Mitteleuropa liegt in einer gemäßigten Klimazone - elektronische Installationen im Außenbereich können mit moderatem Aufwand realisiert werden. Das gilt auch für Videoüberwachungssysteme. Der nötige Wetterschutz bei Kamerainstallationen lässt sich mit speziellen Outdoor-Kameras oder zusätzlichen Wetterschutzgehäusen verwirklichen.

Es müssen nicht einmal Extremwetter wie Tornados, Orkane oder Hagelschauer mit tennisball-großen Hagelkörnern sein, auch die »normalen« Witterungsbedingungen fordern die Elektronik. Je nach Lage können auch in Deutschland Temperaturen zwischen -25°C und +55°C oder Windgeschwindigkeiten von 200 km/h zu den üblichen Umweltbedingungen gehören. Weitere Anforderungen an die zuverlässige Funktionsfähigkeit der Systeme stellen besondere Einsatzsituationen. Das kann zum Beispiel eine salzwasserhaltige Umgebungsluft, ständige Nässe oder auch eine chemische Belastung durch Abgase sein. Und gerade in solchen Bereichen, wie in Ex-Bereichen oder in Tunnels, kann Videoüberwachung unverzichtbar sein und sollte gerade dann, wenn eine Gefährdungssituation eintritt, nicht ausfallen und jederzeit Bildinformationen weiterleiten können.
Je nach Art der Einflussgröße wird eine Installation entweder physisch belastet, das heißt die Geräteinstallation unterliegt Verschleiß und fällt unerwartet vorzeitig aus, oder es treten Störungen bei der Bildaufzeichnung auf. Beide Risiken sollten durch spezielle Projektierungen und dem Einsatzort gerecht werdende Kameragehäuse kompensiert werden.

Temperatur

Die Einsatzfähigkeit elektronischer Komponenten wird maßgeblich von deren Temperaturverhalten beeinflusst. Wird ein Leiter bzw. ein Bauteil über Zimmertemperatur erwärmt, nimmt dessen elektrischer Widerstand üblicherweise zu. Kühlt er ab, sinkt der Widerstand. Überschreiten die Temperaturschwankungen die systemimmanenten Toleranzbereiche, kommt die Elektronik durch die sich ändernden Spannungen und Ströme - vereinfacht ausgedrückt - aus dem Takt und funktioniert nicht mehr. Das tatsächliche Temperaturverhalten einer elektronischen Baugruppe kann natürlich weit vielschichtiger sein.
Einzelne elektronische Bauteile, Kondensatoren, Prozessoren, Chips sind derzeit, wie Manfred Sperr, Produktmanager bei Funkwerk plettac electronic GmbH, erläuterte, in der Lage, Temperaturen von bis zu 110°C zu verkraften, Videokomponenten für den Einsatz in extremen Gegenden, etwa in Permafrostbereichen oder Wüsten - werden für eine Temperaturspanne von -40°C bis +70°C ausgelegt. Ist durch Sonneneinstrahlung mit Gehäusebelastungen von bis zu 90°C Grad Celsius zu rechnen, kann zur Temperaturreduktion mit zusätzlichen Sonnendächern gearbeitet werden. Diese Temperaturen stellen auch etwa die derzeitigen Grenzwerte der Videotechnik dar. Bei extremeren Umweltbedingungen müssen Kamerainstallationen gegebenenfalls mit Heizungen oder Kühlsystemen ergänzt werden.
Temperaturen und Luftfeuchten in Mitteleuropa stellen für Außenkamera Systeme somit keine Probleme dar. Standard-Komponenten sind dafür ausgelegt. Wesentlicher für mögliche Funktionsbeeinträchtigungen sind dagegen:

• Kondenswasser
• Regen/Schnee/Nebel
• Insekten
• Salzwasser-Umgebungen
• Hagel
• Blitz
• Wind/Vibrationen

Zu den häufig genannten, aber die Funktion so gut wie nie einschränkende Einflüssen zählt die Belastung von Kamerainstallationen durch Vögel oder deren Exkremente. Verschmutzungen in Bereichen der Optik kommen durch die Objektivausrichtung - meist schräg nach unten - so gut wie nie vor. Es handelt sich somit eher um ein ästhetisches Problem. Nestbau und störenden Bewegungen kann mit üblichen Vergrämungsmaßnahmen begegnet werden.

Lösungsansätze

Wesentlich für die Funktionsfähigkeit der Kameratechnik im Außenbereich ist, dass störende Umgebungsfaktoren die Hardware (Objektiv, Aufnahmechip, Prozessor, eventuell Speichereinheit) nicht beeinträchtigen. Notwendig ist daher eine Schutzhülle. Hier werden im Markt drei Lösungsvarianten angeboten:

• separate Wetterschutzgehäuse, in die die gewünschte Kamera eingesetzt wird,
• Outdoor-Kameras, das sind Kameras, die mit einem auf sie angepassten, geschlossenen Wetterschutzgehäuse geliefert werden,
• kombinierte In-/Outdoor-Kameras mit belüftetem Gehäuse.

Separate, geschlossene Wetterschutzgehäuse werden von sehr vielen Anbietern im Weltmarkt angeboten und eigentlich müsste sich für jede Videokamera ein passendes Gehäuse aus der Serienfertigung finden lassen. Gelegentlich allerdings mit etwas Mühe, denn, so erläuterte uns ein Sprecher von Distributor Videor, Rödermark, Kameragehäuse für Außenanlagen und die Befestigungscharakteristika der Kameras sind nicht genormt. Aber nur in besonderen Fällen, müssten Komponenten speziell gefertigt werden.
Mindestanforderung sollte die Schutzklasse IP 65 (nach DIN EN 60529) sein - das bedeutet, dass das Gehäuse staubdicht und »gegen Strahlwasser (Düse)« geschützt ist. Beeinträchtigungen durch Regen, Schnee oder auch durch Sabotage-Versuche mit dem Gartenschlauch werden damit zuverlässig verhindert. Besser, aber nicht zwingend notwendig, sind IP 66-Gehäuse, denen auch »starkes Strahlwasser« nichts anhaben sollte. Ist in besonderen Lagen, etwa Gebirgsrandlagen, mit starkem Hagelschlag zu rechnen, sind die Kameragehäuse hinsichtlich Widerstandsfestigkeit entsprechend auszulegen, etwa durch höhere Blechdicken.
Typische Wetterschutzgehäuse bestehen aus eloxiertem Aluminium, beschichtetem Stahlblech, V4A Edelstahl oder speziellen Kunststoffen. Manche Gehäuse verfügen zudem über Zertifikate für aggressive Atmosphären, zum Beispiel Salzwasser-Umgebungen. Dazu werden Muster aus Gehäuse-Baureihen auf speziellen Prüfständen unter kontrollierten Bedingungen getestet, der Hersteller garantiert danach die Funktionssicherheit der Baureihe.
Wetterschutzgehäuse sollten über eine beheizbare Frontscheibe und einen innenliegenden Lüfter verfügen. Die Heizung dient in erster Linie dazu, die Bildung von Kondenswasser und Eis auf der Frontscheibe zu vermeiden. Sie wird üblicherweise bei Gehäuse-Innentemperaturen unterhalb von 16°C in Betrieb genommen, der Lüfter oberhalb von 38°C. Aufgabe des Lüfters ist es, die Luft innerhalb des Gehäuses zirkulieren zu lassen, damit eine gleichmäßige Wärmeverteilung und eine bessere Wärmeableitung nach außen stattfinden kann. Heizung und Lüftung werden typischerweise mit 12 V Spannung betrieben und verbrauchen ca. 6 Watt. Eine PoE Stromversorgung (Power over Ethernet) nach IEEE 802.3af liefert am Anschlusspunkt einer Kamera etwa 13 Watt. Zieht man von diesem Wert die benötigte Leistung von 6 Watt für Heizung und Lüftung ab, verbleiben etwa 7 Watt Leistung, um die Kamera zu bedienen. Das kann ausreichen, muss aber nicht, insbesondere wenn auch Schwenk-Neige-Vorrichtungen oder Zoom-Objektive mit versorgt werden müssen. In der Kamera selbst ist der Prozessor der größte Verbraucher - und je leistungsfähiger dieser ausgelegt ist, beispielsweise für eine anspruchsvolle Bildauswertung, desto höher ist in der Regel der Stromverbrauch. Bei Außeninstallationen kann daher nicht jede PoE-fähige Kamera das Werbeversprechen einer eingesparten Extra-Stromversorgung einhalten.
Eine bequeme Variante der Lösung mit separaten Wetterschutzgehäusen sind die »Outdoor-Kameras«, gelegentlich im Namen mit dem Zusatz E (für environment) gekennzeichnet. Diese Kameras werden mit einem passenden Wetterschutzgehäuse, also als plug-n-play-Lösung, ausgeliefert. Ein Vorteil ist die größere Kompaktheit, da Gehäuse und Kamera optimal aufeinander abgestimmt werden können. Outdoor-Varianten gibt es für analoge und IP-Kameras für praktisch alle in Mitteleuropa anzutreffenden Umweltbedingungen.
Die dritte Gruppe sind wetterfeste Kameras mit belüftetem Gehäuse - der bekannteste Anbieter ist hier Mobotix. Dessen Kameras kommen in einem Temperaturbereich von -30°C bis +60°C ohne Heizung und Lüftung aus. Erreicht wird dies, so Norbert Raif vom Mobotix Partner ibc, durch eine besondere Gehäusegestaltung, unter anderem durch Außenöffnungen, die für eine Luftzirkulation sorgen. Die Gehäuseschutzklasse IP 65 kann trotz dieser Öffnungen erreicht werden. Konstruktionsbedingt weisen solche Kameras aber dennoch einige Eigenheiten auf. So verlangt ein Einsatz in aggressiven Atmosphären - zum Beispiel Salzwasser oder Chemikalienbelastung - ein zusätzliches Außengehäuse zum Schutz vor Korrosion. Die kleinen Lüftungsöffnungen in den Gehäusen können in entsprechend exponierten Lagen Insekten Zugang zum Unterschlupf gewähren. Das ist allerdings, so Norbert Raif, ein ziemlich seltener Vorgang, da die Gehäuse nicht beheizt sind und Insekten darin auch keine Nahrung finden.

Bewegliche Teile

An eine Heizung ist auch zu denken, wenn freiliegende Schwenk-Neigeköpfe genutzt werden. Blitzeis kann deren Beweglichkeit behindern. Falls die Funktionalitätseinschränkung einer solchen Installation nicht tolerierbar wäre, sollte entweder die Mechanik mit einer Außenheizung ausgestattet werden oder aber, und das ist dann wohl die bessere Wahl, eine Dome-Kamera gewählt werden, bei der die bewegliche Mechanik innen liegt. Eine weitere Alternative: Die Anlage könnte von Anfang an so projektiert werden, dass keine beweglichen Kameras erforderlich sind.

Sturmerprobt

Um gute Bilder zu erhalten ist eine weitgehend wackelfreie Montage unerlässlich, besonders wenn Bildveränderungen als Alarmkriterium genutzt werden sollen. Innerhalb gewisser, relativ enger Grenzen sind sogenannte IS- Objektive (Image Stabilizer) in der Lage, abhängig von der Brennweite Verwacklungen zu kompensieren - je kleiner die Brennweite, desto effektiver die Wirkung. Größere Verwacklungen können durch Kreisel stabilisierte Aufhängungen kompensiert werden, diese Technik ist in der Praxis allerdings eher bei militärischen Lösungen zu finden.
Wände und Mauern verfügen üblicherweise über eine eigene, ausreichende Statik für Kamerainstallationen. Bei der Aufstellung von Masten muss dagegen auf einige Kriterien geachtet werden:

• Windangriffsfläche der Kamerainstallation
• Gewicht des Gehäuses
• Höhe des Mastes
• Bodenbeschaffenheit
• Ausstattung mit Steigleiter und/oder Podest

Ob ein Mast als Fachwerkkonstruktion ausgelegt oder ein massiver Betonpfeiler gewählt wird, sollte von einer zu erwartenden Anpralllast durch Fahrzeuge oder auch von einer möglichen Gefährdung durch aufsteigende Personen abhängig gemacht werden. Die Entscheidungen werden bei Anwendungen in JVAs anders ausfallen als bei Containerüberwachungen in Häfen oder Panoramaüberwachungen im Perimeterschutz. Erfahrungen des Errichters bei der Aufstellung hoher Masten sollten bei der Vergabe einer auszuführenden Leistung berücksichtigt werden. Die überwiegende Zahl der Kamerainstallationen findet allerdings in Höhen bis zu drei Meter statt. Hierfür stehen Standard-Masten zur Verfügung, wie sie auch bei der Realisierung von Ampelanlagen oder Straßenbeleuchtungen eingesetzt werden.
Einfachstes Mittel, das Ausmaß an Verwacklungen zu reduzieren, ist die passende Bemessung. Erfahrungsgemäß ist es günstig, den Mast etwas stärker auszulegen, also einen etwas größeren Durchmesser und/oder eine höhere Blechstärke als erforderlich zu wählen. Windbedingte Wackler, Vibrationen durch Verkehr oder Maschinen sollten damit ausgeschlossen sein. Außergewöhnliche Beeinträchtigungen, etwa der Einsatz von Presslufthämmern in unmittelbarer Nähe, sind allerdings unkalkulierbar und müssen vorübergehend toleriert werden. Hier muss gegebenenfalls temporär eine personelle Bewachung genutzt werden.

Bildstörungen

Auch Regen und Schnee sind Störgrößen, die die Bildqualität beeinträchtigen. In gewissen Grenzen und bei statischen Hintergründen lassen sich diese durch spezielle Algorithmen aus den Videoaufnahmen herausrechnen. Vor bewegten Hintergründen, und hier speziell Wasserflächen, ist das nicht mehr möglich.
Auch Nebel schränkt die Kamerasicht ein. Werbeversprechen bei IR-Kameras, sie könnten durch Nebel hindurch sehen, sollten durchaus kritisch bewertet werden. IR-Scheinwerfer helfen zwar in der Dunkelheit, doch die feinen und feinsten Wassertröpfchen eines Nebels durchdringen sie nicht besser als jeder andere Scheinwerfer auch. Lichtstrahlen, die auf die Wolke gerichtet werden, werden gebrochen und somit abgelenkt. Ein hinter den Tröpfchen liegender Gegenstand wird ab einer gewissen Entfernung nicht mehr beleuchtet, kann nicht reflektieren und somit auch nicht mehr gesehen werden.

Blitzgefahren

Je nach topografischer Lage und Wichtigkeit sind bei Außeninstallationen von Kameras Blitzschutzmaßnahmen angeraten. Blitzschutzmaßnahmen unterteilen sich in den äußeren Blitzschutz, der über Fangstangen, Ableitdrähte und Fundamenterder erreicht wird, und den inneren Blitzschutz, der als Feinschutz vor der Kamerainstallation ausgeführt wird. Da Blitze auch in Kabelstrecken einschlagen können, ist der Feinschutz so anzuordnen, dass die letzte freie Kabelstrecke baulich geschützt wird - beispielsweise indem die Kamera an einem Metallrohr befestigt wird, in dem der Feinschutz und die letzte Kabelstrecke in diesem Rohr montiert und geführt werden.

Projektierungsfehler

Sonstige die Bilder beeinträchtigende Störgrößen, die bei der Installation von Außenkameras gerne übersehen werden, sind bei bestimmten Wetterbedingungen spiegelnde Flächen, wie gegenüberliegende Fenster, Gegenlichtsituationen in Morgen- oder Abendstunden, Bäume, deren Blätter in einer anderen Jahreszeit die Sicht versperren oder aber Beleuchtungssituationen die nachts bei Wärmebild- oder IR-Kameras zu Überbelichtungen führen. Testinstallationen sind hilfreich und sorgfältige Projektierung ist notwendig. Und diese sollte auch Vertragsgegenstand sein - es kommt ja nicht nur auf die Kameratechnik sondern auf ein nutzbares Bildsignal an.
sob