Современные уличные PTZ-камеры внешне очень схожи – корпуса типовой формы, покрытые стандартной белой краской, видеомодули под прозрачным куполом и кронштейны, не претендующие на оригинальность. Более того, по данным из технических описаний таких камер сложно установить, чем они кардинально отличаются друг от друга. Заявленная нижняя граница температуры, наряду с другими параметрами (чувствительность, разрешающая способность), не информативна. Эта цифра не скажет, как камера будет работать при данной температуре в реальных условиях. Каждый производитель вкладывает свой собственный смысл в данную цифру. Большинство – работает ли камера в принципе при данной температуре в идеальных условиях.

Проблема в том, что с подобным подходом можно смело ставить практически любую цифру на любую камеру. Если камеру не выключать – "работать" будет. Даже декларация о "соответствии заявленным параметрам при данной температуре" не очень помогает: со старта эпохи IP-видеонаблюдения из заявляемых параметров незаметно исчезло разрешение камеры как главный показатель результата работы системы (а точнее, было подменено количеством пикселей светочувствительного элемента).

Мы попытаемся опять осветить вопрос температурного диапазона работы камер, проведя сравнительный тест среди популярных моделей, замерив также ряд других важных параметров.

Для тестирования были выбраны камеры хорошо известных брендов с параметрами:

• уличный корпус;
• PTZ-функционал;
• разрешение 2–3 Мпкс.

В итоге лаборатория получила модели:

1. BEWARD BD137P
2. GANZ ZN-PTZ202XE-XT
3. LG LNP3020T
4. MICRODIGITAL MDS-i109HB
5. RVi-IPC52Z30-PRO

Для уличных скоростных PTZ-камер проверялись параметры, определяющие их реальную производительность, но информацию о которых не указывают в технических описаниях устройств. У камер тестировались такие характеристики:

• возможности встроенной оптики – равномерность детализации в кадре и реальный зум;
• работа системы обогрева и ее эффективность при низких температурах.

Во время температурных испытаний камеры работали в режиме по предустановкам (моделирование работы на объекте). Скорость ветра около защитного купола в области измерения была около 0,5 м/с. Питание камер от источника 24 В АС – наиболее распространенный тип питания, присутствует у всех уличных PTZ- камер.

1. Равномерность детализации в кадре

Измеряем с помощью статической таблицы при высоком уровне освещенности. Обзор максимальный (минимальное фокусное расстояние).

2. Реальный зум и углы обзора

Измеряем для крайних углов обзора как соотношение длин отрезков на объекте от крайней левой точки на изображении до крайней правой, проходящих через центр изображения. Из геометрических соотношений рассчитываются реальные углы обзора.

3. Энергопотребление

Измеряем с помощью ваттметра при охлаждении воздуха окружающей среды. Момент включения системы обогрева определяется по скачку энергопотребления.

4. Работа системы обогрева

Температурный тест проводим в мягком режиме, в "холодильнике" (камера тепло-холод, КТХ). Температуру плавно снижаем до минимального заявленного значения, без резких скачков. На камеру подается питание, без отключений.

• Измерение температуры на защитном куполе (с наружной стороны): производили с помощью датчика (термопары), установленного в месте наиболее вероятного направления объектива (45 град. от горизонтальной оси). Площадь пятна контакта строго регламентирована и является постоянной во всех опытах. Она достаточна для гарантированного контроля температуры и в то же время достаточно мала, чтобы вносить заметное влияние на температуру в точке контакта.
• Измерение температуры воздуха внутри купола производили с помощью термосопротивления рядом с PTZ-механизмом.

При тестировании в климатической камере подавляющее большинство видеокамер отлично функционируют при низких температурах без какого-то ни было подогрева (если ее не выключать). Даже PTZ-камеры при условии использования высококачественных низкотемпературных смазок подвижных частей чаще всего справляются с данной задачей без дополнительных нагревателей. Тем не менее, некоторые производители тратят значительные ресурсы на обеспечение мощной системы подогрева камеры, позиционируя данную особенность как значительное преимущество. Что это – маркетинговый ход либо реальный механизм улучшения характеристик системы? Если улучшение – то в чем оно заключается? В отличие от предыдущих тестов мы не только замерим температуру в различных точках камеры, но и попытаемся ответить на этот вопрос.

В данном исследовании мы обратили внимание на одну из важнейших задач подогрева – способность очистить защитный купол PTZ-камеры от осадков (налипающего снега), обледенения и инея.

Чтобы определить, как разность температур "купол/окружающая среда" влияет на обзор камеры, был изготовлен тестовый макет, дублирующий основные элементы конструкции камеры. У него можно было регулировать выделяемую на обогрев мощность. Соответственно, регулировалась разница температур "защитный купол/окружающая среда". При температуре -40 °С в КТХ на купол макета наносился иней, затем определялось время до его полного испарения.

График 1. Зависимость скорости испарения инея от разницы температур "прозрачный купол/окружающая среда" (тестовый макет: -40 °С, ветер 0,5 м/с)

Этот эксперимент наглядно продемонстрировал, что температура на защитном куполе не обязательно должна быть выше нуля, чтобы происходило испарение осадков. Даже в отрицательной зоне температур чем выше перепад, тем быстрее происходит очищение купола 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 с купола даже при отрицательной температуре.

Необходимо уточнить, что речь идет не только 0 скорости очистки купола камеры. При определенной температуре и в процессе выпадения осадков определенной интенсивности в виде налипающего снега на "теплой" модели снег будет успевать оттаивать, и изображение будет приемлемым, тогда как на "холодной" модели изображения может не быть совсем. По этим причинам более "теплые" модели имеют преимущества:

• менее вероятно налипание снега на защитный купол или его обледенение (из-за которых может существенно ухудшиться обзор);
• скорость испарения образовавшегося на куполе инея, льда или налипшего снега выше (быстрее восстанавливается хороший обзор).

Предоставлена компанией "НПП "Бевард"

Самая "теплая" камера в тесте: обеспечивает высокую температуру внутри купола на сильном морозе; лидирует по разнице температур "защитный купол/окружающая среда".

У BD137P по-своему организована система обогрева: двумя пленочными резисторами нагревается массивный металлический элемент (установленный непосредственно на электронном блоке камеры), а воздух внутри корпуса циркулируется двумя вентиляторами (первый установлен под трансфокатором, второй – напротив нагревательного элемента). По-видимому, это позволяет выделять большую мощность без локального перегрева. В отличие от распространенных резисторов "по ободу" внешнего металлического колпака конструкция греет не улицу, а воздух внутри камеры. Плюс сравнительно небольшой размер корпуса камеры (меньше рассеивание тепла). Обогрев включается около -30 °С, а при минимальной температуре -40 °С работает в режиме вкл./выкл. Такой подход позволил камере быть одной из лучших по эффективности использования мощности на обогрев. Есть функция "автокалибровка" для исключения ошибок позиционирования.

Единственная из участников теста с возможностью подключения по одному кабелю по технологии Ultra PoE 60 Вт. По заявлению разработчиков, это позволяет эксплуатировать BD137P при таких же низких температурах, как и при подключении питания камеры по 24 В АС.

Распределение разрешения довольно равномерное, а фактический зум очень близок к заявленному. В камере используется сенсор Sony Exmor, с разрешением 3 Мпкс – до 30 кадр/с, 60 кадр/с для FullHD. Для компрессии применяется H.264 High Profile.

Предоставлена компанией CBC

Модель от CBC в числе самых "теплых" в данном тестировании. Она входит в группу лидеров по нагреву воздуха внутри камеры и нагреву защитного купола. Обогрев камеры включается в постоянный режим при -11 °С. Он реализован нагревателем (пленочный резистор) и обдувающим его вентилятором с направляющим поток воздуха элементом. Вся система закреплена на металлический корпус, поток воздуха направлен на купол.

У камеры GANZ реальный зум объектива наиболее точно соответствует заявленному среди всех участников теста. Для кодирования видеопотока камеры ZN-PTZ202XE-XT указаны форматы Н.264 и M-JPEG.

Разработчики камеры заявляют для нее набор интеллектуальных алгоритмов видеоаналитики, в комплекте – продвинутый алгоритм трекинга, автослежение за объектом; детекция объектов в полигональных зонах и по пересечению линии.

Возможности расширения лицензии: детекторы – направление, остановка, слежение за объектом; фильтры (присутствия, класса, скорости, несоблюдения дистанции); автослежение за объектом; трехмерная калибровка (для оценки размеров и скорости движения объектов); классификация объектов (размер, скорость, тип); трекинг объекта в толпе и др. Имеется BNC-выход аналогового сигнала (настроечный), поддерживаются профили ONVIF S и ONVIF G (к камере можно подключаться как к устройству записи, копировать архив с карты памяти).

Предоставлена компанией "Эликс"

Обеспечивает очень хорошую равномерность разрешения в кадре – одна из лучших по этому показателю. Реальный оптический зум у камеры ниже заявленного. Модель LNP3020T имеет особенность – при достижении максимума оптического увеличения камера автоматически включает цифровой зум.

LNP3020T в лидерах теста по экономичности. Отметим, что во время тестирования у камеры не наблюдалось включения обогрева. В ходе работы весь воздух с видеомодуля направляется вентилятором на защитный купол. В результате на морозе воздух внутри камеры остается достаточно холодным.

В технических характеристиках камеры LG указываются такие функции, как антитуман и цифровое расширение динамического диапазона, кодирование видеопотока в формате H.264 High Profile, предусмотрен режим двухпоточного кодирования. Для уличной PTZ-камеры LNP3020T также заявлены видеодетектор движения, функция автоматического ведения движущихся объектов (Auto Tracking), поддержка спецификаций ONVIF 2.2 Profile S, PSIA 1.1 и поддержка мобильных устройств на платформах iOS, Android.

Для режима патрулирования пользователь может назначить до 256 предустановок. Производителем заявлено, что PTZ-камера LG имеет вандалозащищенный корпус, защиту от пыли и влаги IP67. Есть поддержка карт памяти SDHC.

Предоставлена компанией MICRODIGITAL Inc.

Самая экономичная камера в тесте. В группе лидеров по равномерности разрешения в кадре. Тестирование выявило расхождения реального и заявленного зума для этой камеры. Система обогрева в MDS-i109HB реализована небольшим нагревателем (установлен на блоке видеомодуля) и вентилятором, закрепленным рядом с платой питания. Обогрев камеры включается при температуре окружающей среды -34 °С, что довольно близко к нижней заявленной границе. При этом после включения обогрева воздух в корпусе камеры MICRODIGITAL становится заметно выше температуры окружающей среды. Температура купола незначительно отличалась от температуры в "холодильнике".

Для модели MICRODIGITAL разработчики указывают наличие расширенного динамического диапазона, работу со звуком и внешними тревожными устройствами, поддержку карт памяти до 32 Гбайт. Заявлены одновременное кодирование двух видеопотоков и возможность подключения камеры по ONVIF и PSIA.

Камера поддерживает фирменный облачный сервис Veedo.

В техническом описании к MDS-i109HB указывается возможность назначить камере до 16 пользователей, предусмотрены несколько уровней защиты камеры от несанкционированного доступа. Единственная модель в тесте, в комплекте с которой поставляется блок питания 24 В АС.

Предоставлена компанией RVi Group

Реальный зум камеры близок к заявленному значению – модель RVi в числе лидеров по этому показателю. Детализация у камеры RVi максимальная в центре изображения и снижается к краям. В камере RVi система обогрева реализуется тремя резисторами-нагревателями (установлены близко друг к другу) и двумя вентиляторами (один – для обдува нагревателей, другой – для дополнительной циркуляции воздуха в корпусе). Нагревательные элементы производитель разместил у самого основания камеры. Включение обогрева у RVi-IPC52Z30-PRO происходит при температуре -17 °С.

Во время тестов на границе минимальной заявленной рабочей температуры защитный купол был немного теплее окружающей среды. Внутри же самой камеры воздух был заметно теплее окружающей среды.

Для RVi-IPC52Z30-PRO указана поддержка 50 кадр/с для режима 720р. Разработчики также заявляют работу данной модели с внешними устройствами (работа со звуком, наличие семи тревожных входов и двух тревожных выходов), поддержку карт памяти microSD объемом до 64 Гбайт. Указано наличие расширенной видеоаналитики – детекция пересечения линии, контроль периметра, детекция появившихся/исчезнувших предметов и др.

Согласно технической документации, RVi-IPC52Z30-PRO поддерживает работу с мобильными платформами и подключение по стандарту ONVIF. У камеры предусмотрен BNC-выход аналогового сигнала для вывода изображения на сервисный монитор. Приводятся данные по защите корпуса – IP67.

Таблица 1. Характеристики уличных PTZ-камер

На основе исследования конструкции камер можно обозначить различные подходы к организации системы обогрева.

1. Мощный обогрев, ориентированность на естественную циркуляцию воздуха.
2. Мощный обдув защитного купола теплым воздухом.
3. Комплексный подход – мощный обогрев с активной циркуляцией воздуха, режим вкл./выкл. при минимальной температуре.

В системах обогрева протестированных камер в основном применялся наиболее эффективный комплексный подход, обеспечивающий достаточный нагрев при отсутствии локальных перегревов. С учетом энергопотребления камеры эффективность обогрева будут определять следующие параметры:

• температура внутри камеры – чем теплее там воздух, тем меньше будет проблем с PTZ-механизмом, плюс комфортные условия для электроники. Как следствие – дольше период бесперебойной работы. Отметим, что камеры в тесте показали заметное различие по температуре воздуха внутри корпуса;
• температура защитного купола – видим значительные различия у тестируемых камер. Несмотря на небольшую разницу в натуральных величинах, по результатам исследования можем заявлять, что различие даже в несколько градусов будет сильно сказываться на эффективности очищения купола от осадков.

При работе на морозе важен оптимум температуры включения обогрева. Если он включается слишком рано и мощный, то возможно появление локального перегрева и будет повышение расхода электроэнергии. Если обогрев включается слишком поздно, то от него мало пользы при температурах, близких к критическим.

График 2. Зависимость температуры внутри камеры от потребляемой мощности при -40 °С)

Таблица 2. Скорость испарения осадков с защитного купола

Диаграмма 1. Длительность испарения осадков с прозрачного купола при -40 °С

Важный нюанс: одной из зон риска является интервал, когда обогрев у камеры еще не включился. Например, около 0 °С, когда высока вероятность появления мокрого снега и налипания его на купол.

Диаграмма 2. Температура прозрачного купола камер при 0 °С (больше - лучше)

24 В АС – самый распространенный тип питания для уличных PTZ-камер. Его поддерживают все участники тестирования и подтвердили работоспособность с ним даже на сильном морозе. Гораздо реже в таких камерах реализовано питание 12 В DC.

Тем не менее, подключение по технологии PoE все активнее применяется и для уличных PTZ-камер. Однако у производителей нет единого подхода для организации питания по PoE (по передаваемой мощности). Чаще всего для подключения по PoE производители указывают рабочий диапазон температур, который заметно меньше, чем для 24 В АС.

Поэтому очень важно вне зависимости от названия (PoE/PoE+/High PoE/Ultra PoE) обращать внимание на мощность для этого подключения и на нижний порог рабочей температуры. В данном тесте только одна модель гарантирует тот же температурный диапазон – BD137P благодаря использованию стандарта Ultra PoE 60W.

Общепринятое определение зума – это отношение фокусных расстояний, тогда как мы замеряем соотношение расстояний горизонтальных обзоров камеры на крайних углах. Это то же полей обзора, но не об их абсолютном значении на определенном расстоянии.

Таблица 3. Измерение зума PTZ-камер

Диаграмма 3. Измерение зума уличных PTZ-камер

Для удобства восприятия мы пересчитали минимальный угол в расстояние от объекта до камеры, на котором объект шириной 3 м вписывается в ширину кадра при максимальном фокусном расстоянии объектива (референсное значение 3 м совпадает с шириной полосы движения на дороге).

Диаграмма 4. Как "далеко видит" камера (на каком расстоянии объект шириной 3 м вписывается в ширину кадра при максимальном фокусном расстоянии)

Более двух лет прошло с момента сравнительного тестирования системы обогрева купольных поворотных камер, проведенного в лаборатории CCTVLab.

Судя по результатам нового тестирования, а также по конструкции системы (представлены на фотографиях), мы видим, что ситуация изменилась в лучшую сторону: большинство участников теста имеют профессиональную комбинированную конструкцию подогрева, чего нельзя было сказать про предыдущие модели.

Эффективность подогрева, как отношение разницы температур к затратам энергии, для участников теста примерно одинаковая: чем больше мощности камера потребляла, тем выше была разница температур купола и внешней среды. Это говорит об отсутствии грубых ошибок в проектировании системы обогрева у данных камер.

По результатам дополнительно проведенного исследования можем утверждать, что наличие грамотно спроектированного эффективного обогрева – не маркетинговый ход, а реальная необходимость для тех систем, которые предназначены для гарантированного выполнения своей задачи не только в идеальных, но и в реальных условиях.

Это один из критериев, по которому оборудование называют профессиональным. Выбрать более дорогое профессиональное оборудование либо сэкономить, используя оборудование масс-маркета, – решать клиенту, исходя из задач. Надеемся, что производители будут это учитывать и предоставлять клиенту достаточно информации для осуществления правильного выбора.