Система управления
При строительстве протяженных систем зачастую приходится сталкиваться с целым рядом типовых задач, свойственных большим объектам.
Например, система может иметь в своем составе управляемые видеокамеры на поворотных устройствах с переменным фокусным расстоянием объектива, причем находиться такие видеокамеры могут в любом месте объекта, на предельном удалении от поста. Управление стандартными поворотными устройствами осуществляется подачей питающего напряжения (220 В или 24В). Подавать же питающее напряжение от пульта охраны, находящегося за сотни метров, а тем более – километры от поворотного устройства – дело абсурдное.
«Километровые» объекты имеют, как правило, не один, а несколько постов охраны и наблюдения (исходя из необходимости вовремя среагировать на обнаруженные нарушения). Значит, встает задача обеспечить на разнесенных постах возможность независимого полноценного использования единой системы видеоконтроля, включая управление поворотными устройствами. При построении систем для целей контроля технологических процессов такая задача встает всегда – видеоинформация поступает ко всем заинтересованным звеньям производственной цепи.
Нередко приходится решать задачи дублирования поста видеонаблюдения для руководящего персонала.
Системы видеоконтроля больших объектов имеют, как правило, в своем составе значительное количество видеокамер, зачастую требуется автоматическое обнаружение движущихся объектов, осуществляется непрерывное видеодокументирование всей информации. Аппаратура приема и обработки видеосигналов таких систем весьма дорогостоящая. Оснащение всех постов объекта такой аппаратурой «не по деньгам» для большинства заказчиков. В связи с этим приходится решать задачи управления таким единственным для всего объекта комплексом с разных постов, при этом доступ к управляющим функциям с каждого поста может быть как полным, так и ограниченным в соответствии с пожеланиями заказчика. Кроме того, функции персонала охраны не ограничиваются видеонаблюдением за объектом. Приходится и включать освещение (общее и локальное), и открывать ворота и многое другое. Поэтому вполне обосновано желание осуществлять все такие управляющие функции в рамках единой системы (в том числе – и кабельной), с единого пульта. То, что нынешние посты охраны начинают походить по количеству разнообразнейших тумблеров, кнопок, пускателей, панелей на кабину аэробуса, говорит не об их техническом совершенстве, а о полном хаосе построения системы, отсутствии единой концепции.
Вернемся к возможности использования для передачи видеосигнала уже имеющихся на объекте свободных («чистых») телефонных пар.
А если свободных пар меньше, чем необходимо передать сигналов? Значит необходимо скоммутировать сигналы в каком-либо возможном месте, выходной сигнал (сигналы) с коммутационной аппаратуры передать по витой паре, а управление этой аппаратурой организовать по линии управления. В данной ситуации логично в качестве линии управляющего сигнала использовать также свободную пару.
Пример из жизни: в первоначальном проекте заказчик предполагал установить на одном из участков объекта 6 стационарных видеокамер. По участку был проложен кабель ТППэп 10 х 2 х 0,5. Установлено в рамках первой очереди 4 стационарных видеокамеры. «Аппетит пришел во время еды», и через год эксплуатации заказчик пожелал установить на данном участке еще 32(!) камеры, причем две из них – на поворотных устройствах и переменным фокусным расстоянием. Прокладывать новые кабельные линии уже нельзя. Осталось 6 свободных пар. Однако, предложенное заказчику решение данной задачи реально потребует задействовать всего 3 пары.
Решать перечисленные задачи призваны системы телеметрического управления. Прежде, чем перейти к анализу и описанию непосредственно систем, следует остановиться еще на одной специфики оснащения именно наших российских объектов (если не всех, то абсолютного большинства). Хотим мы этого или нет, но ценовой фактор по-прежнему является одним из главных, а то и решающим. Это приводит к появлению на объекте целой гаммы разнообразной аппаратуры самых разных фирм со всего мира – «поворотники» тайваньские, мультиплексор американский, камеры корейские и т.п. Справедливости ради отметим, что при грамотном подходе это вполне оправдано и действительно удается найти оптимальное соотношение между надежностью и ценой. Однако, система телеметрии в этом случае должна увязать воедино всю необходимую аппаратуру, не будучи привязанной к какой то конкретной модели или фирме-изготовителю.
Естественно, импортные производители не могли не предложить на наш рынок свои решения. Однако:
- дорогая многоканальная техника, имеет возможность подключения выносной клавиатуры, но даже не всякий 8-и канальный мультиплексор (не говоря уже о квадраторах) обладает такой функцией ;
- аппаратура телеметрического управления, как правило, стыкуется только с принимающими устройствами той же фирмы – производителя (фирма защищает свои рыночные интересы). Таким образом, выбор заказчиком марки того или иного оборудования резко ограничивается;
- выносные пульты и клавиатуры предусматривают управление совершенно конкретными устройствами, реализация каких либо отличных от задач наблюдения функций, необходимых данному заказчику, на данном объекте представляется проблематичной;
- производитель нередко требует использования в качестве линий передачи конкретный кабель, что исключает возможность использовать имеющиеся свободные пары кабеля ТПП;
- весьма ограниченные длины линий (так для клавиатуры DPK 16 (Computar) – 300 метров);
- достаточно высокие цены , в то же время, в большинстве случаев такую аппаратуру необходимо заказывать со 100% предоплатой со сроком поставки – в среднем месяц. Заказчику приходится принимать на веру обещания поставщика, что неизбежно влечет покупательский диссонанс.
Никогда не стоит забывать о гарантийном и послегарантийном периоде. Если такая аппаратура выйдет из строя в течение гарантийного срока, а поставщик окажется не в состоянии ее отремонтировать, заказчику придется снова ожидать поставки новой техники месяц, то есть целый пост наблюдения окажется выведенным на месяц из строя. В случае же истечения гарантийного срока заказчик может оказаться вынужден оплачивать стоимость новой аппаратуры или же отказаться от целого поста. В таких ситуациях разумным представляется отдавать приоритет отечественным разработчикам и производителям.
Исходя из всего вышеизложенного, нами было принято решение о целесообразности собственной разработки системы телеметрического управления в общей концепции систем охраны. Основные требования, успешно реализованные в СТУ-16, следующие:
- система должна предусматривать управление любой стандартной аппаратурой коммутации и обработки сигнала, любыми поворотными устройствами независимо от марки производителя;
- пульт управления должен быть единый, независимо от того, сколько и каких устройств находятся в линиях управления, какие конкретные дополнительные функции может захотеть потенциальный заказчик (пусть даже не относящиеся к видеоконтролю), при этом не должно быть избыточности как пульта, так и всей системы (заказчик не должен платить за то, что ему не надо);
- в качестве линий передачи должны использоваться свободные пары кабеля ТППэп N х 2 х 0,5 – самый распространенный магистральный телефонный кабель у нас в стране, при этом передача видеосигнала и передача команд телеметрии должны осуществляться в едином физическом кабеле без какого-либо взаимного влияния;
- дальность передачи команд для базового варианта должна быть не менее дальности передачи видеосигнала по витой паре для базового комплекта АПВС, т.е. не менее 2-х км.
В полном комплекте СТУ-16 включает в себя:
- Пульт управления СТ-ПУ
- Приемник телеметрии с коммутатором от 4-х до 31-го видеосигналов СТ-ПК
- Приемник телеметрии для управления поворотным устройством и объективом СТ-ПП
- Матричный коммутатор 16-32 входа/4 независимых выхода. СТ-ПКМ
- Повторитель – разветвитель линий телеметрического управления (RS 485) на 4 направления ПРТ-6.
- Приемник телеметрии релейный для управления различными объектами (8 выходов – сухой нормально разомкнутый контакт на переключение) СТ-ПТУ.
В реальной системе могут быть задействованы все эти устройства или только отдельные конкретно необходимые. Общее количество устройств в базовом варианте – до 16 в любом наборе. Максимально возможное количество устройств, включенных в одну линию по каждой из позиций: СТ-ПУ –7; СТ-ПП – 15; СТ-ПК (ПКМ) для 31-го канала – 6; СТ-ПТУ – 6.
Все устройства системы подключаются последовательно на одну выделенную пару (на свободную пару общего магистрального кабеля ТПП или на свободную предоставленную пару из числа имеющихся на объекте) + один сигнальный провод, в качестве которого может выступать экран кабеля ТППэп или провод другой свободной пары.
Видеосигналы передаются с помощью аппаратуры АПВС по другим выделенным парам. Вся система строится по единому физическому многопарному кабелю.
Лицевая панель пульта управления (СТ-ПУ) имеет в своем составе клавиатуру набора команд, цифровой индикатор команды, клавиатуру управления поворотным устройством и трансфокатором. Возможно исполнение СТ-ПУ в виде пульта с дистанционным управлением, состоящим из ИК-приемника с индикатором команд и стандартной «лентяйки» (Рис.5).
Каждая команда представляет собой четырехзначный код, две первые цифры которого соответствуют номеру устройства, к которому идет обращение, вторые две цифры соответствуют номеру камеры для приемников коммутатора и поворотного устройства или коду команды для релейного приемника в соответствии с планом установки камер и принимающих устройств на объекте. Например, приемнику телеметрии с коммутатором (СТ-ПК) присвоен номер 03. Набор на пульте кода 0312 означает, что в пост охраны сейчас будет скоммутирован видеосигнал от камеры №12. Если эта камера установлена на поворотном устройстве, то клавиатура управления поворотным устройством будет задействована автоматически для управления камерой №12.
Приемник телеметрии для управления поворотным устройством (СТ-ПП) реализует все 11 функций, необходимые для полного управления поворотным устройством, трансфокатором, фокусировкой, диафрагмой объектива. Если конкретная камера не обладает полным набором этих функций, реализуются только присущие данной камере. Приемник в стандартном исполнении может быть подключен к любому поворотному устройству, управляемому напряжением. Исполнение – всепогодное.
Приемник телеметрии с коммутатором (СТ-ПК) предназначен для коммутации удаленных от поста видеокамер с передачей выходного сигнала (с помощью аппаратуры АПВС или иным способом) в пост наблюдения. Переключение камер осуществляется с пульта (СТ-ПУ) как в ручном, так и в автоматическом режимах. Коммутатор имеет от 4-х до 32-х входов видеосигналов.
Приемник телеметрии с матричным коммутатором (СТ-ПКМ) предназначен для коммутации от 16 до 32 входящих видеосигналов на 4 независимых выхода, как в ручном, так и в автоматическом режимах.
Может использоваться как отдельное устройство при построении систем с несколькими постами наблюдения при достаточности функции последовательного просмотра, а также в качестве системного коммутатора при построении многофункциональных развернутых систем. Более подробно об использовании матричного коммутатора в качестве системного будет изложено в следующей главе. Коммутатор может иметь исполнение с общим «alarm» – входом, при срабатывании которого происходит коммутация выделенного одного видеосигнала на все четыре выхода.
Повторитель-разветвитель линий телеметрического управления на 4 направления (СТ-ПРТ6) предназначен для обеспечения включения линий телеметрического управления «звездой», а также для увеличения протяженности линий (+ 2 км на каждое направление).
Приемник телеметрии релейный (СТ-ПТУ) осуществляет по команде с пульта переключение сухих контактов. Один приемник обеспечивает управление 8-ю парами контактов. Подключением СТ-ПТУ к тревожным контактам квадраторов, видеомагнитофонов и т.п. может легко быть организовано дистанционное управление такими устройствами. Кроме того, управляя сухими контактами, можно организовать дистанционное управление практически любыми механизмами и устройствами – открытием въездных ворот, шлагбаумов, включением-выключением освещения, пуском-остановкой любого оборудования.
Система телеметрического управления СТУ-16 в сочетании с аппаратурой преобразования видеосигнала для передачи по витой паре позволяет строить системы видеонаблюдения на единой магистральной базе, по единому кабелю ТППэп Nх2х0,5 или на базе имеющихся на объекте свободных витых пар с абсолютно любыми функциональными возможностями, дополнять систему новыми функциями, не относящимися непосредственно к видеоконтролю, организовывать на базе одной магистрали необходимое количество постов, как с независимым полным, так и с ограниченным перечнем управляющих действий. Благодаря модульности построения, проектирование и монтаж таких систем не представляют каких – либо серьезных трудностей. Аппаратура была удостоена диплома 1-й степени на международной выставке «Охрана и безопасность –99» в С-Петербурге.
Для подавляющего большинства промышленных объектов с длинами трасс в среднем 300 метров – 2 км применение СТУ-16 является достаточно универсальным решением. Если стоит задача организации телеметрического управления, то применение СТУ-16 всегда оправдано, если передача видеосигнала организуется по витым парам (прокладываемый кабель ТПП или имеющиеся на объекте свободные пары). Однако, по аналогии с системами передачи видеосигнала реальные условия могут потребовать организации управления иным способом – например, по радиоканалу (нам приходилось решать задачу управления поворотными устройствами по радиоканалу), на коротких линиях управление может организовываться непосредственно подачей питающего напряжения и т.д. Оптимальное решение будет зависеть от конкретного объекта.