Автор: Александр ПОПОВ, компания «ТАХИОН»
Монтажные шкафы и их две ключевые функции в системах
Совсем еще недавно само понятие «монтажный шкаф» в принципе не фигурировало в проектах ТСБ, шкафы если и применялись, то исключительно в качестве аксессуаров. Да и во всевозможных каталогах и классификаторах относились всегда именно к аксессуарам, т. е. к чему-то такому, без чего, в принципе, можно и обойтись. Однако прошло совсем немного времени – и монтажные шкафы стали представлять собой самостоятельную категорию оборудования, причем очень быстро набирающую популярность у проектировщиков и инсталляторов. Рост популярности совершенно объективно обусловлен как дальнейшим развитием самих систем, так и ключевыми функциями данного оборудования в этих системах. Развитие технических систем безопасности шло, как и положено, и вширь, и вглубь. Вширь в самом буквальном смысле. Системы становились (и продолжают становиться) все более масштабными. Одно словосочетание «безопасный город» чего стоит, не говоря уже о массовых периметральных системах, протяженность трасс которых в основной своей массе исчисляется километрами. А под понятием «вглубь» можно понимать массовый переход на сетевые технологии построения систем. Нельзя сказать, что массовость эта всегда оправданна с точки зрения оптимального решения, но это имеет место быть. Все это в совокупности привело к тому, что роль магистрального оборудования в системах (всего того, что стоит «по дороге», от видеокамеры, от датчика (или извещателя) к регистратору, монитору, пульту и т. п.) не просто повысилась, а вышла на самый первый план. И совершенно заслуженно. В любой системе инсталлятор строит именно магистрали. Все оконечное оборудование просто приобретается и подключается. Цена ошибки в выборе оконечного оборудования в самом неблагоприятном случае – это стоимость самого этого оборудования. Ошибки в выборе и построении структуры системы могут оказаться фатальными для всей системы в целом. Все же когда мы говорим о транспортной структуре, мы в первую очередь подразумеваем дороги, а не какие-то отдельные транспортные средства. И прекрасно осознаем, как соотносятся стоимость дороги и стоимость автомобиля, по ней проезжающего. То же самое вполне справедливо и для серьезных технических систем безопасности (оснащение какого-нибудь торгового ларька единственной видеокамерой в качестве примера серьезной ТСБ мы здесь не рассматриваем). Но именно с ростом систем и вширь, и вглубь это обрело массовое понимание и среди проектировщиков, и среди инсталляторов, и среди потребителей, и среди производителей, в том числе и магистрального оборудования, к которому, в частности, относятся и монтажные шкафы. Массовый выход на сетевые технологии явился не результатом развития собственно рынка ТСБ внутри себя, а результатом расширения рынка компьютерных сетей. И практически все магистральное оборудование пришло на наш рынок в своем первозданном виде, без какой-либо адаптации к его специфике. Слишком быстро шел процесс проникновения, чтобы позволить производителю оборудования что-то менять и дорабатывать. Иначе можно было оказаться в аутсайдерах во время снятия сливок. И в частности, что крайне важно при оценке надежности и работоспособности, это не просто коснулось, а обвалилось на такой параметр аппаратуры, как климатические условия работы. Все «теплолюбивое» сетевое магистральное оборудование, предназначенное для работы во всевозможных офисах, студиях, бизнес-центрах, в буквальном смысле слова оказалось массово выброшенным на улицу (или на свежий воздух – кому как угодно). И реальные требуемые условия работы для этого оборудования оказались ой как далеки от тех, для которых оно изначально создавалось. Если просто отрицательная температура для какого-нибудь бизнес-центра или гипермаркета – это просто ЧП по всем статьям, и вряд ли при этом кому-то вообще окажется дело до компьютерных сетей, то для наших технических систем требуемая нижняя граница допустимого температурного диапазона в -60 0С – отнюдь не редкость, а -50 0С – массовый и совершенно рядовой вариант. А магистрали абсолютного большинства развернутых систем нашего рынка располагаются именно под открытым небом. Необходимо отдельно отметить, что и общее количество магистрального оборудования очень существенно возросло по сравнению с аналоговыми системами. Например, при передаче аналогового видеосигнала по витой паре от передатчика до приемника не потребуется никакого дополнительного оборудования, кроме самого кабеля, при расстоянии между ними около 2 км (у каких-то производителей чуть больше, у кого-то чуть меньше). Кроме того, и сама аппаратура – детище рынка, и создавалась нередко прямо для условий внешней эксплуатации. При передаче видео по линии Ethernet все по той же витой паре необходимо уже устанавливать аппаратуру ретрансляции не менее чем через каждые 100 м. Появляется необходимость в дополнительном наборе магистрального оборудования. Таким образом, при переходе на сетевые технологии задача климатической защиты магистрального оборудования оказалась одной из самых первых и основных, которую пришлось решать уже нашему рынку самостоятельно, как имеющему большой практический опыт в подобных решениях и владеющему всей необходимой информацией о специфике объектов. Причем решать эту задачу пришлось для достаточно большого нового перечня оборудования. Всепогодное оборудование как самостоятельная единица всегда существовало на нашем рынке. Например, видеокамеры. Или блоки питания. Но мы все понимаем и уже привыкли, что цена той же всепогодной камеры и камеры с аналогичными характеристиками для внутренней установки отличается в разы. Но камер в системе столько, сколько каналов наблюдения. А каждый такой канал в новой структуре может иметь несколько единиц магистрального оборудования, которое тоже надо сделать всепогодным. И вряд ли можно ожидать, что цена такого подхода в лоб окажется привлекательной для потребителя всей системы в целом. А то окажется и просто неподъемной.
С другой стороны, магистральное оборудование практически никогда не устанавливается поодиночке, а наличие одного автоматически влечет необходимость установки другого. И устанавливается оно на магистрали всегда группами. Например, если есть необходимость установки сетевого коммутатора, тут же необходимо установить кросс для магистрального кабеля. Любое активное оборудование неизбежно влечет необходимость установки источника питания. И становится очевидным, что организация единой для всех устанавливаемых в данной точке устройств климатической защиты несравненно выгодней организации такой защиты для каждого устройства в отдельности. К тому же имеет смысл задуматься и о монтаже оборудования в реальных условиях объекта – потребуется некое шасси для установки, имеющее свое крепление уже к конструкциям собственно объекта. Ну, и вопрос сохранности магистрального оборудования и от хищения, и от повреждения тоже далеко не последний, поскольку любое такое вмешательство в магистраль автоматически выводит из строя в лучшем случае полностью канал. А может, и всю систему. И становится очевидным, что монтажный шкаф является практически безальтернативным решением всех вышеозначенных вопросов. Климатическая защита подразумевает и защиту от влаги, и от температур, выходящих за пределы рабочего диапазона. Для абсолютного большинства магистрального оборудования актуальна защита от всех этих факторов. Разве что исключительно кроссовое оборудование да всевозможные клеммные соединения достаточно защитить от избыточной влаги. А посему в абсолютном большинстве случаев монтажный шкаф должен иметь помимо требуемого класса защиты от влаги (IP) и систему обогрева для защиты от низких температур, и систему термостабилизации для удержания заданного допустимого температурного диапазона эксплуатации, нередко – систему вентиляции. Такие монтажные шкафы получили название монтажных термошкафов. Или просто термошкафов. Поскольку электронное оборудование (как и любое оборудование вообще) бывает, что выходит из строя, необходимо предусмотреть, чтобы такой выход из строя не повлек выход из строя собственно магистральной аппаратуры, в шкафу установленной. Для чего имеет смысл установить дополнительную защиту от перегрева и обеспечить функцию так называемого холодного запуска, на которой имеет смысл остановиться отдельно, как наглядно иллюстрирующей преимущества групповой климатической защиты в виде монтажных термошкафов. Вообще, функцией холодного запуска оснащается, как правило, вся «теплолюбивая» аппаратура, устанавливаемая в непосредственном контакте с атмосферной средой. Смысл ее состоит в том, что питание на собственно аппаратуру подается только при достижении в рабочем объеме температуры, не выходящей за пределы допустимого диапазона. Достаточно тривиальная ситуация – отключение питания на объекте. Организация бесперебойного питания для магистральной аппаратуры вещь хотя, в принципе, возможная и ничего особо сложного собой не представляющая, связанная исключительно с дополнительными финансовыми затратами, тем не менее чрезвычайно редкая. И при отсутствии такого бесперебойного питания, естественно, отключается и система обогрева. Внутренний рабочий объем со временем обретает температуру окружающей среды, которая может оказаться существенно ниже допустимого рабочего предела. Например, даже простой импульсный блок питания имеет нижний рабочий отрицательный предел в -10 0С. А на улице – 350 – -400. Никто, естественно, не будет бегать по всей магистрали и отключать питание всей аппаратуры. Обычно включается питание так же внезапно, как и отключается. Для нашего примера такое включение практически гарантированно приведет в выходу аппаратуры (в данном случае блока питания) из строя. А есть существенно более нежная аппаратура. Вот для исключения необходимости ремонта оборудования, работающего под открытым небом, при всяком отключении-включении питания и предусматривается функция холодного запуска. А при условии использования монтажного термошкафа реализация этой функции существенно упрощается. Совершенно нет необходимости в наличии этой функции у каждого устанавливаемого в шкафу активного устройства. Достаточно организовать питание всей установленной аппаратуры через общие клеммы, которые подключаются к линии питания только при достижении внутри шкафа границы рабочего температурного диапазона и отключаются, если температура вышла за его пределы. Таким образом, абсолютно все устанавливаемое в шкафу оборудование автоматически оказывается оснащенным функцией холодного запуска независимо от того, имело ли оно эту функцию изначально. Итак, для организации климатической защиты магистрального оборудования достаточно взять все необходимое оборудование, необходимое в данной точке системы, в обычном рядовом исполнении для внутренней установки. Определить общий необходимый объем (достаточно разложить на столе, учитывая необходимые зазоры для удобства монтажа, и обмерить линейкой) и подобрать монтажный термошкаф, свободный внутренний объем которого будет не меньше необходимого. А на рынке сегодня представлены шкафы всевозможных размеров – от минимально необходимых для установки 1–2 блоков питания, например видеокамер, и до таких, в которые свободно может войти взрослый человек. Итак, мы разобрались с первой ключевой функцией монтажных шкафов в системах ТСБ – это функция групповой климатической защиты магистрального оборудования. И есть основание полагать, что иного варианта климатической защиты магистрального оборудования ждать не придется – невыгодно будет производителям такого оборудования отдельно производить версии для внешней установки, поскольку невыгодно такое применение для потребителя, а значит, не будет спроса. Магистральное оборудование устанавливается в соответствии с системными проектными решениями. И здесь имеет смысл задуматься, как соотносится выбор оборудования с возложенными на систему потребительскими функциями. Для оконечного оборудования эта зависимость прямая. И не случайно мы имеем на рынке такую огромную номенклатуру, например, видеокамер. Потому что от их технических характеристик напрямую зависят потребительские функции системы. А желания потребителя очень и очень разнообразны. И задачи у систем в целом также разнообразны, и эффективность их решения также напрямую зависит от характеристик оконечного оборудования. Магистральное же оборудование, напротив, вещь достаточна консервативная. Не случайно с массовым переходом рынка, например, видеонаблюдения на IP-технологии камеры в основной своей массе изготавливаться стали специально для нашего рынка. А всевозможные сетевые коммутаторы просто перекочевали из компьютерного рынка без каких-либо изменений. Магистральному оборудованию все равно, для каких целей передается сигнал, кто и что собирается с этим сигналом делать в дальнейшем. Защитным устройствам все равно, какая информация и для чего передается по защищаемым ими линиям. А аппаратуру питания совершенно не волнует, что конкретно собрались от нее запитывать, – лишь бы не превышалась максимальная выходная мощность. Таким образом, номенклатура магистрального оборудования на рынке объективно очень ограниченная. Конкретный перечень магистрального оборудования в данной точке системы обусловлен проектным решением. Проектные решения вещь не просто консервативная, а достаточно типовая, поскольку типовые задачи имеют и типовые решения. А задач этих не так уж и много. По крайней мере, от фантазий потребителя они очень слабо зависят. Если у читателя есть достаточный опыт в построении систем, пусть сам попробует перечислить такие типовые задачи для магистральной аппаратуры. Например, для систем видеонаблюдения. Например, для аналоговой системы – подключение стационарной уличной камеры к линии передачи видеосигнала по витой паре. Подключение управляемой камеры к линии передачи видеосигнала и линии управления. Если это IP-видеокамера, то такие типовые вещи, как подключение камеры к линии Ethernet по витой паре, удлинение линии и/или подключение второй камеры к общей линии, переход с витой пары на ВОЛС, разветвление и/или удлинение линии интерфейса и т. п. Но пальцев двух рук точно хватит, чтобы пересчитать те типовые решения, которые встречаются в 90% всех систем. То же касается и систем ОПС. И все эти задачи имеют одинаковые проектные решения. Отличия будут состоять только в марке конкретного оборудования в зависимости от предпочтений пользователя. Зато далеко не всегда эти решения в конкретных системах реализуются до конца грамотно. Например, о необходимой защите от импульсных перенапряжений в линиях магистралей очень часто забывают. Итак, мы собрали в некоторой точке нашей системы весь необходимый перечень магистрального оборудования, поместили это оборудование в шкаф. Выполнили весь межблочный монтаж. Нам бы еще поставить клеммы для всех входных и выходных линий и выполнить подключение этих клемм к соответствующему оборудованию в шкафу, к которому по схеме системы должны подключаться магистрали. И тогда всю такую установку нам вовсе необязательно делать на объекте, затаскивая куда-то в точку установки всю необходимую аппаратуру, материалы, крепеж и инструмент. А то и протаскивать сетевые удлинители, если, например, потребуется электроинструмент. Напротив, появилась возможность в спокойной обстановке производства, а не в лихорадке монтажа в последний день договора досконально продумать состав такого готового монтажного модуля, подобрать абсолютно все необходимое оборудование, грамотно произвести весь межблочный монтаж. А на объекте установить собственно монтажный шкаф уже в виде готового модуля и выполнить подключение магистралей к входным и выходным клеммам. В качестве примера разберем самые простые такие модули на базе термошкафов.
Рис. 1 На рисунке 1 изображен модуль подключения внешней стационарной камеры к магистрали с передачей видеосигнала по витой паре. Чтобы перейти от многопарного кабеля магистрали к аппаратуре передачи видеосигнала по витой паре в любом случае необходим кросс. Резать магистральный кабель вдоль и вытягивать из него одну пару для данной камеры? Теоретически работать будет. Но, скорее всего, очень недолго. Устанавливаем кросс. Сам кросс климатической защиты не требует, но раз уж групповая защита стоит, грех ею не воспользоваться. Сам передатчик аппаратуры в стандартный модуль не включен, поскольку его марка может зависеть от личных предпочтений потребителя или инсталлятора. Но есть крепление для него в виде din-рейки. Зато линии питания для этой аппаратуры уже установлены по умолчанию. Аппаратура передачи при требуемом нижнем пределе рабочих температур в -50 0С нуждается в дополнительном обогреве, поэтому совершенно законно занимает свое место в термошкафу. Для питания камеры требуется блок питания. В данном случае блок питания позволяет получить с линии вторичного питания напряжение как 12 В, так и 24 В. Блок питания импульсный. Имеет собственный нижний предел рабочих температур – -10 0С. Поэтому должен стоять в термошкафу. А теперь о том, что в данном монтажном модуле установлено по умолчанию, но о чем и проектировщики, и инсталляторы нередко забывают. А именно – защита от импульсных перенапряжений по линии видеосигнала и по линии первичного питания 220 В. Эти устройства также требуют обогрева в условиях очень низких температур. Кроме того, всегда при подключении источника вторичного питания к магистрали 220 В нужен автоматический выключатель, который также в шкафу уже установлен. Есть даже проходные силовые клеммы в данном случае. Могут пригодиться. Заводим в шкаф многопарный магистральный кабель, который раскроссируем на кроссе, заводим коаксиальную линию от камеры, а к клеммам вторичного питания подключаем линию питания камеры. Подключаем к клеммам силового питания линию 220 В, закрываем шкаф и имеем работающий монтажный модуль подключения стационарной камеры в систему. Ничего не забыли, все межблочные соединения уже сделаны заранее в условиях производства.
Рис. 2 На рисунке 2 представлен готовый монтажный модуль подключения в систему одной стационарной внешней камеры и одной управляемой (по линии интерфейса RS-485), в том числе роботизированной, типа Speed Dome. Достаточно типовая проектная задача – общий обзор стационарной камерой с возможностью деталировки объекта наблюдения камерой управляемой. Также установлен кросс для подключения магистрального кабеля. А вот блок питания для роботизированной камеры должен иметь существенно большую мощность, нежели для камеры стационарной, что в данном случае и реализовано (с выбором блока питания инсталлятор тоже заведомо застрахован от ошибки). Линий видеосигнала две. Значит, необходимо два устройства защиты от опасных наведенных напряжений в линии видеосигнала. Также необходима защита по линии 220 В. И дополнительно появляется линия интерфейса RS-485. А значит, и устройство защиты от возможных опасных наведенных напряжений и в этой линии. Цена любой забывчивости проектировщика или инсталлятора касательно этих устройств может быть весьма высокой, измеряемой в тысячах у. е.
Рис. 3 А на рисунке 3 представлен модуль подключения IP-видеокамеры для внешней установки. Появляется дополнительная линия Ethernet, а значит, помимо защиты от перенапряжений в линии первичного питания 220 В необходимо установить защиту для линии Ethernet. Это самые простые проектные типовые задачи и самые простые решения. А бывают и существенно более сложные, для воплощения которых требуются уже шкафы существенно больших размеров. Однако, несмотря на сложность, многие такие решения все равно являются типовыми. Появляется вторая функция монтажных (термо) шкафов в системах. Они представляют собой не просто средство групповой климатической защиты для некоего набора магистрального оборудования, а являются готовыми магистральными модулями, типовым решением типовых задач построения ТСБ, которые необходимо просто скоммутировать между собой линиями связи в соответствии с проектом. Таким образом, потребитель и/или инсталлятор может с существенной экономией для себя переложить расходы с оплаты высококвалифицированного инженерного труда по выбору проектного решения и его реализации на объекте на стоимость готового изделия, включение которого в систему не представляет каких-либо трудностей для обычного монтажника. И что, наверное, самое главное – избежать ошибок в проектировании, которые, учитывая первостепенную важность структуры магистрали в больших протяженных системах, могут иметь очень высокую цену, а то и оказаться фатальными для системы в целом. В конечном счете переложить ответственность за грамотное выполнение проектного решения, за выбор необходимой магистральной аппаратуры на производителя данного оборудования.
Внимание! Копирование материалов, размещенных на данном сайте допускается только со ссылкой на ресурс http://www.tzmagazine.ru