oświetlenie

80
strefa
instalatora
Dipol S.J.
ul. Ciepłownicza 40, 31-587 Kraków
tel.: (12) 644-57-18, faks: (12) 686-30-17
[email protected] www.dipol.com.pl
Oświetlenie
w monitoringu
Czym właściwie jest światło?
Światło to energia w formie promieniowania
elektromagnetycznego. Ludzkie oko widzi
promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie długości fali od 380 do 780 nm. Kamery CCTV, mogą rejestrować obraz również
w świetle z zakresu podczerwieni o długości
fali do ok. 970 nm. Niezależnie od tego, czy
mówimy o siatkówce ludzkiego oka, czy o matrycy CCD (CMOS) kamery, początkowy etap
kształtowania obrazu polega na przetwarzaniu informacji ze strumienia świetlnego na
sygnał elektryczny.
działania oświetlaczy podczerwieni można
zaobserwować w pomieszczeniach niż na zewnątrz.
Wielkością, która dla celów CCTV najlepiej definiuje oświetlenie, jest jego natężenie. Określa ono jasność w danym punkcie. Jednostką
pomiaru natężenia oświetlenia jest luks [lx],
a jego pomiaru można dokonać luksometrem.
W tabeli 1 przedstawiono typowe wartości
natężenia oświetlenia odniesione do przykładów z natury.
Do większości zdarzeń na obszarach
monitorowanych przez kamery dochodzi
nocą. By stworzony system skutecznie monitorował teren przez całą dobę, instalator
musi dysponować podstawową wiedzą o
oświetleniu.
wzrostem długości fali „żarzący się” reflektor
jest mniej widoczny dla ludzkiego oka. Reflektory IR generujące promieniowanie o długości fali: 840 nm mogą być jeszcze widoczne,
ale mają relatywnie długi zasięg. O długości
940 nm są praktycznie niewidoczne dla oka,
pozwalają zbudować dyskretny system monitoringu o niskim koszcie utrzymania.
Jak kamery „widzą” podczerwień?
Przy niedostatecznym oświetleniu kamera
przechodzi w tryb pracy czarno-biały (filtr
podczerwieni jest usuwany), włączony zostaje oświetlacz podczerwieni. O tym jak „dobry”
będzie obraz z kamery, decyduje jej czułość
w zakresie długości fal generowanych przez
reflektor podczerwieni. Przykładową zależność pomiędzy nimi widać na rys. 1.
Aby strumień świetlny mógł nieść użyteczne informacje, musi ulec zjawisku odbicia od
oglądanych przedmiotów. W zależności od
długości fali ulega większemu lub mniejszemu
odbiciu i pochłonięciu. Przykładowo, zielony
obiekt odbija fale o długości odpowiadającej
kolorowi zielonemu, natomiast pochłania fale
o innej długości. Oświetlony światłem białym,
zawierającym składowe wszystkich kolorów,
będzie zielony, ale po oświetleniu światłem
czerwonym, niezawierającym koloru zielonego, będzie wydawał się czarny. Światło odbite
od przedmiotu niesie informacje o jego barwie i kształcie.
Skuteczność oświetlenia IR zależy w dużym
stopniu od rodzaju oświetlanych przedmiotów i ich otoczenia. Znacznie lepsze efekty
Kiedy ilość światła oświetlającego scenę jest
niewystarczająca do utworzenia użytecznego
obrazu z kamery CCTV, należy zastosować dodatkowe źródło światła. Może to być:
• oświetlenie tradycyjne (lampy, reflektory),
• reflektory podczerwieni.
Oświetlenie tradycyjne to światło z zakresu widzialnego, pochodzące zwykle od lamp
żarowych lub jarzeniowych, umożliwia otrzymanie wyrazistego, kolorowego obrazu, chociaż barwa świecenie takich lamp zniekształca
(zakłóca) kolory rzeczywiste. Ale fakt, że jest
widzialne, umożliwia łatwe obejście oświetlonych stref. Ponadto wymaga sporo energii
zasilającej i częstych konserwacji, co podnosi
koszty.
Reflektory podczerwieni generują promieniowanie z zakresu bliskiej podczerwieni, tj.
fale o długościach 700…1000 nm. Wraz ze
Tab. 1.
Rys. 1. O tym, jak „dobry” będzie obraz z kamery decyduje jej czułość w zakresie długości fal generowanych
przez reflektor podczerwieni
Natężenia
światła [lx]
0,0001
0,002
0,01
0,27
1
100
400
10 000-25 000
32 000-120 000
Przykład
Noc, zachmurzone niebo
Noc, bezchmurne niebo,
światło od gwiazd
Noc, księżyc w kwadrze
Noc, pełnia księżyca
Pełnia w strefie międzyzwrotnikowej
Pochmurny dzień
Wschód, zachód słońca
Bezchmurny dzień
Bezpośrednie światło słoneczne
systemy alarmowe nr 2, marzec – kwiecień 2014
Z wykresu wynika, że typowe przetworniki
mają słabą czułość w zakresie fal o długości
powyżej 700 nm, a dla fal powyżej 900 nm jest
ona niewystarczająca. Nowoczesne przetworniki radzą sobie z tym problemem znacznie
lepiej. Przykładowo, polepszona czułość przetwornika Exview – ponad dwukrotnie większa
od typowych przetworników w zakresie fal IR
– sprawia, że efektywność oświetlania reflektorami IR jest znacznie większa. Przy oświetleniu falami o dużych długościach należy też
pamiętać o stosowaniu obiektywów dobrej
81
Tab. 2.
Powierzchnia/materiał
Współczynnik odbicia
Śnieg/biała kartka
80...85%
Szyba
70%
Beton
50%
Jasne drewno
45%
Parking z samochodami
40%
Park, drzewa
20%
Pusty parking asfaltowy/
czarna kartka
5%
jakości, z korekcją w zakresie podczerwieni.
Warto wybierać obiektywy o jak największej
jasności (parametr F o jak najmniejszej wartości).
Korekcja w zakresie podczerwieni pozwala
uniknąć problemów ze zmianą ostrości po
przejściu kamery w tryb czarno-biały, a obiektyw o dużej jasności przepuści więcej światła.
Zasięg działania
oświetlacza podczerwieni
Zasięg reflektora IR, oprócz mocy oświetlaczy, zależy m.in. od rodzaju powierzchni
1m
64lx
2m
16lx
4m
4lx
Rys. 2. Zmiana natężenia światła w zależności od odległości
oświetlanych przedmiotów. Parametrem,
który pozwala w przybliżeniu ustalić, na jaką
odległość będzie działał reflektor, jest współczynnik odbicia promieniowania (reflektancja
materiału). Określa on, z jaką intensywnością
dany materiał odbija promieniowanie IR, które
dociera do przetwornika kamery.
W tabeli 2 zaprezentowano orientacyjną
wartość tego współczynnika dla różnych powierzchni i materiałów.
Dobierając doświetlacz o odpowiedniej
mocy należy pamiętać, że natężenie oświetlenia maleje odwrotnie proporcjonalnie do
8m
1lx
kwadratu odległości od źródła. Co to oznacza
w praktyce?
Jeśli obiekt w odległości 10 m od źródła światła otrzymuje 90 luksów, to po przeniesieniu
go na odległości 30 m natężenie światła wyniesie 10 luksów (3 razy większa odległość to
9 razy mniejsze natężenie).
Gdy jest wymagany większy zasięg przy tym
samym natężeniu oświetlenia, to zgodnie
z regułą odwrotności kwadratu odległości, łącząc cztery źródła światła, osiągniemy 2-krotne powiększenie zasięgu świecenia przy tym
samym kącie świecenia (rys. 2). 
systemy alarmowe nr 2, marzec – kwiecień 2014