Rs 485 что это в видеорегистраторе

Опубликовано: 02.07.2024

Ваш регистратор является многофункционалным устройством.

Одним из функции является возможность управления PTZ камерами. (смотрите цены)

К сегодняшнему дню, многие покупатели поворотных AHD камер, сталкиваются с проблемой.

Ваш регистратор является многофункционалным устройством.

Одним из функции является возможность управления PTZ камерами.

Как подключить и настроить AHD поворотную PTZ камеру через аналоговый DVR видеорегистратор?
Для сравнения надо учесть то, что IP поворотная PTZ камера, не требует дополнительной настройки.
AHD PTZ камера подключается по RS 485 интерфейсу, а это накладывает определенные трудности.

По этому сегодняшний скетч будет посвящен ответу на этот вопрос.
AHD поворотная PTZ камера при подключении к DVR регистратору требует настройку согласно инструкции к камере.

Поскольку PTZ камер очень много, то универсальную инструкцию дать никто не может.
Но несмотря на эту проблему, мы можем подсказать, на что Вам надо обратить внимание в вашей инструкции, чтобы быстро настроить камеру.
С учетом того что все подключено, а именно PTZ камера показывает изображение на видеорегистраторе, и подключена к разъему RS 485 A/B.
Можно начать ручную настройку DVR регистратора. Заходим в меню видео регистратора, Настройки и нажимаем PTZ.

Если Вы все выставили правильно, то прошу пройти на канал который ее транслирует. И начать управление PTZ камерой.

Если в Вашей системе видеонаблюдения имеется более одной PTZ камеры, то во избежание синхронных действий нескольких камер. Поскольку порт A/В один.
Требуется поменять номер в настройках самой камеры. Чтобы он не совпадал с другой PTZ камерой.
Некоторые PTZ камеры оборудованы внешним переключением своего канала. Например.

Следующею статью мы посветим настройкой круиз контроля и детектора движения у PTZ камер.

19 августа 2015, 16:18,отредактированно 22 сентября 2017, 13:24

Есть HD-SDI камеры к примеру PN9-M2-V50IRH, с хвостом клеммой RS485.

На регистраторе в свою очередь имеется клемма RS422.

Что нам даёт подключение одного к другому?

Появляется возможность удалённо заходить в меню OSD камеры и менять её настройки с помощью меню регистратора Управлением PTZ, где стрелки будут отвечать за перемещение по Меню курсора и "+" за Ввод.

Не буду углубляться в рассуждения чем отличается RS485 от RS422, эта информация есть в интернете. Сразу напишу каким образом это всё дело подключать.

4 провода подсоединяются к регистратору +T,-T,+R,-R и у колодки RS-485 камеры необходимо объединить плюсы и минусы на скрутку, то есть +R и +T, а также -R c -T и подключить в RS-485 камеры, где А+ и B-, с учётом полярности.

Камеры PTZ высокого разрешения, такие как PTZ TVI, PTZ CVI или PTZ AHD, могут быть подключены к DVR и управляться напрямую через рекордер.

Камеры Pan-Tilt-Zoom - это особые типы камер видеонаблюдения, которые позволяют пользователю перемещать камеру (панорамирование / наклон) и масштабировать при необходимости. Это увеличивает гибкость системы видеонаблюдения.

Еще одна полезная функция PTZ-камер - это возможность программировать и следовать определенным процедурам мониторинга. Например, вы можете создать предустановки, и камера будет следовать за ними в режиме обхода или сделать так, чтобы камера отслеживала любой объект, который ведет себя подозрительно. В некотором смысле PTZ-камеры могут вести себя как интеллектуальные устройства.

Эти камеры довольно дороги и требуют дополнительных действий при подключении к камере. Новейшие модели поддерживают технологию plug and play, в то время как на некоторых моделях вам также необходимо подключить камеру к интерфейсу RS-485.

В этом руководстве мы объясним, как легко подключить PTZ HD или CVBS к DVR, какие кабели использовать и где их подключать, а также любые другие настройки на экране, которые необходимо выполнить.

Подключите камеру PTZ к видеорегистратору

В настоящее время поворотные камеры можно подключить к видеорегистратору двумя способами. Первый способ - подключить камеру к порту BNC, источнику питания и порту RS-485 на задней панели цифрового видеорегистратора. Второй - подключение поворотной камеры только к обычному порту и включение.

Старые аналоговые PTZ: необходимость подключения к порту BNC на DVR, источнике питания, а также к порту RS485.
Новые аналоговые PTZ HD: просто подключите их к порту BNC и включите . Затем вам нужно включить протокол на видеорегистраторе. Характерно для нового поколения PTZ-камер TVI, CVI и AHD.

Подключение поворотной камеры через порт RS485

Пигтейл PTZ-камеры состоит из трех компонентов: видеоинтерфейса (который отправляет изображение / данные), разъема питания (обычно 12 В постоянного тока) и соединения RS485 с двумя кабелями: красным (485 A / +) и черным (485 B). / -).

Шаги по подключению PTZ к DVR

Шаг 1. Подключите видео кабель и кабель питания к кабелю PTZ камеры к DVR с помощью коаксиального кабеля / кабеля питания.

Как показано на рисунке, подключите разъем питания и видео BNC вашей камеры PTZ к коаксиальному кабелю. С другой стороны подключите разъем питания к адаптеру питания / блоку питания и видеокабель к видео BNC видеорегистратора (например, на первом канале).

Шаг 2. Подключите RS485 вашей PTZ-камеры к DVR. Начните с подключения красного провода (485A / +) к положительной клемме и черного провода (485 B / -) к отрицательной клемме.

Примечание. Используя кабель UTP, вы можете увеличить длину проводки, всегда проверяйте полярность подключения, чтобы убедиться, что она правильная. Если вы используете синий и зеленый для красного провода (485 A / +), он должен быть синим и зеленым, также при подключении к положительной клемме RS485 на вашем DVR. То же самое и с черным проводом (485 В / -). Технически можно использовать любую цветовую комбинацию.

Шаг 3. Совместите DIP-переключатель камеры PTZ. Эта часть зависит от модели и производителя PTZ. Мы предлагаем проверить руководство и посмотреть, как в старых моделях есть DIP-переключатель, с помощью которого вы устанавливаете протокол и скорость передачи данных, для более новых вы должны сделать это через экранное меню.

В любом случае обязательно прочтите руководство для камеры и DVR, чтобы узнать, какой протокол, адрес, скорость передачи и т. Д. Вы должны использовать для своей камеры PTZ. Один из примеров показан на рисунке ниже (DIP-переключатель).

Шаг 4. Настройте скорость передачи данных и протокол в DVR. Включите DVR, перейдите в раздел PTZ, чтобы установить скорость передачи данных и протокол DVR. Помните это основное правило: скорость передачи и протокол вашей PTZ-камеры и DVR должны быть одинаковыми, чтобы гарантировать правильную работу и установить связь.

Практически все, вы должны иметь возможность управлять PTZ через DVR с помощью экранного контроллера. Вы можете панорамировать, наклонять, увеличивать или уменьшать масштаб, фокусироваться, устанавливать PTZ в режим обхода и т. Д.

Подключите HD аналоговый PTZ к DVR через обычный видео порт BNC.

Это касается новых коаксиальных камер PTZ с высокой четкостью изображения, таких как TVI PTZ, CVI PTZ или AHD PTZ. Нет необходимости использовать соединение RS485, все, что вам нужно сделать, это подключить PTZ к обычному видеопорту на задней панели DVR.

Он будет работать до тех пор, пока DVR поддерживает функцию коаксиального управления PTZ, которую в любом случае поддерживает большинство DVR. Если у вас есть CVI, TVI или AHD DVR, он, скорее всего, будет поддерживать коаксиальную функцию PTZ, или сверьтесь с руководством, чтобы убедиться, что эта функция поддерживается.

Схема подключения представлена ниже (в качестве примера). Это довольно просто и логично, рассматривать PTZ-камеру как обычную камеру. Протяните кабель и подключите видео из PTZ к видеовходу на задней панели DVR (в любом выбранном вами канале) с помощью высококачественного коаксиального кабеля.

Затем включите камеру и убедитесь, что вы используете правильный адаптер питания. Большинство из них используют 12 В постоянного тока, но проверьте спецификации, чтобы еще раз проверить это. Как показано на рисунке, эти типы PTZ-камер не нуждаются в соединении RS485.

Сам DVR подключен к монитору / телевизору, и из меню вам нужно перейти в раздел PTZ и включить функцию PTZ Coaxial Control. Эта функция зависит от производителя, а иногда она уже включена. В любом случае найдите в меню и включите.

В том же разделе вы должны иметь возможность настроить другие параметры для установления соединения, такие как скорость передачи, пара, протокол управления и т. Д. Как мы уже говорили, информация о камере должна соответствовать этим настройкам.

После этого перейдите в полноэкранный режим к каналу, на котором отображается PTZ-камера, щелкните правой кнопкой мыши и выберите контроллеры. Появится экранное окно со стрелками вверх-вниз и влево-вправо, увеличивать и уменьшать масштаб, щелкать по ним, и обычно камера PTZ должна двигаться вслед за вашим вводом. Если он не реагирует, повторите шаги еще раз и убедитесь, что вы что-то не упустили.

Заключение

В этом руководстве мы объяснили, как подключить камеру HD PTZ, старые и новые модели. Относитесь к новым камерам PTZ как к обычной камере (только для видео и питания), в то время как более старые модели также должны использовать соединение RS485.

Для PTZ и DVR важно иметь согласованную информацию, такую как протокол, скорость передачи, адрес, тип и т.д., эти настройки можно найти в разделе PTZ настроек DVR. Если вы застряли, обратитесь к руководству по эксплуатации камеры для получения дополнительных инструкций. Хотя логика такая же, как описано здесь, детали могут отличаться у разных производителей.

И, наконец, всегда выбирайте PTZ-камеру с хорошей репутацией, сделанную известным производителем, который поддерживает свои продукты прошивками и техническими бюллетенями.

Ваш регистратор является многофункционалным устройством.

Одним из функции является возможность управления PTZ камерами. (смотрите цены)

К сегодняшнему дню, многие покупатели поворотных AHD камер, сталкиваются с проблемой.

Ваш регистратор является многофункционалным устройством.

Одним из функции является возможность управления PTZ камерами.

Следующею статью мы посветим настройкой круиз контроля и детектора движения у PTZ камер.

19 августа 2015, 16:18,отредактированно 22 сентября 2017, 13:24

Есть HD-SDI камеры к примеру PN9-M2-V50IRH, с хвостом клеммой RS485.

На регистраторе в свою очередь имеется клемма RS422.

Что нам даёт подключение одного к другому?

При построении сети для общения между большим количеством устройств, можно задуматься: а какой интерфейс выбрать? У каждого интерфейса есть свои плюсы и минусы, которые определяют их применение: CAN – автомобилестроение, RS485/RS232 – промышленность, Ethernet – потребительская электроника/сервера. Какие “фичи” микросхемы приёмопередатчика помогают обезопаситься от множества проблем при монтаже и эксплуатации? Как происходит процесс измерений и исследования микросхем приемопередатчиков? Новая микросхема RS485 готова к выходу на рынок!

RS485 – что ты такое?

Итак, прежде, чем говорить о самой микросхеме необходимо разобраться что из себя представляет сам стандарт передачи данных.

В RS-485 для передачи и приёма данных используется витая пара. Передача данных осуществляется с помощью дифференциальных сигналов, а это в свою очередь обеспечивает высокую устойчивость к синфазной помехе. Разница напряжений одной полярности означает логическую единицу, разница другой полярности означает логический ноль.

Устойчивость к синфазной помехе

Устойчивость к синфазной помехе является очень важным свойством для приемопередатчиков данного типа – когда к сети подключено множество устройств, очень часто возникают всплески напряжения.

На практике для реализации топологии RS485 нужны микросхемы приемо-передатчиков. При этом, разумеется, характеристики микросхемы должны полностью соответствовать требованиям стандарта.

По интерфейсу RS485 при организации сети микросхема, которая передает информацию называется Master, а которая принимает информацию — Slave. Максимальное количество устройств в линии может быть 256.

Типовая схема применения микросхем приемо-передатчиков RS485

Для того, чтобы создать сеть на основе RS485 для микроконтроллеров, необходимо использовать дополнительную микросхему приемопередатчика. Микроконтроллер подключается к ней по протоколу UART после чего приемопередатчик начинает вещание.

Мы уже выпускаем серийно микросхему К5559ИН10БSI, но ввиду того как быстро увеличиваются объемы данных, которые передают контроллеры скорости 2.5Мбит уже не достаточно. Итак далее будем рассматривать нашу новую микросхему К5559ИН86SI – теперь 30 Мбит. Возникает вопрос: зачем вообще тратить деньги на разработку данной схемы?

Новое поколение RS485 — К5559ИН86SI

И правда, зачем выпускать микросхему, аналогов которой на рынке большое множество? Тут, наверное, можно выделить несколько причин:

Электросчетчики. Мы долгое время занимаемся разработкой счетчиков, и постепенно переходим на свою элементную базу (контроллер для счетчика). В большинстве счетчиков применяется микросхема RS485 предыдущего поколения — К5559ИН10БSI, однако с каждым годом растут объемы передаваемых данных, поэтому необходимо повышать скорость приемопередатчиков.
Поддержка напряжения 3В. Постепенно 5-вольтовый стандарт теряет свою актуальность, и новые продукты уже разрабатываются с 3-вольтовыми приемопередатчиками. Этот переход дает существенные преимущества в потребляемой мощности и скорости передачи данных.
Pin to pin совместимость. Для выхода на коммерческий рынок мы разработали 2 основные стратегии: поиск маржинальных продуктов (подход детально описан в статье про АЦП) и совместимых по функционалу, выводам и характеристикам микросхем (pin to pin). Для того, чтобы не завязываться на одном поставщике, разработчики аппаратуры часто выбирают несколько совместимых микросхем. Такой подход дает несколько плюсов: независимость от поставщика и шанс удешевить свой продукт, выбрав микросхему по меньшей стоимости. Для микросхемы RS485 30Мбит есть множество аналогов (MAX14783EEUA, ST3485EB, ADM3490E, THVD14xx, и другие). Данный подход можно представить в виде мема:

Микросхема нового поколения приемопередачика RS485 выполнена в простом и дешевом 8-ми выводном пластиковом корпусе SO-8. Такое решение продиктовано потребностью выпуска микросхемы большими партиями с минимальной ценой.

Кристалл получился довольно маленький (1.3мм * 1.3мм), что позволит нам конкурировать в цене с сильными мира сего:

Более подробно о характеристиках микросхемы можно прочитать в спецификации. Сравним основные параметры К5559ИН86SI с зарубежными аналогами.

Параметры получились сравнимыми c зарубежными аналогами, что для разработчиков микросхемы является хорошей новостью. Однако достижение хороших показателей параметров является лишь верхушкой айсберга. Давайте попробуем более детально заглянуть внутрь микросхемы. Помимо того, что описано в стандарте, в любой микросхеме есть свои «фичи». Попробуем поделиться некоторыми из них и приоткрыть дверь в мир процесса исследования «в железе».

Защита от короткого замыкания

При организации сетей на базе RS485 возможна ситуация, когда передатчик “вещает” в линию, в которой устойчиво присутствует другой потенциал. Чаще всего такая ситуация встречается при одновременном “вещании” двух или более передатчиков. Что же будет с микросхемами передатчиков в таком включении? В принципе ничего хорошего. Рассмотрим на простом примере. Подключим напрямую два передатчика (берем только одно соединение для витой пары, для другой все будет тоже самое, но с инверсией): на выходе передатчика 1 будет потенциал +5В (питание), на выходе передатчика 2 будет 0 (Земля).

Транзисторы P1 и N2 будут открыты, и без наличия дополнительной защиты через них будет идти ток короткого замыкания, который будет ограничен только незначительными сопротивлениями самих транзисторов и проводника. Чаще всего в такой ситуации исход один – тепловой пробой транзисторов или любимое всеми на хабре слово – “выгорание”.

Угловой фрагмент фотографии кристалла (чипа) микросхемы RS485 неудачной ревизии

По стандарту RS485 напряжение в линии может быть от -7 Вольт до +12 В (это связано с тем, что земли микросхем могут находиться на довольно приличном друг от друга расстоянии более одного километра и разбежаться друг относительно друга). Худшая ситуация, то есть максимальные токи короткого замыкания, могут быть в том случае, когда передатчик вещает «логическую единицу», а в линии устойчиво потенциал -7 В и вторая ситуация, когда передатчик вещает логический ноль, а в линии устойчиво потенциал 12 В.

Простейший способ обезопасить схему от КЗ – добавить ограничивающие резисторы для каждого транзистора выходного буфера. Суть заключается в следующем: добавляем резисторы в систему, когда ток через них становится довольно приличным по закону Ома — – напряжение на резисторе начинает расти. Когда становится равным порогу срабатывания транзистора (на картинке ниже Pfb и Nfb), включается обратная связь, и ток КЗ уходит в насыщение. В одной ревизии мы так и сделали, но это оказался еще тот фейл…

Из-за того, что в цепи напряжение может быть выше питания, появляется обратный ток. Если бы система питалась от внешнего источника, он мог бы подавить это напряжение, но он питался от внутреннего LDO (линейный регулятор напряжения). Обратный ток повышал напряжение LDO, и схема сгорала. Решение, которое было придумано, выглядит следующим образом:

Источники опорного тока задают ток через транзисторы N3 и P3. Схема токового зеркала определяет максимальный ток, который может проходить через транзисторы N2 и P2, тем самым ограничивает как прямой ток КЗ, так и обратный. Решение получилось рабочим по моделированию, теперь осталось протестировать в железе.

Переходим к измерениям. Нам понадобится источник питания, точный источник-измеритель Keithley2602А и ПО, позволяющее управлять источником-измерителем и снимать ВАХ. Для автоматизации измерений нашими application инженерами был разработан матричный коммутатор, который позволяет автоматически переключать источник-измеритель к различным выводам микросхемы. Для общения с приборами используем LabView.

На коммутаторе остановимся отдельно, естественно, есть зарубежные аналоги, но конкретно данный экземпляр коммутатора 64х8 — собственная разработка нашей команды измерителей, с упором на их каждодневные задачи, позволяет коммутировать 64 вывода микросхемы на 8 каналов (к которым можно подключить какое-либо оборудование), избавляя от действий руками перед каждым измерением.

Ну и конечно же сам измерительный прибор:

Итого, получаем следующие ВАХ (Вольт-Амперные-Характеристики) для выхода передатчика:

Из ВАХ мы видим следующее: в худших случаях при устойчивых потенциалах в линии -7 В или 12 В, ток микросхемы ограничен примерно на уровне 90 мА.

Транзисторы микросхемы при коротком замыкании (при потенциале в линии) не разрушаются! Защита от короткого замыкания работает – проверено.

Однако если подержать в режиме КЗ какое-то время (около 2-х минут), то сработает следующая “фича” – термозащита и схема выключится.

Встроенная термозащита

Защита от перегрева встроена почти во все зарубежные микросхемы приемопередатчиков RS485 и является неотъемлемой функциональной частью схемы. При повышенной температуре параметры транзисторов начинают деградировать, а при токе короткого замыкания разогрев неизбежен и важно вовремя перевести микросхему в выключенное состояние.

Ситуацию с перегревом усугубляет и пластиковый корпус, который весьма плохо отводит тепло. Да и топология кристалла прошла серьезную оптимизацию, чтоб разместить максимум функционала на минимум площади. Если провести аналогию с реальным миром, то пластиковый корпус для кристалла — это как куртка-пуховик для человека.

Гарантированный диапазон температур, в котором должна функционировать микросхема: –40…+85 °С.

В К5559ИН86АSI порог срабатывания термодатчика расположен в районе температуры 165 ºС — при достижении этого значения произойдет выключение микросхемы. Но это речь о температуре кристалла, а не корпуса, цифра 165 ºС также не случайна: при такой температуре кристалл стопроцентно не получит повреждений и продолжит функционировать после остывания. Рабочий же диапазон температур в документации приводится относительно температуры среды, да и, справедливости ради, ее проще контролировать.

Проверка работы микросхемы в температуре происходила при помощи испытательной камеры тепла и холода SU-262. Камера позволяет задать температуру от –60 °С до 150 °С.

Испытательная камера тепла и холода – вид снаружи

Испытательная камера тепла и холода – вид внутри

В процессе измерений нужно проверить следующее: какой запас по температуре есть у кристалла в рабочем режиме?

Подключаем генератор ко входу микросхемы, и смотрим сигнал выхода. При данном тесте температура внешней среды меняется в диапазоне –60 °С до 125 °С. Итого на выходе передатчика видим следующую осциллограмму:

Осциллограмма: DI – информационный входной сигнал передачика, AY, BY – выходные сигналы передатчика, RO – выходной сигнал приёмника.

Во всем диапазоне температур схема функционировала нормально. Однако остается вопрос, а какой запас по температуре? Для того, чтобы ответить на данный вопрос, нужно понять какова температура самого кристалла, вне корпуса. Для измерения температуры кристалла мы придумали достаточно интересный подход, о котором могу поведать.

Практически во всех микросхемах существует ESD защита (защита от электростатических разрядов). В простейшем случае представляет из себя 2 диода, используемых в обратном включении (один на землю, другой на питание). Воспользуемся тем свойством, что физика полупроводников такова, что напряжение падения на диоде (pn-переходе) зависит от температуры. Используем следующую схему включения:

Используем ту же камеру тепла и холода. Задача стоит следующая: построить зависимость напряжения на диоде от температуры, что поможет вычислить температурный коэффициент. Режим измерения производился с выключенной схемой, которая исключает саморазогрев, то есть позволяет нам откалибровать шкалу:

Питание на микросхему не подается (VDD = 0)
К цифровому выводу DI подключаем источник тока 10мкА

Получено следующее значение температурного коэффициента напряжения: 1,78мВ/°С.
Откалибровав шкалу, можно перейти к оценке разогрева микросхемы внутри пластикового корпуса в рабочем режиме при штатных нагрузках и в случае короткого замыкания выходных каскадов. Режим измерения, следующий:

напряжения питания 5,5 В (VDD = 5,5 В)
вывод nRE — низкий уровень, вывод DE — высокий уровень;
тестируемый вывод DI;
установленный на источнике ток диода 10 мкА (Idiode=10 мкА);
нагрузка – 54 Ома.

Температура окружающей среды, °С	Температура на кристалле, °С
Температура окружающей среды, °С	К5559ИН86АSI	MAX1478
35	52,21	53,82
85	100,16	108,1
100	126,04	124,24

Вывод-1: кристалл нагревается в рабочем режиме на 26 °С при температуре внешней среды 100 градусов. Порог срабатывания термозащиты (165 ºС) еще далеко.

Вывод-2: в режиме короткого замыкания термозащита срабатывает, по имеющимся измерениям уже при 55 ºС внешней среды, но микросхема не выходит из строя и через некоторое время после того, как она охлаждается – может снова функционировать.

Так мы экспериментально подтвердили, что разработанные схемотехнические решения надежно защищают микросхему от нештатных ситуаций (таких как КЗ или конфликт драйверов) и не оказывает влияния на штатные режимы.

Заключение

В данной статье я постарался познакомить читателей с особенностями такого популярного интерфейса, как RS485. Процесс разработки микросхемы очень тесно переплетается с процессами измерений и прототипирования. И тут большая заслуга наших application инженеров, которые постоянно находят у нас косяки и недостатки. Наверное, двигатель любого прогресса – это конструктивная критика.

PS Образцы микросхемы можно получить бесплатно, оставив заявку на сайте. Да-да, только ленивый нас еще не пнул за то, как все туго с заказами для обычных пользователей. Мы все читаем, и понимаем, насколько это важно. В будущем будет улучшаться наш сайт, чтобы заказ коммерческих микросхем и отладочных плат стал проще.

В настоящее время преимущества сетевых систем контроля и управления доступом ни у кого уже не вызывают сомнений – возможность централизованного ведения базы данных пропусков, учет рабочего времени, удаленное управление устройствами ограничения доступа давно уже стали стандартом де-факто для проектируемых систем. Также в отдельную категорию необходимо вынести желание заказчика иметь распределенную комплексную систему безопасности, в которую входят, помимо системы СКУД, системы видеонаблюдения, охранно-пожарной сигнализации, оповещения, защиты периметра. В данный момент времени существуют две основные архитектуры построения сетевых СКУД – на базе протокола RS-485 и на базе протокола Ethernet. Попробуем разобраться, какая из них удобнее.

Немного истории

RS-485 – полудуплексный многоточечный последовательный интерфейс передачи данных. Передача данных осуществляется по одной паре проводников с помощью дифференциальных сигналов. Разница напряжений между проводниками одной полярности означает логическую единицу, разница другой полярности – нуль.
Стандарт RS-485 совместно разработан двумя ассоциациями: Ассоциацией электронной промышленности (EIA – Electronics Industries Association) и Ассоциацией промышленности средств связи (TIA – Telecommunications Industry Association). Ранее EIA маркировала все свои стандарты префиксом RS (рекомендованный стандарт). Многие инженеры продолжают использовать это обозначение, однако EIA/TIA официально заменил RS на EIA/TIA с целью облегчить идентификацию происхождения своих стандартов. На сегодняшний день различные расширения стандарта RS-485 охватывают широкое разнообразие приложений, этот стандарт стал основой для создания целого семейства полевых шин, широко используемых в промышленной автоматизации.
В стандарте RS-485 для передачи и приема данных часто используется единственная витая пара проводов. Процедуры совместного использования линии передачи требуют применения определенного метода управления направлением потока данных. Наиболее широко распространенным методом является использование сигналов RTS (Request To Send) и CTS (Clear To Send).
Электрические и временные характеристики интерфейса RS-485:

32 приемопередатчика при многоточечной конфигурации сети (на одном сегменте максимальная длина линии в пределах одного сегмента сети 1200 м).
Только один передатчик активный.
Максимальное количество узлов в сети – 250, с учетом магистральных усилителей.
Характеристика «скорость обмена/длина линии связи» (зависимость экспоненциальная):
– 62,5 Кбит/с 1200 м (одна витая пара);
– 375 Кбит/с 300 м (одна витая пара);
– 500 Кбит/с;
– 1000 Кбит/с;
– 2400 Кбит/с 100 м (две витых пары);
– 10000 Кбит/с 10 м.

Ethernet (эзернет, от лат. aether – эфир) – пакетная технология компьютерных сетей, преимущественно локальных.
Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат пакетов и протоколы управления доступом к среде – на канальном уровне модели OSI. Ethernet в основном описывается стандартами IEEE группы 802.3. Ethernet стал самой распространенной технологией ЛВС в середине 90-х годов прошлого века.
Технология Ethernet была разработана вместе со многими первыми проектами корпорации Xerox PARC. Общепринято, что Ethernet был изобретен 22 мая 1973 года, когда Роберт Меткалф (Robert Metcalfe) составил докладную записку для главы PARC о потенциале технологии Ethernet. Но законное право на технологию Меткалф получил только через несколько лет. В 1976 году он и его ассистент Дэвид Боггс (David Boggs) издали брошюру под названием Ethernet: Distributed Packet-Switching For Local Computer Networks.
Меткалф ушел из Xerox в 1979 году и основал компанию 3Com для продвижения компьютеров и локальных вычислительных сетей (ЛВС). Ему удалось убедить DEC, Intel и Xerox работать совместно и разработать стандарт Ethernet (DIX). Впервые этот стандарт был опубликован 30 сентября 1980 года. Он начал соперничество с двумя крупными запатентованными технологиями token ring и ARCNET, которые вскоре были похоронены под накатывающимися волнами продукции Ethernet.
В зависимости от скорости передачи данных и передающей среды существует несколько вариантов технологии. Независимо от способа передачи стек сетевого протокола и программы работают одинаково практически во всех вариантах. Ввиду огромного количества разнообразных стандартов протокола Ethernet, многие из которых устарели, не успев даже появиться, рассмотрим лишь несколько основных:
100BASE-T – общий термин для обозначения стандартов, использующих в качестве среды передачи данных витую пару. Длина сегмента до 150 м. Включает в себя стандарты 100BASE-TX, 100BASE-T4 и 100BASE-T2.
100BASE-LX WDM – стандарт, использующий одномодовое оптоволокно. Максимальная длина сегмента 15 км в полнодуплексном режиме на длине волны 1310 нм и 1550 нм. Интерфейсы бывают двух видов, отличаются длиной волны передатчика и маркируются либо цифрами (длина волны), либо одной латинской буквой A(1310) или B(1550). В паре могут работать только парные интерфейсы, с одной стороны передатчик на 1310 нм, а с другой – на 1550 нм.
1000BASE-T, IEEE 802.3ab – стандарт, использующий витую пару категорий 5e или 6. В передаче данных участвуют все 4 пары. Скорость передачи данных – 250 Мбит/с по одной паре.

Рассматриваемые интерфейсы в системах контроля и управления доступом

Первым на рынок систем безопасности пришел и прочно там закрепился интерфейс RS-485, так сложилось ввиду его широкого распространения на рынке промышленных микроконтроллеров, в то время когда Ethernet еще только-только начал появляться в сфере высоких технологий. На текущий момент времени львиная доля рынка систем СКУД, как, впрочем, и систем охранно-пожарной сигнализации, безоговорочно принадлежит RS-485.
Контроллеры СКУД, передающие данные по протоколу RS-485, чаще всего недороги. Микросхемы, организующие шину, стоят очень дешево, схемотехника готового устройства чрезвычайно проста – все эти факторы, безусловно, говорят в пользу RS-485.
Рассмотрим процесс передачи данных по шине RS-485. Центральный контроллер (Мастер-контроллер) или компьютер обеспечивает загрузку в память контроллера данных о пропусках, временных графиках доступа. Логика контроллера самостоятельно принимает решения о пропуске того или иного человека. После совершения прохода контроллер обеспечивает выгрузку событий о проходах в базу данных компьютера (Мастер-контроллера). Пропускная способность шины и, как следствие, количество контролеров на одной шине обычно не имеют принципиального значения, в связи с тем, что работа по добавлению новых пропусков и передаче событий может происходить в фоновом режиме, одновременно с функционированием проходной.
Казалось бы, если все работает, зачем изобретать что-то новое, но развитие технологий не останавливается, задачи по обеспечению безопасности с каждым днем становятся все сложнее, развитие программного обеспечения для систем контроля и управления доступом начинает опережать аппаратную составляющую.
И сразу же начинают возникать проблемы. Допустим, нам требуется управлять одной или несколькими проходными в реальном времени, используя сложные нестандартные правила. Например, применяя одновременно несколько способов идентификации (например, по карте, отпечатку пальца и лицу), практикуя правила двух или трех карт, задействовав для разных групп людей разные устройства идентификации. Обычно контроллер не может решить эту задачу самостоятельно в автономном режиме. Подобные сложные решения обычно реализуют, управляя контроллером непосредственно с компьютера, используя контроллер просто как интерфейсный модуль, через который подключены считыватели и устройства ограничения доступа. Одновременный обмен данными уже с 15 контроллерами по шине RS-485 вызывает неприемлемые для пользователя задержки в работе системы – открытия турникета при поднесении карты приходится ждать по несколько секунд. Ускорить данный процесс техническими ухищрениями практически невозможно в связи с «идеологией» организации шины RS-485. Все устройства, подключенные к этой шине, опрашиваются последовательно, одно за другим, а если учесть маленькие скорости передачи данных шины RS-485, то легко сделать вывод, что большую систему контроля и управления доступом, использующую сложные методы идентификации на шине RS-485, построить практически невозможно.
Перечисленные выше недостатки в ряде систем СКУД проявляются даже на уровне простых решений. Например, если во время добавления пользователей в бюро пропусков попытаться с рабочего места охранника открыть турникет вручную из программного обеспечения, то команда открытия турникета дойдет со значительной задержкой.
Решить данную проблему можно, заменив протокол передачи данных. Новый протокол должен обеспечивать параллельную передачу данных с тем, чтобы команды и данные передавались не всем устройствам по очереди, а необходимому устройству сразу. Также необходимо увеличить скорость передачи данных. И последнее, новый протокол должен быть максимально распространенным для обеспечения совместимости с существующими сетевыми устройствами и будущими разработками. Используя распространенный протокол, можно быть уверенным, что строящаяся система контроля и управления доступом сможет получить развитие в будущем. Идеально, если протокол сможет организовать единую шину передачи данных для всех элементов комплексной системы безопасности объекта.
Обобщив все вышеуказанные тезисы, можно легко сделать вывод, что единственная на данный момент времени технология передачи данных, удовлетворяющая всем перечисленным выше требованиям, – это сеть Ethernet.
Ethernet – самая распространенная в мире сеть передачи данных. Оборудование и протоколы передачи данных, использующие эту сеть, непрерывно развиваются. Благодаря большой распространенности микроконтроллеры, поддерживающие сеть Ethernet, значительно подешевели и, соответственно, цена на контроллеры СКУД может быть невысокой. Также сети Ethernet уже имеются в каждом офисе и предприятии, соответственно при использовании данной сети не потребуются дополнительные затраты на прокладку проводов.
Давайте обобщим основные преимущества использования сети Ethernet для организации СКУД:

вероятное наличие сети Ethernet на предприятии и, как следствие, отсутствие затрат на прокладку сети;
параллельная работа всех контроллеров дает возможность организовывать прямое управление устройствами с компьютера и, как следствие, чрезвычайную гибкость в построении правил идентификации и работы системы в целом;
высокая скорость передачи данных и параллельная работа всех контроллеров позволяют строить громадные системы СКУД, фактически без ограничения по количеству контроллеров;
принцип построения сети Ethernet предполагает максимально простое масштабирование системы – достаточно просто подключить еще один контроллер;
параллельная работа всех контроллеров повышает надежность системы в целом, при отказе одного устройства все остальные продолжают работу в штатном режиме;
использование стандартной шины передачи данных позволяет применять большое количество различных способов организации сети, в том числе радиоканал;
простота интеграции контроллеров, использующих шину Ethernet в существующие системы контроля и управления доступом или автоматизированные системы управления предприятием;
использование стандартной сети передачи данных дает возможность построить единую сеть для передачи информации от всех устройств, организующих систему безопасности, – систем видеонаблюдения, пожарной сигнализации, контроля доступа, оповещения.

Но, как известно, любая, даже самая совершенная, система имеет недостатки. Рассмотрим недостатки контроллеров СКУД, использующих шину Ethernet.

несколько большая, по сравнению с контроллерами на шине RS-485, стоимость;
меньшее максимальное расстояние между контроллерами при использовании стандартных решений: в шине RS-485 – 1200 м, в шине Ethernet – до 300 м (между контроллерами коммутатор). Данный недостаток с лихвой компенсируется большим количеством альтернативных способов организации сети Ethernet: оптоволокно, SHDSL- и PLC-технологии, работающие на больших расстояниях;
более высокая квалификация инсталлятора системы, требуются начальные знания по построению сетей Ethernet.

Перечисленные выше недостатки шины Ethernet не идут ни в какое сравнение с получаемыми, в конечном счете, возможностями.
Чтобы наиболее полно оценить разницу в технологиях, давайте рассмотрим функциональные характеристики контроллера СКУД STS-407, использующего шину Ethernet, и сводную характеристику контроллеров СКУД ряда ведущих российских и зарубежных производителей, использующих шину RS-485 (табл. 1):

Практическая проверка

Для того чтобы наиболее полно увидеть картину рынка СКУД на сегодняшний день, было решено произвести небольшое исследование. Было разработано и отправлено два технических задания в 36 случайным образом выбранных компаний-инсталяторов систем безопасности, представленных на российском рынке. Компании были абсолютно разные: небольшие и крупные, известные и зарекомендовавшие себя на рынке и только-только начинающие свой путь.
Первое техническое задание – маленький офис с одним турникетом на входе. Из требований было выдвинуто: фотоидентификация, две камеры видеонаблюдения, учет рабочего времени, общее количество сотрудников 120 человек. Результаты были в принципе предсказуемы заранее, хочется сразу предупредить, что средняя цена решений получилась условной, это объясняется разной политикой компаний (где-то, например, явно завышена цена на монтажные работы и сильно опущена на оборудование), а также разными регионами расположения компаний инсталляторов. Получившиеся результаты выглядят примерно так:
1. 25 компаний предложили простое решение с контроллерами различных производителей на базе шины RS-485, видеонаблюдение было предложено как отдельная система, не связанная с системой СКУД; средняя цена оборудования для данного решения составила 73000 руб.
2. 8 компаний предложили комплексное (СКУД интегрирован с видеонаблюдением) решение на базе контроллера, работающего по RS-485; средняя цена не сильно отличалась от предыдущего результата, будем считать ее равной 73000 руб.
3. 3 компании предложили комплексное решение (СКУД интегрирован с видеонаблюдением) на базе контроллера с шиной Ethernet. Это решение оказалось незначительно дороже всех остальных и в среднем обойдется клиенту в 78000 руб.
Второе техническое задание было не простым. Один из крупных объектов нефтегазовой промышленности: 12 проходных, разнесенных по территории, 8 из них связаны с серверной (находящейся в административном здании) локальной компьютерной сетью, на 2 есть телефонная связь и свободная витая пара, но нет возможности установки компьютера, расстояние до административного здания 1100 и 3300 м, 2 проходные без линий связи, расстояние 1600 и 2000 м прямой видимости до административного здания. Воздушные лини связи не разрешены, кабельные канализации существуют, но доступ к ним не разрешен. Требования: количество сотрудников 17000 человек, глобальный режим запрета повторного прохода AntiPassBack, учет рабочего времени, возможность использования биометрических сканеров и т.п., также было предъявлено требование по интеграции с видеонаблюдением (на каждой проходной 2 камеры, минимум по 7-8 к/с). Результаты оказались очень интересны:
1. От 7 компаний за два дня внятного ответа получить не удалось.
2. 1 компания через 3 часа прислала ТЗ к авторам этой статьи с просьбой предложить решение.
3. 16 компаний предложили однотипные решения, которые выглядели примерно так: на каждой проходной устанавливается компьютер, к которому подключаются по RS-485 контроллеры СКУД и видеокамеры. Все компьютеры разными способами организуют между собой локальную сеть. Там, где нет возможности устанавливать компьютеры, используются преобразователи интерфейса RS-485 в Ethernet. Средняя цена такого решения получилась: оборудование – 2530000 руб., работы и расходные материалы – 1980000 руб.
4. 12 компаний предложили использовать Ethernet-контроллеры, которые разными способами (хDSL, WiFi-технологии) образуют локальную сеть. Для организации видеонаблюдения использовались IP-технологии. Средняя цена такого решения: оборудование – 2150000 руб., работы и расходные материалы – 1550000 руб.
Из нашей практической проверки можно сделать следующие выводы:

Самой распространенной технологией является RS-485.
Протокол Ethernet в контроллерах СКУД занял свою нишу на российском рынке систем безопасности.
На небольших объектах за счет стоимости выигрывает RS-485.
На больших объектах за счет простоты решения и стоимости выигрывает Ethernet.
Необходимо указать, что средняя цена объекта получилась очень условной по ряду причин:
Неполное и допускающее двоякое понимание техническое задание.
Явные ошибки в предоставленных сметах.
Большая разница цены на оборудование, не относящееся к нашему исследованию (турникеты, серверное оборудование, оборудование для организации связи).
Разница в функциональных характеристиках решений.

Но в рамках нашего исследования тенденция, обозначенная выше, прослеживалась достаточно четко.

Выводы

Прогресс не стоит на месте, последнее десятилетие в мире невооруженным глазом видна тенденция бурного роста компьютерных технологий, вычислительных мощностей и огромных скоростей передачи данных. Многие эксперты считают, что в недалеком будущем нас ждет «глобальная сетевая интеграция» на основе Internet. Учитывая вышесказанное, рано или поздно все, или почти все, системы, которые используют передачу данных, благополучно перейдут на протокол Ethernet. Яркий пример тому – системы охранного телевидения: несколько лет назад у IP- видеонаблюдения было огромное количество противников, но время все расставило на свои места, и сейчас мы видим, что IP-видео медленно, но неотвратимо вытесняет с рынка классические схемы построения систем видеонаблюдения. Хотя многие эксперты в области СКУД считают, что протокол Ethernet «избыточен» для систем СКУД, что он слишком «широкий» и «быстрый», мы с уверенностью можем сказать, что в IT-технологиях «слишком быстро» не бывает. Никто не знает, какие требования к системам СКУД будут предъявлены завтра, и запас скорости точно не будет лишним, а сегодня можно существенно упростить и удешевить систему комплексной безопасности объекта, использовав единую шину передачи данных для всех ее элементов (СКУД, видеонаблюдение, ОПС) и проложив один информационный кабель вместо толстого жгута проводов. Учитывая все вышеизложенное, я думаю, что не слишком сильно ошибусь, предположив, что не пройдет и двух-трех лет до того момента, когда принцип построения СКУД на Ethernet станет считаться классическим.

Читайте также: