Ipari hálózati eszközök alkalmazása biztonságtechnikai rendszerekben

A mai biztonságtechnikai eszközök egyre nagyobb hányadát – legyenek azok kamerák, beléptető-, tűzjelző-, vagy behatolásjelző rendszerek – IP hálózatok kapcsolják össze, azon belül is kiemelkedő szerep jut az Ethernet hálózatoknak. Így azt gondolhatnánk, hogy ezek tervezésénél és kivitelezésénél a telepítők nagy gondossággal járnak el, ám a tapasztalatok szerint ez nem minden esetben van így. Ebben a cikkben a speciális terepeken telepítésre kerülő eszközökről írunk, itt olyan környezetről beszélünk, ahol a szokásos környezeti terhelésnél jóval nagyobb igénybevételt kell a technikáknak elviselniük.

Ipari környezet

Célszerű tisztázni azt, hogy mit is értünk ipari környezeten. Ez egy gyűjtőfogalom, amibe azokat az eszközöket soroljuk, amelyeket mostoha körülmények között kell telepíteni és üzemeltetni. Ezek gyakran ténylegesen ipari üzemekben, környezetben vannak jelen, de gyakorlatilag bármilyen telepítési környezetet ideértünk, ahol fennállnak az alábbiak:

  • Nagy mechanikai igénybevétel
  • Nagy hőmérséklet tűrési tartomány (pl. -40C° – +75C°)
  • Fokozott vízállóság (pl. IP67)
  • Nagy páratartalom elviselés (pl. 20% – 80%)

A telepítők gyakran elintézik azzal az ilyen jellegű munkákat, hogy egy zárt szekrénybe helyeznek el hagyományos, irodai környezetbe szánt eszközöket. Az, hogy ez miért nem helyes, egy egyszerű példával igazolható. Egyre gyakoribb igény különböző – elsősorban tömegközlekedési – járművek felszerelése videó megfigyelő rendszerekkel. Ezeken a járműveken jellemzően a szokásosnál nagyobb a páratartalom, magas a hőmérséklet, ahol el lehet helyezni az eszközöket, de a legnagyobb problémát a rázkódás okozza. A hagyományos RJ-45 kivitelű csatlakozók nem alkalmasak arra, hogy elviseljék ezt, így olyan speciális csatlakozókat (pl. M12) kell használni, amelyek elbírják ezt az igénybevételt.

Tápellátás

Ipari környezetben kulcskérdés a tápellátás. Egy irodai környezetben legtöbbször néhány méteren belül találunk egy konnektort, így ez nem jelent különösebb gondot. Ipari környezetben egészen más a helyzet. A szokásos 230V-os hálózat általában nem, vagy csak nagy távolságban áll rendelkezésünkre. Szerencsére a végberendezések (kamerák, érzékelők, beléptető pontok, stb.) nagy része nem igényel nagy teljesítményt, így megtáplálhatók az adatkábelen keresztül, ezt a technológiát nevezzük PoE-nak. Ennek röviden az a lényege, hogy az adatkábel bizonyos érpárjait használjuk fel az egyenáramú tápfeszültség (legtöbbször 48V) továbbítására. Ma már többféle PoE szabvány létezik, az alap 802.3at, ami fogyasztói oldalon 12,95W maximális teljesítményű eszköz tápellátását teszi lehetővé. Létezik 30, 60, vagy akár 100W-os fogyasztót táplálni képes megoldás is. A tápellátásnál fontos szempont az állandóság, ennek érdekében az ipari ethernet switch-ek rendelkeznek alternatív betáplálási lehetőséggel. Nagy gondot kell fordítanunk a túlfeszültség elleni védelemre, ugyanis a kültérben – gyakran nagy magasságban – elhelyezett eszközök fokozottan ki vannak téve a villámlás hatásainak. Ezek gyakran nem elsődleges (belecsap az eszközbe a villám), hanem ún. másodlagos hatásként jelentkeznek, azaz a villám által gerjesztett elektromágneses térben bekövetkezett hirtelen változások okozzák az eszközök meghibásodását. Nyári időszakban szignifikánsan több hálózati berendezés hibásodik meg ilyen okokból, ráadásul a PoE táplált eszközök különösen érzékenyek erre.

Forrás: Laczkó Gábor

Forrás: Laczkó Gábor

A földelés megfelelő kialakításával és túlfeszültség védők használatával jelentősen csökkenthető az ilyen jellegű hibák előfordulásának gyakorisága. Mi van akkor, ha egyáltalán nincs a közelben hadra fogható tápfeszültség? Nem kell csüggednünk, hiszen néhány napelemmel előállíthatjuk az eszközeink működtetéséhez szükséges energiát. Itt is van olyan megoldás, ami egy ipari hálózati eszközzel megoldja az akkumulátor töltését és annak menedzselését, biztosítja a csatlakoztatott végberendezések tápellátását és adatkapcsolatát, valamint az egész rendszer menedzselhetőségét.

Redundáns adatátvitel

A kritikus környezetek megkívánják az állandó adatátvitelt. A megbízható adat kapcsolathoz a megbízható eszközökön kívül arra is szükség van, hogy a rendszer legyen ellenálló az átviteli útvonalak sérülésével szemben. Ezt úgy érhetjük el, hogy gyűrű hálózati topológiákat alakítunk ki és az elsődleges útvonal sérülése esetén a rendszer nagyon rövid időn belül és természetesen automatikusan álljon át egy alternatív útvonalra. Ennek egy lehetséges megoldása az IEEE 802.1w RSTP protokoll, amelynek alkalmazásával a hálózat 20ms-on belül helyreállítja az üzemszerű működését abban az esetben, ha az elsődleges átviteli útvonal megsérül.

Forrás: Laczkó Gábor

Forrás: Laczkó Gábor

Ipari hálózati eszközök különböző kivitelekben

Mivel ezeknek az eszközöknek változatos helyszíneken kell működniük, így a kivitelt tekintve széles a választék. Vannak „C” sínre szerelhető modellek, amelyeket a többi ipari eszköz mellé egyszerűen bepattinthatunk. Vannak lapos kivitelű eszközök, azokhoz a telepítési helyekhez igazodva, ahol nem áll rendelkezésre elég mély szekrény. Vannak ipari Wi-Fi eszközök és 4G LTE hálózatokon működő router-ek, valamint a már említett M12 csatlakozóval ellátott switch-ek, amelyek akár víz alatt is képesek működni és jól bírják a rázkódást. Így csak a tervezőkön és telepítőkön múlik az, hogy megfelelő eszközt választanak-e egy ipari környezetbe.

Laczkó Gábor
Aspectis Kft