Рынок технических средств безопасности непрерывно увеличивает свои предложения по техническим решениям, а потребитель, в свою очередь, сталкивается с задачей выбора, пытаясь сопоставить агрессивные рекламные заявления с собственными представлениями по тем или иным вопросам. И, как показывает практика, эту собственную платформу знаний полезно периодически освежать в памяти.

А посему: сначала немного истории, или почему у нас хватает смелости зачастую столь категорично говорить на данную тему, а читателю можно нам доверять?

Исключительно на базе собственного 26-летнего опыта работы в этой теме. В 1994 году нашим предприятием была разработана и запущена в серийное производство самая первая законченная всепогодная видеокамера – МЕА-94, как альтернатива традиционной технологии того времени: установка в термокожух «нормальной» корпусированной внутренней камеры. Наша единственная цель в тот момент была: сделать всепогодную видеокамеру доступной по цене массовому отечественному потребителю. 

В 1996 году мы первые на выставке положили камеру в аквариум с рыбками, причем, подключить камеру к линии питания и передачи видеосигнала можно было тут же – любую камеру по желанию зрителя.

На протяжении всех прошедших 26 лет тема термокожухов продолжает оставаться одной из профилирующих. И для обычных всепогодных видеокамер, и для видеокамер, которые работают в специальных условиях: для бронетехники, для подводных работ, для взрывопожароопасных помещений.

 Мы не только разрабатывали и производили, но активно монтировали, эксплуатировали и обслуживали нашу технику.  Вряд ли можно найти на рынке то, с чем нам не приходилось бы сталкиваться, чем нас можно удивить.

А посему, будем говорить исходя из того опыта, который мы приобрели за 26 лет.
Некоторые принципиальные положения, необходимые для общего понимания вопроса.

Первое. Давайте раз и навсегда определимся с понятиями.
Всепогодная видеокамера  – это совершенно обычная, или, напротив, уникальная, но абсолютно любая, существующая в природе (на рынке) видеокамера. У неё может быть обычный или уникальный объектив. Камера установлена в устройство климатической защиты, обеспечивающее для нее условия работы в пределах допустимых (паспортных) климатических параметров  при определенных условиях окружающей среды: диапазоне температур и влажности.  А само устройство климатической защиты отнесем к понятию «термокожух». Кто-то называет «гермобокс». Строго говоря, он должен быть и «гермо», и «термо». Поэтому, выберем что-нибудь одно. Тем более, что так и определено теперь в официальных документах. Даже если все необходимые элементы, входящие в понятие «камера», имеют в качестве шасси крепления элементы конструкции термокожуха, сути это не меняет. Итак, камера может быть абсолютно любая, какая в принципе существует, а о кожухе будем говорить.

Второе принципиальное положение – это ценовое понимание вопроса.
Термокожух – это не некая дополнительная опция, не бесплатное приложение к камере, а совершенно самостоятельное изделие со своей комплектацией, технологией, собственными техническими параметрами. В  зависимости от решаемых этим изделием задач, ценовые приоритеты сплошь и рядом могут смещаться (и очень существенно) в сторону этого самостоятельного изделия.

Да, тот «конечный результат», который мы получаем от всепогодной видеокамеры – изображение, обеспечивается непосредственно камерой, но без создания необходимых условий эксплуатации, мы этот результат не получим в принципе, а то и лишимся самой видеокамеры, какой бы уникальной она ни была.

Это все к тому, что относиться к термокожуху надо правильно. Как к самостоятельному технически сложному изделию, несущего на себе всю смысловую нагрузку изделия в целом, под названием «всепогодная видеокамера».

Прежде, чем говорить о том, какой может и/или должен быть термокожух, стоит подробно самому себе ответить на вопрос, что мы, как потребители, ждём от всепогодной видеокамеры.
 То есть, сформулировать потребительские требования. А после этого уже рассмотрим варианты их технической реализации.

Сам смысл установки внешней видеокамеры состоит прежде всего в том, чтобы в месте ее установки самому не появляться вовсе.

Мы строим системы с километровыми дальностями трасс, чтобы обеспечить видеоконтроль всей территории с одного места, а не бродить ногами эти километры.

Мы выставляем видеокамеру в самые жесткие условия с тем, чтобы избавить себя от необходимости находиться в этих условиях.

Таким образом, специфика самой массовой всепогодной камеры такова, что идеальную камеру мы держим в руках только от момента ее приобретения до установки на штатное место. А после этого мы о ней просто забываем до момента окончания ее службы.

Если мониторы, регистраторы, пульты управления в системе находятся постоянно «под руками», и могут быть оперативно и перестроены, и подстроены под какие-то меняющиеся условия, то камера предоставлена исключительно сама себе.

Тем более, что устанавливается всепогодная камера всегда в максимально труднодоступных местах. В большой серьезной системе камера всегда –элементарная неделимая частица. Это главное функциональное требование ко всепогодной камере – чтобы она не требовала к себе внимания. А для этого мы должны обеспечить ей все максимально комфортные условия работы, т.е. защитить эту аппаратуру от реальных возможных угроз.

От всех потенциально возможных угроз защищать камеру абсурдно, а может быть и технически невыполнимо, и экономически неоправданно. Например, от прямого попадания пули нецелесообразной была признана защита даже для видеокамер, устанавливаемых на боевой бронетехнике. От неминуемых угроз, вероятность которых 100%, должна быть предусмотрена и 100% защита. Вот с этой точки зрения термокожух и надо оценивать.

Первая такая угроза для камеры – внешняя среда.  Низкие и высокие температуры, атмосферная влажность, осадки, пыль, грязь и т.п. Защиту от них надо создать.

Прежде чем полезть внутрь термокожуха, оценим его снаружи.
Первое – материал, из которого кожух изготовлен. Вывести из строя, повредить, разбить можно при желании любую камеру.

Тем не менее, определенную степень антивандальности  должен иметь любой термокожух, призванный защитить камеру в том числе и от механических повреждений. Нередко при монтаже камеру просто роняют. Бывает, что и с высоты установки.

 Иногда на камеру падают сосульки с крыши. И даже глыбы льда (было в нашей практике и такое). Поэтому, такие «стандартные» нагрузки бокс должен выдерживать. Самый распространенный материал корпуса кожуха – алюминий. Конечно, толщины стенок, как у пивных банок, будет недостаточно, но 3-5 мм толщины обеспечат требуемую для обычной всепогодной видеокамеры прочность корпуса. И еще, и материал, и его толщина должны быть такими, чтобы допускать необходимое усилие соединения деталей при сборке для обеспечения герметичности. Поэтому, при оценке термокожуха следует особо акцентировать внимание на таких жизненно важных местах.

Специальные условия эксплуатации могут потребовать и специальных материалов –  бывают термокожухи и стальные, и из нержавеющей стали, и с большой толщиной стенок, но в данном случае рассматриваем именно самые рядовые и обычные.

Для предотвращения коррозии от атмосферных осадков корпус должен иметь надежное защитное покрытие, ибо никто периодический антикор на объекте проводить не будет.

Для обычной камеры вполне достаточно полимерного порошкового покрытия, нанесенного непосредственно на алюминий.

Для нерядовых вариантов необходимо дополнительное гальваническое покрытие металла. На материал и его покрытие потребитель, как правило, внимание обращает. А вот о всевозможных винтах, гайках, шайбах, имеющих контакт с атмосферой, нередко забывает «при первом знакомстве» и замечает свои упущения уже по ржавым подтекам на корпусе по прошествии времени.

Крепеж должен быть оцинкованным или выполненным из нержавеющей стали, иначе помимо потери презентабельного внешнего вида могут возникнуть проблемы не то, что со вскрытием бокса (при необходимости), но и со снятием всепогодой камеры с кронштейна. Поэтому, о такой мелочи забывать не стоит.

Периодически на рынке появляются термокожухи из пластика. Если сделать такое изделие из, скажем, карбона, сохраняющего свои свойства в широком диапазоне температур от -60⁰ до +80⁰С, то с технической точки зрения это вполне возможно . Однако, с экономической точки зрения это вряд ли окажется оправданным в сравнении с тем же алюминием. Те же пластмассы, которые встречались нам на нашем рынке, вызывают опасения именно с точки зрения прочностных характеристик в условиях низких температур. Да и пластичность материала ставит под сомнение необходимую надежность винтовых соединений. В любом случае, принимать решение о применении, не ознакомившись досконально с протоколом испытаний, мы бы не советовали.

Еще одна чисто наружная «мелочь» - форма самого корпуса термокожуха. Но, если хотим «забыть» о камере после ее запуска в системе, на стадии проектирования и выбора лучше никакие мелочи без внимания не оставлять.

На первый взгляд, форма корпуса – функция исключительно технологичности изготовления и дизайна. Но есть два серьезных «за» в пользу цилиндрической формы применительно к уличным условиям эксплуатации.  Первое – цилиндрическая форма при той же толщине стенок обладает существенно большей механической прочностью, нежели форма параллелепипеда. То есть, любимая всеми вандалоустойчивость будет выше при тех же параметрах металлоемкости и веса.

Второе «за» еще более существенно. На более-менее горизонтальной поверхности в зимнее время будет методично нарастать маленький сугроб. Пригреет солнышко, сугроб начнет подтаивать и сползать, причем исключительно на сторону объектива (защитного стекла), ибо камера всегда имеет хоть какой-то наклон в сторону именно объектива, так как всегда «смотрит» на поверхность земли, а не на небосвод. Ночью опять прихватит мороз, и перед объективом камеры надежно устанавливается снежный язык, который никакими системами обогрева камеры автоматически удалить не удастся – остается только лестница или длинная палка.

Если камера потребовала к себе «персонального» внимания – значит, что-то не учли.

На рисунке 1 представлен достаточно типичный для рынка кожух цилиндрической формы. Бывают большего размера, бывают меньшего, в зависимости от размеров камеры, которую необходимо установить в кожух, но на понимание сути вопроса размеры не влияют.

На какие еще чисто внешние «мелочи» стоит обратить внимание?
Обязателен защитный козырек. Его функция определена названием. Первое – защита от прямых солнечных лучей. Камера, как мы уже отметили, в абсолютном большинстве случаев «смотрит» под наклоном вниз, значит, есть возможность сверху прикрыть объектив от солнечного света. Кроме того, этот козырек защищает стекло кожуха от атмосферных осадков.

Несомненное достоинство – возможность перемещать козырек по направляющим вдоль корпуса – при длиннофокусном объективе козырек можно выдвинуть дальше вперед, без ущерба для поля зрения, обеспечив еще большую защиту стекла от прямых солнечных лучей и осадков. При неподвижном положении козырька он будет установлен для самого широкого возможного угла обзора с минимальным эффектом защиты.

Далее – кронштейн крепления.

Нередко он поставляется отдельной позицией, но без него не обойтись, поэтому считаем его непременным элементом видеокамеры.

Первое. Он, конечно, должен быть достаточно прочным, представлять собой жесткий профиль. Причем, оценить его только по допустимой нагрузке будет явно недостаточным. Он не просто призван удержать камеру от падения, но и обеспечить ее жесткую фиксацию в месте установки. А камера может испытывать и ветровые нагрузки, тем большие, чем больше парусность всего термокожуха, и динамические, если имеют места колебания самой опоры на которой установлен кронштейн. При недостаточной жесткости кронштейна это приведет к колебаниям самого кожуха с камерой, что проявится в смазанности изображения, изображение будет казаться нерезким. Особенно это будет проявляться при больших фокусных расстояниях объектива (меньших углах обзора). Таким образом, неправильно выбранный кронштейн способен свести к нулю любое высокое разрешение, за которое заплачено отдельно.

Второе. Заслуживает отдельного внимания узел крепления термокожуха к кронштейну (Рис.2). Бывает, что узел крепления по соображениям упрощения конструктива смещен к торцевой стенке кожуха, а то и располагается непосредственно на ней.

Если это маленький термокожух под простейшую бескорпусную камеру с объективом М12, к видимым последствиям такое решение не приведет.

Но если в кожухе способна разместиться солидная камера с не менее солидным объективом (да еще и с трансфокатором), то могут возникнуть неприятные неожиданности. Чем больше размеры кожуха и масса его в сборе с камерой, тем сюрпризы будут заметнее. А именно, в общем случае узел крепления должен располагаться в центре тяжести всепогодной камеры.
В противном случае расстояние между центром тяжести и точкой крепления будет представлять собой плечо момента внешних сил, действующих на термокожух (и от ветрового давления, и от внешних динамических возбуждений).

Чем больше масса и больше плечо, тем больше будет возмущающий момент, стремящийся вывести видеокамеру из состояния покоя.

В результате возможны колебания относительно точки крепления, что приведет к уже упомянутой смазанности изображения.

На рис.2 представлен узел крепления, который можно переместить вдоль корпуса кожуха, точно установив его в центре тяжести всепогодной камеры, уменьшив  тем самым, возможные колебания.

Третье. Сам способ крепления термокожуха к кронштейну.

Конечно, он должен надежно фиксировать камеру в любом выбранном направлении. Ну, а кроме того, полезно проиграть ситуацию установки видеокамеры на кронштейн, сообразуясь с собственным опытом.

В большинстве случаев, как подсказывает практика, эта операция выполняется одной рукой, ибо другой рукой приходится держаться за лестницу. Крепление должно позволить сначала точно навести камеру на необходимую зону обзора, а потом надежно зафиксировать в этом положении.

На рис.2 представлен шарнир крепления, позволяющий изменять направление обзора как по горизонтали, так и по вертикали, при этом фиксация шарнира в выбранном положении производится одной единственной гайкой.

На этом «поверхностную» (в прямом и переносном смысле) оценку термокожуха можно считать законченной. Переходим к принципиальным значимым деталям.

Итак, мы совершенно официально говорим о защите электронного оборудования. Для характеристики такой защиты по стандарту IEC-952 введен рейтинг, обозначаемый буквами IP и двухзначное число следом (не путать с IP-камерами).

Первая цифра этого числа обозначает класс защиты корпусов электронного оборудования от проникновения внутрь посторонних тел. И для термокожухов видеокамер этот класс может быть только максимальный – 6. Это означает, что проникновение пыли внутрь корпуса предотвращено полностью. Что очевидно, ибо запыленный объектив вряд ли позволит эксплуатировать камеру должным образом, даже, если на работу электроники такая пыль и не повлияет.

А вот вторая цифра бывает и 5, и 6, и 7, и 8. Более подробно об этих цифрах:

5- струя воды, выбрасываемая в любом направлении на оболочку, не должна оказывать вредного воздействия на изделие;
6 – сильная струя воды (100 л/мин при давлении 100 кПа) или волны не должны вызывать попадание в оболочку в количестве, достаточном для повреждения изделия;
7 – вода не должна проникать в оболочку, погруженную в воду на глубину примерно 15 см, при примерном равенстве температур оболочки и воды в количестве, достаточном для повреждения изделия;
8 – изделие пригодно для длительного погружения в воду при условиях, устанавливаемых производителем.

В этих определениях тоже достаточно условностей для всевозможных вопросов, поэтому будем разбираться конкретно с термокожухом для видеокамеры применительно к конкретным условиям эксплуатации.

Атмосферная влага внутри термокожуха камеру из строя не выведет (конечно, не имеется ввиду лужа воды). Но у нас внутри есть и стекло объектива, и защитное стекло самого кожуха. И существуют перепады температур, в особенности в зимнее время.

Если не обеспечить полную герметизацию корпуса, то атмосферная влажность внутри термокожуха будет такая же, как и снаружи на улице. А в условиях сырой погоды, дождей, туманов, в особенности морских, это приведет к образованию на стекле конденсата при определенной температуре для того или иного значения влажности.

Камера хоть и будет работать, но «видеть» нормально перестанет. Автомобиль остается способным ехать при запотевших стеклах, однако вряд ли кто сочтет такую езду приемлемой.

 Можно попытаться бороться с этим явлением  установкой мощного нагревателя и вентилятора (опять-таки, как в автомобиле), однако это приведет и к неоправданному усложнению всей конструкции, и соответственно, цены изделия, и к резкому увеличению энергопотребления термокожуха. А в системе количество камер может исчисляться десятками, а то и сотнями.
Попутно замечу, что в очень больших боксах, предназначенных для длиннофокусных объективов, проблема борьбы с остаточной атмосферной влагой решается именно так, но для массовых рыночных позиций такое решение нельзя назвать оптимальным.

А посему, кожух должен быть герметичным. То есть, иметь класс защиты не ниже IP-67. 

На рисунке 3 представлена достаточно типовая задняя стенка термокожуха. А на ней – гермовводы, через которые в термокожух заводятся кабели. Гермовводы тоже бывают разные. И сами имеют собственный класс защиты. Если термокожух имеет класс IP67, то и гермовводы должны иметь класс не ниже.

К сожалению, на рынке практически исчезли герметичные разъемы, некогда широко применявшиеся для установки на термокожухи. Например, разъем РСГ-10. Рынок счел их дорогими. К тому же они требуют распайки, а паять современный монтажник не привык. Герморазъём своей конструкцией являлся надежным барьером между внутренним пространством кожуха и внешней средой, допуская погружение под воду на глубину до 10 метров. Гермоввод и существенно дешевле, и не требует распайки.

Тем не менее, за все приходится платить. В частности, если для герморазъема тип подводимого кабеля значения не имел, то при наличии гермоввода подводимый кабель должен быть с наполнителем, чтобы внутренние полости не явились бы проводником для влаги внутрь кожуха даже при полностью обжатом гермовводе.

А главное, нельзя закрывать (герметизировать) всепогодную камеру непосредственно под открытым небом в месте установки (на этом мы еще остановимся).

Значит, из термокожуха необходимо будет вывести «хвосты» кабеля, заделанные в гермовводах должным образом, установить где-то вблизи установки видеокамеры некую коммутационную коробку, в которой произвести коммутацию этих «хвостов» на кабели линии.
А всепогодная камера в сборе будет иметь своими обязательными элементами эти «хвосты» кабеля и некую монтажную коробку.

Ну, и касательно пластиковых гермовводов, которые еще встречаются на рынке. Да, они существенно дешевле металлических, но в условиях значительных отрицательных температур механические нагрузки на них недопустимы – если выходящий кабель будет свободно болтаться на ветру, пластиковый гермоввод очень быстро может начать разрушаться, потеряв все свои герметизирующие свойства.

Поэтому, кабель требует отдельного крепления в непосредственной близости от гермоввода. Таким образом, сэкономив на таком варианте исполнения термокожуха, потребитель добровольно перекладывает на себя всю ответственность за надлежащее качество конечного изделия – всепогодной видеокамеры. Но в принципе все это реализуется, если сделать так, как указано выше.

Продолжение следует во второй статье этой серии. Следите за нашими публикациям!

Александр Попов

технический эксперт компании Тахион