K O M P E N D I U M W I E D Z Y O S Y S T E M A C H OŚWIETLENIOWYCH CCTV RAYTEC

Transkrypt

1 K O M P E N D I U M W I E D Z Y O S Y S T E M A C H OŚWIETLENIOWYCH CCTV RAYTEC

2 Żadna część niniejszej publikacji nie może być powielana w żadnej formie (kopiowanie, przechowywanie w formie elektronicznej do późniejszego wykorzystania) bez pisemnej zgody jej właściciela, firmy Raytec.

3 Spis treści Wyzwania stawiane systemom oświetlenia CCTV 4 Wprowadzenie do zagadnień oświetlenia w CCTV 4 Czym jest światło? 5 Czym jest kolor? 5 Czym jest podczerwień? 6 Kolor lub monochromatyczność 6 Jasność i blask (oślepienie) 6 Światło i powierzchnie 7 ODBICie 8 Źródła światła 9 Oświetlenia w CCTV jaka długość fali promieniowania? 10 Światło i przepisy bhp 11 WZORY WIĄzek 12 Adaptive Illumination nowy sposób 12 PRAWO KWADRATU ODWROTNOŚCi 14 UŻYCIE WIELU PROMIENNIKÓW 14 POMIAR ŚWiatła 15 SZACOWANIE KOSZTÓW EKSPLOATACJI I KONSERWACji 17 Potrzeba oświetlenia wyrównawczego (doświetlania) 19 Zakłócenia świetlne i CCTV 19 SKUTKI ZAKŁÓCEŃ ŚWIETLNYCh 20 REGULACJE DOTYCZĄCE ZAKŁÓCEŃ ŚWIETLNYCh 20 OKREŚLENIE PARAMETRÓW KAMERy 21 DOBÓR OŚWietlenia 23 PORADY INSTALACyjne 26 TEST JAKOŚCI OŚWietlenia 31 SPIS TREŚCI

4 WYZWANIA OŚWIETLENIA W CCTV Wyzwania stawiane systemom oświetlenia CCTV Większość procederów przestępczych dzieje się pod osłoną nocy (ciemności) Profesjonalne systemy CCTV mają zapewnić efektywną widoczność 24 godz./7 dni w tygodniu, każdego dnia w roku. Właściwe oświetlenie stanowi podstawę realizacji tego założenia. Kluczowe znaczenie w zakresie skutecznego oświetlenia w CCTV mają: Odległość Oświetlenie wyrównawcze Koszty eksploatacji i konserwacji Kluczowe wyzwania oświetlenia Integracja z kamerami i obiektywami Kąt oświetlenia Jakość oświetlenia W niniejszej publikacji zostaną szczegółowo opisane powyższe zagadnienia w celu lepszego poznania i zrozumienia problematyki oświetlenia w systemach CCTV. Prawidłowo zaprojektowana i wykonana instalacja oświetleniowa może znacząco wpłynąć na jakość i skuteczność systemu monitoringu, zapewniając jego ciągłą pracę w dzień i w nocy. Wprowadzenie do zagadnień oświetlenia w CCTV To kompendium o oświetleniu CCTV pozwoli instalatorom, projektantom i użytkownikom poszerzyć wiedzę o możliwościach, zapotrzebowaniu i roli, jaką odgrywa oświetlenie w wizyjnych systemach ochrony i bezpieczeństwa. Światło, zarówno podczerwone, jak i widzialne, jest jednym z trzech kluczowych elementów każdego systemu CCTV: Podstawowe elementy s y s t e m u C C T V Oświetlenie Kamera Obiektyw ŚWIATŁO KAMERA AKCJA Wraz z rozwojem branży CCTV wzrosły wymagania i znaczenie oświetlenia do poziomu niemalże z branży kinematografii i profesjonalnej fotografii. By spełnić wymagania bezpieczeństwa, system CCTV musi realizować 24-godzinny dozór już nie tylko w dzień, ale również w nocy. 4

5 Czym jest światło? Światło to podstawa w systemach monitoringu wizyjnego. Bez światła nie ma obrazu, gdyż dopiero światło odbite od przedmiotów stanowi informację, którą odbierają ludzkie oko i kamery CCTV. Możliwości systemów CCTV zależą nie tylko od kamer i obiektywów, lecz także od ilości, jakości i rozmieszczenia oświetlenia. Światło decyduje, czy obiekt/przedmiot będzie widzialny, czy nie, a także z jakiej odległości i z jaką dokładnością. Światło to energia w postaci promieniowania elektromagnetycznego. Długość fali tego promieniowania (także jego częstotliwość) określa kolor i charakter światła. Jedynie bardzo wąski przedział długości fal od 400 nm do 700 nm jest widzialny dla człowieka. Kamery CCTV są jednak zdolne rejestrować obraz w zakresie szerszym niż ludzkie oko, co umożliwia zastosowanie oświetlenia podczerwonego (zakres nm) doskonałego do pracy w nocy. Światło rozprzestrzenia się od źródła (słońce, lampa, dioda) z ogromną prędkością m/s na sekundę. Światło rozchodzi się w liniach prostych i powoduje cień tam, gdzie napotka przeszkodę. DŁUGOŚĆ FALI W NANOMETRACH DŁUGOŚĆ FALI W METRACH CZĘSTOTLIWOŚĆ W HZ CZERWONY POMARAŃCZOWY ŻÓŁTY ZIELONY NIEBIESKI FIOLET ZAGADNIENIA OŚWIETLENIA W CCTV Działanie światła zależy od rodzaju materiału i powierzchni, na którą pada. Przy kontakcie z powierzchnią materialną światło może zostać odbite, rozproszone, wchłonięte, wszystko powyższe częściowo lub całkowicie. Większość obiektów odbija część światła. Generalnie im jaśniejsza powierzchnia, tym więcej światła odbija. Ciemne, czarne powierzchnie pochłaniają widzialne światło, z kolei białe odbijają prawie całe widzialne promieniowanie. Podczerwień nie zawsze jest odbijana w jednakowy sposób jak światło widzialne. Sposób odbicia promieniowania IR zależy od materiału (patrz tabela na stronie 9). Czym jest kolor? Długości fal światła widzialnego są odbierane przez ludzki wzrok i interpretowane przez mózg jako kolory od fioletowego (400 nm) do czerwonego (700 nm). Pomiędzy tymi barwami zawiera się całe spektrum kolorów niebieski, zielony, żółty, pomarańczowy i inne. Widzialne białe światło po rozszczepieniu przez pryzmat lub w efekcie tęczy emituje światło o różnych barwach. Skupienie promieniowania o różnych długościach fal (400 do 700 nm) w efekcie daje światło białe. W średniowieczu wierzono, że kolor jest immanentną cechą obiektów, niezależną od oświetlenia. Dopiero Isaac Newton udowodnił, iż światło jest źródłem kolorów. Zielony liść jest zielony, ponieważ odbija składowe częstotliwości dla światła zielonego w padających wiązkach światła widzialnego. Przekonasz się o tym, gdy wystawisz zielony obiekt na działanie światła czerwonego, a on wówczas okaże się czarny, gdyż oświetlające promieniowanie nie zawierało składowej zielonej. Zupełnie podobnie jest w sklepie, toteż gdy kupujesz kolorowy sweter, warto go obejrzeć przy oknie w świetle dziennym. Widzialne światło słoneczne zawiera nieco inne proporcje składowych barw niż oświetlenie sztuczne. Powyższe dokładnie odnosi się do warunków CCTV. Barwa oświetlenia emitowanego przez promiennik determinuje barwę, jaką rejestruje kamera i wyświetla monitor. Przykładowo, uliczne lampy sodowe emitują oświetlenie o barwie żółtawej zakłócającej właściwe postrzeganie innych barw w systemie CCTV. Uzyskanie właściwego koloru obrazów CCTV jest sporym wyzwaniem i dużą umiejętnością, by osiągnąć prawidłowe barwy, należy zastosować promienniki z opcją dopasowania promieniowania do spektrum oświetlenia w danej lokalizacji. 5

6 Światło jest nośnikiem koloru. Aby uzyskać prawidłową reprezentację barw w systemie CCTV, należy zastosować oświetlenie dopasowane w zakresie spektrum widzialnego. Kolorowe obiekty selektywnie odbijają światło. Odbiciu podlegają jedynie te składowe widma (kolory), które widzimy, a pozostałe są absorbowane. I tak czerwony kwiat zawiera pigment, który pochłania fale o wszystkich długościach prócz długości właściwej dla barwy czerwonej. Poniżej spektrum promieniowania widzialnego znajduje się ultrafiolet (UV). UV powoduje czerwienienie skóry i jest niekorzystne dla CCTV. Większym długościom fal ponad widzialnym spektrum odpowiada promieniowanie podczerwone IR. ZAGADNIENIA OŚWIETLENIA W CCTV Czym jest podczerwień? Podczerwień to promieniowanie niewidzialne dla ludzkiego oka, jednakże wykrywane przez monochromatyczną kamerę CCTV. Światło w bliskiej podczerwieni jest falą dłuższą niż światło widzialne i mieści się w zakresie 700 do ok nm. Ten właśnie zakres wykorzystuje się w systemach CCTV. Jako że podczerwień nie zawiera składowych promieniowania widzialnego z zakresu barw, nie ma zastosowania w kamerach kolorowych. By zobaczyć działanie promieniowania IR, należy użyć kamery monochromatycznej lub pracującej w trybie dzień/noc. Kamery osiągające podczerwień zawsze umożliwiają przełączenie w tryb monochromatyczny. W obiektach wymagających monitoringu wizyjnego przy jednoczesnym wymogu minimum oświetlenia idealną propozycją jest promiennik podczerwieni. Kolor lub monochromatyczność Pierwszą decyzją projektanta systemu dozoru wizyjnego jest wybór trybu pracy kamer w nocy: kolor czy monochromatycznej. Z wielu powodów użytkownicy preferują odbiór w kolorze, jednak wówczas wymaga to dopasowania barw i oświetlenia przy zastosowaniu promiennika. Wielu instalatorów zwraca uwagę na słabą widoczność sodowych lamp ulicznych. To przykład tego, jak niewłaściwe oświetlenie potrafi ograniczać zdolności systemów CCTV. Na jakość uzyskiwanego obrazu z kamery duży wpływ ma zastosowane oświetlenie. Tam, gdzie stosowanie oświetlenia widzialnego jest problematyczne czy wręcz niezalecane lub zabronione, rozwiązaniem doskonałym staje się użycie promienników podczerwonych. Ponadto podczerwień zapewnia zwiększenie pola widzenia. Jasność i blask (oślepienie) Jasność jest cechą obserwowanego oświetlenia. Jej wartość jest inna w nocy i w dzień. Przykładem tego jest obserwowana różnica jasności światła emitowanego przez reflektory samochodowe po zmierzchu i za dnia. Blask jest efektem dużego kontrastu pomiędzy jasnymi a ciemnymi obszarami obserwowanego terenu. Jest to znaczący problem w ruchu drogowym w nocy, gdyż wzrok kierowcy nie potrafi szybko dostosowywać się do dużych zmian jasności. Wystąpienie takiego kontrastu może powodować: krótkotrwały ból oczu dyskomfort gorsze postrzeganie detali w sąsiedztwie obszaru intensywnego oświetlenia całkowite krótkotrwałe oślepienie TE SAME EFEKTY WYSTĘPUJĄ W SYSTEMACH CCTV, GDY KAMERY SĄ PODDAWANE DUŻEMU KONTRASTOWEMU OŚWIETLENIU. 6

7 Światło i powierzchnie Operowanie światłem wymaga poznania i zrozumienia zjawisk fizycznych zachodzących przy kontakcie promieniowania z powierzchniami. Podstawowe trzy zjawiska to rozproszenie, odbicie i absorpcja światła. Zjawiska te mogą zachodzić współbieżnie, co także wpływa na efekty oświetleniowe w CCTV. ROZPROSZENIE Materiały dyfuzyjne rozpraszają przechodzące przez nie światło. Podczas przejścia zmianie ulega kierunek i charakter światła. Rozproszenie światła we wszystkich kierunkach Prawidłowe Kąt padania ODBICIE Światło padające na powierzchnię może zostać odbite od niej. Rodzaj odbicia zależy od rodzaju powierzchni. Chropowate powierzchnie ze względu na drobne nieregularności bardziej rozpraszają odbitą wiązkę, z kolei gładkie powierzchnie, takie jak lustra, odbijają skupione wiązki. Prawidłowe Kąt odbicia ZAGADNIENIA OŚWIETLENIA W CCTV Kąt padania ABSORPCJA Powierzchnie są także zdolne pochłaniać światło. To, co powierzchnie pochłaniają, a co odbijają, definiuje ich kolor. Czarne materiały pochłaniają większość padającego światła. Pochłonięte promieniowanie jest zwykle zamieniane na energię cieplną, dlatego ciemne przedmioty nagrzewają się szybciej. Noszenie czarnej koszulki w jasny, słoneczny dzień powoduje dodatkowe ogrzewanie ciała. Prawidłowe Kąt padania 7

8 Zwykle padające światło częściowo ulega jednocześnie trzem zjawiskom. ODBICIE Rodzaje odbić Zwierciadlane jeśli powierzchnia odbija światło tak jak lustro, to mówimy o odbiciu zwierciadlanym i wówczas kąt odbicia wiązki jest równy (względem normalnej do powierzchni) kątowi padania. Kąt odbicia ZAGADNIENIA OŚWIETLENIA W CCTV Rozpraszające powierzchnie o charakterystyce rozpraszającej odbijają światło we wszystkich kierunkach, w zależności od nieregularności tej powierzchni. Prawidłowe Kąt padania Kąt odbicia Powierzchnia Zwierciadło Odbicie rozpraszające może zachodzić w równomiernych proporcjach we wszystkich kierunkach i taki mechanizm opisuje model odbicia lambertowskiego. Prawidłowe Kąt padania Powierzchnia Rozpraszająca Odbijająca Zwrotne co oznacza, że powierzchnia odbija promieniowanie dokładnie w tym samym kierunku zwrotnie. Powierzchnie tego typu mają pionowe znaki drogowe i tablice rejestracyjne pojazdów. Prawidłowe Powierzchnia Odbicie zwrotne Kąt padania = Kąt odbicia 8

9 TYPOWE WSPÓŁCZYNNIKI ODBICIA Reflektancja jest miarą mocy odbitej w stosunku do mocy padającej. Energia nieodbita jest absorbowana i wytwarza ciepło. Przedmioty o niskiej efektywności odbicia absorbują znaczne ilości energii, np. materiały budowlane. Przemysł foto przeprowadził badania wskazujące, iż przeciętnie 20% mocy wiązek promieniowania ulega odbiciu. Obok tabela zawiera zestawienie wartości współczynnika odbicia kilku typowych materiałów. Miernik oświetlenia, wbudowany w kamerę, nie mierzy światła padającego na dany obiekt, ale światło odbite od niego. Przedmioty wykazują różną wartość reflektancji dla światła widzialnego i podczerwieni. Przykładowo, dla drzew, krzewów i traw współczynnik odbicia promieniowania IR jest bardzo duży. Źródła światła Materiał Typowa reflektancja (%) światła widzialnego Biały papier 75% Aluminium 75% Szyby 70% Białe włókna/ubrania 65% Beton (new) 40-50% Jasne drewno dębowe 40-50% Okładzina tynkowa 30-60% Jasna stal 25% Wytop metalowy 25% Otwarta przestrzeń 20% Drewno 15-40% Mur (new) 10-30% Beton (old) 5-15% Mur (old) 5-15% Matowy czarny papier 5% SZCZEGÓŁY - JAKOŚĆ OŚWIETLENIA LAMPY ŻAROWE (w tym halogen) w zastosowaniach CCTV żarówki są mało efektywne. Ze względu na wysoki pobór energii (średnio 500 W) i szybkie zużycie (czasem do trzech zmian w ciągu roku) żarówki są kosztowne w eksploatacji. Użytkownicy zdecydowanie rezygnują z oświetlenia lampami halogenowymi na rzecz oświetlenia LED o znacznie dłuższym okresie eksploatacji. Lampy żarowe są najstarszym elektrycznym źródłem światła. Charakteryzują się wysokim współczynnikiem strat mocy 90% wejściowej zamienianej w dużą ilość ciepła. Temperatura ich powierzchni jest na tyle duża, że nie można ich swobodnie dotykać, a ciepło udziela się obiektom w ich sąsiedztwie. Lampy halogenowe uzyskały nieco mniejszy współczynnik strat 85% mocy wejściowej. Są one mniejsze, jednak temperatura ich powierzchni jest bardzo wysoka. Na skutek kontaktu z inną chłodną powierzchnią halogeny mogą ulec spaleniu. LAMPY JARZENIOWE ich zastosowanie w systemach CCTV jest ograniczone ze względu na występowanie zjawiska migotania szczególnie widocznego właśnie w nagraniach z kamer. Zużywają mało mocy, znajdują szerokie zastosowanie głównie jako oświetlenie wnętrz pomieszczeń. Ich promieniowanie jest rozproszone i trudne do ukierunkowania. Lampy jarzeniowe są znacznie efektywniejsze w porównaniu z żarówkami i wykazują 40% skuteczność mocy. Już tylko 60% mocy jest tracone na wytwarzanie ciepła, są więc znacznie chłodniejsze niż żarówki i potrzebują mniejszych napięć zasilania. Ponadto dłuższy czas eksploatacji dodatkowo obniża koszty ich wykorzystywania i decyduje o popularności w zastosowaniach domowo-biurowych. Efekt migotania jest wprawdzie niemal niewidoczny dla ludzkiego oka, jednak kamery CCTV wychwytują wyraźnie okresowe drżenie oświetlenia, co decyduje o nieprzydatności tego rodzaju lamp do profesjonalnych zastosowań CCTV. Lampy jarzeniowe zawierają także niebezpieczną rtęć. 9

10 LAMPY HID właściwe do zastosowań w CCTV. Są wydajne, emitują światło o odpowiedniej barwie, mają duży czas ekspoatacji do godzin. Problemem może być jedynie długi czas ich załączania i przełączania. Wysoka intensywność świecenia przy 60 80% skuteczności mocy i małym rozmiarze powierzchni świetlnej stanowi o przewadze tych lamp nad źródłami żarowymi i jarzeniowymi. Z wielu odmian tych lamp najskuteczniejsze są metalohalogenkowe, gdyż zapewniają naturalną, czystą barwę białego światła. Lampy HID znajdują zastosowanie w oświetleniu ulic i jako reflektory samochodowe. SZCZEGÓŁY - JAKOŚĆ OŚWIETLENIA LAMPY LED to najnowocześniejsze obecnie rozwiązania doskonałe do zastosowań w CCTV. Są wysoko wydajne i wykazują długi czas eksploatacji. Koszty eksploatacji LED są najniższe z możliwych (maksymalny pobór mocy całego zestawu to 100 W). Lampy LED to ELEMENTY półprzewodnikowe emitujące promieniowanie w bardzo wąskim przedziale długości fal. W związku z tym mogą emitować światło o zadanej długości fali bez potrzeby stosowania filtrów optycznych. Ponadto sterowanie i przełączanie lamp LED przebiega sprawnie i szybko. Dopiero od niedawna powszechnie stosuje się je w przemyśle oświetleniowym, ale widoczny jest ogromny wzrost zapotrzebowania na nie. Wyższe są koszty produkcji matryc LED-owych, ale okres ich eksploatacji jest znacząco dłuższy nawet do godzin. Dla porównania lampy jarzeniowe wytrzymują godzin, a lampy żarowe już tylko 1000 godzin. Efektywność lamp LED sięga 80-90% i jest najwyższa w przedziale częstotliwości promieniowania podczerwonego. Ich zaletami są niski pobór energii, niskie temperatury pracy i stabilność emitowanego oświetlenia. W odróżnieniu od innych źródeł lampy LED są trwałe, odporne na wibracje i uszkodzenia mechaniczne. Właściwa praca matryc LED wymaga zastosowania systemów stabilizowanego zasilania oraz kontroli temperatury. NAJNOWSZE ROZWIĄZANIA spośród lamp LED najwyższą efektywność, w tym najlepszą kontrolę parametrów termalnych, gwarantują lampy LED SMT, tj. montowane z wykorzystaniem technologii powierzchniowej. Oświetlenia w CCTV jaka długość fali promieniowania? BIAŁE ŚWIATŁO: Światło widzialne zawiera składowe promieniowania o długości fali od 400 do 700 nm Praktyczne zastosowanie: Oświetla monitorowany obszar Zwiększa poziom oświetlenia kluczowych obiektów Wspomaga pracę strażników Zapobiega włamaniom poprzez podświetlanie obszaru w trakcie wtargnięcia intruza Można stosować z kamerami monochromatycznymi kolorowymi i z trybem dzień/noc PODCZERWIEŃ: zakres nm, bliska podczerwień, emisja światła barwy czerwonej nm, średnia podczerwień, emisja słabego światła widzialnego barwy czerwonej nm, pełna podczerwień niewidoczna dla ludzkiego oka Praktyczne zastosowanie: Dyskretne, ukryte oświetlenie monitorowanego obszaru Minimalne zakłócenia świetlne Duży zasięg promieniowania Można stosować z kamerami monochromatycznymi i z trybem dzień/noc UWAGA TECHNICZNA Im dalszy zakres podczerwieni, tym mniejsza widoczność z kamery i zasięg bardziej ograniczony. Zakres nm można stosować w przypadku bardzo czułych kamer z wysokiej jakości obiektywami. Przy tym zakresie promieniowania trudniej sterować fokusem. 10

11 Światło i przepisy BHP Oko ludzkie jest naturalnie chronione przed nadmiernym natężeniem promieniowania widzialnego. Źrenica pełni funkcję przysłony regulującej ilość przepuszczanego promieniowania. Jeśli ta ochrona nie wystarcza, to organizm reaguje bólem i bezwarunkowym zamknięciem powiek czy odwróceniem głowy. Ponieważ nie jest widzialny cały zakres promieniowania podczerwieni, oczy nie potrafią automatycznie dostosować się do poziomu natężenia podczerwieni. Podczerwień wywołuje ciepło, można więc po ilości ciepła wydzielanego przez promiennik ocenić poziom natężenia promieniowania. Zasada jest więc taka, że gdy użytkownik wyczuwa choćby lekkie grzanie, zaleca się by nie patrzeć bezpośrednio na powierzchnię świetlną promiennika. Wszystkie, choćby najsilniejsze promienniki, nawet przy ustawieniach kąta 10 0, są w pełni bezpieczne dla oczu z odległości ponad 2 m. Jeśli czujesz ciepło emitowane przez źródło światła, nie patrz na nie bezpośrednio. SZCZEGÓŁY - JAKOŚĆ OŚWIETLENIA 11

12 WZORY WIĄZEK Z założenia wiązka oświetleniowa powinna zawsze pokrywać się z polem widzenia kamery. Należy dopasować kąt promieniowania tak, by oświetlić całą monitorowaną scenę. Nowoczesne promienniki z Adaptive Illumination umożliwiają regulację kąta iluminacji tak, by w pełni spełnić założone wymagania oświetleniowe. Oświetlenie Kamera Kamera Oświetlenie SZCZEGÓŁY - KĄT OŚWIETLENIA Kąt oświetlenia jest zbyt wąski i zbyt długi, powoduje to nadmierne rozjaśnienie centrum sceny, gdy obszary boczne pozostają niedoświetlone. Oświetlenie jest za szerokie, w związku z tym ma krótki zasięg. Dopasuj kąt promieniowania oświetlenia do pola widzenia kamer. Jedyną sprawną i dogodną metodą realizacji jest użycie promienników z Adaptive Illumination. TRADYCYJNY SPOSÓB Zwykle wiązki promieniowania mają ustalony kąt padania: wąski bądź szeroki. Soczewki poprzedniej generacji typu spot i flood są obecnie zastępowane bardziej precyzyjnymi z zakresu od 10 do Są to jednakże wciąż wiązki o ustalonym kącie, którego nie można regulować po zamontowaniu systemu oświetlenia. Gdy zmieniają się wymagania lub zmienia się pole widzenia kamery, zachodzi konieczność regulacji, zmiany kąta promieniowania. Niekiedy ustalenia projektowe dotyczące oświetlenia odbiegają od rzeczywistej sytuacji występującej podczas instalacji i wówczas także pojawia się problem niedopasowania oświetlenia. Typowe ustawienia wiązek: Spot (Punktowa) flood (Szerokie) Adaptive Illumination nowy sposób Wiele systemów CCTV używa obiektywów zmiennoogniskowych, wobec czego zachodzi także wymóg odpowiedniej regulacji i dopasowania oświetlenia. Promienniki Adaptive IlIumination (AI) umożliwiają instalatorom ustalenie wymaganego kąta oświetlenia zależnie od potrzeb. Regulacja w prosty i szybki sposób pozwala ustawić pożądany kąt. Zakres wiązek:

13 Ustawienie Adaptive Illumination zapewnia doskonałe warunki oświetleniowe kamer obrotowych PTZ. Ustawiając kąt przy użyciu dwóch promienników, można pokryć całe pole widzenia obrotówki. 100% % całkowitej odległości 66% szeroko wąsko wąsko ustawienia kątów Adaptive Illumination Maksymalny zakres wiązek: szeroko Wąski kąt oświetlenia Szeroki kąt oświetlenia SZCZEGÓŁY - KĄT OŚWIETLENIA Bardzo szeroki kąt oświetlenia 13

14 PRAWO KWADRATU ODWROTNOŚCI Intensywność promieniowania świetlnego jest odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości miejsca pomiarowego od źródła. Światło zachowuje się zgodnie z wyżej opisanym prawem, warto więc poznać je bliżej, aby w pełni zrozumieć zjawiska zachodzące w tym zakresie w systemach monitoringu wizyjnego. Światło, rozprzestrzeniając się od punktu źródła, rozchodzi się w kierunkach poziomych i pionowych, tracąc po drodze swą intensywność. W praktyce oznacza to, że jeśli obserwator przemieści się z zadanej lokalizacji do lokalizacji dwukrotnie odleglejszej od źródła światła, to na tej drodze intensywność światła zmaleje czterokrotnie (2x wzrost odległości = 4x spadek intensywności). SZCZEGÓŁY - ZASIĘG OŚWIETLENIA Przykładowo, jeśli obserwator z odległości 10 m od źródła odbiera oświetlenie o wartości 100 lx, to po przemieszczeniu się na odległość 40 m zaobserwuje 1/16 tej intensywności (4x wzrost odległości = 16x spadek intensywności), czyli 6,25 lx. Prawo to stosuje się jednakowo w przypadku światła widzialnego i podczerwieni. Na podstawie prawa kwadratu odwrotności można ustalić poziom oświetlenia i doświetlenia dla systemu CCTV na różnych odległościach od promiennika. Źródło oświetlenia 1 m 64 lx 2 m 16 lx 4 m 4 lx 8 m 1 lx UŻYCIE WIELU PROMIENNIKÓW Prawo kwadratu odwrotności informuje, jak intensywność światła zmniejsza się wraz z dystansem od źródła, co pozwala przeliczyć, ile promienników należy zastosować, by uzyskać właściwe oświetlenie w zadanej odległości od kamery. WYLICZENIE LICZBY PROMIENNIKÓW NIEZBĘDNYCH DO POKRYCIA DANEGO OBSZARU Jeśli odległość wzrasta dwukrotnie (względem dystansu obsługiwanego przez jeden promiennik), to intensywność oświetlenia maleje czterokrotnie. Aby więc osiągnąć jednakowe oświetlenie dla większej odległości, należy użyć 4 promienników. Jednakowe poszerzenie obszaru 3-krotnie wymaga użycia 9 promienników w celu uzyskania równomiernego oświetlenia terenu. WYLICZENIE ODLEGŁOŚCI NA PODSTAWIE LICZBY UŻYTYCH PROMIENNIKÓW Prawo kwadratu odwrotności może być użyte także w celu wyliczenia odległości oświetlenia zapewnianego łącznie przez wiele promienników. Wyliczenie polega na pierwiastkowaniu wartości zmiany intensywności oświetlenia przy źródle. W praktyce użycie 4 promienników zwiększy zasięg promieniowania dwukrotnie, a użycie 25 promienników zapewnia pięciokrotny wzrost zasięgu oświetlenia. 14

15 Nie zawsze konieczne jest zwiększanie liczby promienników w celu uzyskania większego zasięgu. Większy zasięg można zapewnić także poprzez ustawienie węższego kąta promieniowania lub przez zwiększenie mocy optycznej promiennika. 1 urządzenie = 1x DYSTANS 4 urządzenia = 2x DYSTANS 9 urządzeń = 3x DYSTANS Liczba promienników Mnożnik odległości ,4 3 1, ,2 6 2,4 7 2,6 8 2,8 9 3 By dwukrotnie zwiększyć zakres promieniowania, należy 4-krotnie zwiększyć moc. Dwukrotne zwiększenie liczby promienników zapewnia 1,4-krotny wzrost odległości oświetlenia. SZCZEGÓŁY - ZASIĘG OŚWIETLENIA POMIAR ŚWIATŁA Światło białe europejski standard określa lux (lx) jako miarę światła widzialnego. Jest to wartość oświetlenia wywołanego przez strumień świetlny o wartości 1 lumena padający na powierzchnię 1m 2, a więc: 1 lx = 1 m/m 2 W Ameryce Północnej jednostką miary światła jest stopa świetlna. Moc optyczna promienników światła białego jest mierzona w luksach (lx). Stopa świetlna to w przybliżeniu 10 lx. Pomiar światła widzialnego jest realizowany przy użyciu luksomierza. Typowe wartości oświetlenia: Jasny słoneczny dzień = lx Pochmurny dzień = lx Zmierzch = lx 15

16 Oświetlenie uliczne = 5 lx Księżyc = 0,1 lx Czyste, przejrzyste nocne oświetlenie gwiazd = 0,01-0,0001 lx SZCZEGÓŁY - ZASIĘG OŚWIETLENIA Światło IR lux (lx) to jednostka miary światła widzialnego i nie może być stosowana do pomiaru promieniowania IR. Najczęściej pomiar podczerwieni wyraża się w mw na metr kwadratowy, czyli jako ilość energii promieniowanej na określoną powierzchnię. PORÓWNANIE MOCY OPTYCZNYCH RÓŻNYCH URZĄDZEŃ Najlepszym kryterium porównania efektywności promieniowania różnych źródeł światła jest porównanie wartości optycznej mocy wyjściowej podzielonej przez zużytą moc elektryczną. Skuteczność = moc/w Światło białe: lumen/w Światło IR: mw/m 2 /W Promienniki zbudowane z wykorzystaniem diod LED wykazują wyższą efektywność w porównaniu do tradycyjnych żarowych. 16

17 SZACOWANIE KOSZTÓW EKSPLOATACJI I KONSERWACJI Zagadnienia zużycia energii i ochrony środowiska to obecnie ważne kwestie. Z każdych wydanych 5 zł aż 1 zł przypada na różnego rodzaju oświetlenie. Zwykle większość tego oświetlenia okazuje się nieefektywna bądź zupełnie zbyteczna, czyli jest marnowana. Jednakże świadomość rośnie i coraz silniejsza staje się potrzeba oszczędzania energii i obniżenia kosztów jej produkcji. Dotychczas tradycyjne systemy oświetleniowe wykorzystywały lampy żarowe, jednak obecnie ta tendencja zmienia się w kierunku używania diod LED. W porównaniu z żarówkami diody LED wykazują znacząco mniejsze zapotrzebowanie na energię elektryczną i dużo dłuższy czas eksploatacji, dodatkowo przy znikomych kosztach utrzymania. Poniższa tabela zawiera zestawienie bieżących kosztów eksploatacji systemów oświetleniowych LED RAYMAX i RAYLUX z tradycyjnymi promiennikami. PORÓWNANIE KOSZTÓW OPERACYJNYCH OŚWIETLENIA CCTV Lampy żarowe halogeny LED RAYMAX RAYLUX Zużycie energii 500 W 200 W 80 W Koszty energii* 550 zł 220 zł 100 zł Czas eksploatacji 5 miesięcy 8 miesięcy 10 lat Liczba wymian/rok 2,4 1,5 Nie dotyczy Śr. cena żarówki 375 zł 300 zł Nie dotyczy Koszty żarówek/rok 480 zł 300 zł Nie dotyczy Koszty robocizny/rok 480 zł 300 zł Nie dotyczy Całkowite koszty 1930 zł 970 zł 100 zł * w przeliczeniu 4400 godzin pracy w ciągu 1 roku i kosztach 20 gr za kw/h ** wymiana żarówki ok. 200 zł SZCZEGÓŁY - EKSPLOATACJA & KOSZTY UTRZYMANIA UWAGA: W porównaniu z tradycyjnymi żarówkami użytkowanie promienników w technologii LED cechuje się znaczącymi oszczędnościami kosztów utrzymania. Jednakże koszty wynikające z zużycia energii i czasu eksploatacji diod mogą być różne w zależności od ich jakości i efektywności. W tabeli zestawiono diody RAYMAX i RAYLUX, które mają najwyższą klasę skuteczności i jakości. System Cool Running zapewnia nawet 10-letnią żywotność diod RAYMAX i RAYLUX i jedynie 80 W poboru mocy w najbardziej rozbudowanym promienniku. W poprzedniej tabeli porównano koszty operacyjne dotyczące jednego promiennika, poniżej zestawiono koszty i oszczędności osiągane dla systemów zbudowanych z większej liczby promienników. SZACUNKOWY KOSZT W CIĄGU ROKU Lampy żarowe Halogeny RAYMAX & RAYLUX RAYTEC oszczędność 10 szt zł 9700 zł 900 zł zł 50 szt zł zł 4500 zł zł 100 szt zł zł 9000 zł zł WAŻNE: System, który składa się ze 100 promienników LED, daje w ciągu roku oszczędności do zł. W ciągu 10 lat użytkowania daje to zł oszczędności. W tym czasie trzeba by było dokonać wymiany aż 2400 tradycyjnych żarówek. Oszczędności wynikające z użytkowania promienników RAYTEC: 1840 zł rocznie na użytkowaniu 1 promiennika zł w ciągu 10 lat na użytkowaniu 1 promiennika zł na systemie 100 promienników przez rok zł w ciągu 10 lat na systemie 100 promienników Pamiętaj: diody LED są efektywniejsze 17

18 Im rozleglejszy system CCTV, tym efektywniejsze oszczędności przy zastosowaniu promienników LED. Koszty konserwacji systemów oświetlenia w technologii LED są również znacząco niższe. SZCZEGÓŁY - EKSPLOATACJA & KOSZTY UTRZYMANIA STEROWANIE OŚWIETLENIEM By zmniejszyć zużycie energii elektrycznej, system oświetlenia CCTV warto doposażyć w sterownik lub czujkę PIR reagujące na zdarzenia, np. detekcji ruchu. Sterowane oświetlenie zużywa mniej energii i wydłuża czas eksploatacji diod. Dodatkowo sterowanie światłem widzialnym może wpłynąć na zwiększenie poziomu bezpieczeństwa. Sterowanie tradycyjnym oświetleniem żarowym (regularne on/off) wiąże się z szybszym zużyciem i awaryjnością takiego oświetlenia. Zwłaszcza żarówki Metal Halide są nieodporne i mają długi czas załączania. Te problemy nie występują w przypadku sterowania promiennikami LED. Diody LED nie wymagają stopniowego załączania, toteż uruchomienie oświetlenia odbywa się natychmiast, co spełnia założenia systemów detekcji zdarzeń. 18

19 Potrzeba oświetlenia wyrównawczego (doświetlania) Oświetlenie wyrównawcze stanowi istotny aspekt w systemach monitoringu wizyjnego. Wszelkie urządzenia rejestracji obrazu, a także ludzki narząd wzroku cierpią w związku z występującymi w polu widzenia dużymi różnicami jasności oświetlenia. Dzieje się to np. w sytuacji, gdy jadąc samochodem w nocy po pustej drodze oświetlonej jedynie reflektorami wozu, zaobserwuje się nadjeżdżający z naprzeciwka samochód. Wywołuje to zaburzenie widzenia. Dlaczego? W momencie pojawienia się nagle w polu widzenia jasnego oświetlenia źrenica oka zwęża się, co powoduje pogorszenie widzenia nocnego ciemnego tła. Takie same zjawiska zachodzą w kamerach CCTV silne źródło światła powoduje przymknięcie przysłony i pogorszenie widoczności. Aby więc uzyskać najlepszą jakość obrazów nocnych, należy zastosować oświetlenie wyrównujące. Firma Raytec oferuje takie oświetlenie w standardzie, nieliczni inni producenci dołączają je opcjonalnie. Adaptive Illumination Mechanizm Adaptive Illumination umożliwia regulację kąta promieniowania wg zapotrzebowania w docelowej lokalizacji instalacji. Ustawienie wymaganego kąta jest dzięki Adaptive Illumination proste i szybkie. To technologia stworzona i opatentowana przez firmę Raytec. Mechanizm umożliwia swobodną nastawę kąta, by równomiernie oświetlić monitorowany obszar. Promienniki montowane na stałe oświetlają głównie centralną część sceny, pozostawiając boki niedoświetlone. Promienniki z Adaptive Illumination emitują oświetlenie o szerokim zakresie i jednolitej intensywności zarówno w centrum, jak i z boków. % całkowitej odległości 100% 66% szeroko wąsko wąsko ustawienia kątów Adaptive Illumination szeroko SZCZEGÓŁY - STAŁE OŚWIETLENIE Zakres oświetlenia urządzeń z Adaptive Illumination Zakłócenia świetlne i CCTV Zakłócenia świetlne są powszechnie występującym problemem powodowanym przez nieefektywne i nadmiernie stosowane sztuczne oświetlenie. Skutkami tego są chaos świetlny, rozbłyski, przejaskrawienia, iluminacja nieba. Zakłócenia świetlne podlegają kontroli i są normowane prawem. Istotne jest, by system CCTV w stopniu jak najmniejszym przyczyniał się do wzrostu powyższych niekorzystnych zjawisk. Niewidzialna podczerwień nie stanowi źródła zakłóceń świetlnych. Rodzaje zakłóceń świetlnych: WTARGNIĘCIE ŚWIATŁA gdy światło pada na obszar zabroniony, np. na skutek nieszczelności w ogrodzeniu. Oświetlenie CCTV powinno uwzględniać podział obszaru na strefy prywatności. ROZBŁYSK powstaje jako rezultat dużego kontrastu obszarów jasnych i ciemnych. Błysk w kamerach CCTV pojawia się, gdy obiektyw skierowany jest bezpośrednio na źródło oświetlenia. CHAOS silne wiązki oświetlenia z różnych źródeł mieszają się, co powoduje dekoncentrację wzroku. NADMIERNE OŚWIETLENIE duża ilość światła przekraczająca potrzeby powoduje straty energii i jasne plamy na obrazie z kamery. ILUMINACJA NIEBA jako przykład rozjaśnienie nocnego nieba nad miastem. Efekt powstaje z kombinacji nieprawidowo ukierunkowanych świateł i świateł odbitych od różnych obiektów. Pogarsza kontrast nieba i powoduje trudności w obserwacji gwiazd. Mechanizm Adaptive Illumination umożliwia dokładną regulację zakresu oświetlenia, co eliminuje problem rozchodzenia się światła po sąsiednich obszarach. 19

20 SKUTKI ZAKŁÓCEŃ ŚWIETLNYCH Lista problemów związanych z zakłóceniami świetlnymi jest dość długa. W najgorszych przypadkach nadmiar oświetlenia może wręcz obniżać poziom bezpieczeństwa. Nieodpowiednio zainstalowane oświetlenie może powodować także powstawanie głębokich cieni i silnych obszarów kontrastowych na obrazie z kamery. Normy prawne przewidują obecnie nakładanie kar za łamanie przepisów w zakresie niewłaściwego oświetlenia. Użytkownik powinien mieć gwarancję, że właściwie zamontowany profesjonalny system oświetlenia CCTV spełnia powyższe normy i minimalizuje możliwość powodowania zakłóceń. Mimo to zawsze, instalując oświetlenie widzialne, należy ograniczyć pole oświetlenia do docelowo monitorowanego obszaru i w miarę możliwości skierować wiązkę w dół. SZCZEGÓŁY - STAŁE OŚWIETLENIE Straty finansowe Negatywny wpływ na stan zdrowia Ograniczenie bezpieczeństwa (złudne poczucie bezpieczeństwa) Zakłócenie świetlne Zużycie energii Rozjaśnienie nieba (trudności w obserwacji gwiazd) Podczerwień nie powoduje zakłóceń świetlnych. Stosowanie sterowników załączających oświetlenie z detekcji zdarzeń i kierunkowe kształtowanie wiązki oświetlenia białego pozwala zminimalizować wpływ na zakłócenia. REGULACJE DOTYCZĄCE ZAKŁÓCEŃ ŚWIETLNYCH W dokumencie Czyste sąsiedztwo i środowisko zawarto wskazówki oraz zasady ochrony i poprawy jakość środowiska lokalnego. Dokument daje lokalnym władzom prawo do podjęcia interwencji w wielu sprawach, w tym także w przypadkach zakłóceń świetlnych. Użytkowanie białego, widzialnego oświetlenia w systemach CCTV nie jest zabronione, jednak zastrzeżono, iż nie może wpływać negatywnie na zdrowie i warunki życia. W związku z tym instalatorzy muszą zwracać uwagę na spełnianie tych wymogów. W praktyce jest to możliwe poprzez właściwy dobór pola oświetlenia, by pokryć monitorowany obszar, oraz załączanie oświetlenia jedynie z detekcji zdarzeń. Wszystkie promienniki firmy Raytec umożliwiają w pełni kierunkowe ustawienia oświetlenia, by zminimalizować zakłócenia świetlne. Podczerwone promienniki firmy Raytec nie powodują żadnych zakłóceń świetlnych. BS8418 brytyjski standard określa, że światła w CCTV powinno być jedynie tyle, by zapewnić poprawną widoczność w polu działania kamery. Dodatkowo ustalono, iż kamera nie powinna być skierowana bezpośrednio w stronę słońca lub innych źródeł światła. Standard dopuszcza stosowanie dedykowanego systemu oświetlenia dla CCTV. Dokument dotyczący ochrony danych przed systemami monitoringu CCTV stawia wymóg zapewnienia skutecznej i właściwej ochrony w trybie 24 godz./7 dni w tygodniu. Promuje stosowanie profesjonalnego oświetlenia CCTV. 20

21 OKREŚLENIE PARAMETRÓW KAMERY CZUŁOŚĆ określa czułość kamery CCTV na światło i wyznacza minimalny próg ilości światła niezbędnego do właściwej pracy kamery. Istnieje jednak pewien problem czułości specyfikowanej przez producenta, gdyż przy zadanej czułości uzyskany obraz może być uznany przez jednych za prawidłowy, przez innych zaś odrzucony. Czułość zwyczajowo mierzona jest w luksach (lx), także w luksach producenci wyrażają minimalną wartość, przy której kamera właściwie rejestruje obrazy. Rzadko jednak producenci określają, czy odnosi się to do ilości światła padającego bezpośrednio na matrycę światłoczułą, czy na zamontowany przed nią w kamerze obiektyw. Mimo że lux stanowi jedynie miarę zdolności widzenia przez kamerę światła białego, to minimalna wartość lux wciąż jest jedynym łatwo mierzalnym parametrem czułości kamery. 1 Nie ma kamer o zerowej wartości lux, gdyż każda kamera potrzebuje pewnej ilości światła do rejestracji obrazów. Nawet najlepsze, bardzo czułe kamery dostarczają lepsze obrazy o niższym poziomie szumu dopiero przy odpowiednio wysokiej jasności sceny. 2 Kamery monochromatyczne mają zasadniczo większą czułość niż kamery kolorowe. W kolorowej kamerze 1/3 matrycy rejestruje czerwone oświetlenie, 1/3 rejestruje zielone światło i 1/3 niebieskie, po czym są łączone w jeden obraz. W kamerach kolorowych jedynie 1/3 powierzchni matrycy światłoczułej przechwytuje dany zakres światła. W kamerach monochromatycznych światło jest przechwytywane całą powierzchnią sensora. ZAKRES SPEKTRALNY czułość odnosi się do zdolności kamery do widzenia oświetlenia o zadanej długości fali, natomiast zakres spektralny określa, jak kamera reaguje na promieniowanie o różnych długościach. Z punktu widzenia systemów oświetleniowych istotna jest zdolność kamery do rejestracji w podczerwieni. Kamery CCD są czulsze w zakresie podczerwieni niż ludzkie oko, jednak nie wszystkie kamery są czułe jednakowo. Oto przykład: SZCZEGÓŁY - DOBÓR KAMERY I OBIEKTYWU Kamera 1: 100% w zakresie nm, 70% dla 700 nm, 20% dla 850 nm Kamera 2 : 100% w zakresie nm, 90% dla 700 nm, 60% dla 850 nm Kamera 2 ma 3-krotnie większą czułość na głęboką podczerwień 850 nm. Kamera 1 potrzebuje 3 razy więcej światła podczerwonego. Dobór właściwych obiektywów F-STOP/APERTURA liczba f względnie apertura obiektywu określa, ile światła przechodzi przez obiektyw do sensora kamery. W skrócie im niższa wartość (przy) f, tym więcej światła przechodzi przez obiektyw (zależy to także od jakości i wykonania obiektywu). f/liczba f/1 Światło przepuszczane (%) 20% Ilość światła konieczna do osiągnięcia 1 lx na sensorze 5 lx Tabela obok prezentuje wpływ użycia różnych wartości apertury w obiektywach CCTV. f/1.2 15% 7,5 lx f/1.4 10% 10 lx f/1.6 7,5% 13,3 lx f/1.8 6,25% 16 lx f/2 5% 20 lx f/2.4 3,75% 30 lx f/2.8 2,5% 40 lx f/4 1,25% 80 lx 21

22 1 Niższe wartości f oznaczają więcej światła przepuszczanego przez obiektyw do sensora kamery. 2 W obiektywach zmiennoogniskowych najlepsza wartość f jest osiągalna przy szerokim kącie widzenia. Wzrost zoomu powoduje zmniejszenie ilości przepuszczanego światła, co wymaga zwiększenia oświetlenia na scenie, by rejestrować obrazy z jednakową jakością. SZCZEGÓŁY - DOBÓR KAMERY I OBIEKTYWU TRANSMITANCJA efektywność obiektywu jest wyrażana przez jego transmitancję. Światło, przechodząc przez obiektyw, ulega osłabieniu (zależność materiałowa, grubość soczewek). Obiektywy o wyższej efektywności przepuszczają większą ilość światła. Wszakże wartość f charakteryzuje, ile światła przepuszcza obiektyw, jednak nie jest to wskaźnik całkowitej efektywności obiektywów. Transmitancja obiektywu zmienia się w zależności od zakresu długości fali padającego promieniowania. Przykładowo, jeden obiektyw może przepuszczać 95% widzialnego światła i 80% podczerwieni 850 nm, a inny 95% widzialnego, ale tylko 50% podczerwieni 850 nm. Wobec tego należy, projektując system CCTV, określić, jaki zakres oświetlenia będzie stosowany, i dobrać do tego właściwe obiektywy. Warto uświadomić sobie także, że obiektywy wykonane ze szkła są znacznie efektywniejsze niż plastikowe. OBIEKTYWY SPECJALISTYCZNE Obiektywy asferyczne są doskonałe w warunkach słabego oświetlenia. Standardowe obiektywy mogą tracić jasność w narożnikach, natomiast obiektywy asferyczne mają specjalnie profilowane soczewki. Umożliwiają one przechwytywanie maksymalnej ilości światła, dzięki czemu system CCTV zapewnia większą skuteczność w trudnych warunkach oświetlenia. Obiektywy asferyczne znajdują zastosowanie w warunkach słabego oświetlenia. Obiektywy korekcyjne IR są specjalnie zaprojektowane, by likwidować zjawisko zmiany ostrości widzenia nocnego i dziennego. W tym celu użyto specjalnego szkła i technologii powlekania w celu zmniejszenia dyspersji światła. Zmiana ostrości jest związana z występowaniem promieniowania o różnych częstotliwościach. Dzieje się tak, gdyż każda długość fali po przejściu przez soczewkę jest skupiana w innym punkcie. Obiektywy korekcyjne barw źródła światła, w tym słońce, emitują promieniowanie świetlne o szerokim spektrum częstotliwości. Światło białe to wąski zakres promieniowania widziany przez człowieka. Zadaniem obiektywów jest więc selekcja padającego oświetlenia, by w kamerze wytworzyło obraz zgodny z percepcją oka ludzkiego. Wiele tanich obiektywów nie zapewnia odpowiedniego dopasowania kolorów przepuszczanych z właściwym spektrum rejestrowanym przez oko. Obiektywy korekcyjne barw przepuszczają jedynie światło widzialne i skupiają każdą wiązkę w jednym punkcie, co gwarantuje uzyskanie obrazów o właściwych kolorach i dobrej ostrości. Obiektywy korekcyjne barw są nieużyteczne z oświetleniem podczerwonym. FILTRY W systemach CCTV stosowanych jest wiele różnych filtrów światła. Typowe to: FILTRY ND (Neutral Density) są stosowane do redukcji intensywności padającego oświetlenia poprzez odbicie lub pochłonięcie części tego światła. Różnią się swoją gęstością optyczną, która decyduje o tym, ile światła zostanie zaabsorbowane. W CCTV filtry te stosowane są do ograniczania intensywnego oświetlenia, by zapewnić lepszą widoczność kamer. Dobrą praktyką jest kalibracja kamer w przyciemnionych warunkach oświetleniowych, gdyż po zwiększeniu intensywności oświetlenia przysłona odpowiednio przymknie się, a obraz pozostanie ostry (zmiana głębi ostrości widzenia). FILTRY GÓRNOPRZEPUSTOWE filtry blokują promieniowanie o krótszych długościach fal, a przepuszczają fale dłuższe. Są specyfikowane poprzez wartość długości fali, dla której przepuszczają 50% światła. Są często stosowane z systemami oświetlenia podczerwonego opartego na lampach żarowych. Przykładowo, w systemie CCTV wykorzystującym oświetlenie podczerwonych lamp żarowych 715 nm można zastosować filtr górnoprzepustowy, by wyciąć wiązki poniżej długości 715 nm a przepuścić wszystko powyżej 715 nm. Dla promieniowania o długości równej 715 nm, przepuszczalność będzie 50%. 22

23 Filtry górnoprzepustowe przycinają znaczną część energii promieniowanej ze źródła. Typowa żarówka halogenowa emituje światło w zakresie widzialnym i podczerwieni. Zastosowanie na niej filtru górnoprzepustowego 715 nm powoduje ograniczenie jej mocy dla zakresu światła widzialnego. Filtry te są drogie i można łatwo je uszkodzić FILTRY DOLNOPRZEPUSTOWE to odwrotność filtrów górnoprzepustowych, co znaczy, że przepuszczają fale o krótszych długościach, a blokują dłuższe. Niestosowane w CCTV. FILTRY ODCIĘCIA IR służą do blokowania fal promieniowania z zakresu podczerwieni. Znajdują zastosowanie w kolorowych kamerach CCTV za dnia filtry wycinają podczerwień, co lepiej wpływa na widoczność barw, a do pracy w trybie nocnym filtr jest zdejmowany z kamery. Stosuj kamery z trybem dzień/noc z mechanicznym sterowaniem filtrem IR. FILTRY POLARYZACYJNE stosowane w CCTV do eliminowania efektów światła odbitego, np. od powierzchni lustra wody lub szyb okiennych. Generalnie powodują przyciemnienie obrazu. Oświetlenie diodowe LED do emisji promieniowania o właściwej długości fali nie wymaga stosowania filtrów, co stanowi niewątpliwą zaletę. DOBÓR OŚWIETLENIA 1) Podczerwień czy światło widzialne? Określenie wymogów dotyczące rodzaju światła zależy od konkretnego przeznaczenia projektowanego systemu CCTV. Podczerwień zapewnia większy zasięg, dyskretność oświetlenia częściowo niewidocznego (zależy od długości fali) oraz brak wpływu w postaci zakłóceń świetlnych. Podczerwień jest w zasadzie światłem przeznaczonym do zastosowań CCTV. Światło białe jako widzialne stanowi oświetlenie terenu zarówno dla kamery, jak i przechodniów czy innych użytkowników. Może służyć także jako oświetlenie reagujące na detekcję z czujek PIR, przez co zwiększa bezpieczeństwo. Zalety Wady Typ stos. kamery Światło białe zwiększa bezpieczeństwo zakłócenia świetlne kolorowa szybki start (LED) ograniczony zasięg pełny zakres barw łatwa instalacja Podczerwień promieniowanie dyskretne nie odstrasza dzień/noc dłuższy zakres trudniejsza instalacja monochromatyczna brak zakłóceń świetlnych PRAKTYCZNE PORADY DOBORU OŚWIETLENIA W SYSTEMACH CCTV 2) Kąty oświetlenia Oświetlenie powinno być skierowane idealnie zgodnie z kątem widzenia kamery/obiektywu, co zapewnia uzyskanie najlepszej jakości rejestrowanych obrazów. Jeśli zakres oświetlenia jest węższy, to kamera napotka silnie kontrastowe obszary jasny pośrodku i ciemne po bokach co pogorszy jakość widzenia kamery. Jeśli zaś oświetlenie będzie szersze niż pole widzenia kamery, to może okazać się, że jego zasięg będzie wówczas zbyt mały, a część energii będzie marnowana. 23

24 Poniższa tabela prezentuje przykładowe ustawienia kątów widzenia dla różnych wartości zamontowanych obiektywów ze stałą ogniskową. PRAKTYCZNE PORADY DOBORU OŚWIETLENIA W SYSTEMACH CCTV FIXED LENSES Obiektyw (mm) Kąt poziomy 1/3 CCD Kąt poziomy ½ CCD Miniobiektywy UWAGA TECHNICZNA Stosowanie kamer z obiektywami o zmiennej ogniskowej stanowi niejakie utrudnienie przy doborze oświetlenia. Odpowiedni precyzyjny kąt oświetlenia można ustalić eksperymentalnie podczas montażu systemu. W promiennikach Raytec zastosowano mechanizm Adaptive Illumination, który ułatwia regulację pożądanego kąta, tak by dopasować się do ustawień kamery z obiektywami vari-focal. VARI-FOCAL LENSES Obiektyw (mm) Kąt poziomy 1/3 CCD Kąt poziomy ½ CCD Miniobiektywy Duży zoom ) ODLEGŁOŚĆ RAYMAX IR RMxxx-AI-120 RMxxx-AI-50 RMxxx-AI-50 RMxxx-AI-30 RMxxx-AI-30 RMxxx-AI-30 RMxxx-AI-30 RMxxx-AI-30 RMxxx-AI-10 RAYLUX widzialne RLxxx-AI-120 RLxxx-AI-50 RLxxx-AI-50 RLxxx-AI-30 RLxxx-AI-30 RLxxx-AI-30 RLxxx-AI-30 RLxxx-AI-30 RLxxx-AI-10 RMxxx-AI-10 RLxxx-AI-10 NB: AI-10= , AI-30= AI-50= , AI-120= RAYMAX IR RMxxx-AI-120 RMxxx-AI-50 RMxxx-AI-50 RMxxx-AI-50 RMxxx-AI-50 RMxxx-AI-30 RMxxx-AI-30 RMxxx-AI-30 RAYLUX widzialne RLxxx-AI-120 RLxxx-AI-50 RLxxx-AI-50 RLxxx-AI-30 RLxxx-AI-30 RLxxx-AI-30 RLxxx-AI-30 RLxxx-AI-30 RMxxx-AI-10 RLxxx-AI-10 NB: AI-10= , AI-30= AI-50= , AI-120= Właściwie ustawiony zasięg promieniowania jest równie ważny jak kąty oświetlenia. Zasięg wskazuje, jak daleko od źródła sięgnie wiązka światła. Należy podkreślić, iż wzrost szerokości kąta promieniowania wpływa na skrócenie zakresu działania promiennika. W tabeli zebrano zakresy oświetlenia osiągane przez promienniki firmy Raytec. Urządzenie Światło KĄT OŚWIETLENIA RM300 IR 370 m 200 m 140 m 80 m RM200 IR 300 m 160 m 112 m 64 m RM100 IR 150 m 80 m 56 m 32 m RM50 IR 75 m 40 m 28 m 16 m RM25* IR 35 m 20 m 14 m 8 m RL300 białe 150 m 75 m 50 m 30 m RL200 białe 120 m 60 m 42 m 24 m RL100 białe 80 m 42 m 30 m 18 m RL50 białe 50 m 28 m 20 m 12 m RL25* białe 30 m 18 m 13 m 8 m *oznacza opcję urządzenia jedynie ze stałymi kątami 10 0, 30 0, 50 0 lub

25 Uwaga: Są to maksymalne osiągalne zakresy oświetlenia, które w zależności od jakości zastosowanych kamer i obiektywów mogą ulec ograniczeniom od 30% do 50% (dla niskiej jakości sprzętu). 4) ZESTAW KAMERA OBIEKTYW Parametry systemu oświetlenia należy projektować pod kątem konkretnego zestawu kamera-obiektyw. Najlepsze rezultaty uzyskuje się dla kamer o wysokiej czułości z obiektywami o dobrych własnościach transmisyjnych. Generalnie system CCTV jest tak efektywny, jak efektywny jest jego najsłabszy element kamera, obiektyw, oświetlenie. PRAKTYCZNE PORADY DOBORU OŚWIETLENIA W SYSTEMACH CCTV 25

26 PORADY INSTALACYJNE OŚWIETLENIE KAMER KOPUŁKOWYCH zapewnienie prawidłowego oświetlenia systemu monitoringu bazującego na kamerach dookólnych stanowi spore wyzwanie, gdyż niemożliwe jest, tak w systemach PTZ, współbieżne obracanie kamery i oświetlenia. Są jednak wygodne metody, by to zrealizować: 1. Oświetlenie szerokokątne: zastosowanie dwóch promienników o zakresie promieniowania , które łącznie pokryją Oświetlenie skupione: oświetlenie skierowane bezpośrednio na kluczowe lokalizacje, cele, np. bramę, zgodnie z ustawieniami presetów kamery dome 3. Oświetlenie ogólne: promiennik może być montowany w innej lokalizacji niż kamera, by podświetlić ogólnie cały obszar Pełen opis zagadnienia na stronie 29 PRAKTYCZNE PORADY DOBORU OŚWIETLENIA W SYSTEMACH CCTV OŚWIETLENIE KAMER OBROTOWYCH PTZ Zwykle systemy PTZ są zaprojektowane w ten sposób, że pojedyncza kamera monitoruje szeroki teren wokoło. Monitorując odległe lokalizacje, kamera zoomuje do bardzo wąskiego widoku, na krótkich dystansach z kolei obiektyw ustawia na szeroki kąt widzenia. Oświetlenie musi więc pokrywać duże odlegości, przy wąskich i szerokich kątach widzenia. Rozwiązaniem jest zastosowanie podwójnego oświetlenia. Stara metoda polegała na użyciu 1 wąskoi 1 szerokokątnego oświetlenia. Lepszym sposobem jest oświetlenie wyrównawcze (doświetlenie). Oba promienniki należy w takim przypadku połączyć z mechanizmem obrotowym kamery. Innym sposobem dogodnym dla PTZ o krótkim zasięgu jest zastosowanie pojedynczego promiennika o kącie emisji Jeśli obserwowana lokalizacja nie jest zbyt odległa, to taki promiennik powinien pokryć oświetleniem żądany dystans i zakres kątów. PODCZERWIEŃ I ZMIANA OSTROŚCI Problem zmiany ostrości występuje w systemach monitoringu 24 godz. z oświetleniem podczerwonym. Fale o różnych długościach zarówno z zakresu widzialnego ( nm), jak i z podczerwieni ( nm) skupiają się po przejściu przez soczewkę obiektywu w różnych punktach. Prawidłowo ustawiona ostrość za dnia gubi się w oświetleniu nocnym, co znacząco pogarsza jakość rejestrowanego obrazu. Stopień różnicy ostrości zależy od kilku czynników: Jakości obiektywu Długości fali promieniowania IR dłuższe fale 950 nm powodują znaczące różnice ostrości widzenia Czułości kamery na IR Ustawienie ostrości widzenia kamery w warunkach słabego oświetlenia jest niemal równoważne ostrzeniu kamery dla promieniowania IR z otwartą w pełni przysłoną. Wówczas w trybie pracy dziennej kamera, zwiększając głębię ostrości przy przymkniętej przysłonie, zniweluje różnicę ostrości. Najlepszym rozwiązaniem jest jednak ustawianie ostrości kamery w warunkach oświetlenia jedynie podczerwienią. Można to osiągnąć przez: Ustawianie kamery w nocy przy świetle IR Użycie filtra przepuszczającego IR przez obiektyw Najlepsi producenci obiektywów CCTV mają w swojej ofercie szkła korygujące/niwelujące efekt zmiany ostrości dzień/noc. BACK FOCUS jest to właściwość zestawu optycznego zależna od odległości obiektywu od sensora kamery. Ta odległość jest istotna, gdyż zapewnia właściwą głębię ostrości przy zmiennych warunkach oświetleniowych przez 24 godz. na dobę. Prawidłowe ustawienie back focus kamery z obiektywem może zniwelować różnicę ostrości występującą przy zmianie trybów dzień (przymknięta przysłona, głębia ostrości duża)/noc (w pełni otwarta przysłona, głębia ostrości mała). Właściwe ustawienie back focus jest możliwe, gdy przysłona jest w pełni otwarta, czyli przy niskiej głębi ostrości. 26