شرح الموضوع
طلب صاحب مصنع من فنّي تركيب أنظمة المراقبة إضافة كاميرا مراقبة للمصنع في مكان يستطيع التحكم باتجاه حركتها.
توصيل الكاميرات المتحركة (PTZ)، والتحكم بها
(5-1) الموقف التعليمي التعلّمي الخامس: توصيل الكاميرات المتحركة (PTZ)، والتحكم بها:
وصف الموقف التعليمي التعلّمي:
طلب صاحب مصنع من فنّي تركيب أنظمة المراقبة إضافة كاميرا مراقبة للمصنع في مكان يستطيع التحكم باتجاه حركتها.
العمل الكامل:
| خطوات العمل | وصف الموقف الصفي | المنهجية (استراتيجية التعلم) | الموارد وفق الموقف الصفي |
|---|---|---|---|
| أجمع البيانات، وأحللها | • أجمع البيانات من صاحب المصنع عن: موقع التركيب، والمساحة المراد مراقبتها، والميزانية المرصودة. • أجمع البيانات عن: المواصفات الفنية الخاصة بالكاميرا المتحركة. • أطراف توصيل الكاميرا المتحركة، والكوابل الخاصة بهذا النوع من الكاميرات، وآلية توصيلها. • ضبط الإعدادات الداخلية للكاميرا المتحركة. • ضبط إعدادات الكاميرا المتحركة في جهاز التحكم. • أدوات التحكم بالكاميرا المتحركة. • برمجة النظام المكوّن من كاميرا متحركة. | • استمطار الأفكار. • البحث العملي. • الحوار والمناقشة. | • طلب الزبون. • الشبكة العنكبوتية. • فيديوهات تعليمية. • كتالوج خاص بالكاميرا المتحركة. |
| أخطّط، وأقرّر | • أُصنّف البيانات وأُبوّبها. • أحدّد خطوات العمل: - أحدّد نوع الكاميرا المتحركة المناسبة لموقع التركيب. - أحدّد مكان تركيب الكاميرا المتحركة. - أحدّد نوع جهاز التحكم المناسب للكاميرا المتحركة. - أعدّ جدولاً زمنياً للتنفيذ. | • الحوار والمناقشة. • العمل ضمن فريق. • العصف الذهني. | • عدّة يدوية. • نموذج جدول زمني. |
| أنفّذ | • أستخدم أدوات السلامة المهنية تبعاً للمعايير الفنية ذات الصلة. • أركّب الكاميرا المتحركة. • أمدّد الكوابل الخاصة بالكاميرا المتحركة من الكاميرا إلى جهاز التحكم، وأجمعها. • أضبط الإعدادات اليدوية للكاميرا المتحركة (البروتوكول، وسرعة نقل البيانات، ورقم عنوان الكاميرا). • أضبط الإعدادات المناسبة في جهاز التحكم بالكاميرات المتحركة؛ لأستطيع التحكم بالكاميرا المتحركة. • أبرمج حركة الكاميرا (آخذ عدة نقاط مرجعية للكاميرا (Preset)، وأضبط الزمن بين كلّ منها، وأعمل مسار حركة تلقائياً للكاميرا المتحركة (Pattern)، وبعض الخواص، مثل التحرك إلى موقع معين في حال حدوث حركة لإحدى الكاميرات، أو حدوث خلل في النظام). | • العمل التعاوني. • الحوار والمناقشة. • استمطار الأفكار. | • كتالوج خاص بالكاميرا المتحركة. • صندوق عدّة يدوية. • كاميرات مراقبة متحركة وثابتة. • كوابل خاصة بأنظمة المراقبة والكاميرات المتحركة. • مصادر تغذية للنظام والكاميرات. • جهاز تحكم بالكاميرا المتحركة، مثل جهاز التسجيل الرقمي (DVR). |
| أتحقّق | • أتأكّد من السلامة المهنية للنظام. • أتأكّد من إمكانية تحريك الكاميرا في جميع الاتجاهات بشكل يدوي من خلال جهاز التحكم. • أتأكّد من عمل النظام التلقائي، كالجولة الآلية، وتحريك الكاميرا في حال حدوث حركة، أو خلل في النظام. | • مجموعات عمل. | |
| أوثّق، وأقدّم | • أوثّق أهم البيانات الخاصة بتركيب الكاميرات المتحركة، وبرمجتها، وأهم نتائج التنفيذ. • تحريك الكاميرا بشكل يدوي وتلقائي، ومشاهدة الصورة من خلال جهاز العرض. | • مجموعات عمل. • النقاش الجماعي. • العمل الفردي. | • جهاز عرض (LCD). • دفتر التدريب العملي. |
| أقوّم | • أقارن بين الحلول الفنية المختلفة بين جميع مجموعات العمل. • أقوّم مدى رضا الزبون بعمل النظام. | • الحوار والمناقشة. | • نماذج التقويم. |
الأسئلة:
- أفرّق بين الكاميرا الثابتة والكاميرا المتحركة من حيث أطراف التوصيل، ونوع العدسات المستخدمة لكل منهما؟
- أناقش اعتبار الكاميرا المتحركة مكوّناً مساعداً لنظام المراقبة، وليس أساسياً.
أتعلم:
نشاط: أحضر كتالوجاً لإحدى الكاميرات المتحركة، وأتعرّف إلى أهم مواصفاتها الفنية، وآلية ضبط عنوان، وسرعة نقل البيانات، وبروتوكول العمل الخاص بهذه الكاميرا.
الكاميرات المتحركة (PTZ):
هي الكاميرات التي تتمتّع بإمكانية التحكم بحركتها، وتوجيهها للمكان المراد مراقبته بشكل يسير باستخدام نظام تحكم داخلي مسؤول عن حركة الكاميرا في جميع الاتجاهات، باستخدام محركات كهربائية، وتمتاز هذه الكاميرات بثلاث درجات من الحرية في الحركة، هي:
- الدوران الأفقي 360 درجة (Pan).
- الإمالة للأعلى وللأسفل بمقدار 90 درجة (Tilt).
- تكبير الصورة وتصغيرها (Zoom) بمقدار محدّد وفّق إمكانية الكاميرا؛ لتوضيح المشهد بشكل مناسب.
تُستخدم الكاميرات المتحركة في مراقبة المناطق الواسعة، كالمطارات، والمساح، وملاعب كرة القدم؛ بسبب حركتها في جميع الاتجاهات، وقدرتها على تقريب المشهد، فكاميرا واحدة من هذا النوع تستطيع القيام بمهمة عديد من الكاميرات الثابتة.
توصيل الكاميرات المتحركة:
تحتوي الكاميرات المتحركة على ثلاثة أطراف توصيل على الأقل، يتمّ توصيلها بأجهزة التسجيل المختلفة، كما في الشكل (2)، من أهمها:
- مخرج الفيديو (Video out): في حال كانت الكاميرا المتحركة تماثلية، يكون شكل المخرج (BNC)، أما إذا كانت من نوع (IP)، فيكون المخرج من نوع شبكة (RJ-45)، ويتمّ توصيل أيّ من المخارج على مداخل الفيديو الخاصة بأجهزة التسجيل الرقمي.
- مدخل التغذية الكهربائية (Power): تختلف التغذية الكهربائية الخاصة بالكاميرا المتحركة وفق الشركة المصنّعة للكاميرا، وبعض الكاميرات تحتاج إلى تيار مستمر، وأخرى إلى تيار متردّد، ويتمّ توصيل مدخل التغذية الخاص بالكاميرا المتحركة بمصدر تغذية خارجي يحمل قيمة جهد التشغيل الخاص بالكاميرا نفسها.
- منفذ التحكم (RS-485): يتكوّن من طرفي توصيل لهما قطبية، مسؤول عن نقل أوامر التحكم بحركة الكاميرا من أجهزة التحكم، ويتمّ توصيل المنفذ الخاص بالكاميرا بالمنفذ المماثل له في أجهزة التسجيل الرقمي، مع مراعاة القطبية.
وفي حال توصيل أكثر من كاميرا متحركة على جهاز التسجيل الرقمي نفسه، يتمّ توصيل إشارة الفيديو الخاصة بكلّ كاميرا على مدخل إشارة فيديو منفصل في جهاز (DVR)، أمّا منافذ التحكم الخاصة بالكاميرا، فيتمّ توصيلها بالتوازي مع منفذ التحكم الخاص بـ (DVR)، كما في الشكل (3) الآتي:
ضبط إعدادات الكاميرات المتحركة:
بعد عملية توصيل الكاميرا المتحركة بجهاز التسجيل الرقمي، يجب ضبط بعض الإعدادات الخاصة بالكاميرا، وجهاز التسجيل الرقمي؛ لإمكانية التحكم بها، ومن أهمها:
- بعد تشغيل الكاميرا المتحركة، تبدأ بعمل معايرة، وفحص لأجزائها المختلفة.
- فور الانتهاء من المعايرة، يظهر على شاشة القناة الموصول عليها الكاميرا المتحركة في جهاز التسجيل الرقمي معلومات رئيسة عن الكاميرا المتحركة، أهمها:
- أ. رقم عنوان الكاميرا (Address).
- ب. سرعة نقل معلومات التحكم للكاميرا (Baud Rate).
- ج. البروتوكول المستخدم لدى الكاميرا المتحركة (Protocol): وهو لغة التخاطب الخاصة بالكاميرا، ويوجد عديد من الأنواع المستخدمة، من أشهرها (Pelco-D و Pelco P)، وهناك كاميرات متحركة تستخدم بروتوكولاً واحداً، وأخرى تستخدم عدّة أنواع يمكن ضبط أيّ منها من خلال الكاميرا؛ حتى يستطيع جهاز التسجيل الرقمي التحكم بالكاميرا المتحركة، ويجب أن يدعم البروتوكول الخاص بالكاميرا.
ملاحظة: في حال توصيل أكثر من كاميرا متحركة على جهاز التسجيل الرقمي نفسه، يجب إعطاء كلّ كاميرا عنواناً يختلف عن الآخر.
يمكن إعطاء الكاميرا المتحركة العنوان الخاص بها (Address) بشكل يدوي، عن طريق مجموعة من المفاتيح الصغيرة (DIP Switches) الموجودة في الكاميرا المتحركة، كما يمكن ضبط (Baud Rate) الخاص بالكاميرا بالآلية نفسها، بالرجوع إلى كتيب التركيب الخاص بالكاميرا المتحركة، كما في الشكل (5) الآتي:
- الذهاب إلى خيار إعدادات الكاميرات المتحركة (PTZ Configuration) في جهاز التسجيل الرقمي، وتثبيت القيم الخاصة نفسها بالكاميرا المتحركة (العنوان، وسرعة نقل البيانات، والبروتوكول) داخل الخانات المخصصة لها في جهاز التسجيل الرقمي، كما في الشكل (6) الآتي:
أدوات التحكم بالكاميرا المتحركة:
يوجد ثلاث أدوات للتحكم بالكاميرا المتحركة، تُستخدم لضبط زاوية الرؤية المناسبة للكاميرا، هي:
- جهاز تحكم عن بُعد بوساطة الأشعة تحت الحمراء (Remote control): طريقة تحكم لاسلكي، تدعمها بعض أنواع الكاميرات، وتحتوي الكاميرا المتحركة على مستقبل أشعة تحت الحمراء، كما في الشكل (7) الآتي:
- لوحة مفاتيح خاصة للتحكم بالكاميرا تحتوي على عصا تحكم (Joystick): عادة ما توصّل بشكل سلكي باستخدام منفذ التحكم (485-RS)، كما في الشكل (8) الآتي:
- التحكم بالكاميرا من خلال برنامج أجهزة التسجيل الرقمية المختلفة.
طرق التحكم بالكاميرات المتحركة:
- الطريقة اليدوية: تحتاج لوجود أشخاص لعملية تحريك الكاميرا، وتوجيهها بشكل يدوي نحو الهدف المراد تصويره.
- الطريقة الآلية: تتمّ من خلال إنشاء مسار لحركة الكاميرا (Patrol)، عن طريق تحديد عدد من النقاط المرجعية للكاميرا (Preset) على شاشة المراقبة، وتحديد فاصل زمني؛ للانتقال بين هذه النقاط بشكل آلي.
وحديثاً ظهرت أنواع متطورة من الكاميرات المتحركة تُعرف بكاميرات الملاحقة الآلية (Auto Tracking Camera)، وتتميز بقدرتها على ملاحقة الأجسام المتحركة، بحيث تتحرك الكاميرا حركة أفقية وعمودية مُلاحقةً الهدف، وتستمر بالملاحقة حتى خروج الهدف عن منطقة الرؤية، فتعود الكاميرا إلى منطقة يحدّدها برمجياً بشكل مسبق مشرف النظام، كما في الشكل (9) الآتي:
الأسئلة:
- أعدّد الحركات الخاصة بالكاميرا المتحركة.
- أوضّح آلية ضبط العنوان، وسرعة نقل البيانات للكاميرا المتحركة.
- أوضّح طرق التحكم بالكاميرا المتحركة.
- أناقش وجود منفذ (485-RS) في جميع الكاميرات المتحركة.
- أناقش الأمور التي يجب ضبطها في جهاز التحكم بالكاميرات المتحركة؛ لأستطيع التحكم بها.
