Embedded Design
Videoüberwachung auf Schienen
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Die richtige IP-Video-Überwachungskamera wählen
Die richtige IP-Video-Überwachungskamera wählen
Bei den vielen Standards, die Video-Überwachungssysteme im Schienenverkehr erfüllen müssen, ist es extrem wichtig, den richtigen Anbieter mit der optimalen Lösung und den richtigen Produkten auszuwählen. Die Produkte müssen robust genug sein, um den rauen Umgebungsbedingungen wie Wetter, Erschütterung, Vibrationen und elektromagnetische Interferenzen zu widerstehen. IP-Kameras sollten auf Basis der folgenden Kriterien ausgewählt werden:
Robuste Konstruktion: Die Standards EN 50155 und IEC 60571 sind essenziell für Geräte und Ausstattung in Schienenverkehrsumgebungen. Sie regulieren die Leistung, Erschütterungs- und Vibrationsfestigkeit, die Betriebstemperatur sowie die EMV-Kriterien, um zuverlässigen Betrieb sicherzustellen.
Optimale Videoleistung: Die Videoleistung definiert sich über die Bildauflösung, die Bildrate und die Videoqualität. Je höher die Videoleistung ist, desto schärfer ist das Video. Dies bedeutet jedoch auch größere Bandbreitennutzung und zusätzlichen Speicherbedarf. Die vorherrschende Auflösung im Schienenverkehr ist VGA mit 640 × 480 Pixeln bei 5 bis 15 Bildern pro Sekunde. MJPEG (Motion JPEG) ist der bevorzugte Codec (Kodierungs-/Dekodierungsverfahren).
In letzter Zeit werden allerdings Bilder in HD-Auflösung (1280 × 720) mit dem Codec H.264 immer beliebter, da sie mit guter Videoqualität, hoher Kompressionsrate und niedriger Latenz aufwarten. Daher rührt auch die Empfehlung für die Videoleistung im Standard IEC 62580-2 wie in folgender Tabelle ersichtlich:
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| Auflösung | Max. Bildrate | |
|---|---|---|
| Innen (Waggon) und außen, Blick zurück | Min. 4CIF (704 × 576) | 15 |
| Vorwärts/Rückwärts/Bahnsteig | Min. 1.280 × 720 | 25 |
Tabelle. Empfehlung für die Videoleistung in IEC 62580-2.
Bildqualität hängt von vielen Faktoren ab
Die Bildqualität hängt direkt mit der Kameralinse, dem Sensor und den Steuerparametern zusammen. Für optimale Bildqualität sollten neben der Einsatzumgebung der Kamera folgende Umstände betrachtet werden:
Field of view (FOV) - Sichtfeld: Das Sichtfeld entscheidet über den Aufnahmebereich der Kamera, der vom Blickwinkel der Linse abhängt. Im Allgemeinen sind die Brennweite und die Installationsposition (Höhe und Winkel des Kamerakopfes) entscheidend für die Bestimmung des Sichtfelds.
Ausleuchtung (Lux): Die Bildqualität hängt sehr stark von der Beleuchtung ab. In einer abgedunkelten oder schlecht beleuchteten Umgebung sollte die IP-Kamera mit einem Hoch-/Niedrig-Lux-Leistungssensor ausgestattet sein bzw. sogar über Tag-/Nachtfunktion verfügen, um eine gute Bildqualität zu liefern. Üblicherweise ist die Leistung von CCD-Sensoren (CCD = Charge-coupled Device) bei niedrigen Luxwerten besser als die von CMOS-Sensoren (CMOS = Complementary Metal Oxide Semiconductor). Da sich die CMOS-Technologie jedoch schneller entwickelt als CCD, können die aktuellsten CMOS-Sensoren im Niedrig-Luxbereich genauso gute Bildqualität liefern wie die CCD-Sensoren.
Kamera-Steuerungsparameter: Die Parameter für die Steuerung der Kamera umfassen den Dynamikumfang (Wide Dynamic Range, WDR), Gegenlichtkorrektur (Backlight Compensation, BLC), digitale Rauschunterdrückung (Digital Noise Reduction, DNR), Weißabgleich (ATW/ AWC) und elektrische Blende/Belichtung. Sie alle verbessern das Bild für die Anpassung an verschiedene Umgebungen und werden entsprechend der Umgebung eingestellt.
Weniger Aufwand bei der Installation lässt Systemintegratoren mehr Zeit für wichtigere Dinge. Die folgenden Produkteigenschaften sorgen für die mühelose Kamerainstallation:
Duale Montageoptionen: Aufgrund der Platzeinschränkungen in Zugwaggons gibt es zwei Montagemöglichkeiten für IP-Kameras, nämlich Oberflächenmontage (an der Decke oder Wand) und Einbaumontage (eingelassen).
Reduzierte Verkabelung:PoE-Unterstützung reduziert die Stromverkabelung und spart überdies die Installation einer Erdung, welche für die elektrischen Geräte in Zügen eine wirkliche Herausforderung darstellt.
Größe und Gewicht: Die ideale Größe einer IP-Kamera richtet sich nach dem verfügbaren Platz und ihrem Einsatz, z.B. zur Überwachung zwecks Aufklärung von Straftaten. Die meisten Menschen möchten nicht überwacht werden. Deshalb ist es besser, je kleiner die Kamera ist. Das Gleiche gilt für das Gewicht: je leichter, desto besser. Das wichtigste Kriterium ist nichtsdestotrotz die Konformität mit den Kriterien für Vibrationsfestigkeit, wie sie in der EN 50155 definiert sind.
Software-Konfiguration: Schienenverkehrsprojekte umfassen meist zahlreiche Züge, die aus hunderten von Waggons bestehen, die an ein System angeschlossen werden müssen. Darum ist es ein Plus, wenn die Software-Konfiguration einfach zu handhaben ist.
Lösung für den Schienenverkehr
Moxa hat eine komplette IP-CCTV-Lösung für den Schienenverkehr entwickelt, die Netzwerk-Switches, Drahtloskommunikation, IP-Videoprodukte, -Video-Management-Software und Netzwerkvideorekorder enthält. Drei verschiedene Arten von EN-50155-/EN-50121-3-2-konformen IP-Videokameras für den Einsatz in Waggons, als Rückblick-Kameras und als „versteckte“ Einbauversion sind robust konstruiert, mit M12-Steckern versehen, unterstützen PoE und bieten bis zu 1280 × 800 Pixel Auflösung mit MJPEG- oder H.264-Bildern für Live-Ansicht oder Aufnahme.
Die Kameras sind mit erweiterten Betriebstemperaturen von -40 bis 75 °C erhältlich und arbeiten ohne Lüfter oder Heiz-element, was sie beim Erreichen der geforderten langen Produktlebenszeiten im Schienenverkehr von 10 bis 20 Jahren unterstützt. Neben den Kameras bietet der Hersteller für eine Komplettlösung auch die passenden Ethernet Switches, Netzwerkvideorekorder, Wireless Access Points und Software an, allesamt mit einfacher Konfiguration, Installation und Wartung dank FLI-Technologie für die Auto-Konfiguration.
Der Autor
| Dr. Martin Jenkner |
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| Der promovierte Physiker war ab 2001 in der Halbleiterindustrie tätig und betrieb dort Grundlagenforschung, bevor er ins globale Produktmarketing wechselte. Seit 2009 verantwortet er bei Moxa in Unterschleißheim das Business Development im Bereich Industrial Ethernet Solutions. |
Jenkner@moxa.com
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