وسائط النقل، ومصادر التغذية في أنظمة المراقبة

(3-1) الموقف التعليمي التعلمي الرابع: وسائط النقل، ومصادر التغذية في أنظمة المراقبة:

طلب صاحب مصنع من فني كاميرات المراقبة اختيار الكوابل، ومصادر التغذية المناسبة للكاميرات التي ستركّب في المصنع؛ بهدف المراقبة.

1. أناقش أهمية معرفة موقع تركيب كاميرات المراقبة في تحديد نوعية الكابل المستخدم.
2. أناقش أهمية التجهيز الصحيح لروابط كاميرات المراقبة.

نشاط: أحضر كابلاً محورياً، وآخر مجدولاً مستخدماً في أنظمة كاميرات المراقبة، وأتعرّف إلى أهم الرموز الفنية المدوّنة عليه.

تنقل إشارة كاميرات المراقبة إلى أجهزة التسجيل والعرض، وغيرها في أنظمة المراقبة عبر وسائط النقل الآتية:

1. الكابلات المحورية ⁦(Coaxial Cable)⁩.
2. كابلات الأزواج المجدولة ⁦(Twisted Pair Cables)⁩.
3. كابلات الألياف البصرية ⁦(Fiber Optic Cables)⁩.
4. البث اللاسلكي ⁦(Wireless Transmission)⁩.

تُستخدم الكابلات المحورية على نطاق واسع في أنظمة كاميرات المراقبة، والتلفزيون بشكل عام، وتتكون مما يأتي:

1. موصل داخلي؛ لنقل الإشارة.
2. موصل خارجي (شبكة نحاسية) تعمل على حماية الموصل الداخلي من تأثير التداخلات الكهرومغناطيسية

   الخارجية، والموجات الراديوية، إضافة إلى إكمال الدارة الكهربائية في عملية النقل.

3. مادة عازلة تفصل بين الموصلين.
4. غلاف خارجي؛ لعزل الكابل، وحمايته من المؤثرات الخارجية.

الشكل (1): الكاميرا البانورامية يمكن ملاحظة أن مكونات الكابل المحوري تشترك في المحور نفسه؛ لهذا سُمّي الكابل المحوري متحد المركز. وتمتاز الكابلات المحورية بأن لها ممانعة مميزة، ومن أكثر هذه الممانعات شيوعاً ذات القيمة 75 أوم. وتتوفّر بعدة أنواع، أهمها:

ويُربط الكابل المحوري مع الكاميرا، وجهاز التسجيل ⁦(DVR)⁩، أو فيما بينهما باستخدام روابط خاصة ⁦(Connectors)⁩ تُسمى ⁦BNC (British Naval Connectors)⁩، كما في الشكل (2) الآتي:

وتضيف الشركات المصنّعة لهذه الكوابل كابلاً للتغذية الكهربائية ملاصقاً لكابل نقل الإشارة؛ بهدف تسهيل عملية التمديدات الخاصة بأنظمة المراقبة، كما في الشكل (3) الآتي:

تُستخدم هذه الأسلاك بشكل رئيس في عملية التمديدات الخاصة بكاميرات بروتوكول الإنترنت، وتتكون من أربعة أزواج من أسلاك نحاسية معزولة ملتفة بعضها حول بعض، كما في أسلاك شبكات الحاسوب ⁦CAT5⁩, ⁦CAT6⁩، حيث يعمل التفاف الأسلاك على تقليل تأثير التداخل الكهرومغناطيسي شيئاً ما، كما في الشكل (4) الآتي:

تنقسم الكوابل المجدولة المستخدمة في تمديدات كاميرات المراقبة إلى نوعين رئيسين، هما:

1. غير المحمية ⁦(UTP) (Unshielded Twisted Pair)⁩: تتكون من أسلاك مجدولة داخل غطاء بلاستيكي

   بسيط، لا تتحمل العوامل الجوية الخارجية، وبالتالي تصلح للتمديدات الداخلية.

2. محمية ⁦(STP) (Shielded Twisted Pair)⁩: تُعد الأسلاك غير المحمية ⁦(UTP)⁩ عرضة للتداخل

   الكهرومغناطيسي، وتداخل الإشارات المجاورة، ولحل هذه المشكلة، تُستخدم الحماية ⁦(Shielding)⁩، ومن هنا ظهرت الأسلاك ذات الأزواج المجدولة المحمية، التي يكون فيها كل زوج من الأسلاك ذات الأزواج المجدولة محمياً بطبقة من القصدير، ثم بغلاف بلاستيكي خارجي، كما الشكل (5) الآتي:

الشكل (5): أنواع الأسلاك المجدولة وتتفوق ⁦STP⁩ على ⁦UTP⁩ في أمور، أهمها:

1. أقل عرضة للتداخل الكهرومغناطيسي.
2. تستطيع دعم الإرسال لمسافات أبعد.
3. سرعات بث أكبر.

بهدف خفض كلفة تمديدات نظم كاميرات المراقبة، يُفضّل الفنيون استخدام الأسلاك المجدولة المنخفضة الثمن عوضاً عن الكابلات المحورية في تمديدات الكاميرات التماثلية، بحيث يُخصّص زوج منفصل من الأسلاك لكل كاميرا. وأحتاج في عملية نقل الإشارة إلى محولي مواءمة:

1. محول مواءمة مرسل: يوصل من جهة الكاميرا، ويعمل على التحويل من وصلة ⁦(BNC)⁩ إلى كابل وصلة كابل

   مجدول ⁦(CAT-5)⁩.

2. محول مواءمة مستقبل: يحوّل الطرف المجدول إلى وصلات ⁦(BNC)⁩، ويرجع التوصيل إلى حالته الأصلية.

ويمكن تصنيف محولات المواءمة المستخدمة في هذا المجال إلى ما يأتي:

1. محول المواءمة غير الفعالة/ الخاملة ⁦(Passive Balun)⁩: لا يحتوي على مضخّم لإشارة الصورة، ويناسب

   التمديدات حتى 460 متراً.

2. محول المواءمة الفعالة ⁦(Active Balun)⁩: يحتوي على مضخّم لإشارة الصورة، ويناسب التمديدات حتى

   1500 متر.

تتوفّر بعض محولات المواءمة مع طرفين لنقل التغذية الكهربائية ⁦(power)⁩، بالإضافة إلى طرفي نقل إشارة الفيديو؛ ما يسهّل عملية التمديدات. ويوجد محولات مواءمة أحادية القناة، يُنصح فيها باستخدام زوج من الأسلاك؛ لإرسال إشارة الفيديو، وزوجين من الأسلاك للتغذية الكهربائية (زوج للطرف الموجب، وزوج آخر للطرف السالب)؛ للتقليل من هبوط جهد التغذية على امتداد السلك.

ثالثاً- الوسائط اللاسلكية ⁦(Wireless)⁩: بدأت نظم كاميرات المراقبة اللاسلكية ⁦(Wireless CCTV)⁩ تشكّل خياراً جذاباً في الآونة الأخيرة؛ لأسباب متعددة، أهمها:

1. التطورات المتلاحقة في التقنيات، والمنتجات اللاسلكية.
2. الانخفاض المتواصل في الأسعار؛ نظراً للتنافس المتزايد بين المصنّعين.
3. سهولة التمديدات، وأناقتها.
4. سهولة إعادة تغيير مواقع الكاميرات وفق الحاجة.

يُستخدم في تغذية كاميرات المراقبة ثلاث قيم للجهود الكهربائية المختلفة، منها الجهد المستمر، والجهد المتردد، ومن أهمها ما يأتي:

1. جهد مستمر (12 فولت): يُستخدم في الكاميرات العادية، مثل كاميرات القبة، وكاميرات بروتوكول الإنترنت.
2. جهد متردد (24 فولت): يُستخدم عادة في الكاميرات المتحركة الصغيرة، والمتوسطة الحجم.
3. جهد متردد (220 فولت): يُستخدم عادة في الكاميرات المتحركة كبيرة الحجم، مع العلم أن هذه

   الفولتية المرتفعة تلزم لتغذية محرك الكاميرا، أمّا دارات الكاميرا نفسها فتعمل بفولتية تيار مستمر منخفضة.

أمّا بالنسبة للتيار (الأمبير) الذي تحتاجه كاميرات المراقبة، فهو نصف أمبير تقريباً ⁦(500mA)⁩ للكاميرات النهارية، وأمبير واحد تقريباً للكاميرات الليلية، ولا ضرر من استخدام وحدات تغذية أمبير واحد للكاميرات كافة؛ لأن الكاميرا تستخدم ما تحتاجه فقط. عند قيامي بتركيب نظام كاميرات المراقبة، هنالك عدة خيارات، فإمّا أن أستخدم وحدة تغذية منفصلة لكل كاميرا (12 فولت بتيار ⁦1A⁩)، أو أن أستخدم وحدة تغذية 12 فولت مركزية لكاميرات النظام كافة، مع مراعاة أن تكون قيمة تيار خرجها عالية، وتكفي لتغذية الكاميرات المستخدمة كافة في النظام، كما في الشكل (10) الآتية:

تقنية تغذية الكاميرات من خلال الشبكة ⁦(Power Over Ethernet PoE)⁩: تُستخدم هذه التقنية في كاميرات بروتوكول الإنترنت فقط، حيث تُغذّى كل كاميرا من خلال كابل الشبكة باستخدام أحد أزواج الأسلاك الداخلية، وعدم استخدام كابلات تغذية خارجية منفصلة، حيث تُغذّى الكاميرات مباشرة، وبشكل مركزي، من خلال مبدل الشبكة الذي يدعم هذه التقنية ⁦(PoE-Enabled Switch)⁩، ويكون معدل فقد الطاقة الكهربائية قليل جداً؛ ما يعني مزيداً من التوفير والموثوقية في النظام، كما في الشكل (11) الآتي:

1. أعدّد وسائط نقل إشارة كاميرات المراقبة إلى أجهزة التسجيل والعرض.
2. أناقش أهمية وجود الدرع الواقي النحاسي في الكابل المحوري.
3. أناقش تفوق الأسلاك المجدولة المحمية ⁦(STP)⁩ على الأسلاك المزدوجة غير المحمية ⁦(UTP)⁩.
4. أشرح بالرسم الطريقة المثالية لتوصيل الأسلاك المجدولة مع محول المواءمة أحادي القناة ⁦(ACTIVE BALUN)⁩.
5. أناقش الفائدة من تغذية كاميرات بروتوكول الإنترنت من خلال خاصية ⁦POE⁩.