Uloga svjetla u radunadzornih sistema

Od kritične infrastrukture do privatnog vlasništva, sistemi zaštite perimetra koriste se u raznim aplikacijama. Za njih su ključni izvori svjetla koji su dizajnirani da poboljšaju performanse sigurnosnog sistema
Priredio: Mirza Bahić
E-mail: redakcija@asadria.com

Kao prva linija odbrane perimetra i zaštite ključnih resursa, videonadzorne kamere su istovremeno i sredstva odvraćanja od napada i alat za njihovu detekciju. Zajedno s ostalim sigurnosnim uređajima najčešće se postavljaju uz ograde duž perimetra, a kako bi zadržale efikasnost i ponudile dovoljno kvalitetnu sliku sigurnosnom osoblju u svako doba dana ili noći, neophodno im je visokokvalitetno osvjetljenje. Ipak, svaka kamera dolazi u paketu sa svojim zahtjevima u pogledu tipa osvjetljenja za konkretnu lokaciju. Zato je potrebno dobro ispitati svaki aspekt rasvjete za ove sisteme ako se iz njih želi izvući maksimalan učinak.

Šta je svjetlo za videonadzorne sisteme?
Performanse svakog CCTV sistema ne ovise samo o ključnim komponentama kamere i objektiva već i o količini, kvalitetu i distribuciji dostupne svjetlosti. Svjetlost određuje može li se neki objekt uopće primijetiti i na kojim udaljenostima. Istovremeno, kvalitet i smjer svjetlosti umnogome određuju i sam izgled praćenog objekta. Svjetlost je energija u vidu elektromagnetnog zračenja. Talasna dužina svjetlosti (poznata i kao frekvencija) određuje njenu boju i vrstu. Ljudsko oko uočava samo vrlo uski raspon talasnih dužina od približno 400 nm (ljubičasta) do 700 nm (crvena). Međutim, videonadzorne kamere mogu detektirati svjetlost izvan dometa ljudskog oka, što im omogućava da se koriste ne samo bijelim već i infracrvenim svjetlom (715–950 nm) za noćni videonadzor.

Ponašanje svjetlosti varira ovisno o materijalu ili površini s kojom dođe u dodir. Kada dospije na određenu površinu, ona se reflektira, raspršuje, apsorbira ili, još češće, proizvodi više različitih učinaka istovremeno. Većina površina reflektira neki element svjetlosti. Općenito, što je bljeđa površina, to se više svjetlosti reflektira. Crne površine apsorbiraju vidljivu svjetlost, dok je bijele gotovo u potpunosti reflektiraju. Infracrveno svjetlo se ne reflektira na isti način kao vidljivo. Tačnije, način reflektiranja infracrvenog svjetla ovisi o prirodi materijala koji s njim ostvaruje interakciju.

Odnos svjetlosti i boje
Talasne dužine svjetlosti vidljive ljudskom oku mozak tumači kao boje u rasponu od 400 nm (ljubičasta) do 700 nm (crvena). Između ovih talasnih dužina nalaze se druge boje: indigo, plava, cijan, zelena, žuta i narandžasta. Kada se vidljiva bijela svjetlost podijeli na sastavne dijelove pomoću prizme ili u dugi, boje postaju vidljive. Prije 17. stoljeća vjerovalo se da boja postoji u samim predmetima, bez obzira na svjetlost kojoj su izloženi. Naučnik Isaac Newton je dokazao da je sama svjetlost pravi izvor onoga što percipiramo kao boju. Zeleni list izgleda zeleno jer odražava zelene talasne dužine prisutne u bijeloj svjetlosti.

Uzmimo lakši primjer: kada kupujete odjevni predmet u boji, često ga nosite do vrata ili prozora kako biste provjerili kako izgleda na dnevnom svjetlu. To je zato što znate da unutarnja rasvjeta sa žarnom niti, iako bijela, ima nešto drugačiju mješavinu talasnih dužina od vanjske svjetlosti i tako mijenja ili kreira prividnu boju odjeće. Isto važi i za CCTV sisteme. Izlazni signal u vidu boje iluminatora utječe na boju koju kamera vidi i koja se prikazuje na ekranu. Naprimjer, ulična rasvjeta često proizvodi žućkasto svjetlo, što može pokvariti izgled slike u boji u videonadzornim sistemima. Postizanje preciznih slika u boji zbog vanjskih utjecaja zato predstavlja pravi izazov. Da bi se dobile slike s nadzornih kamera u pravilnoj boji, iluminatori bijele svjetlosti trebaju osigurati osvjetljenje korigirano prema boji i usklađeno s vidljivim spektrom.

Obojeni objekti selektivno reflektiraju svjetlost. Oni odražavaju samo talasne dužine (tj. boje) koje vidite i apsorbiraju ostatak. Crveni cvijet, naprimjer, sadrži molekule pigmenta koje apsorbiraju sve talasne dužine u bijeloj svjetlosti osim crvene, tako da je crvena jedina boja koju cvijet reflektira. Na nižim talasnim dužinama od vidljivog spektra zračenje postaje ultraljubičasto (UV). Ono oštećuje kožu i uzrokuje tamnjenje, zbog čega je nedovoljno dobra opcija za CCTV. Na većim talasnim dužinama od vidljivog spektra zračenje postaje infracrveno (IC ili IR).

Infracrveno svjetlo
Infracrveno svjetlo je ono koje ljudsko oko ne može vidjeti, ali jednobojna nadzorna kamera može. U blizini raspona infracrvenog svjetla je svjetlo veće talasne dužine od vidljivog spektra koje se kreće između 700 i 1.100 nm. Ono se koristi za videonadzor. Za iskorištavanje infracrvenog svjetla koriste se jednobojne ili kamere za rad u dnevnom i noćnom režimu. CCTV kamere koje koriste infracrveno svjetlo pružaju jednobojne slike. Idealne primjene su one koje zahtijevaju prikriveni nadzor ili one kod kojih se zbog smanjenja svjetlosnog zagađenja izbjegava čak i niži nivo otvorenog osvjetljenja.

Izvori osvjetljenja
U kontekstu potreba videonadzora, vijek trajanja sijalica je ograničen i one su vrlo neefikasne, a također i prilično skupe za korištenje i održavanje. Istovremeno, krajnji korisnici su se odmakli od upotrebe proizvoda za rasvjetu na bazi halogena u korist LED rasvjete s dužim vijekom trajanja. Sijalice sa žarnom niti su prve razvijene i vrlo su neefikasne jer troše 90% ulazne energije kao toplinu. Njihova toplotna snaga je takva da mogu zagrijati okolne objekte u neposrednoj blizini. Halogene sijalice nude tek minimalno povećanje efikasnosti, ali i dalje troše čak 85% ulazne energije u vidu topline. Iako su manjih dimenzija, one su pod većim pritiskom od sijalica sa žarnom niti, zbog čega imaju izuzetno tople površine koje su opasne na dodir. Dovođenje žarulje u kontakt sa hladnim površinama, poput otisaka prstiju, može uzrokovati kvar na sijalici.

Fluorescentna rasvjeta
Primjena ovog vida rasvjete u videonadzoru je ograničena zbog uočenih mana u kombinaciji sa CCTV kamerom. Ove sijalice su male snage i dizajnirane su uglavnom za unutrašnje instalacije. Budući da imaju široko raspršeni izvor svjetla, izlaznu svjetlost je teško fokusirati i kontrolirati. Ipak, fluorescentne sijalice su mnogo efikasnije od sijalica sa žarnom niti jer rade s približno 40% efikasnosti, odnosno 60% ulazne energije troše na toplotu. Mnogo su hladnije od onih sa žarnom niti i mogu pružiti ekvivalentnu snagu uz znatno manju ulaznu energiju. Međutim, proizvode treperenje neprimjetno za ljudsko oko, ali izrazito vidljivo za kamere kojima se ono manifestira kao “bljeskanje”. Upravo ta osobina fluorescentno osvjetljenje čini neprikladnim za videonadzor.

HID sijalice
Za CCTV se mogu koristiti HID sijalice. Efikasne su, nude dobru reprodukciju boja i imaju dug životni vijek, koji ide i do 12.000 sati. Međutim, one pate od sporog starta (2–3 minute) i ne mogu se uključiti odmah nakon isključenja. Efikasnije su i do 60-80% u poređenju sa sijalicama sa žarnom niti i fluorescentnim sijalicama i nude mnogo više svjetlosti. Dostupni su modeli s natrijem niskog pritiska (koji je neprikladan za CCTV zbog svoje žute nijanse) i natrijem visokog pritiska (koji je prihvatljiviji, ali nudi lošiju reprodukciju boja). Tu su i metalhalogenidne sijalice koje pružaju vrlo prirodnu, hladnu i čistu bijelu svjetlost s naprednom definicijom boja. HID lampe se obično koriste za ulično osvjetljenje i u automobilskim svjetlima.

LED rasvjeta
LED diode su poluvodiči koji prirodno emitiraju uski pojas svjetlosti. Njihova upotreba se brzo proširila zahvaljujući jasnim tehničkim prednostima. LED diode su relativno skupe, ali pružaju izuzetno dug vijek trajanja i do 100.000 sati. Poređenja radi, fluorescentne sijalice obično traju 10.000 sati, a one sa žarnom niti do 1.000. Efikasnost LED dioda je obično 80–90%, a najveća efikasnost dolazi od LED-a koji proizvodi crveno svjetlo. Prednosti LED dioda uključuju izuzetno nisku potrošnju električne energije, niske radne temperature i kontinuitet boja tokom cijelog vijeka trajanja. Za razliku od tradicionalnih sijalica, vrlo su izdržljive, neosjetljive na vibracije, a zbog tvrdog kućišta teško ih je oštetiti. One su također sposobne emitirati svjetlost na određenoj talasnoj dužini bez potrebe za filterom, brzo se aktiviraju, a upravljanje napajanjem i toplinom igra važnu ulogu u izvlačenju maksimalnih performansi.

Crveno ili bijelo?
Ako vam je potrebno osvjetljenje za sigurnosne kamere i druge svrhe, bijela svjetlost je dobra opcija. Naprimjer, bijelo svjetlo je optimalno za parkirališta, garaže, parkove, utovarne prostorije i sve lokacije na kojima osoblje mora imati dobru vidljivost da bi obavljalo svoj posao. Prednost bijelog svjetla je to što nudi dovoljno kvalitetnu rasvjetu i ljudima i sigurnosnim kamerama. Kao što je ranije spomenuto, infracrvena svjetla su najbolja za tajnu, odnosno prikrivenu upotrebu, naprimjer kada ne želite da uljezi ili druge osobe znaju da ih neko promatra. IC svjetlo je dobra opcija i kada imate bliske susjede koji bi se mogli žaliti na noćno svjetlo ili kada postoje ograničenja u pogledu nivoa rasvjete koja utvrđuju lokalne vlasti. Budući da su IC svjetla gotovo nevidljiva, još jedna prednost njihovog korištenja je to što vaše kamere mogu pratiti sve uljeze, a da oni to i ne znaju. Tako možete lako otkriti potencijalne slabe tačke u vašem cjelokupnom sigurnosnom sistemu unutar perimetra. Što se tiče nedostataka bijelog svjetla, rasvjeta na stubovima može uzrokovati svjetlosno zagađenje. Istovremeno, infracrveno svjetlo ne može dodati boju videozapisima niti raditi u kombinaciji s detektorima pokreta kako bi se uljeze odvratilo od napada.

Kako procijeniti troškove održavanja osvjetljenja?
Pitanja zaštite okoliša i potrošnje energije su već dugo prioriteti na globalnom nivou. Iako se ogromna količina novca u svijetu koristi za rasvjetu, veći dio ove potrošnje odnosi se na neefikasno ili nepotrebno osvjetljenje, zbog čega je neophodna optimizacija. Pritisak da se uštedi energija uz praćenje tekućih troškova stalno se povećava. Lokalne vlasti i privatna industrija traže metode za uštedu energije, a rasvjeta je jedna od oblasti kojoj treba posvetiti posebnu pažnju. Tradicionalno osvjetljenje, uključujući i CCTV osvjetljenje, omogućavaju sijalice sa električnim napajanjem. Iako su neke efikasnije od drugih, sadašnjost i budućnost osvjetljenja pripadaju LED diodama. U usporedbi s bilo kojim drugim izvorom svjetla, LED diode osiguravaju znatne uštede na potrošnji električne energije i nude dugovječne performanse uz male troškove održavanja.

Svjetlosno zagađenje i CCTV?
Svjetlosno zagađenje je globalni problem uzrokovan neefikasnom, nametljivom i nepotrebnom upotrebom umjetne svjetlosti. Simptomi uključuju nepreglednost, višak osvjetljenja i odsjaj na nebu. Svjetlosno zagađenje je i važna politička tema s obzirom na postojanje zakona o kontroli i kažnjavanju u ovoj oblasti. Odgovornost profesionalaca za CCTV je da omoguće sisteme osvjetljenja koji paralelno pružaju slike visokog kvaliteta i minimiziraju svjetlosno zagađenje.

Postoji više kategorija svjetlosnog zagađenja. Do upada svjetla dolazi kada ona uđe u zonu ili područje u kojoj je nepoželjna. To uključuje ulazak kroz prozor ili u obližnje zone. CCTV rasvjeta mora biti dizajnirana tako da poštuje zone privatnosti.
Kada je u pitanju videonadzor, odsjaj može biti problem kada je kamera usmjerena direktno u izvor svjetla, poput ulične rasvjete. Nepreglednost se javlja kada gusto grupisani izvori svjetla kreiraju intenzivno svjetlo koje može odvratiti pažnju od željene mete. Ako se koristi u prevelikim količinama, svjetlo uzrokuje osvjetljenje iznad nivoa koji je prihvatljiv i potreban. To je obično uzrokovano lošim specifikacijama i doprinosi rasipanju energije i prekomjernoj ekspoziciji unutar slike. Sjaj nad naseljenim mjestima poznat je kao odsjaj na nebu, a uzrok je kombinacija loše usmjerene svjetlosti i one koju reflektiraju ciljani objekti. Ova pojava smanjuje kontrast na nebu i zaklanja zvijezde tokom noći.

Posljedice svjetlosnog zagađenja
Postoje brojni problemi povezani sa svjetlosnim zagađenjem. Prekomjerna upotreba svjetla u videonadzornim sistemima može, zapravo, smanjiti nivo sigurnosti i zaštite umjesto da je poveća. Loše ili neadekvatno instalirano osvjetljenje može dovesti do pojave izraženijih kontrasta unutar slike. To obara ukupni nivo kvaliteta slike ili kreira duboke sjene unutar kojih se uljezi mogu neopaženo sakriti. Osim toga, iako višak osvjetljenja može umanjiti kvalitet prikaza i slike CCTV sistema, ova pojava kod prolaznika često stvara lažni dojam sigurnosti. S obzirom na zakone koji danas reguliraju ovu oblast, stvaranje nepotrebnog svjetlosnog zagađenja u nekim zemljama može povlačiti i prijetnju kaznenim mjerama. Instalateri bi trebali biti svjesni da profesionalna CCTV rasvjeta treba biti kvalitetno specificirana, dobro osmišljena i precizno usmjerena. Snop svjetla treba usmjeriti prema dolje kako bi se smanjilo izlijevanje svjetlosti. Na bijelo svjetlo treba obratiti posebnu pažnju kako bi se osiguralo da je samo ciljno područje osvijetljeno.

Rasvjeta koju aktiviraju događaji
Kako bi dodatno smanjili potrošnju električne energije, instalateri mogu razmotriti upravljanje rasvjetom putem telemetrije ili PIR alarma. Dodatna opcija je i korištenje rasvjete koju aktiviraju događaji jer se tako smanjuje potrošnja energije i produžuje vijek trajanja proizvoda. Sa sistemima bijele svjetlosti ova tehnologija pomaže i u smanjenju svjetlosnog zagađenja. Iako je aktivacija pokrenuta događajem pogodna za LED osvjetljenje, ona nije uvijek poželjna opcija za CCTV rasvjetu zasnovanu na sijalicama. Kontinuirano uključivanje i isključivanje stvara veliki pritisak na sijalicu i dodatno skraćuje njen radni vijek. Osim toga, osvjetljenje koje se aktivira na bazi događaja posebno je neprikladno za metalhalogenidne izvore svjetla zbog zagrijavanja (ili brzine treptanja svjetla) žarulje. Pod uvjetom da je vidljivo, osvjetljenje pokrenuto događajem može proaktivno odvratiti uljeze i spriječiti činjenje krivičnog djela. Ovo je posebno korisno pri osvjetljenju bijelim svjetlom.

Prilagodljiva rasvjeta
Tehnologija prilagodljive rasvjete omogućava instalateru da podesi svjetlosnu projekciju iz uređaja kako bi se odgovorilo konkretnim zahtjevima svake instalacije. Podešavanje je brzo i praktično, a svaki ugao svjetlosti se lako bira. Prilagodljivo osvjetljenje pomaže u postizanju ravnomjerno raspoređene svjetlosti. Standardni fiksni iluminatori nude kvalitetan izvor svjetlosti u centru slike. Pri tome, intenzitet svjetla se pomiče lijevo i desno iz središta jer svjetlo mora putovati sve do cilja i natrag. Prilagodljivo osvjetljenje minimizira varijacije u nivou osvjetljenja unutar scene tako što smanjuje maksimalnu količinu središnjeg osvjetljenja. Istovremeno, vrši se pomicanje zamišljenih tačaka maksimalne svjetlosti prema zonama izvan slike. To su ujedno i područja u kojima ona mora biti intenzivnija dok putuje do cilja i natrag do kamere.

Važnost ravnomjernog osvjetljenja
Najvažniji aspekt u projektiranju svakog sistema rasvjete za CCTV je postizanje ravnomjernog osvjetljenja. Svi sistemi za praćenje slika, u rasponu od ljudskog oka do nadzorne kamere i objektiva, teško se nose s pojavom velikih razlika u pogledu intenziteta svjetlosti unutar vidnog polja. Kao ilustraciju, uzmimo za primjer vožnju automobila noću. Tokom vožnje možete jasno vidjeti detalje ispred sebe sve dok putujete praznom cestom oslanjajući se samo na farove iz automobila. Međutim, kada se automobil približi iz suprotnog smjera, vaša vidljivost se drastično smanjuje. Zašto je tako? Iako se količina svjetla unutar scene zapravo pojačala, u toj situaciji se nakratko javila i prevelika, tj. maksimalna količina svjetla (iz nadolazećeg automobila), tako da se šarenica u vašem oku zatvara i tako utječe na vaš noćni vid. Ista stvar se događa s videonadzornim kamerama. Svijetle mrlje unutar slike uzrokuju zatvaranje objektiva i narušavaju performanse videonadzornih sistema tokom noći. Zato je za postizanje najboljih rezultata za CCTV nadzor tokom noći neophodno osigurati ravnomjerno osvjetljenje.