JAK DOBRAĆ KAMERĘ

Od czego zacząć dobór kamery do hali produkcyjnej?

Dobór kamery do monitoringu hali produkcyjnej powinien rozpocząć się od dokładnego określenia celu, jaki ma realizować cały system. Innego urządzenia wymaga obserwacja szerokiej przestrzeni magazynowej, innego kontrola pracy maszyny, a jeszcze innego identyfikacja osób poruszających się przy wejściach. Zakup kamer bez wcześniejszej analizy może prowadzić do sytuacji, w której obraz wygląda dobrze na ekranie podglądu, ale nie pozwala odczytać szczegółów potrzebnych podczas wyjaśniania zdarzenia.

Na początku warto przeprowadzić wizję lokalną i podzielić obiekt na strefy. Należy wskazać miejsca związane z ruchem pracowników, transportem wewnętrznym, składowaniem materiałów, pracą urządzeń oraz dostępem do obszarów o ograniczonym wstępie. Taki podział pozwala ustalić, gdzie potrzebny jest jedynie ogólny podgląd sytuacji, a gdzie konieczna będzie dokładna identyfikacja twarzy, odzieży, oznaczeń na paczkach lub numerów znajdujących się na pojazdach.

Trzeba również uwzględnić wysokość hali. W wielu obiektach kamery montowane są pod sufitem, kilka lub kilkanaście metrów nad podłożem. Zbyt duża odległość pomiędzy urządzeniem a obserwowaną strefą może sprawić, że nawet kamera o wysokiej rozdzielczości nie zapewni użytecznego obrazu. Przy dużej wysokości montażu znaczenia nabierają odpowiednio dobrana ogniskowa obiektywu, kąt nachylenia kamery oraz liczba pikseli przypadających na obserwowany obiekt.

Analiza powinna obejmować także warunki panujące podczas wszystkich zmian produkcyjnych. Hala może być dobrze oświetlona w ciągu dnia, lecz po zakończeniu pracy część lamp bywa wyłączana. W innych miejscach występują bardzo jasne stanowiska robocze, silne reflektory, światło wpadające przez bramy albo zacienione ciągi komunikacyjne. Kamera musi radzić sobie nie tylko w warunkach idealnych, lecz również podczas zmian natężenia światła.

Przed wyborem urządzeń należy odpowiedzieć między innymi na następujące pytania:

• Czy kamera ma umożliwiać rozpoznanie osoby, czy jedynie wykrycie jej obecności?
• Jak duży obszar powinien znaleźć się w kadrze?
• Z jakiej odległości mają być widoczne szczegóły?
• Czy w hali występuje pył, wilgoć, para, wysoka temperatura lub drgania?
• Czy monitoring ma działać również przy wyłączonym oświetleniu?
• Jak długo nagrania powinny być przechowywane?
• Czy system ma współpracować z ochroną, kontrolą dostępu albo automatyką obiektu?
• Czy potrzebne będą funkcje analityczne, takie jak wykrywanie wtargnięcia lub przekroczenia linii?

Istotne jest także określenie budżetu całej instalacji, a nie tylko ceny pojedynczych kamer. Koszt systemu obejmuje również rejestrator, dyski, przełączniki sieciowe, przewody, zasilanie awaryjne, uchwyty, zabezpieczenia przepięciowe i prace montażowe. Niekiedy lepszym rozwiązaniem jest zastosowanie mniejszej liczby dobrze rozmieszczonych urządzeń niż zakup wielu tanich kamer, które rejestrują podobne kadry, lecz nie pokazują potrzebnych szczegółów.

Parametry techniczne, które mają znaczenie w środowisku przemysłowym

Hala produkcyjna stawia przed systemem monitoringu większe wymagania niż niewielkie biuro czy sklep. Kamera może być narażona na zabrudzenia, pył, wibracje, uderzenia, zmienne temperatury oraz intensywne światło. Dlatego parametry techniczne urządzenia powinny wynikać z warunków pracy, a nie wyłącznie z porównania liczby megapikseli.

Jednym z podstawowych wyborów jest sposób przesyłania obrazu. W nowych instalacjach często stosuje się kamery IP, które przesyłają dane przez sieć komputerową. Pozwalają one uzyskać wysoką jakość obrazu, wygodnie rozbudowywać system oraz korzystać z zaawansowanej analityki. Zasilanie PoE umożliwia przesyłanie danych i energii jednym przewodem, co upraszcza wykonanie instalacji i ogranicza liczbę zasilaczy montowanych w pobliżu urządzeń.

W przypadku modernizacji starszego systemu można rozważyć wykorzystanie istniejącego okablowania koncentrycznego. Trzeba jednak sprawdzić jego stan, długość tras oraz możliwości rejestratora. Pozostawienie starej infrastruktury pozwala zmniejszyć zakres prac, ale nie zawsze zapewnia takie same możliwości rozbudowy, zarządzania i analizy obrazu jak system sieciowy.

W środowisku przemysłowym znaczenie ma szczelność obudowy. Urządzenia montowane w miejscach zapylonych lub narażonych na wilgoć powinny mieć odpowiednią klasę ochrony, na przykład IP66 albo IP67. Pierwsza cyfra opisuje ochronę przed ciałami stałymi i pyłem, natomiast druga odnosi się do odporności na wodę. Dobór klasy trzeba uzależnić od miejsca instalacji, sposobu mycia hali i charakteru prowadzonej produkcji.

Jeżeli kamera znajduje się na niewielkiej wysokości, w ciągu komunikacyjnym albo w miejscu, gdzie może zostać przypadkowo uderzona, warto zwrócić uwagę na odporność mechaniczną obudowy. Modele wandaloodporne, oznaczane między innymi klasą IK10, lepiej znoszą uderzenia niż lekkie urządzenia przeznaczone do spokojnych pomieszczeń. Nie oznacza to jednak pełnej odporności na każde uszkodzenie. Liczy się również właściwy uchwyt i stabilne podłoże montażowe.

Zakres temperatur pracy powinien odpowiadać rzeczywistym warunkom w obiekcie. Dotyczy to szczególnie hal nieogrzewanych, chłodni, stref położonych przy piecach, suszarniach oraz bramach zewnętrznych. Temperatura pod dachem może być wyższa niż na poziomie podłogi, dlatego pomiar wykonany wyłącznie w miejscu pracy operatora nie zawsze oddaje warunki, w których będzie działać urządzenie.

Ważna jest także płynność obrazu. Standardowe nagrania mogą być rejestrowane z prędkością kilkunastu lub dwudziestu kilku klatek na sekundę. W obszarach, w których poruszają się szybkie maszyny, elementy linii produkcyjnej albo wózki widłowe, wyższa liczba klatek może ułatwić analizę przebiegu zdarzenia. Zwiększa jednak ilość danych, a więc także wymagania dotyczące sieci i pojemności dysków.

Należy zwrócić uwagę na sposób kompresji nagrań. Nowoczesne standardy kompresji pozwalają ograniczyć rozmiar plików, lecz ich efektywność zależy od charakteru obrazu. Kadr pokazujący nieruchomy magazyn generuje mniej danych niż scena pełna ruchomych maszyn, pary, pyłu i zmieniającego się oświetlenia. Pojemność archiwum powinna być obliczana z uwzględnieniem liczby kamer, rozdzielczości, liczby klatek, trybu zapisu oraz oczekiwanego okresu przechowywania materiału.

Rozdzielczość, obiektyw i rzeczywista ilość szczegółów

Rozdzielczość kamery wpływa na ilość informacji zapisanych w obrazie, ale sama liczba megapikseli nie gwarantuje skutecznego monitoringu. Kamera o wysokiej rozdzielczości może obejmować bardzo szeroki obszar, przez co obserwowana osoba zajmie jedynie niewielką część kadru. Z kolei kamera o niższej rozdzielczości, wyposażona w dobrze dobrany obiektyw i skierowana na węższą strefę, może dostarczyć bardziej użytecznego materiału.

Przy projektowaniu należy określić, jaki poziom obserwacji jest wymagany. Można wyróżnić ogólną detekcję obecności, obserwację zachowania, rozpoznanie znanej osoby oraz identyfikację pozwalającą dostrzec szczegóły twarzy. Każdy z tych celów wymaga innej liczby pikseli przypadających na szerokość obserwowanego obiektu. Dlatego zamiast pytać wyłącznie o liczbę megapikseli, lepiej ustalić, co dokładnie ma być widoczne na nagraniu.

Duże znaczenie ma obiektyw. Modele szerokokątne obejmują rozległy fragment hali, lecz zmniejszają szczegóły obiektów znajdujących się daleko. Obiektywy o dłuższej ogniskowej pokazują węższy kadr, ale pozwalają dokładniej obserwować odległe stanowisko, bramę lub przejście. W kamerach z obiektywem zmiennoogniskowym można dopasować pole widzenia podczas montażu, a w wersjach z funkcją motor zoom regulacja odbywa się zdalnie.

Nie należy przesadzać z szerokością kadru. Jedna kamera skierowana na całą halę może dobrze pokazywać ogólny ruch, ale nie zastąpi kilku urządzeń obserwujących najważniejsze strefy. Rozsądnym rozwiązaniem jest połączenie kamer zapewniających szeroki podgląd z urządzeniami przeznaczonymi do rejestracji szczegółów przy wejściach, liniach produkcyjnych, regałach wysokiego składowania i punktach wydawania towaru.

Wysoka rozdzielczość zwiększa obciążenie sieci oraz zapotrzebowanie na przestrzeń dyskową. Przed montażem kamer warto sprawdzić przepustowość przełączników, wydajność rejestratora i prędkość zapisu dysków. W dużych systemach pomocne jest wydzielenie osobnej sieci dla monitoringu, zastosowanie zarządzalnych przełączników oraz podział urządzeń na logiczne segmenty.

Oświetlenie, podczerwień i obraz w trudnych warunkach

Warunki oświetleniowe w hali mogą zmieniać się wielokrotnie w ciągu dnia. Otwarcie bramy w słoneczne popołudnie powoduje powstanie bardzo jasnego tła, podczas gdy wnętrze obiektu pozostaje ciemniejsze. Bez odpowiedniej funkcji przetwarzania obrazu osoba stojąca na tle bramy może być widoczna jedynie jako ciemna sylwetka.

W takich miejscach przydatna jest funkcja WDR, czyli szeroki zakres dynamiki. Kamera wykonuje analizę jasnych i ciemnych fragmentów sceny, aby zachować większą ilość szczegółów w obu obszarach. Warto zwracać uwagę na rzeczywistą skuteczność tej funkcji, ponieważ samo oznaczenie w specyfikacji nie mówi wszystkiego o jakości obrazu.

Jeżeli monitoring ma działać po wyłączeniu oświetlenia, można zastosować kamerę z promiennikiem podczerwieni. Trzeba jednak pamiętać, że zasięg deklarowany przez producenta jest wartością orientacyjną. Skuteczność oświetlacza zależy od ustawienia kamery, koloru i rodzaju powierzchni, obecności pyłu, wilgoci oraz obiektów znajdujących się blisko obiektywu.

Metalowe elementy maszyn, folie, tablice informacyjne i jasne ściany mogą odbijać podczerwień. W efekcie część obrazu staje się prześwietlona, a dalszy plan pozostaje ciemny. Przy dużych przestrzeniach lepszy efekt może dać zastosowanie zewnętrznego oświetlacza albo pozostawienie delikatnego oświetlenia nocnego. Dostępne są także kamery przystosowane do pracy w bardzo słabym świetle, które dłużej utrzymują obraz kolorowy.

Na jakość nagrania wpływa czas naświetlania. Zbyt długi pozwala rozjaśnić ciemny obraz, ale poruszające się osoby i pojazdy mogą zostać zarejestrowane jako rozmyte smugi. Jest to szczególnie istotne przy obserwacji wózków widłowych, przenośników, robotów przemysłowych oraz stanowisk, na których pracownik wykonuje szybkie ruchy.

W pobliżu spawarek, pieców, lamp ostrzegawczych i powierzchni odbijających światło kamera powinna być dobrana po wykonaniu prób w rzeczywistych warunkach. Krótkie nagranie testowe wykonane podczas normalnej pracy zakładu może ujawnić problemy niewidoczne na projekcie, takie jak migotanie obrazu, refleksy, zasłanianie kadru przez ruchome elementy czy chwilowe oślepianie przetwornika.

Typ kamery i sposób rozmieszczenia urządzeń

Kształt obudowy powinien odpowiadać miejscu montażu oraz przeznaczeniu urządzenia. Kamery kopułkowe są dyskretne, odporne na przypadkową zmianę kierunku i dobrze sprawdzają się w ciągach komunikacyjnych. Modele tubowe ułatwiają określenie kierunku obserwacji, często mają większy promiennik podczerwieni i mogą być wygodniejsze przy montażu na ścianach lub konstrukcjach stalowych.

Kamery typu turret łączą niewielką obudowę z łatwą regulacją położenia obiektywu. Ich konstrukcja ogranicza część problemów związanych z odbijaniem podczerwieni od przezroczystej kopuły. W miejscach wymagających aktywnego śledzenia obiektów można zastosować kamerę obrotową PTZ, która pozwala zmieniać kierunek, przybliżenie i zaprogramowane pozycje obserwacji.

Kamera PTZ nie powinna jednak automatycznie zastępować kilku urządzeń stałopozycyjnych. W danej chwili rejestruje szczegółowo tylko obszar, na który jest skierowana. Podczas obserwacji jednego stanowiska zdarzenie w innej części hali może pozostać poza kadrem. Rozwiązanie to sprawdza się jako uzupełnienie systemu, szczególnie gdy operator ochrony może na bieżąco sterować urządzeniem.

W bardzo szerokich przestrzeniach przydatne bywają kamery wieloprzetwornikowe albo panoramiczne. Umożliwiają obserwację kilku kierunków z jednego punktu montażowego. Trzeba jednak zweryfikować sposób prezentacji obrazu, poziom zniekształceń oraz kompatybilność z rejestratorem i oprogramowaniem do zarządzania monitoringiem.

Rozmieszczenie urządzeń należy zaplanować tak, aby ograniczyć martwe pola. Kamery nie powinny wzajemnie zasłaniać swoich obszarów obserwacji, ale częściowe nakładanie się kadrów jest korzystne. Pozwala zachować ciągłość śledzenia osoby lub pojazdu przemieszczającego się pomiędzy strefami. Szczególnej uwagi wymagają narożniki, przestrzenie za regałami, schody, antresole oraz przejścia pomiędzy częściami zakładu.

W strefach wejściowych kamera powinna być ustawiona w sposób umożliwiający rejestrację twarzy, a nie tylko czubka głowy. Montaż bezpośrednio nad drzwiami może dawać niekorzystny kąt. Lepsze rezultaty często zapewnia instalacja urządzenia nieco z boku, na umiarkowanej wysokości, z kadrem obejmującym osobę podchodzącą do przejścia.

Przy obserwacji linii technologicznej należy zadbać, aby ruchome elementy maszyny nie zasłaniały analizowanego obszaru. Kamera powinna znajdować się poza strefą zagrożenia i nie może utrudniać dostępu serwisowego. Warto także sprawdzić, czy jej obudowa i przewody są odporne na oleje, środki czyszczące, pył technologiczny lub inne substancje występujące w danym zakładzie.

Drgania konstrukcji mogą prowadzić do rozmycia obrazu, stopniowej zmiany kadru albo poluzowania uchwytu. Z tego powodu kamera nie powinna być mocowana bezpośrednio do elementu, który pracuje razem z maszyną. Jeżeli nie ma innej możliwości, należy zastosować wzmocniony uchwyt, elementy tłumiące drgania i regularnie kontrolować stabilność instalacji.

Przewody powinny być prowadzone w sposób zabezpieczający je przed uszkodzeniem mechanicznym, wysoką temperaturą i zakłóceniami. Trasy kablowe monitoringu warto oddzielić od przewodów zasilających urządzenia dużej mocy. Przy długich odcinkach można rozważyć wykorzystanie światłowodu, lokalnych punktów dystrybucyjnych oraz dodatkowych zabezpieczeń przeciwprzepięciowych.

System powinien być chroniony przed zanikiem zasilania. Zasilacz awaryjny UPS może podtrzymać pracę rejestratora, przełączników i wybranych kamer podczas krótkiej przerwy energetycznej. Jego moc oraz czas działania trzeba obliczyć na podstawie rzeczywistego poboru energii wszystkich urządzeń, a nie wyłącznie wartości podanej dla rejestratora.

Nie można pomijać ochrony dostępu do systemu. Każda kamera powinna mieć indywidualne, odpowiednio silne hasło. Należy aktualizować oprogramowanie urządzeń, wyłączyć nieużywane usługi i ograniczyć możliwość zdalnego logowania. Dostęp do nagrań powinny otrzymywać wyłącznie upoważnione osoby, a wykonywane operacje warto rejestrować w dzienniku zdarzeń systemowych.

Przed odbiorem instalacji trzeba przeprowadzić testy w dzień, po zmroku, podczas pracy maszyn oraz przy otwartych bramach. Należy sprawdzić jakość obrazu na żywo i na nagraniu, działanie detekcji ruchu, poprawność daty i czasu, płynność odtwarzania oraz możliwość eksportu materiału. Dobrą praktyką jest także kontrola obrazu na monitorze, który będzie używany przez ochronę lub osoby odpowiedzialne za nadzór.

Warto przygotować dokumentację obejmującą lokalizację kamer, numery urządzeń, adresy sieciowe, trasy przewodów, ustawienia nagrywania i zakres obserwowanych stref. Ułatwia ona późniejsze naprawy, wymianę sprzętu oraz rozbudowę instalacji. Regularny przegląd powinien obejmować czyszczenie obiektywów, kontrolę ostrości, sprawdzenie mocowań i próbne odtworzenie zapisanych nagrań.