر می‌باشد.
تمامی تجهیزات بالا برای رصد و نظارت بر فضاهای مختلف و به منظور دسترسی به تصاویری که توسط دوربینهای مداربسته ضبط می‌شوند و همچنین به منظور افزایش امنیت و کاهش خطرات مختلف مانند سرقت، سرقت اطلاعات، تخریب و آسیب‌های دیگر استفاده میشود. این تجهیزات به میزان و نوع مورد نیاز بستگی به نوع فعالیت، مساحت و شرایط محیطی ساختمان و فضاهای باز دارد.
تجهیزات اصلی سامانه دوربین های مداربسته
تجهیزات اصلی سامانه دوربین های مداربسته عبارتند از :
- دوربین
- عدسی
- کابل
- تجهیزات ضبط و نظارت
- روشنایی
لازم به ذکر است که برای خرید تجهیزات دوربین مداربسته، نیاز به دانش اولیه در مورد مکانیزم هر یک از قطعات و تجهیزات دارد علاوه بر این قیمت تجهیزات دوربین مداربسته نیز به برند، مدل، ویژگی های فنی و… بستگی دارد. پس نیاز است تا با تک تک تجهیزات دوربین مدار بسته آشنا شوید.
بررسی انواع دوربین در ساختار دوربین مدار بسته
دوربین های سیاه و سفید
مزیت این دوربین ها قابلیت کار در نور کم است. این دوربین ها را میتوان به همراه دوربین های مادون قرمز بکاربرد.
دوربین های رنگی
نیاز به نور بیشتری نسبت به دوربین های سیاه و سفید دارند، ولی در تشخیص اشیا و افراد مناسب تر هستند.
دوربین های رنگی-سیاه و سفید
این دوربین ها در روز و روشنائی زیاد به صورت رنگی و در نور کم به حالت سیاه و سفید عمل می کنند.
دوربین های حباب دار ( Dome)
دوربین های حباب دار در موارد زیر بهترین انتخاب هستند:
- دوربین در دسترس افراد قرار دارد.
- ناظر متوجه این موضوع نمیشود که از وی تصویربرداری شده است.
- بر روی سقف نیز نصب میشود
دوربین های جعبه ای (Box)
دوربین های مادون قرمز (Infra Red)
کاربرد: شرایط بد نور شب به شرط آنکه دوربین در دسترس افراد قرار نداشته باشد.
این دوربینها دارای LED هائی هستند که نور مادون قرمز را فراهم می کنند. به صورت کاملا سرانگشتی و غیر دقیق هر LED تا ١ فوت فاصله را پوشش می دهد. البته این محاسبه به علت قدرتهای متفاوت LED دقیق نیست.
دوربین مدار بسته گلوله ای ( Bullet)
لینک های پیشنهادی برای کسب مهارت حداکثری در حوزه طراحی دوربین مدار بسته
فایل آموزش نصب، راه اندازی و طراحی دوربین های مدار بسته تحت شبکه – IP CCTV
جزوه سیستم های دوربین مداربسته
نقشه های اتوکد دوربین مداربسته
دوربینهای مخفی (Covert)
میتواند در یک ساعت دیواری، کلاهک آبفشان یا دتکتور اعلام حریق نصب شود.
دوربینهای بیسیم ( Wireless)
فاصله ای که این دوربین میتواند از تجهیزات مرکزی فاصله بگیرد به قدرت فرستنده و گیرنده آن بستگی دارد. بطور معمول روی فواصل زیر ٣٠ متر میتوان حساب نمود. این دوربینها به انشعاب برق نیاز دارند.
دوربین های تمام جهت و زوم Pan Tilt (PTZ)
موارد کاربرد :
- در صورتی که کنترل کامل دوربین در حول ٢ محور مورد نظر بوده و تنظیم دستی ممکن نیست.
- رویت چندین زاویه دید با یک دوربین مد نظر باشد.
- وقتی پوشش فضای وسیعی مد نظر باشد.
این دوربین ها بین ٥ تا ١٠ برابر دوربین های معمولی قیمت دارند.
تعاریف و اصطلاحات در طراحی دوربین مدار بسته
فاصله کانونی طراحی دوربین مدار بسته:
فاصله نقطه تمرکز اشعه تا عدسی است. هر چه فاصله کانونی بیشتر باشد، زاویه دید تنگ تر است و بالعکس
عمق میدان طراحی دوربین مدار بسته:
فاصله ای است که تصاویر در آن محدوده واضح بنظر می رسند. عمق میدان زیاد باعث می شود تقریبا همه چیز در دید بوده و تاری تصویر نداشته باشیم. عوامل زیر باعث افزایش عمق میدان می شوند:
- عدسی زاویه باز
- فاصله کانونی بالا
- اتو آیریس (بعدا در این مورد توضیح داده می شود.)
زاویه دید در محاسبات دوربین مدار بسته:
مقدار زاویه که از یک صحنه بر دوربین تصویر می شود که میتواند افقی، عمودی یا قطری باشد.
CCD در محاسبات دوربین مدار بسته
میکروپروسسوری است که تصویر ایجاد شده بر روی قسمت حساس آن را به سیگنال دیجیتال تبدیل می کند. در قسمت فوتواکتیو آن چند رشته خازن وجود دارد که هر خازن بار الکتریکی متناسب با شدت نور در آن نقطه را ذخیره می نماید. اندازه تصویر بر روی CCD بر زاویه دید اثر می گذارد. .CCD ها بر اساس اندازه قطر صفحه حساس به نور خود شناخته می شوند.
عدسی در محاسبات دوربین مدار بسته
عدسی از مهم ترین تجهیزات دوربین مدار بسته (CCTV equipment ) است. عدسی قسمتی از دوربین است که تصویر را جمع‌آوری و به حسگر تصویر انتقال می‌دهد. عدسی‌ها برای تغییر اندازه تصویر، زاویه دید و فاصله کانونی تصویر و همچنین بهبود کیفیت تصویر به کار می‌روند. انواع مختلفی از عدسی‌ها برای دوربینهای مداربسته وجود دارد که بر اساس نیاز و محیط مورد استفاده انتخاب می‌شوند. ب
ه طور کلی، عدسی‌های با فاصله کانونی بلند به دوربین امکان زوم داخلی را می‌دهند و عدسی‌های با فاصله کانونی کوتاهبه دوربین امکان زوم خارجی را می‌دهند. همچنین، عدسی‌های با فاصله کانونی کوتاه زاویه دید بیشتری را فراهم میکنند و عدسی‌های با فاصله کانونی بلند زاویه دید کمتری دارند اما برای افزایش دقت و وضوح تصویر مناسب هستند. همچنین عدسی‌های متغیر فاصله کانونی یا varifocal که امکان تنظیم فاصله کانونی را دارند، برای استفاده در شرایط مختلف محیطی و برای نیازهای مختلف نصب دوربین مداربسته مناسب هستند.
عدسی های با فاصله کانونی ثابت
این عدسی ها از نظر قیمت مقرون به صرفه بوده و ساده ترین انواع عدسی شمرده می‌شوند.
عدسی های با فاصله کانونی متغیر
فاصله کانونی این عدسی ها به هنگام نصب به صورت دستی تنظیم می شود.
عدسی های زوم
بزرگنمائی در این عدسی ها زیاد و در نتیجه زاویه دید کوچک است. برای تنظیم آن کنترل دستی و موتوری موجود است.
عدسی Aspherical
دارای ساختار نوری خاصی بوده و در مکان های با روشنائی کم حساسیت مناسبی ایجاد می کند.
عدسی روز و شب با اشعه مادون قرمز
این عدسی برای نظارت در شب به کمک اشعه مادون قرمز بکار می رود.
Lens Irisکیفیت تصویر بستگی به میزان نوری دارد که از طریق عدسی به دوربین وارد می شود. تنظیم نور با Lens Iris (دیافراگم) صورت می گیرد. شکل زیر ٢ تنظیم مختلف دیافراگم (آیریس) را نشان می دهد.
دیافراگم ثابت
در ساده ترین انواع دوربین بکار میرود.
عدسی با دیافراگم دستی
در محل هائی که سطح روشنائی ثابت است، دیافراگم عدسی به هنگام نصب تنظیم می شود.
عدسی با دیافراگم اتوماتیک Auto Iris
این عدسی در فضاهای بیرونی که سطح روشنائی تغییرات زیادی دارد کاربرد پیدا می کند.
شاتر اتوماتیک
کنترل شاتر اتوماتیک با تنظیم کیفیت نور قابلیت جدیدی به دوربین اضافه می نماید. در دوربین های ساده سرعت شاتر 1/50 یا 1/60 ثانیه است. در تکنولوژی دیجیتال این مقدار میتواند به 1/100000 ثانیه برسد. در نتیجه از تصویرهای تاریکتر، بیشتر نمونه برداری شده و تصویر بهتری نتیجه شود.
انواع سیستم دوربین مدار بسته:
سیستم های آنالوگ و مبتنی بر IP در طراحی دوربین مدار بسته
سیستم آنالوگ
دیاگرام زیر شمای کلی سیستم دوربین مدار بسته آنالوگ را نشان می دهد.
در سیستمهای مداربسته مرسوم، دوربینها تصویری آنالوگ را دریافت کرده و از طریق کابل کواکسیال این تصویر را به Digital Video Recorder (DVR) می فرستد.
هر دوربین علاوه بر کابل کواکسیال نیاز به کابل برق برای تغذیه دارد. در بعضی موارد از کابل RG59 دوقلو که از دو کابل کواکسیال و برق به هم چسبیده تشکیل شده است استفاده می شود. DVR سیگنال آنالوگ را به دیجیتال تبدیل کرده و آن را فشرده می سازد و برای دسترسی آتی روی هارد دیسک ذخیره می سازد. از DVR برای ارتباط با اینترنت میتوان استفاده نمود. در سیستم های قدیمی تر، سیگنال آنالوگ بر روی نوارهای ویدئو ضبط می شود که مشکلات زیر را ایجاد می کند :
نوارهای ویدئو حجم زیادی اشغال مینمایند. جستجوی تصویر مورد نظر به سختی عملی است. به هنگام کپی از روی نوارها کیفیت تصویر کاهش میابد.
سیستم شبکه ای در دوربین مدار بسته(IP-based)
در سیستم شبکه ای IP-based هر دوربین تصویری آنالوگ را دریافت کرده و آنرا داخل دوربین به دیجیتال تبدیل می کند. بعضی از پردازش ها مثل فشرده سازی و ردیابی حرکت در دوربین انجام می شود. سپس سیگنال ویدئوی دیجیتال از طریق شبکه اترنت به کمک کابل های زوج تابیده UTP (از 5-cat به بالا) انتقال میابد. معمولا تغذیه دوربین با آداپتورهای PoE (Power over Ethernet) صورت می گیرد.
در بعضی موارد دوربین مستقیما به برق شهر وصل می شود. کابل های UTP از هر دوربین مستقلا به سوئیچ شبکه اتصال میابد. همانند تجهیزات هر شبکه دیگر باید به هر دوربین یک IP اختصاص داد.
برای نمایش و ضبط تصاویر نیاز به نرم افزار مخصوصی است که روی PC باید نصب شود. این نرم افزار باید از سازنده دوربین ها تامین شود که قیمت تجهیزات را بالا می برد.
سیگنال دوربین را میتوان همانند روش آنالوگ از طریق اینترنت ارسال و پخش نمود. هر دوربین IP و سیگنال پخش مخصوص خود را دارد و آن را میتوان مستقلا مشاهده نمود که باعث کاهش شدید پهنای باند می شود.
کدام روش اقتصادی تر است ؟ سیستم شبکه ای یا سیستم آنالوگ؟
در حال حاضر استفاده از دوربین های آنالوگ اقتصادی ترین روش است، ولی در آینده ممکن است سیستم IP-based مقرون به صرفه تر باشد. در روش شبکه ای به DVR احتیاجی نیست، ولی یک کامپیوتر با ظرفیت ذخیره بالا مورد نیاز خواهد بود که قیمت آن کمتر از DVR نیست.هزینه کابل کشی در روش شبکه ای مقداری کمتر است ولی هزینه سوئیچ و آداپتورهای POE را باید در نظر گرفت.
پهنای باندی که شبکه نیاز دارد نیز در هزینه سیستم موثر است. هر دوربین بطور مجزا پهنای باند قابل ملاحظه ای را اشغال می کند که در شبکه ای با تعداد زیادی دوربین رقم بالائی را شامل می شود.
کیفیت کدام روش بالاتر است ؟ کیفیت سیستم شبکه ای یا سیستم آنالوگ؟
در هر دو سیستم تجهیزات خوب و بد وجود دارد. دوربین های شبکه ای از نظر کیفیت تصویر، برتری محسوسی نسبت به آنالوگ دارند. در دوربینهای آنالوگ حداکثر وضوح به 0.4 مگاپیکسل میرسد در حالی که این رقم در دوربین های شبکه ای به ٣ مگا پیکسل میرسد. بنابراین در محلهائی که وضوح تصویر باید بالا باشد، استفاده از دوربینهای IP-based لزوم پیدا می کند. ارتباط بدون سیم در دوربین های شبکه ای مشکلات کمتری نسبت به آنالوگ دارد.
تصب سیستم شبکه ای ساده تر است یا نصب سیستم آنالوگ؟
نصب کابل کواکسیال از کابل شبکه مشکل تر است. همچنین در دوربین های آنالوگ نیاز به سیمکشی مجزا برای تغذیه برق دوربین وجود دارد که در روش شبکه ای به آن نیازی نیست. راه اندازی دوربین های شبکه ای از آنالوگ مشکل تر است. در سیستم شبکه ای به هر دوربین باید یک آدرسIP اختصاص داد و پورتها را در مسیریاب Router باز نمود. برای نظارت از طریق اینترنت، استفاده از DVR در روش آنالوگ ساده تر است.
در اتصال بی سیم دوربین ها وضعیت چگونه است؟
در سیستم های بی سیم آنالوگ مشکلاتی مانند تداخل امواج باعث می شوند که به خوبی کار نکند. همینطور امکان دریافت غیرمجاز سیگنال بیشتر است. در سیستم IP based هر دوی این مشکلات به مراتب کمتر است.
در چه حالتی روش IP-based مناسبتر است ؟
در تاسیسات بزرگ این روش بهتر جوابگو است، بخصوص اگر شبکه ای با پهنای بالای باند از پیش موجود باشد. بعضی از طراحان در سیستمهای بزرگ نیز استفاده از روش آنالوگ با DVR های متعدد را توصیه میکنند.
مزیت عمده روش آنالوگ در قیمت پائین آن است. همچنین در روش IP based اختلال در شبکه باعث فقدان تصویر میشود. در حالی که چنین امری در سیستمهای آنالوگ بندرت پیش می آید. همچنین نیاز به دقت و وضوح بالای تصویر، به این سیستم برتری می دهد. روش‌های ترکیبی آنالوگ و شبکه که شاید نتیجه بهتری دهند در شکل زیر دیده میشود:
در یکی از این روشها با کمک balun میتوان سیگنال آنالوگ را از طریق کابل UTP به مسافت های طولانی ارسال نمود.
محاسبه تعیین فاصله دوربین های مدار بسته از هم
برای فاصله بین دوربین ها محدودیتی وجود ندارد ولی باید در فاصله های مختلف، عدسی هائی با مشخصات لازم را به کار گرفت.
برای تعیین مشخصات عدسی نرم افزارهای متعددی وجود دارد، ولی با فرمول ساده ای میتوان یکی از مهمترین ویژگی های عدسی که فاصله کانونی آن است را بدست آورد.
L=(D x w)/W
d حداکثر مسافتی که دوربین باید رصد کند
W عرض منطقه ای که باید رصد شود
w عرض سطح تصویر بر روی CCD
L فاصله کانونی عدسی
مثالی از محاسبه فاصله دوربین های مدار بسته
مثال دوربینی با CCD ، یک سوم اینچ، برای آنکه تصویری واضح از سطحی به عرض ٥ متر که ٢٠ متر با دوربین فاصله دارد داشته باشد، به چه عدسیی احتیاج دارد ؟
از تصویر صفحه ٨٨ عرض صفحه تصویر CCD را پیدا می کنیم که ٤٨ میلیمتر است. پس
19.2=20*48.5
فاصله کانونی مورد نظر 19.2 میلیمتر است.
محاسبه زاویه دید در طراحی دوربین مدار بسته
با کمک فاصله کانونی بدست آمده و جدول زیر بطور تقریبی میتوان زاویه دید افقی را بدست آورد :
در مثال ذکر شده زاویه دید افقی حدود ١٢ درجه خواهد بود.
محاسبه محل نصب دوربین ها
انتخاب محل نصب دوربین بستگی به نوع کاربری، حفظ حریم خصوصی اشخاص و نیازهای کارفرما دارد، ولی در بسیاری از موارد میتوان نصب دوربین در این اماکن را توصیه نمود :
- پارکینگها
- نقاط منتهی به پلکان ها و آسانسور
- انبارها
- نقاط ورود و خروج
- نقاط کور از دید کارکنان
- راهروها
- هر نقطه حساس دیگر
بررسی اجزای اصلی دوربین مدار بسته
درگاه های دوربین
یکی از اجزای اصلی دوربین مدار بسته، درگاه های دوربین هستند که از دو دسته تشکیل شده اند. دسته اول درگاه های اطلاعاتی هستند. درگاه های اطلاعاتی کد های تصویر را به دوربین را انتقال می دهد. DVR بیرون مخابره کرده و همچنین دستورهای صادر شده از سوی
این دستورهای صادر شده دستوراتی از قبیل حرکت لنز، فوکوس یا چرخش زاویه دید می باشند. درگاه ها از نظر ساختاری نیز می توانند انواع مختلفی داشته باشند و همچنین کابل های متفاوتی را مورد استفاده قرار دهند.
اجزای دوربین مدار بسته – لنز دوربین
در میان اجزای تشکیل دهنده دوربین مدار بسته، لنز نقطه ابتدایی جهت دریافت تصاویر است. لازم به ذکر است که همه ی اجسام منبع نور نیستند و بیشتر آن ها می توانند نور دریافت شده را بازتاب دهند. این نور، توسط لنز دوربین در یک دستگاه دریافت می شود. لنزهای دوربین در انواع مختلفی وجود دارند و همچنین از مشخصات بسیاری برخوردارند. دوربین ها از لحاظ توانایی دریافت نور، سرعت شاتر، فاصله کانونی و توانایی تحرک در تنظیم دیافراگم تفاوت های نسبت به هم دارند.
سنسور و برد دوربین
به طور کلی، نوری که از راه لنز به دوربین وارد می شود باید به وسیله ی یک مدار خاص به کد های دیجیتال تبدیل شود. تبدیل نور به کدهای دیجیتال به این علت هست که برای وسایل الکترونیکی قابل درک باشد. در سنسور موجود در دوربین، صفحات حساس به نور، تغییرات ولتاژ محسوسی را در مدار دوربین ایجاد می کنند. سپس تغییرات ولتاژ در برد هوشمندی که در دوربین وجود دارد به داده های دیجیتال معنا دار تبدیل خواهند شد. در پایان، برد، داده ها را از طریق پورت به بیرون از دوربین انتقال می دهد.
اجزای اصلی دوربین مدار بسته – آداپتور یا منبع تغذیه
تمامی دوربین های مدار بسته برای اینکه بتوانند روشن شوند، به برق با شدت جریان 12 ولت نیاز دارند. در واقع آداپتور، برق 220 ولت شهری را به 12 ولت با آمپر های مختلف تبدیل می کند. منبع تعذیه به دو صورت مرکزی و مجزا قابل نصب است.
کانکتورها و فیش ها
در دوربین های مدار بسته وظیفه ی اتصال کابل ها به دوربین و دستگاه، اتصال میکروفن و اتصال فیش برق بر عهده ی کانکتورها و فیش ها می باشد.
سخن آخر در مورد محاسبات و بررسی تجهیزات دوربین مدار بسته
تا اینجا مطلب با تعاریف و اصطلاحات دوربین مدار بسته، تجهیزات دوربین مدار بسته، انواع دوربین و عدسی در دوربین مدار بسته و… آشنا شدید. اکنون اگر سوالی دارید در زیر برایمان کامنت کنید. در ضمن باید اشاره کنیم که میتوانید با هزینه ای بسیار مناسب در دوره طراحی دوربین مدار بسته که از سوی سِودا برگزار میشود، نیز شرکت کنید. یا اینکه میتوانید به طور مستقیم خدمات طراحی دوربین مدار بسته را فقط با یک تماس درخواست دهید.
مطالب مربوط به طراحی تاسیسات برقی، فصل به فصل
فصل اول: محاسبات و سایزینگ کابل برق
فصل دوم: مفهوم و جدول ضریب همزمانی
فصل سوم: تجهیزات تابلویی تابلو برق
فصل چهارم: برقگیر چیست؟ + محاسبه تعداد برقگیر در ساختمان
فصل پنجم: برق اضطراری چیست؟
فصل ششم : محاسبات روشنایی داخلی
فصل هشتم:نحوه محاسبه تابلو برق خازن
فصل نهم: تاسیسات برقی استخر
فصل دهم: هماهنگی حفاظت های الکتریکی
فصل یازدهم: محاسبات تابلو کنتور برق
فصل دوازدهم: ترانسفورماتور چیست؟
فصل سیزدهم: بررسی الکتروموتور آسنکرون
فصل چهاردهم: محاسبات سیستم اعلام حریق
فصل پانزدهم:محاسبات آنتن مرکزی
فصل شانزدهم: محاسبات سیستم صوتی و بلندگو
فصل هفدهم:محاسبات دوربین مدار بسته
فصل هجدهم: شبکه کامپیوتر
اصول طراحی و محاسبات بانک خازنی (بررسی و تحلیل جامع پیوست ۵ مبحث ۱۳)
