Как выбрать источники питания для систем видеонаблюдения?

Камеры слежения обычно предусматривают стандартное электропитание при помощи Ethernet (PoE), когда ток по кабелю поступает от коммутатора напрямую к приборам слежения. Но возможны и альтернативные методы их подключения. Кроме PoE, возможно электропитание таких приборов переменным током или постоянным током с напряжением 12 или 24 В, а иногда вольтаж бывает и выше.

Постоянный ток обеспечивает системе надежность и безопасность. Но чем мощнее потребители энергии, тем больше должно быть сечение кабелей. К тому же, от сечения и протяженности кабеля зависит падение напряжения в проводнике. БП с напряжением 220 В позволяет не учитывать в расчетах сопротивление. Хотя использование переменного тока менее безопасно, иногда этот метод более выгоден, например, в системах уличного видеонаблюдения.

Способы питания устройств слежения

В IP системах наблюдения видеокамеры могут работать:

1. От блока питания 12V DC или 5V DC, в зависимости от параметров оборудования. БП подключают к стандартной сети 220 В, но на приборы подается пониженной напряжение. Этот метод долго считался стандартом. Но при подключении каждой камеры к отдельному БП есть риск случайного отключения БП от розетки. При использовании централизованного БП этот риск исключается, но усложняется монтаж системы, т.к. приходится прокладывать отдельный кабель. Сеть 12 В обычно используют в небольших аналоговых Full HD системах, когда видеокамеры расположены на расстоянии 30–60 м от регистратора и в нем есть вход 12 В. В таких ситуациях все устройства подключаются к 12-вольтному ББП и применяются кабели с максимальным сечением проводов, чтобы снижение напряжения было в рамках 0,5–1 В. Чтобы компенсировать падение напряжения на питающем кабеле, используют ББП с регулировкой Uвых от 11,5 до 13,5 В.
2. От сети 220 В – этот метод применяется для видеокамер, удаленных от регистратора на 60–300 м. В таких ситуациях от ИБП 220 В до видеокамер протягивают кабель 220 В, а рядом с самими камерами размещают БП 220/12 В. Регистратор запитывают от ИБП 220 В. Надежность и безопасность таких сетей зависит от соблюдения требований ПУЭ.
3. Через Ethernet (PoE) – удобный способ, часто применяемый при реализации IP-видеонаблюдения. Для его воплощения нужно:

• чтобы камера допускала электропитание по PoE;
• чтобы PoE-коммутатор поддерживал тот же стандарт, например, 802.3af;
• чтобы выдаваемая им мощность с запасом превышала общее потребление устройств.

При соблюдении этих условий можно включить в коммутатор и камеру витую пару, обжатую по обычной 100-мегабитной схеме. В результате передача данных и напряжения питания IP камер будет осуществляться по общему кабелю. В таких системах можно подключать видеокамеры напрямую к регистратору со встроенным PoE коммутатором, и процесс коммутации при монтаже значительно упрощается. При этом важно обеспечить прямое соединение PoE-свитча и камеры, без каких-либо промежуточных устройств между ними.

Питающее напряжение стандартов PoE IEEE802.3af и IEEE802.3at (PoE+) равно 48 В. Интерфейс 802.3af рассчитан на мощность до 12,95 Вт, а 802.3at – до 25,5 Вт. К тому же, стандарт PoE+ позволяет подключать на одну магистраль несколько видеокамер. Чтобы обеспечить бесперебойную работу оборудования, применяют ИБП 220 В. Питать по PoE 1 устройство можно с использованием PoE-инжектора. Нужно включить его в разрыв между видеокамерой и свитчем и добавить в кабель к сигналу PoE-электропитание.

В целом вариант PoE немного дороже, зато удобнее в реализации, надежнее в применении и проще в обслуживании. DC блоки обходятся дешевле, но не так практичны. Но в ряде случаев запитать оборудование по-другому не удается. Поэтому оба способа востребованы, а какой из них использовать – зависит от особенностей системы.

Вспомогательные устройства с отдельным питанием

Несмотря на популярность РоЕ, этот интерфейс актуален не для всех устройств. Некоторым приборам требуется отдельное электропитание. Например, у PTZ-камер и термокожухов есть нагреватели, которые невозможно подключить при помощи PoE или PoE +. Для поддержания оптимальных температур используют вентиляторы или обогреватели. Для таких приборов необходимы дополнительные ИП и кабели для подключения к ним.

С другой стороны, дополнительный источник необходим, если не удается обеспечить нужную мощность с помощью Ethernet. Например, стационарные уличные камеры потребляют максимум 20–30 Вт, а PTZ-камеры – 60–90 Вт, поэтому для них актуален отдельный ИП. Интерфейса РоЕ для таких приборов уже недостаточно. Также в отдельном питании обычно нуждается ИК подсветка в уличных видеокамерах.

Важные характеристики

При расчете мощности источника электропитания учитывают ряд параметров:

1. При использовании сетей с невысоким напряжением – суммарная мощность потребителей энергии, сила тока, максимально допустимая величина выходного тока.
2. При использовании Ethernet-питания – мощность PoE коммутатора или применяемого переходника.

Количество потребляемой электроэнергии (в ваттах) рассчитывается как произведение потребляемой силы тока (в амперах) и выходного напряжения (в вольтах). В расчетах желательно учитывать максимальные значения, чтобы иметь определенный запас мощности. Кроме того, для бесперебойной работы камер и остальных потребителей энергии важно, чтобы их суммарное токопотребление не превышало допустимые пределы для выбранного блока питания и предохранителей.

Правила создания автономных цепей питания для приборов слежения

У камер видеонаблюдения есть собственные цепи понижения и стабилизации. Но внутренний стабилизатор не может справиться со значительными пульсациями питающего напряжения. В таком случае на видеоизображении видны полосы. Это значит, что сигнал модулируется помехой, которая проходит по питающим цепям. Для профилактики и устранения таких дефектов нужно:

1. Применять стабилизированные источники питания.
2. Обеспечить хотя бы 2-кратный запас по предельной мощности, отдаваемой в нагрузку.
3. Учесть увеличенное энергопотребление приборов слежения ночью – из-за включенной ИК подсветки.
4. Выбирать сечение питающего кабеля так, чтобы снижение напряжения на нем было в рамках 0,5 В при работе от DC12V или использовать DC24V с дальнейшим понижением и стабилизацией до DC12V.
5. По возможности – установить источник питания рядом с видеокамерой, чтобы избежать помех и снижения напряжения.
6. Если устанавливаете общий БП для видеокамер и регистратора, не забудьте о дополнительных фильтрах. Помните, что видеорегистратор и его HDD являются существенными источниками помех.

Чтобы позаботиться о бесперебойной работе системы при проблемах с основным питанием 220 В, важно оснастить ее автономными источниками питания (ИБП). При использовании одного видеорегистратора БП подключают к ИБП, а его – к видеокамере. Длительность автономной работы рассчитывают по величине тока, потребляемого устройством. При подключении к одному ИБП нескольких приборов обеспечиваемая им автономность снижается.

Расчет емкости АКБ ИБП

Необходимый запас емкости аккумуляторной батареи для ИБП рассчитывают с учетом суммарной мощности потребителей в системе и времени их автономной работы. Дополнительно учитывают надбавку (для литиевых АКБ – 20%), чтобы избежать глубоких разрядов батареи и преждевременной выработки ее ресурса.

Например, общая мощность устройств – 50 Вт, а необходимое время их автономной работы при перебоях в основной сети 220 В – 2 часа. Рассчитываем нужное системе количество энергии: 50 Вт х 2 часа = 100 Вт·ч. Для определения необходимого запаса емкости АКБ делим полученное значение на вольтаж батареи, к примеру: 100 Вт·ч : 12 В ≈ 8,3 А·ч. Добавляем 20% (если батарея литий-ионная, в т. ч. подвида LiFePO4) и получаем величину емкости 10 А·ч.

БП со встроенными батареями

Блоки питания со встроенными АКБ не зря набирают популярность. Они отличаются меньшим перерасходом электроэнергии и увеличенным временем работы системы при отключении электроэнергии. Многие модели позволяют предусмотреть необходимый запас электроэнергии с учетом общего энергопотребления приборов.

Но кроме видеокамер в системе есть масса вспомогательных устройств, и при перебоях в сети эти потребители также нуждаются в автономном питании. Из-за них сложнее рассчитать время работы системы от ИБП. Если же блок электропитания находится отдельно от видеокамеры, удобнее и выгоднее оснастить его встроенной АКБ, а не устанавливать ИБП, прокладывать дополнительные кабели и усложнять схему. К тому же, цена встроенной АКБ ниже, чем стоимость ИБП аналогичной мощности.

Выводы

Питание камер видеонаблюдения и периферических устройств в системах слежения можно организовать по-разному. Но всегда качество электропитания играет не меньшую роль, чем параметры оптики и опция сохранения данных. При проектировании и создании таких систем важно внимательно выбирать источник питания, его тип и параметры, а также создать условия для автономной работы приборов при отсутствии штатного электроснабжения.

Обычный БП предоставляет потребителям электроэнергию только при наличии переменного тока 220 В, преобразуя его в 12 В. Постоянство выходного напряжения обеспечивают стабилизаторы. Более практичны бесперебойные модели, способные работать независимо от стандартной электросети благодаря встроенным АКБ. Они обеспечивают резервное электропитание при периодическом отключении основного источника. Длительность автономной работы ББП зависит от емкости АКБ и количества видеокамер на объекте.

В интернет-магазине VirtusTec.ru вы можете купить аккумуляторные батареи для ИБП или приборов и другой техники с гарантией производителя и доставкой по всей России. Мы производим надежные Li-ion и LiFePO4 батареи разной емкости и вольтажа для эффективного решения всевозможных задач.

Ранее в нашем блоге вышла обзорная статья об аккумуляторе CATL Li-ion 3,7 В 40 А·ч.