INSTALLATION D'UN SYSTÈME DE VIDEOSURVEILLANCE ANALOGIQUE (partie 1/2)

## Objectifs et prérequis **À la fin de ce chapitre, l’élève sera capable de :** - Réaliser le câblage physique d’un système de vidéosurveillance analogique (choix du câble, connectique, mise en terre). - Programmer les paramètres de base d’un enregistreur numérique (DVR) (résolution, fréquence d’images, mode d’enregistrement). - Identifier les principaux équipements d’un système de vidéosurveillance numérique filaire (caméras IP, commutateurs PoE, NVR, moniteurs). - Analyser les caractéristiques techniques (résolution, débit, alimentation, portée) et les comparer aux exigences d’un cahier des charges camerounais. - Appliquer les règles de sécurité électrique et de protection des données lors de l’installation et de la mise en service. **Prérequis :** - Notions de base en électricité basse tension (tension, courant, résistance, loi d’Ohm). - Lecture de schémas électriques simples et connaissance de la norme NF C 15-100 (adaptée au contexte camerounais). - Familiarité avec les outils de sertissage, de test de continuité et de mesure (multimètre, testeur de câble). --- ## Introduction contextualisée Au Cameroun, la sécurisation des sites industriels, commerciaux et institutionnels repose de plus en plus sur la vidéosurveillance. Les systèmes analogiques restent répandus dans les petites et moyennes entreprises en raison de leur coût d’acquisition moindre et de leur simplicité de mise en œuvre. Toutefois, l’évolution vers le numérique filaire (IP) répond aux exigences de qualité d’image, de stockage décentralisé et d’intégration avec d’autres systèmes de contrôle d’accès. Ce chapitre présente, en deux parties, les étapes concrètes d’installation d’un système analogique puis la présentation des équipements numériques filaires, conformément au programme officiel MINESEC/IGE pour la série MIE, niveau Première. --- ## I. Leçon 15 : Câblage et programmation d’un système de vidéosurveillance analogique ### 1. Principes de fonctionnement d’un système analogique Un système de vidéosurveillance analogique transmet le signal vidéo sous forme de tension variable sur un câble coaxial (type RG‑59 ou RG‑6) vers un enregistreur numérique (DVR). Le signal vidéo analogique composite (CVBS) varie en amplitude et porte une sous‑porteuse en fréquence (4,43 MHz pour PAL) portant la chrominance. > **>** Le signal vidéo analogique standard PAL utilisé au Cameroun possède 625 lignes, 25 images par seconde et une bande passante d’environ 5 MHz. ### 2. Choix du câble et de la connectique | Type de câble | Impédance | Atténuation typique (dB/100 m à 5 MHz) | Usage recommandé | |---------------|-----------|----------------------------------------|------------------| | RG‑59 | 75 Ω | ~8,5 dB | Courtes distances (<150 m) | | RG‑6 | 75 Ω | ~6,0 dB | Distances moyennes (150‑300 m) | | Câble hybride (alimentation + vidéo) | 75 Ω | ~6,5 dB | Installations où l’alimentation 12 V est tirée avec le signal | Le câble doit être posé dans des goulottes ou des conduits métalliques reliés à la terre pour éviter les interférences électromagnétiques (EMI). ### 3. Étapes de câblage (procédé pas à pas) 1. **Repérage des points** : déterminer l’emplacement des caméras, du DVR et du moniteur de contrôle. 2. **Tirage du câble** : dérouler le câble coaxial depuis chaque caméra jusqu’au DVR, respecter un rayon de courbure minimal de 10 × le diamètre du câble. 3. **Sertissage des connecteurs BNC** : - Décaper 6 mm de gaine extérieure, puis 3 mm de diélectrique et de blindage. - Insérer la broche centrale, sertir avec une pince à sertir BNC. - Vérifier la continuité du conducteur central et du blindage avec un multimètre (résistance < 1 Ω). 4. **Mise à la terre** : relier le blindage du câble à la terre du DVR via une vis de terre ; vérifier la résistance de terre (< 10 Ω). 5. **Alimentation** : tirer un câble d’alimentation 12 V DC (section minimale 0,5 mm²) depuis une source stabilisée vers chaque caméra ; utiliser un connecteur d’alimentation type DC‑5,5 mm. 6. **Test de ligne** : avec un testeur de câble vidéo, mesurer l’atténuation et le rapport signal/bruit (SNR) ; accepter une atténuation < 12 dB et un SNR > 30 dB. ### 4. Programmation du DVR Après le câblage, le DVR doit être configuré : | Paramètre | Valeur typique (Caméras PAL) | Unité | Commentaire | |-----------|------------------------------|-------|-------------| | Résolution d’enregistrement | 704 × 576 (4CIF) | pixels | Bon compromis qualité/ stockage | | Fréquence d’images | 25 | images/s | Norme PAL | | Mode d’enregistrement | Détection de mouvement + continu | – | Économie de stockage | | Qualité de compression | MPEG‑4, débit 2 Mbps | Mbps | Ajustable selon capacité du disque dur | | Durée de rétention | 15 | jours | Selon politique de l’entreprise | | Adresse IP du DVR (si accès réseau) | 192.168.1.100 | – | Dans un sous‑réseau privé | La programmation se fait via le menu OSD (On‑Screen Display) du DVR, à l’aide d’une souris USB ou d’une télécommande infra‑rouge. > **>** Avant toute modification, sauvegarder la configuration actuelle sur une clé USB afin de pouvoir rétablir les paramètres d’usine en cas d’erreur. ### 5. Exemple chiffré : calcul de la chute de tension sur l’alimentation 12 V Une caméra consomme 0,5 A. La longueur du câble d’alimentation est de 45 m, section 0,5 mm² (résistivité du cuivre ρ = 0,017 Ω·mm²/m). Résistance du conducteur aller : \( R = \rho \frac{L}{S} = 0,017 \frac{45}{0,5} = 1,53 \; \Omega \) Résistance aller‑retour : \( 2R = 3,06 \; \Omega \) Chute de tension : \( \Delta V = I \times 2R = 0,5 \times 3,06 = 1,53 \; V \) Tension aux bornes de la caméra : \( V_{cam} = 12 - 1,53 = 10,47 \; V \) Comme la caméra tolère généralement 9 V‑15 V, l’alimentation est suffisante. Si la longueur dépassait 80 m, il faudrait augmenter la section à 1,0 mm² ou ajouter un régulateur de proximité. --- ## II. Leçon 16 : Présentation des équipements d’un système de vidéosurveillance numérique filaire et étude de leurs caractéristiques ### 1. Architecture d’un système IP filaire Un système numérique filaire (IP) se compose de : - **Caméras IP** : captent l’image, la compressent (H.264/H.265) et envoient des paquets UDP/TCP sur un réseau Ethernet. - **Commutateur PoE (Power over Ethernet)** : fournit simultanément données et alimentation 48 V via le même câble CAT5e/6. - **Enregistreur vidéo réseau (NVR)** : reçoit les flux, les enregistre sur disques durs, assure la gestion et la restitution. - **Moniteur ou poste de travail** : visualisation en temps réel ou relecture. - **Câblage structuré** : câbles torsadés CAT5e ou CAT6, respectant la norme TIA/EIA‑568. > **>** La norme PoE IEEE 802.3af fournit jusqu’à 15,4 W par port ; la norme 802.3at (PoE+) jusqu’à 30 W, suffisante pour les caméras PTZ avec chauffage. ### 2. Caractéristiques techniques des caméras IP | Caractéristique | Valeur typique | Unité | Influence sur le choix | |-----------------|----------------|-------|------------------------| | Résolution | 2 MP (1920 × 1080) – 8 MP (3840 × 2160) | pixels | Détermine le niveau de détail nécessaire | | Taux de compression | H.264 (baseline) – H.265 (main) | – | H.265 réduit le débit de ~50 % à qualité égale | | Débit binaire (bitrate) | 2 – 8 | Mbps | Dépend de la résolution, du taux de trame et de la scène | | Taux de trame | 15 – 30 | images/s | 25 img/s pour fluidité PAL, 30 img/s pour NTSC | | Alimentation | PoE 48 V ou 12 V DC | V | PoE simplifie le câblage | | Indice de protection (IP) | IP66 – IP68 | – | Étanchéité pour usage extérieur | | Température de fonctionnement | -10 °C → +50 °C | °C | À adapter au climat camerounais (zone chaude) | ### 3. Caractéristiques des commutateurs PoE | Paramètre | Valeur courante | Unité | Remarque | |-----------|----------------|-------|----------| | Nombre de ports PoE | 8 – 24 | – | Selon nombre de caméras | | Budget PoE total | 120 – 370 | W | Somme des puissances des caméras connectées | | Vitesse de liaison | 1 Gbps (Full‑Duplex) | Gbps | Suffisant pour flux HD multiples | | Gestion | Non gérée (plug‑and‑play) ou gérée (VLAN, QoS) | – | La gestion permet de prioriser le trafic vidéo | | Consommation propre | 5 – 15 | W | À ajouter au budget énergétique | ### 4. Caractéristiques du NVR | Paramètre | Valeur typique | Unité | Commentaire | |-----------|----------------|-------|-------------| | Canaux d’entrée | 4 – 32 | – | Nombre de caméras simultanées | | Débit d’entrée total | 80 – 200 | Mbps | Doit être supérieur à la somme des débits des caméras | | Stockage interne | 2 – 12 | To (disques SATA) | Capacité selon durée de rétention et résolution | | Sortie vidéo | HDMI 1080p, VGA | – | Pour moniteur local | | Protocoles supportés | ONVIF, RTSP, HTTP | – | Garantit l’interopérabilité | | Consommation | 20 – 45 | W | Selon charge de traitement | ### 5. Exemple de dimensionnement : calcul du débit réseau nécessaire Scénario : 12 caméras IP, chacune réglée à 3 MP (2048 × 1536) à 25 img/s, compression H.265, débit moyen estimé 4 Mbps par caméra. Débit total brut : \( 12 \times 4 = 48 \; Mbps \) Marge de sécurité (20 %) pour les pics et le protocole : \( 48 \times 1,20 = 57,6 \; Mbps \) Un commutateur Gigabit (1000 Mbps) offre largement suffisamment de bande passante. Le NVR doit supporter au moins 60 Mbps d’entrée ; un modèle avec 100 Mbps d’entrée serait donc suffisant, mais on privilégiera un NVR à 200 Mbps pour anticiper une extension future. ### 6. Mise en œuvre pratique (procédé pas à pas) 1. **Étude de site** : relever les points de vue, mesurer les distances, vérifier l’existence de gaines ou de chemins de câbles. 2. **Choix du câblage** : déployer du CAT6 blindé (STP) dans les zones à risque d’interférence (près de moteurs, lignes haute tension). 3. **Installation des points d’accès PoE** : fixer les commutateurs dans des armoires réseau, les mettre à la terre, vérifier la continuité du blindage. 4. **Pose des caméras** : fixer le support, orienter la lentille, connecter le câble CAT6 au port PoE du commutateur, vérifier l’apparition du voyant d’alimentation et du lien réseau. 5. **Configuration du NVR** : attribuer une adresse IP statique (ex. 192.168.1.50), créer les canaux, ajouter chaque caméra via ONVIF (détection automatique ou saisie manuelle de l’IP). 6. **Test de qualité d’image** : vérifier la netteté, le contraste, l’absence de artefacts de compression ; ajuster le débit ou la résolution si nécessaire. 7. **Mise en service** : activer l’enregistrement en continu ou selon détection de mouvement, planifier la sauvegarde externe (NAS ou cloud) selon la politique de rétention. > **>** Lors du câblage extérieur, utiliser des gaines PVC résistantes aux UV et prévoir un point de décharge de terre tous les 20 m pour éviter l’accumulation de potentiels dus à la foudre. --- ## Synthèse du chapitre - **Câblage analogique** : choisir RG‑59/ RG‑6, sertir des connecteurs BNC, mettre à la terre, vérifier atténuation < 12 dB et SNR > 30 dB. - **Programmation du DVR** : résolution 4CIF, 25 img/s, débit 2 Mbps, détection de mouvement, sauvegarde USB. - **Système numérique filaire** : caméras IP (résolution 2‑8 MP, H.264/H.265, PoE), commutateur PoE (budget adapté), NVR (canaux, débit d’entrée ≥ somme des débits caméras). - **Dimensionnement réseau** : débit total = Σ débit caméra × 1,2 (marge) ; choisir équipement Gigabit. - **Sécurité** : mise à la terre des blindages, respect des normes électriques (NF C 15-100), protection contre les surtensions (parafoudre), gestion des mots de passe sur NVR et caméras. - **Bonnes pratiques** : tester chaque lien avant la programmation, documenter les adresses IP, conserver une copie de la configuration sur support externe. --- ## Glossaire | Terme | Définition | |-------|------------| | **BNC** | Connecteur coaxial à baïonnette utilisé pour la transmission vidéo analogique. | | **DVR** | Enregistreur numérique qui reçoit et stocke le signal vidéo analogique sur disque dur. | | **PoE** | Power over Ethernet, technologie permettant de transmettre données et alimentation électrique sur un même câble Ethernet. | | **NVR** | Enregistreur vidéo réseau qui reçoit des flux vidéo IP et les enregistre sur disques durs. | | **ONVIF** | Forum ouvert définissant des normes d’interopérabilité pour les périphériques de vidéosurveillance IP. | | **CAT6** | Câble torsadé de catégorie 6, supporte jusqu’à 1 Gbps sur 100 m, souvent blindé (STP) pour réduire les interférences. | | **H.265** | Norme de compression vidéo (également appelée HEVC) offrant environ 50 % de gain de débit par rapport à H.264 à qualité égale. | | **SNR** | Signal‑to‑Noise Ratio, rapport signal/bruit mesuré en dB, indicateur de la qualité du lien vidéo. | | **Impédance** | Résistance caractéristique d’une ligne de transmission, exprimée en ohms (Ω), ici 75 Ω pour le câble coaxial. | | **Débit binaire** | Quantité de données transmise par seconde, exprimée en mégabits par seconde (Mbps). | | **PoE+** | Variante du PoE (IEEE 802.3at) fournissant jusqu’à 30 W par port. | | **Adresse IP statique** | Adresse réseau fixe attribuée manuellement à un périphérique, facilitant son accès dans un réseau local. | --- ## Exercices d'application corrigés ### Exercice 1 – Câblage analogique **Situation** : Vous devez installer 4 caméras analogiques dans un magasin de Yaoundé. La distance maximale entre une caméra et le DVR est de 180 m. Vous disposez de câbles RG‑59 et RG‑6. **Question** : Quel type de câble devez‑vous choisir pour garantir une atténuation inférieure à 12 dB à 5 MHz ? Justifiez votre réponse et calculez l’atténuation théorique pour le câble retenu. **Corrigé** : L’atténuation typique du RG‑59 à 5 MHz est d’environ 8,5 dB/100 m. Pour 180 m : \( 8,5 \times 1,8 = 15,3 \; dB \) → dépasse la limite de 12 dB. L’atténuation du RG‑6 est d’environ 6,0 dB/100 m. Pour 180 m : \( 6,0 \times 1,8 = 10,8 \; dB \) → conforme (< 12 dB). **Réponse** : Utiliser du câble RG‑6. Atténuation théorique ≈ 10,8 dB. --- ### Exercice 2 – Dimensionnement PoE **Situation** : Un bureau de Douala souhaite installer 8 caméras IP PTZ, chacune consommant 12 W (incluant chauffage et moteur). Vous disposez d’un commutateur PoE 8‑ports avec un budget total de 150 W. **Question** : Le commutateur suffit‑il à alimenter toutes les caméras ? Si non, quelle est la puissance minimale supplémentaire nécessaire ? **Corrigé** : Puissance totale requise = \( 8 \times 12 W = 96 W \). Budget disponible = 150 W. Comme 96 W < 150 W, le commutateur suffit. Marge disponible = 150 W – 96 W = 54 W, pouvant alimenter jusqu’à 4 caméras supplémentaires de même consommation. **Réponse** : Oui, le commutateur suffit ; il reste une réserve de 54 W. --- ### Exercice 3 – Calcul du débit réseau **Situation** : Une école de Bafoussam veut déployer 10 caméras IP réglées à 2 MP (1920 × 1080) à 20 img/s, compression H.264, débit moyen estimé 3 Mbps chacune. **Question** : Quel débit minimal doit supporter le commutateur Gigabit et le NVR pour garantir un fonctionnement sans perte, en incluant une marge de 25 % pour les pics ? **Corrigé** : Débit brut = \( 10 \times 3 Mbps = 30 Mbps \). Marge 25 % = \( 30 \times 1,25 = 37,5 Mbps \). Un commutateur Gigabit (1000 Mbps) et un NVR avec entrée ≥ 40 Mbps sont donc suffisants. **Réponse** : Débit minimal requis ≈ 38 Mbps ; un équipement Gigabit et un NVR à 50 Mbps d’entrée offrent une bonne marge. --- ## Erreurs fréquentes et règles de sécurité | # | Erreur fréquente | Conséquence | Règle de prévention / bonne pratique | |---|------------------|-------------|--------------------------------------| | 1 | Oublier de mettre à la terre le blindage du câble coaxial | Bruit vidéo, risque de décharge électrostatique sur le matériel | Toujours relier le blindage à la terre du DVR ou du châssis métallique ; vérifier résistance < 10 Ω avec un ohmmètre. | | 2 | Utiliser un câble d’alimentation trop fin (ex. 0,2 mm²) sur de longues distances | Chute de tension > 3 V, caméras sous‑alimentées, redémarrages intempestifs | Calculer la chute de tension (ΔV = I·2·ρ·L/S) ; choisir une section qui maintient ΔV < 1,5 V pour du 12 V. | | 3 | Configurer deux caméras avec la même adresse IP sur le réseau IP | Conflit d’adresse, perte de connexion, impossibilité d’accéder au flux |Attribuer des adresses IP statiques uniques ou utiliser un serveur DHCP avec réserve d’adresses ; vérifier avec un outil de scan d’IP. | | 4 | Négliger la protection contre les surtensions (parafoudre) sur les lignes extérieures | Détérioration du matériel lors d’orages fréquents au Cameroun | Installer des parafoudres sur les entrées d’alimentation et sur les lignes vidéo (coaxiales ou Ethernet) conformément à la norme IEC 61643‑21. | | 5 | Ouvrir le boîtier du NVR ou du DVR sous tension | Risque de choc électrique, court‑circuit, perte de garantie | Toujours couper l’alimentation, attendre la décharge des condensateurs (≈ 30 s) avant toute intervention interne. | | 6 | Ne pas mettre à jour le firmware des caméras IP | Vulnérabilités exploitées, accès non autorisé aux flux vidéo | Planifier une vérification trimestrielle du fabricant ; appliquer les correctifs après sauvegarde de la configuration. | --- *Fin du cours.*