Для любой уличной камеры видеонаблюдения начинаются довольно серьезные испытания, когда ей приходится работать в условиях низких температур. При этом заявленный температурный диапазон камеры можно интерпретировать по-разному. Чаще всего, к сожалению, значения границы диапазона носят весьма условный характер, и не совсем понятно, как их применять в реальной жизни.

Опытные монтажники знают, что любая камера (даже большинство камер, предназначенных для установки в помещении) будет работать до очень низких температур при одном условии: если ее не выключать. Что же имел в виду конкретный производитель, заявляя температурный диапазон? Что же будет происходить, если камеру выключить и дать остыть?

И тем более – если включить остывшую при низкой температуре, насколько она будет обеспечивать заявленные параметры при низкой температуре в реальных условиях? Такая информация чаще всего недоступна пользователям.

Даже при наличии данных по успешным испытаниям камеры при низких температурах во время установки устройства на улице часто сталкиваемся с сюрпризами. Точнее сказать: в реальности редко имеем условия, похожие на лабораторные. Осенью получаем дождь, брызги которого намерзают на стекле перед объективом камеры, а зимой снег, который налипает на это стекло. Один из важнейших параметров – температура защитного стекла перед объективом камеры – нам неизвестен. Именно температура стекла определяет, насколько чистым оно останется при наличии осадков при низких температурах, насколько быстро осадки станут испаряться, и камера обеспечит заявленные параметры изображения. Попытаемся в этом эксперименте замерить данный параметр.

Рассмотрим тип камер, кроме всего прочего находящихся в зоне высокого риска при работе на сильном морозе: камеры с автоприводом объектива. Для моделей с моторизованными объективами из-за сильного охлаждения может нарушиться работа механических элементов оптической системы. Это приводит к сбоям в работе трансфокатора или снижению его характеристик.

Кроме того, замерим равномерность ИК-подсветки, что является немаловажным фактором обеспечения качественного изображения при низкой освещенности.

При отборе моделей оборудования для тестирования руководствовались следующими критериями:

• корпус Bullet;
• моторизованный объектив;
• поддержка питания PoE/High PoE/Ultra PoE.

В тестировании приняли участие видеокамеры:

• Arecont Vision AV3226 PMTIR
• BEWARD B2720RZK
• Brickcom OB-300Np-V5-KiT
• EverFocus EZN3260
• Hikvision DS-2CD4A26FWD-IZHS
• RVi-IPC43M3
• Samsung SNO-7084RP

Для этих моделей оценивались параметры, реальные значения которых не найти в технической документации. При этом они очень важны для определения потребительских качеств IP-камер:

• температура на защитном стекле перед объективом;
• энергопотребление при низких температурах;
• равномерность встроенной ИК-подсветки.

Работа системы обогрева

Тест без резких скачков температуры, плавное снижение температуры в "холодильнике", без отключения питания IP-камер на морозе.

1. Измерение температуры на защитном стекле камеры:
   • устройства помещались в климатическую камеру (КТХ, "холодильник");
   • температура в "холодильнике" снижалась до минимального заявленного для камер значения;
   • производился замер температуры на стекле перед объективом IP-камеры с помощью датчика (термопары).
2. Определение момента включения системы обогрева – по скачку энергопотребления (ИК-подсветка отключена).
3. Измерение скорости работы моторизованного объектива при низких температурах. Сравнение скорости работы при нормальных условиях и минимальной заявленной температуре.

Энергопотребление

Измерения при минимальной температуре для различных типов питания – 12 В DC, 24 В AC, PoE, High PoE. Режимы ИК-подсветки – выключена/включена. В случае питания PoE или High PoE применяем медный кабель Ethernet категории 5e, длина 100 м, замеряем мощность, выдаваемую инжектором.

Эффективность встроенной ИК-подсветки

Распределение освещенности в кадре при максимальном обзоре.

Предоставлена компанией Arecont Vision

Лучшая в тесте по равномерности ИК-подсветки. В числе самых экономичных устройств данного тестирования.

Вентилятор, размещенный в AV3226 PMTIR, усиливает циркуляцию нагретого от элементов камеры воздуха в корпусе. Такой подход позволяет на морозе нагревать стекло перед объективом немного выше температуры окружающей среды. Разница температур на стекле для различных типов питания была минимальной.

Возможностей обогрева камеры достаточно, чтобы работа объектива не ухудшалась даже на сильном морозе. AV3226 PMTIR сохраняла работоспособность и при -50 °С (температурный минимум, указываемый в техническом паспорте: -40 °С. Тест при -50°С по желанию поставщика модели).

Из функционала камеры отметим расширенный динамический диапазон с заявленным значением 100 дБ, функцию объединения заряда пикселей для улучшения работы при низкой освещенности (Pixel Binning Mode), возможность работы с изображением произвольного размера (Flexible Cropping).

К тому же для AV3226 PMTIR указываются одновременная работа с 8 независимыми потоками видео, поддержка спецификаций PSIA, ONVIF Profile S, максимальная скорость трансляции 41 кадр/с при разрешении 1280х1024 пкс. Моторизованный объектив модели снабжен функцией P-Iris для подстройки оптимальной четкости изображения, ИК-коррекцией.

Камера оснащена защитой от взлома. В комплекте поставляется монтажная коробка.

Предоставлена компанией "Бевард"

Камера, показавшая наибольшую разницу температуры стекла и окружающей среды, с большим отрывом от конкурентов: при самых жестких условиях температура была на 24 °С выше. Кроме того, это единственная камера в тесте, для которой заявлена возможность работы при -60 °С.

При минимальной температуре скорость работы ее моторизованного объектива не изменялась. Расплатой за эти преимущества является самое значительное энергопотребление (до 30 Вт), и как следствие – необходимость использования более дорогих инжекторов High PoE.

В модели BEWARD реализована двухкаскадная система обогрева. Это позволяет выделять максимальное количество тепла и избегать локального перегрева электронных компонентов камеры.

При снижении температуры окружающей среды включается первый каскад. При дальнейшем падении температуры включается второй каскад и принудительно ИК-подсветка, которая также обеспечивает дополнительное тепло. В корпусе расположен вентилятор для распределения тепла внутри камеры. Таким образом осуществляется подогрев электроники, объектива и защитного стекла.

Производитель заявляет вариофокальный тип подсветки. Угол подсветки выбирается в настройках интерфейса камеры; для теста использовался самый широкий угол. Подсветка B2720RZK была в числе лучших по равномерности.

Герметичное подключение кабеля происходит внутри камеры BEWARD, что позволяет обойтись без монтажной коробки.

Камера BEWARD снабжена матрицей Sony Exmor, использует кодек H.264 High profile с возможностью двухпоточного кодирования. Предусмотрено питание High PoE.

Предоставлена компанией "Гран При"

В числе лучших по стабильности работы моторизованного объектива. Даже при -50 °С его скорость не снижалась (заявленная минимальная рабочая температура: -40 °С. Тест при -50 °С по желанию поставщика модели).

При любом типе питания температура защитного стекла отличалась не более чем на 1 – 3 °С от температуры окружающей среды. Из этого можно предположить, что система обогрева в OB-300Np-V5-KiT в первую очередь ориентирована на поддержание рабочих параметров объектива.

По информации от производителя в системе обогрева камеры используется вентилятор.

Интенсивность встроенной ИК-подсветки была максимальной в центре и заметно снижалась к краям. Ее мощность регулируется, предусмотрена функция SmartIR. Для модели заявлены функция WDR, 3 формата сжатия видео, одновременная передача 3 видеопотоков. Моторизованный объектив камеры Brickcom снабжен функциями SmartFocus и IR Focus Shift, при зумировании оптика автоматически подстраивает фокусировку.

Благодаря подключению по RS-485 модель OB-300Np-V5-KiT можно совмещать с поворотным устройством.

IP-камера поддерживает питание 12 В DC и PoE 802.3af (заявленный минимум -20 °С), High PoE 802.3at (заявленный минимум -40 °С).

В комплекте поставляются кронштейн и PoE-инжектор (802.3at) 30 Вт. Производителем заявлена защита камеры по классу IP67.

Предоставлена компанией "Видау Системс Секьюрити"

Во время испытаний камера EZN3260 демонстрировала уверенное включение системы обогрева при любом типе питания.

В условиях эксперимента обогреватель работал в постоянном режиме начиная с температуры около -20 °С в "холодильнике". При этом потребление мощности камерой увеличивалось на 3 Вт (питание 12 В DC).

Как заявляет производитель EZN3260, рядом с ее объективом размещен керамический резистивный обогреватель, призванный поддерживать высокие параметры оптической системы при низких температурах.

При минимальных рабочих температурах для 12 В DC (-40 °С) и PoE (-20 °С) скорость работы моторизованного объектива изменялась.

При стандартной настройке ИК-подсветки центральная часть наблюдаемой камерой EverFocus сцены наиболее ярко освещена. Причем в EZN3260 реализована функция SmartIR, которая, по словам производителя, автоматически регулирует мощность подсветки в зависимости от яркости изображения – авторегулировка ИК.

В EZN3260 реализованы функция расширения динамического диапазона (WDR), поддержка протоколов PSIA и ONVIF. Предусмотрена работа с мобильными устройствами, что предоставляет пользователю дополнительное удобство при работе с системой видеонаблюдения. В модели EverFocus имеется детектор саботажа камеры, запись на карты microSDHC, вход/выход тревоги, поддержка двухстороннего аудио. Производителем заявлен антивандальный корпус.

Предоставлена компанией Hikvision Russia

Одно из наиболее функционально оснащенных устройств в тестировании. Имеет самый быстрый объектив среди участников.

В тесте проявился своеобразный подход к обогреву у этой модели – он не включался при плавном снижении температуры в "холодильнике" до -40 °С, при этом камера продолжала функционировать. Как утверждают инженеры компании, система обогрева активизируется лишь в режиме холодного старта на морозе около -10 °С и ниже. С одной стороны, данный подход позволяет экономить на энергопотреблении. С другой – при низких температурах может сказываться на работе всей камеры.

В тесте скорость трансфокатора Hikvision снижалась на морозе, а температура на стекле перед ним практически равнялась температуре окружающей среды. Хотя тогда камера функционировала при минимальной заявленной для нее рабочей температуре. Интенсивность ИК-подсветки у модели DS-2CD4A26FWD-IZHS на краях изображения гораздо ниже, чем в центре (для подсветки заявлена функция SmartIPC).

В камере от Hikvision имеется функция повышения чувствительности (DarkFighter), заявлены расширенный динамический диапазон, режим скоростной съемки, функция "антитуман", трехпоточное кодирование. Модель поддерживает стандарты ONVIF и PSIA, а также снабжена расширенными функциями видеоаналитики и детектором звука.

Для корпуса камеры производитель указывает защиту IP67, объектив имеет функцию автофокусировки.

Предоставлена компанией RVi Group

Камера RVI в тесте показала самое низкое энергопотребление. Продемонстрировала неплохую стабильность работы объектива при различных температурах, хотя на сильном морозе скорость его работы снижалась.

Стекло перед объективом у модели RVi-IPC43M3 всегда имело температуру, близкую к температуре окружающей среды.

При включении на морозе системы обогрева энергопотребление камеры увеличивалось примерно на 1 Вт. По словам производителя, эту мощность потребляет размещенный в корпусе нагреватель.

Мощность излучения ИК-подсветки плавно снижалась от центра изображения к краям.

У модели RVi-IPC43M3 диоды подсветки закрыты маскировочным стеклом. Впрочем, такое защитное стекло теоретически может снижать эффективность работы подсветки (часть мощности излучения поглощается).

В данной камере предусмотрена функция цифрового расширения динамического диапазона (DWDR). Имеются аудио- и тревожные входы/выходы, возможность записи на карты памяти microSD до 64 Гбайт, аналоговый видеовыход для подстройки объектива. Заявлена работа с мобильными устройствами на iOS, Android и Windows Phone.

Предоставлена компанией Samsung

Входит в группу самых функционально оснащенных моделей в тестировании. В числе лучших по эффективности системы обогрева. В SNO-7084RP обогрев организован в виде нагревательного элемента, расположенного кольцом вокруг объектива.

В ходе тестирования при питании 24 В AC и -50 °С увидели, что такая конструкция позволяет поддерживать работоспособность всей камеры и ее оптической системы (в данном случае скорость объектива снижалась). Температура стекла камеры всегда была заметно выше температуры окружающей среды, при этом мощность потребления оказалась не самой высокой в тесте. Для подключения 12 В DC и PoE заявлена минимальная температура -20 °С (обогрев не включается). В этом случае температура на стекле немного превышала температуру окружающей среды.

У подсветки камеры Samsung наблюдался максимум мощности в центре, к краям ее интенсивность спадала.

SNO-7084RP поддерживает режим 60 кадр/с, снабжена функциями WDR, "антитуман", функцией повышения контраста, заявлена "продвинутая" цифровая стабилизация изображения. Предусмотрены выделение потоков с отдельных зон изображения, адаптивное кодирование потока (Smart Codec), функция Simple Focus, P-Iris для управления объективом, расширенные возможности видеоаналитики, аудиодетектор, поддержка протокола ONVIF.

Для SNO-7084RP заявлена ударопрочность по классу IK10, работа с картами microSD/SDHC/ SDXC и запись на NAS.

Результаты теста подтвердили наличие трех основных подходов к организации работы камеры при низкой температуре.

1. Камера не имеет отдельного обогревателя и/или вентилятора. Производитель удовлетворяется формальным тестом в идеальных условиях при низкой температуре, заявляя температурный диапазон. И, конечно, такой подход имеет право на жизнь: камера будет приемлемо работать в большинстве случаев (особенно в средней климатической полосе), при этом позволяя снизить стоимость решения путем снижения стоимости как самой камеры, так и организации питания системы.
2. Промежуточный вариант: система обогрева организована путем создания принудительной конвекции. Данный подход способен обеспечить стабильную работу в заявленном диапазоне при условии грамотного расчета и точных испытаний.
3. Самый основательный вариант рассчитан на применение камеры в наиболее жестких условиях и призван обеспечить гарантированную работу при низких температурах в реальных условиях – это наличие отдельного обогревателя. Расплатой за это чаще всего будут более высокое энергопотребление и стоимость камеры. Хотя внутри данной категории присутствуют довольно разнообразные решения: от установки нагревательного элемента, исходя из технологического удобства, в самом неподходящем месте до нагревательных элементов специальной формы, обеспечивающих надежный прогрев важных элементов конструкции камеры.

Сложно делать однозначные выводы, как проявит себя обогрев каждой из протестированных камер в течение длительного времени. Хотя отметим, что два участника теста, BEWARD и Samsung, пошли по пути интенсивного обогрева наиболее важных элементов, что, по нашему мнению, увеличивает запас прочности их работы на очень сильном морозе. BEWARD сделал ставку на мощный обогрев и даже принудительное включение ИК-подсветки на определенном этапе, что позволило камере работать даже при -60 °С. Samsung уделил большое внимание непосредственному обогреву оптической системы, но при этом ограничил работу на очень сильном морозе только способом питания 24 В AC.

Часть производителей заявляет одинаковый минимальный уровень рабочей температуры для разных типов питания (Arecont Vision, BEWARD, Hikvision, RVi).

Тестирование показало различные уровни потребления для разных типов питания. Как итог: большинству камер за удобство работы по PoE/High PoE приходится расплачиваться более высоким энергопотреблением.

Диаграмма включения системы обогрева bullet-камер

Другая группа (Brickcom, EverFocus, Samsung) предпочла разделить минимальные температуры по типам питания. Это, вероятно, ограничивает возможности при монтаже.

Тестирование выявило влияние разных схем обогрева на характеристики камер на морозе. "Теплые" модели получают ряд плюсов:

• стабильная работа на сильном морозе;
• ниже вероятность обледенения защитного стекла;
• ниже вероятность налипания снега на защитное стекло;
• обзор всегда максимальный – не мешают лед и снег;
• угол и мощность ИК-подсветки всегда максимально возможные для конкретной камеры.

Температура на стекле не обязательно должна быть больше нуля, чтобы происходило испарение осадков. Даже в отрицательной зоне температур чем выше перепад, тем быстрее происходит очищение стекла по двум причинам. Во-первых, например, снег снижает теплоотдачу при налипании, и возникает локальный перегрев вплоть до положительных температур. Во-вторых, чем значительнее разница температур, тем быстрее происходит процесс сублимации веществ со стекла даже при отрицательной температуре.

Диаграмма энергопотребления камер при минимальной рабочей температуре

График распределения ИК-подсветки по полю изображения (максимальный обзор)

Если же говорить только про оптическую систему внутри камеры (объектив), то ее параметры могут поддерживаться и при относительно небольшом энергопотреблении (демонстрировали модели Arecont Vision, Brickcom). Но одновременно повышается вероятность ухудшения обзора и снижения эффективности встроенной подсветки. К тому же, недостаточный обогрев увеличивает вероятность сбоев в работе камеры при очень сильном охлаждении.

Тестирование наглядно показало, что, несмотря на аналогичный заявляемый температурный диапазон, камеры имеют принципиально разную эффективность подогрева, а некоторые модели не имеют подогрева вовсе. Кроме того, в камерах с подогревом применены разные подходы, определяющие наиболее эффективную сферу эксплуатации той или иной модели. К сожалению, данная информация недоступна потенциальному пользователю оборудования, исходя из технических параметров камеры. Остается только рассчитывать на опыт инсталляторов, умение читать между строк – анализировать различную информацию, начиная с заявляемого энергопотребления и заканчивая изображением конструктива камеры.

Тем не менее, проводя стандартный тест в климатической камере, можно говорить, что камеры в заявленном диапазоне работают, что свидетельствует о корректности заявляемых параметров как минимум в формальном понимании.