Взрывозащищённые камеры: классификация зон

Почему зоны нужно классифицировать

На нефтеперерабатывающих заводах, в хранилищах ГСМ, на химических производствах, в шахтах, на элеваторах и в окрасочных цехах в воздухе могут появляться горючие газы, пары или пыль. Взрыв возможен, когда одновременно есть горючее вещество, окислитель (обычно кислород воздуха) и источник воспламенения. При этом концентрация горючего должна лежать между нижним и верхним концентрационными пределами распространения пламени.

Обычная камера видеонаблюдения содержит электронику и нагревающиеся элементы, поэтому сама может стать источником воспламенения. Чтобы этого не допустить, пространство делят на взрывоопасные зоны по вероятности и длительности присутствия опасной среды. От зоны зависит, какое оборудование можно устанавливать и какая маркировка должна быть на камере.

Нормативная база

• ГОСТ 31610.10-1-2022 (IEC 60079-10-1:2020): классификация зон с газовыми средами.
• ГОСТ 31610.10-2-2017 (IEC 60079-10-2:2015): классификация зон с горючей пылью.
• ГОСТ 31610.0-2019 (IEC 60079-0:2017): общие требования к взрывозащищённому оборудованию и его маркировке.
• ГОСТ IEC 60079-14-2013: выбор и монтаж оборудования во взрывоопасных зонах.
• ТР ТС 012/2011: технический регламент «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах».
• ПУЭ (глава 7.3): выбор и монтаж электрооборудования во взрывоопасных зонах.

На старых объектах в проектах ещё встречаются зоны по ПУЭ (В-I, В-Iа, В-Iб, В-Iг и другие). Соответствие классам 0, 1, 2 нужно уточнять у проектировщика, а не «переводить» самостоятельно.

От чего зависит класс зоны

Зону определяют источники утечки, то есть места, откуда горючее вещество может попасть в атмосферу. Их делят на три степени:

• непрерывной степени: выделение постоянно, часто или длительно (например, зеркало жидкости в открытой ёмкости);
• первой степени: выделение периодически или время от времени при нормальной работе (сальники насосов, места отбора проб, дренажи);
• второй степени: выделение редко и кратковременно, обычно при неисправностях (например, фланцевые соединения и предохранительные клапаны, утечка из которых при нормальной работе не ожидается).

Как правило, источник непрерывной степени создаёт зону 0, первой степени - зону 1, второй степени - зону 2. На итоговый класс и размер зоны сильно влияет вентиляция: чем хуже воздухообмен, тем больше протяжённость зоны. Классификацию выполняют проектировщики и технологи объекта совместно с инженерами по безопасности. Она оформляется чертежами и информационными листами и пересматривается при изменении технологии или реконструкции. Катастрофические отказы (разрушение аппарата, разрыв трубопровода) при классификации зон не учитываются.

Классификация зон

Газы, пары, туманы

Зона	Определение	Пример
0	Взрывоопасная смесь присутствует постоянно, длительно или часто	Паровое пространство резервуаров и ёмкостей с ЛВЖ
1	Смесь может время от времени образовываться при нормальной эксплуатации	Зоны у сальников насосов, дыхательной арматуры, насосные помещения
2	Смесь при нормальной эксплуатации маловероятна, а если появляется, то редко и кратковременно	Зоны вокруг фланцевых соединений и уплотнений на случай неисправности, участки у предохранительных клапанов

Горючая пыль

Зона	Определение	Пример
20	Облако горючей пыли присутствует постоянно, длительно или часто	Внутри мельниц, бункеров, силосов
21	Облако может время от времени возникать при нормальной эксплуатации	Места загрузки, выгрузки и пересыпки
22	Облако маловероятно, а при появлении существует кратковременно	Выпускные отверстия фильтров на случай неправильной работы, места у редко вскрываемого оборудования

Осевшая пыль тоже учитывается: при недостаточной уборке и устойчивых слоях пыли помещение может быть отнесено к зоне 21, а не 22.

Шахты и рудники

Подземные выработки, опасные по рудничному газу (метану) и угольной пыли, выделены в отдельную группу I. Стандарт классификации зон для газов на шахты не распространяется, у них собственные требования и своя маркировка.

Подгруппа газа и температурный класс

Класс зоны показывает вероятность появления опасной среды, но не её свойства. Для подбора оборудования нужны ещё два параметра.

Подгруппа газа: IIA, IIB, IIC. Чем выше подгруппа, тем легче смесь воспламеняется от искры и тем уже зазор, через который может пройти пламя. С температурой самовоспламенения подгруппа не связана: водород относится к IIC, но к температурному классу T1. К IIA относится пропан, к IIB этилен, к IIC водород и ацетилен. Оборудование для IIC допускается и для IIB, и для IIA, обратное неверно. В ПУЭ эти обозначения называются категориями взрывоопасной смеси, а «группами» там называют температурные классы T1–T6.

Температурный класс: T1 (450 °C), T2 (300 °C), T3 (200 °C), T4 (135 °C), T5 (100 °C), T6 (85 °C). Это максимальная температура поверхности оборудования, и она должна быть ниже температуры самовоспламенения среды.

Для пыли оборудование делят на подгруппы IIIA (горючие летучие частицы, волокна), IIIB (непроводящая пыль) и IIIC (проводящая пыль). Вместо температурного класса указывают максимальную температуру поверхности, например T85 °C. По ГОСТ IEC 60079-14 она не должна превышать 2/3 температуры самовоспламенения облака пыли, а для слоя пыли толщиной 5 мм должна быть ниже температуры воспламенения этого слоя не менее чем на 75 К.

Уровни взрывозащиты (EPL)

EPL	Для зоны	Уровень защиты
Ga	0	Очень высокий
Gb	1	Высокий
Gc	2	Повышенный
Da	20	Очень высокий
Db	21	Высокий
Dc	22	Повышенный
Ma / Mb	Шахты (группа I)	Очень высокий / высокий

Оборудование с более высоким уровнем можно применять в менее опасной зоне. Например, Gb подходит для зон 1 и 2, а Gc - только для зоны 2. В российской маркировке по ТР ТС 012/2011 уровням Ga, Gb, Gc соответствуют цифры 0, 1, 2 перед знаком Ex, уровням Ma и Mb - обозначения РО и РВ. В маркировке для пыли цифру перед Ex не ставят.

Виды взрывозащиты

• Ex d, взрывонепроницаемая оболочка. Корпус выдерживает давление внутреннего взрыва и не передаёт пламя наружу через зазоры. Самый распространённый вид защиты для видеокамер; в исполнении db применяется в зонах 1 и 2 и в шахтах (уровень Mb).
• Ex t, защита оболочкой от воспламенения пыли. Оболочка не пропускает пыль внутрь, а температура её поверхности ограничена. Уровень ta допускается в зоне 20, tb - в зонах 21 и 22, tc - только в зоне 22.

Существуют и другие виды защиты: повышенная защита вида «e», искробезопасная цепь (i), оболочка под избыточным давлением (p), герметизация компаундом (m). Искробезопасные цепи уровня ia позволяют работать в зонах 0 и 20, но это другой принцип защиты: там ограничивают энергию в цепи, а не удерживают взрыв внутри оболочки.

Пример разбора маркировки: камера АйТек ПРО Сокол-4OZ Н10-Exd

Суффикс Exd в названии модели указывает на исполнение во взрывонепроницаемой оболочке. Маркировка камеры состоит из трёх строк, по одной для каждой среды:

РВ Ex db I Mb
1Ex db IIC T6…T5 Gb
Ex tb IIIC T85°C…T100°C Db

Строка 1: РВ Ex db I Mb (шахты и рудники)

Элемент	Значение
РВ	Рудничное взрывобезопасное исполнение (уровень взрывозащиты для шахт)
Ex	Оборудование взрывозащищённое, соответствует стандартам серий ГОСТ 31610 и ГОСТ IEC 60079
db	Вид взрывозащиты: взрывонепроницаемая оболочка, уровень «b»
I	Группа I: шахты, опасные по рудничному газу (метану) и угольной пыли
Mb	Высокий уровень защиты: оборудование остаётся безопасным до отключения питания системой аэрогазового контроля при появлении взрывоопасной среды

Камеру можно использовать в подземных выработках, опасных по метану и угольной пыли, с учётом того, что при появлении взрывоопасной среды питание отключает шахтная система аэрогазового контроля.

Строка 2: 1Ex db IIC T6…T5 Gb (газы и пары)

Элемент	Значение
1	Уровень взрывозащиты 1 (взрывобезопасное оборудование)
Ex db	Взрывонепроницаемая оболочка
IIC	Подгруппа газа: самая жёсткая, допускает водород и ацетилен, а значит, и все вещества подгрупп IIB и IIA
T6…T5	Температурный класс камеры; конкретное значение для исполнения и диапазона температуры окружающей среды указано в сертификате и паспорте
Gb	Высокий уровень защиты, подходит для зон 1 и 2

Камера подходит для газовых зон 1 и 2 при любой подгруппе газа, если температурный класс исполнения соответствует среде. Для зоны 0 (Ga) она не предназначена.

Строка 3: Ex tb IIIC T85°C…T100°C Db (горючая пыль)

Элемент	Значение
Ex tb	Защита оболочкой от воспламенения пыли, уровень «b»
IIIC	Подгруппа пыли: допускает проводящую пыль, а значит, и подгруппы IIIB и IIIA
T85°C…T100°C	Максимальная температура поверхности; конкретное значение для исполнения и диапазона температуры окружающей среды указано в сертификате и паспорте
Db	Высокий уровень защиты, подходит для зон 21 и 22

Камера подходит для пылевых зон 21 и 22 при соблюдении запасов по температуре поверхности. Для зоны 20 (Da) она не предназначена.

Как это работает на практике

Допустим, камеру нужно установить у сливо-наливной эстакады с бензином. Проектировщик классифицировал зону вокруг эстакады как зону 1. Сверяем требования:

1. Уровень защиты. Для зоны 1 нужен Gb или выше. У камеры Gb - требование выполнено.
2. Подгруппа газа. Пары бензина относятся к подгруппе IIA. Камера имеет IIC, то есть допущена и для IIA.
3. Температурный класс. Температура поверхности камеры (по сертификату и паспорту) должна быть ниже температуры самовоспламенения паров бензина. Бензин относится к температурному классу T3, поэтому камера в исполнении T6 или T5 подходит с запасом.
4. Температура окружающей среды. Диапазон температур на месте установки, включая зимний минимум, должен укладываться в диапазон Ta из сертификата и паспорта. Температурный класс камеры гарантируется именно в этом диапазоне. Для Сокол-4OZ Н10-Exd рабочий диапазон от −45 до +55 °C; для площадок, где зимой бывает холоднее, это нужно учитывать отдельно.

Если все четыре условия выполнены, камера по маркировке подходит для этой зоны; остаётся смонтировать её по ГОСТ IEC 60079-14. Для пылевой зоны проверка идёт по той же логике: уровень Db, подгруппа пыли на объекте не выше подгруппы камеры, температура поверхности с необходимым запасом ниже температур воспламенения облака и слоя пыли (см. раздел о температурных классах). Ограничения по монтажу, кабельным вводам и условиям безопасной эксплуатации указаны в разделе «Специальные условия применения» документации на камеру; на их наличие указывает знак «X» в маркировке или номере сертификата.

Где можно применять камеры с такой маркировкой

• газовые среды: зоны 1 и 2, любая подгруппа газа (IIA, IIB, IIC) при соответствии температурного класса;
• пыль: зоны 21 и 22, любая подгруппа пыли (IIIA, IIIB, IIIC);
• шахты: подземные выработки, опасные по рудничному газу и угольной пыли, уровень Mb (с отключением питания системой аэрогазового контроля).

Для зон 0 и 20 необходимо оборудование с уровнями Ga и Da: для газа это обычно искробезопасные цепи уровня ia, для пыли также оболочки уровня ta.

Выбор разрешения

Сначала камеру подбирают по взрывозащите, затем по тому, что она должна показывать. Главный вопрос не «сколько мегапикселей», а «какие детали нужно разглядеть и на каком участке». Чем шире участок в кадре, тем меньше точек изображения приходится на каждого человека и тем меньше деталей видно.

Ниже ориентир: какой ширины участок камера может охватить, чтобы на нём ещё была видна нужная детализация.

Что нужно видеть	Камера 2 Мп	Камера 4 Мп
Есть ли в кадре человек или машина	до 75 м	до 100 м
Что происходит: куда идёт человек, чем занят	до 30 м	до 40 м
Узнать знакомого человека	до 15 м	до 20 м
Опознать незнакомого человека	до 7,5 м	до 10 м

Это ширина участка, а не расстояние до камеры: на каком расстоянии получится такой участок, зависит от угла обзора. Цифры ориентировочные. Ночью, в дождь или если человек движется, деталей будет меньше, поэтому для опознания лучше закладывать запас.

Для взрывоопасных зон это особенно важно:

• Лишний раз открыть корпус нельзя. Чтобы вскрыть взрывонепроницаемую оболочку на объекте, обычно нужно снять напряжение и оформить допуск к работам. Моторизированный объектив позволяет поменять угол обзора и навести резкость удалённо.
• Ночью всё решает подсветка. В темноте камера видит только в пределах дальности ИК-подсветки, сколько бы мегапикселей у неё ни было.
• Чем выше разрешение, тем больше трафик и архив. Кодек H.265 заметно уменьшает поток, а на карту памяти можно писать резервный архив прямо в камере.

У камеры Сокол-4OZ Н10-Exd разрешение 4 Мп, моторизированный объектив 2,8–12 мм с автофокусом и ИК-подсветка до 40 м. На широком угле она охватывает эстакаду или площадку целиком, на узком позволяет разглядеть людей у оборудования.

Видеоаналитика на борту камеры

Камеры АйТек ПРО с микропрограммой «СОКОЛ» выполняют видеоанализ на собственном процессоре: в систему передаются готовые события, а не весь видеопоток для обработки на сервере. Для взрывоопасных объектов это означает меньшую нагрузку на сеть и отсутствие отдельного сервера аналитики для небольших участков. Тревожные вход и выход камеры позволяют связать её с местной сигнализацией и технологическими системами.

Модули аналитики подключаются по лицензиям. Для камер «СОКОЛ» в каталоге доступны:

• детектор дыма и огня: раннее обнаружение возгорания на открытых площадках и в цехах;
• вторжение в зону и пересечение линии: контроль доступа в опасные зоны и охрана периметра;
• нейросетевой детектор движения: меньше ложных срабатываний, чем у классического детектора движения;
• детектор оружия: срабатывает при обнаружении объектов, похожих на огнестрельное оружие, в зоне видимости камеры;
• детектор саботажа: срабатывает при попытке закрыть, засветить или развернуть камеру;
• подсчёт объектов: учёт людей и транспорта в контролируемой зоне.

Детектор дыма и огня по видео дополняет, но не заменяет систему пожарной сигнализации: пожарные извещатели для взрывоопасных зон выбирают и сертифицируют отдельно. Кроме того, для надёжной работы любого модуля объект должен занимать в кадре достаточное число пикселей, поэтому разрешение, объектив и зону аналитики лучше рассчитывать вместе, по требованиям конкретного модуля.

Итог

Правильный выбор взрывозащищённой камеры начинается с классификации зоны, а не с характеристик матрицы или объектива. Зона определяет требуемый уровень взрывозащиты, среда определяет подгруппу и температурный класс, а маркировка на корпусе позволяет проверить, что оборудование допущено к применению. Камеры АйТек ПРО с приведённой выше маркировкой подходят для газовых зон 1 и 2 и пылевых зон 21 и 22 при соответствии температурного класса и диапазона Ta, а также для подземных выработок на уровне Mb. Следующий шаг после проверки взрывозащиты — подобрать разрешение и объектив под задачу наблюдения и включить нужные модули аналитики.