مجال رؤية كاميرات CCTV القبّية والمواصفات الفنية

بصريات كاميرا القبة: الهيكل، القبة، IR cut

كل كاميرا قبة هي سلسلة تصوير من خمسة عناصر: القبة، ومرشح IR-cut، ومجموعة العدسة، ومستشعر الصورة، وحلقة مصابيح IR. القبة هي العنصر الوحيد الخاص بشكل القبة، وهي المصدر الرئيسي لتدهور FOV إن حُددت أو صُينت بشكل خاطئ. القباب القياسية من الأكريليك (PMMA) أو البولي كربونات (PC) بسماكة 2-3 mm. يوفر الأكريليك وضوحاً بصرياً أفضل (نفاذية ضوء ~92%) ومقاومة للخدش؛ ويستبدل البولي كربونات بضع نقاط مئوية من النفاذية بمقاومة صدمات أعلى بكثير وهو إلزامي للقباب المقاومة للتخريب بدرجة IK10.

القباب الشفافة مقابل الملونة (المدخنة). تحافظ القباب الشفافة على كامل نفاذ الضوء وIR، مما يعطي أفضل أداء في الإضاءة المنخفضة والرؤية الليلية. القباب الملونة، التي تسمى عادة قباب "مدخنة" أو "black bubble"، تخفي اتجاه التصويب بصرياً لكنها تقطع 30-50% من الضوء المرئي و10-20% من IR. قد تخفض القبة الملونة مدى IR الفعال للكاميرا من 30 m إلى 18-20 m. استخدم الملونة فقط حيث يكون اتجاه التصويب المخفي أهم من الأداء الليلي (التجزئة الفاخرة، بهو الفنادق)؛ ولا تستخدمها أبداً على المحيطات أو المشاهد قليلة الإضاءة.

تشوه الزوايا. القبة قطعة كروية. عندما تميل الكاميرا نحو حافة القبة يمر خط الرؤية عبر الأكريليك بزاوية مائلة، فينكسر مسار الضوء ويدخل 1-3% من التشوه البرميلي مع انحراف لوني طفيف في زوايا الإطار. هذا غير مرئي عند زوايا الميل الخفيفة (أقل من 30° عن العمودي) لكنه يصبح واضحاً بعد ميل 60°، حيث قد تفقد حافة الصورة 5-8% من الدقة الفعالة. يصحح مصنعو العدسات معظم هذا بملفات حسابية، لكن الأثر حقيقي في النماذج واسعة الزاوية.

ارتداد IR ومشكلة القبة المتسخة. تقع حلقة مصابيح IR داخل القبة، خارج أنبوب العدسة مباشرة. إذا تراكم على سطح القبة غبار أو بصمات أو خدوش، ينعكس ضوء IR عن هذه العيوب عائداً إلى العدسة، منتجاً بقعة بيضاء متوهجة في مركز صورة الليل. هذا هو السبب الأكثر شيوعاً لشكاوى "عمياء ليلاً" في تركيبات القباب. تنظيف القبة بقطعة ميكروفايبر يعيد الأداء؛ أما القباب المخدوشة بعمق فيجب استبدالها. القباب الأعلى فئة (Axis Q35 وHikvision DarkFighter وDahua Lite AI) تستخدم حشية ضوء رغوية بين أنبوب العدسة والقبة لمنع هذا الانعكاس الداخلي: ابحث في ورقة المواصفات عن "IR baffle" أو "light isolation".

الهياكل المقاومة للتخريب مقابل العادية. تستخدم القبة الداخلية العادية عادة أكريليك 1.5-2 mm وحلقة قاعدة بلاستيكية (IK04-IK06). تستخدم القبة المقاومة للتخريب بولي كربونات 3-4 mm وقاعدة ألمنيوم مصبوب وبراغي مانعة للعبث وتُختبر حتى IK10 (صدمة 50 J). يزن الهيكل المقاوم للتخريب 600-1200 g مقابل 200-400 g للداخلي، وهذا مهم في تركيبات ألواح السقف المستعار حيث يلزم دعم للعلبة الخلفية فوق 700 g.

FOV القبة حسب البعد البؤري: جدول 2.8 / 4 / 6 / 8 / 12 mm

يعتمد مجال الرؤية الأفقي للقبة على قيمتين: البعد البؤري وقطر المستشعر. الصيغة هي HFOV = 2 · arctan(عرض_المستشعر / (2 · البعد_البؤري)). يعطي الجدول أدناه FOV الأفقي والعمودي لأشيع خمسة أبعاد بؤرية على ثلاثة أحجام مستشعرات حديثة. الأرقام مواصفات نموذجية للمصنّعين مقربة لأقرب درجة؛ وتختلف النماذج الفردية بمقدار ±2°.

لاحظ أن الانتقال من مستشعر 1/3" إلى 1/2" بالبعد البؤري نفسه يوسع HFOV بنحو 25%. لهذا تعلن القباب الأعلى فئة ذات مستشعرات 1/1.8" عن زوايا أوسع بشكل ملحوظ من الوحدات الاقتصادية 1/3" حتى عندما تحدد الاثنتان عدسة 2.8 mm. للحصول على أرقام دقيقة لكل نموذج مرر قيمك عبر حاسبة FOV أو أداة اختيار العدسة.

قبة ثابتة مقابل متغيرة البعد البؤري مقابل قبة PTZ بمحرك

تنقسم كاميرات القبة إلى ثلاث عائلات بصرية، لكل منها نموذج مختلف للتحكم في FOV وسعر مختلف.

قباب ذات عدسة ثابتة (60-180 €). البعد البؤري ملصق في مجموعة العدسة في المصنع. الأطوال الثابتة النموذجية 2.8 mm و4 mm. المزايا: أقل تكلفة، أصغر هيكل، أقل استهلاك للطاقة (3-5 W)، أفضل حدة بصرية بالنسبة للسعر. العيوب: لا ضبط في الموقع؛ إن تغير المشهد تستبدل الكاميرا. استخدم القباب الثابتة للنشر المتكرر حيث يساوي مشهد واحد نموذجاً واحداً: ممرات الفنادق، كتل الفصول، ممرات التجزئة المتساوية العرض.

قباب متغيرة البعد البؤري بمحرك (150-450 €). للعدسة تكبير وتركيز بمحرك، عادة 2.8-12 mm. يضبط المركّب أو المشغل البعد البؤري عن بعد عبر واجهة الويب للكاميرا. المزايا: نموذج واحد يغطي كل مشهد من غرف 25 m² إلى ممرات 80 m، لا زيارات بالسلم لإعادة التصويب، يدعم التركيز التلقائي عند الحركة. العيوب: تكلفة أعلى بنسبة 30-50%، هيكل أكبر قليلاً، قد تتعطل آلية التكبير الميكانيكية بعد 5-7 سنوات. هذا هو الاختيار الافتراضي للتركيبات الجادة والاختيار المعقول الوحيد حين لا تكون المشاهد نهائية في مرحلة التصميم.

قباب PTZ (800-3000 € أو أكثر). تجمع قباب pan-tilt-zoom بين عدسة متغيرة البعد البؤري (عادة 4.8-120 mm أو نسب تكبير أكبر) ودوران بمحرك (360° مستمر) وميل (90-180°). القبة أكبر (قطر 140-260 mm) لتفسح للكتلة البصرية الدوارة. المزايا: كاميرا واحدة تغطي ما يتطلب خلاف ذلك 6-12 كاميرا ثابتة، تتيح الإعدادات المسبقة والجولات تغطية مجدولة لعدة مناطق، ويعطي التكبير البصري تفاصيل بمستوى تحديد الهوية على 50-200 m. العيوب: تُغطى منطقة واحدة فقط في كل لحظة؛ لا تحل PTZ محل التغطية الثابتة للمنطقة نفسها بل تضاف إليها فقط. راجع المقارنة الكاملة بين dome وbullet وPTZ.

أحجام المستشعرات (1/2.8" و1/2.5" و1/1.8") وتأثيرها على FOV

حجم المستشعر هو المتغير الثاني الذي يحدد مجال الرؤية عند بعد بؤري معين. اصطلاح التسمية (1/3" و1/2.8" و1/2.7" و1/2.5" و1/2" و1/1.8") إرث من أنابيب vidicon ولا يساوي القطر الفعلي للمستشعر بالبوصة. الأبعاد القطرية الفعلية:

مستشعر أكبر = FOV أوسع بالبعد البؤري نفسه. تعطي عدسة 2.8 mm على مستشعر 1/3" نحو 96° HFOV؛ والبعد البؤري نفسه على مستشعر 1/1.8" يعطي نحو 126° HFOV. يمتلك المستشعر الأكبر أيضاً فوتوديودات أكبر (عادة 2.4 µm مقابل 1.4 µm)، تجمع ضوءاً أكثر لكل بكسل وتعطي حساسية أفضل بمقدار 1-2 EV في الإضاءة المنخفضة. لهذا تتفوق قبة 4 MP بمستشعر 1/1.8" على قبة 8 MP بمستشعر 1/2.8" في المشاهد الخافتة رغم الدقة الاسمية الأقل.

تذكر أوراق المواصفات حجم المستشعر في السطر الأول. إذا أُدرجت قبة باسم "4 MP" بلا حجم مستشعر فافترض 1/3": وحدة اقتصادية. القباب المتميزة 4 MP دائماً 1/1.8" أو 1/2".

مستويات الدقة: 2 MP و4 MP و5 MP و8 MP: كثافة البكسل لكل متر

كثافة البكسل لكل متر (PPM) هي مقياس الدقة المفيد الوحيد للمراقبة. تعبّر عن عدد البكسلات الأفقية التي تغطي متراً واحداً من المشهد عند مسافة معينة. يحدد EN 62676-4 عتبات: 25 PPM للكشف، 62 PPM للمراقبة، 125 PPM للتعرف، 250 PPM لتحديد الهوية. يعرض الجدول أدناه PPM عند 5 m و10 m و20 m لقبة 2.8 mm في أربعة مستويات دقة، مع HFOV 108° (مستشعر 1/2.7").

كيف تقرأ الجدول: تعطي قبة 4 MP بعدسة 2.8 mm تفاصيل بمستوى التعرف (125+ PPM) حتى ~7.5 m فقط. بعد ذلك لديك لقطات بمستوى المراقبة، لا يمكن تحديد الوجه فيها. لتمديد مسافة تحديد الهوية، ارفع الدقة (انتقل إلى 8 MP) أو ضيّق العدسة (انتقل إلى قبة 4 mm أو 6 mm). لمعالجة أعمق لهذه المقايضة اقرأ الميغابكسل مقابل المسافة.

مسافات DORI لنماذج القباب النموذجية

تتبع مسافات DORI (Detection وObservation وRecognition وIdentification) التي ينشرها المصنعون تعريفات كثافة البكسل في EN 62676-4. فيما يلي أرقام DORI الرسمية من ثلاثة مصنعين كبار، كل منها على نموذج قبة 4 MP نموذجي.

استخدمها كمراسٍ للتصميم لا كوعود مطلقة: يعتمد DORI الفعلي على مستوى الإضاءة والتباين وضبابية الحركة وضغط الترميز. لتركيبة النموذج والمشهد الخاصة بك، تُخرج حاسبة DORI المسافات الأربع لأي زوج عدسة ودقة، ويشرح التعمق في DORI كيف اشتُقت العتبات.

مقاومة التخريب IK10 وIP66/IP67 ودرجة حرارة التشغيل

تحدد التصنيفات البيئية ما إذا كانت القبة ستصمد حيث تركبها. هناك ثلاثة معايير منفصلة للقراءة: IK (الصدمة) وIP (الغبار/الماء) ودرجة حرارة التشغيل.

تصنيفات IK (IEC 62262) تقيس طاقة الصدمة بالجول. IK08 = 5 J (1.7 kg من 30 cm)؛ IK10 = 20 J قياسي أو 50 J معزز (5 kg من 40 cm، ما يعادل ضربة قوية بمضرب بيسبول). حدد IK10 لـ: المدارس والسجون والنقل العام والملاعب والأماكن الخارجية في الطابق الأرضي وأي مكان تكون فيه الكاميرا في متناول شخص واقف على الأرض. يمكن للمكاتب الداخلية والأسقف فوق 3.5 m استخدام IK08 أو هياكل داخلية غير مصنفة.

تصنيفات IP (IEC 60529) من رقمين: الأول للمواد الصلبة والثاني للسوائل. IP66 = محكم ضد الغبار + نفاثات مياه قوية (فوهة 12.5 mm، 100 kPa، مسافة 3 m، بلا تسرب ضار). IP67 = محكم ضد الغبار + غمر مؤقت حتى عمق 1 m لمدة 30 دقيقة. يكفي IP66 لـ 95% من السيناريوهات الخارجية بما فيها المطر المصحوب بالرياح والغسل. لا يلزم IP67 إلا حيث يمكن أن توجد مياه راكدة أو فيضان (مداخل الأقبية، جدران الأرصفة، تصنيع الأغذية). IP68 (الغمر المستمر) نادر وغير ضروري خارج حمامات السباحة أو التطبيقات البحرية.

درجة حرارة التشغيل. تعمل القباب القياسية من -10°C إلى +50°C. تتضمن قباب البيئات الباردة ( -40°C إلى +60°C) سخاناً داخلياً يسحب 4-8 W عند التفعيل ويتطلب PoE+ (30 W) أو 12 VDC مساعد. للتركيبات في شمال أوروبا أو كندا أو المناطق الألبية، حدد النسخة -40°C: قد تتشقق قبة القبة القياسية عند -25°C ولا يتبدل مرشح IR-cut ذو مصراع LCD بشكل موثوق دون -15°C.

المواصفة الخارجية المجمعة. أساس آمن للقباب الخارجية في بيئة عامة هو: IP66 + IK10 + -30°C إلى +60°C + PoE 802.3af (أو PoE+ إذا زُودت بسخان). تحقق من الثلاثة جميعاً في ورقة البيانات؛ يلبي الموردون أحياناً اثنين من ثلاثة ويغفلون الثالث بصمت.

ارتفاعات التركيب: السقف مقابل الجدار مقابل المعلق

يغير ارتفاع التركيب المساحة المغطاة وكثافة البكسل عند مستوى الهدف معاً. استخدم هذه الارتفاعات المرجعية كنقاط انطلاق للتصميم.

سقف داخلي، قبة غائرة. 2.4-3.0 m. تحت 2.4 m تكون القبة معرضة للتخريب حتى في الداخل؛ وفوق 3.0 m ستتجاوز قبة 2.8 mm مدى تحديد الهوية عند محيط FOV الخاص بها. لالتقاط الوجوه عند المداخل، ضع القبة على 2.7 m وعلى بعد 0.5-1.5 m خلف الباب، بميل 10° إلى الأسفل.

جدار داخلي، قبة على كتيفة. 3.0-4.0 m، بميل 15-25° إلى الأسفل. التركيب على الجدار هو الخيار الصحيح عندما يكون التركيب في السقف غير عملي (أسقف معلقة بلا وصول إلى الفراغ، مجارٍ في الطريق) أو حين تريد منظراً موجهاً بدلاً من نظرة 360° إلى الأسفل. قبة على الجدار على 3.5 m بعدسة 4 mm وميل 20° تغطي منطقة بعرض 6 m × طول 12 m بتفاصيل بمستوى التعرف.

جدار خارجي، إفريز أو واجهة. 3.5-4.5 m. ركّب تحت نتوء الإفريز لحماية القبة من المطر والشمس المباشرين، مما يقلل الوهج ويطيل عمر القبة. أمِل 20-30° إلى الأسفل لمنظر نموذجي للممر أو الفناء.

تعليق خارجي، عمود أو عارضة. 4-8 m، ويعد 6 m الأمثل لمواقف السيارات والساحات الأمامية. فوق 8 m تنخفض قبة 2.8 mm عند مستوى الأرض دون 125 PPM (التعرف) حتى مع مستشعر 4 MP: انتقل إلى عدسة 6 mm أو 8 mm وتقبل FOV أضيق، أو انتقل إلى مستشعر 8 MP. للأعمدة العالية جداً (10-12 m) تكون قباب PTZ المعلقة أكثر جدوى من أربع أو خمس قباب ثابتة.

نطاق الميل. لكل قبة ميل أقصى، عادة 75-80° عن الأفقي. هذا يخلق مخروطاً أعمى بزاوية 10-15° تحت الوحدة مباشرة. قبة على ارتفاع 3 m لها دائرة عمياء قطرها 0.8-1.0 m على الأرض؛ وعند 6 m تنمو الدائرة العمياء إلى 1.6-2.0 m. خطط الكاميرات المجاورة لتغطية هذه المناطق بالتقاطع؛ راجع النقاط العمياء في CCTV.

أخطاء FOV الشائعة في القباب

خمسة أخطاء تفسر معظم تركيبات القباب ضعيفة الأداء. كل منها قابل للإصلاح وقت التصميم ومكلف الإصلاح بعد التركيب.

كيفية تحديد حجم قبة: مثال محلول

السيناريو: أرضية متجر بعرض 8 m × طول 12 m، بسقف 3.0 m. يريد العميل لقطات بمستوى التعرف لكل زائر ويقبل مستوى المراقبة في الزوايا الخلفية. تسمح الميزانية بقبة واحدة.

الخطوة 1: اختر موضع التركيب. ركّب القبة في المركز، على بعد 4 m من الباب الأمامي و4 m من كل جدار جانبي. القبة على ارتفاع 3.0 m تنظر مباشرة إلى الأسفل برؤية 360° عند القبة (سنستخدم FOV الدائري الطبيعي للقبة).

الخطوة 2: احسب FOV المطلوب. المسافة القطرية من القبة إلى أبعد زاوية في الغرفة هي √((8/2)² + (12-4)²) ≈ √(16 + 64) ≈ 8.9 m. لتغطية هذا بقبة موجهة إلى الأسفل على ارتفاع 3 m، نحتاج HFOV واسعاً بما يكفي لأن يكون نصف القطر المسقط على الأرض 8.9 m على الأقل. HFOV ≈ 2 · arctan(8.9 / 3.0) ≈ 144°: واسع جداً لقبة قياسية. إما أعد تموضع القبة (إلى الجدار الخلفي وأمِلها للأمام) أو تقبل قبة 2.8 mm تغطي فقط أول 8-10 m بمستوى التعرف.

الخطوة 3: اختر العدسة. قبة 4 MP بعدسة 2.8 mm على مستشعر 1/2.7" تعطي ~108° HFOV. على ارتفاع 3 m يغطي هذا دائرة نصف قطرها 3 · tan(54°) ≈ 4.1 m عند مستوى الأرض، أي دائرة قطرها 8.2 m. أول 4 m × 8 m من الغرفة مغطاة جيداً؛ وآخر 4 m × 8 m تقع خارج نصف قطر التعرف مباشرة. PPM عند مسافة أرضية 5 m هو 186 (التعرف+)؛ وعند 8 m هو 116 (أقل من التعرف بقليل).

الخطوة 4: تحقق مقابل متطلبات العميل. أراد العميل التعرف على كل زائر. حل القبة الواحدة يعطي التعرف حتى 7.5 m فقط. لتلبية المطلوب، إما أضف قبة ثانية في مؤخرة الغرفة (وضع مرآوي، على بعد 4 m من الجدار الخلفي)، أو انتقل إلى قبة 4 MP متغيرة البعد البؤري ببعد بؤري 4 mm وانقل القبة إلى الجدار الخلفي مواجهة المدخل: هذا يعطي HFOV بـ 84° و200+ PPM على امتداد الطول البالغ 12 m كله.

الخطوة 5: كرر الحساب. أدخل مخططك الأرضي وموضع القبة واختيار العدسة في حاسبة FOV لتصور التغطية على مخطط ثنائي الأبعاد؛ وتحقق بالتقاطع من PPM عند المسافة بـ حاسبة DORI؛ واختر النموذج الدقيق من كتالوج الكاميرات. لخلفية حساب FOV الأساسي راجع شرح مجال الرؤية، وابحث عن أي مصطلح غير مألوف في المسرد.