Основные понятия систем видеонаблюдения

Введение  

 

 

Системы видеонаблюдения (английская аббревиатура CCTV - Closed Circuit TeleVision - Системы замкнутого телевидения) – предназначена для организации  видеонаблюдения на ответственных  объектах.

На сегодняшний день системы наблюдения перестали быть элементом шпионских историй. Камеры можно встретить практически во всех банках, супермаркетах, кинотеатрах и ресторанах. Некоторые из них бросаются в глаза, а о существовании других вы даже не догадываетесь. Безусловно, что камера наблюдения способна значительно увеличить эффективность Вашей безопасности. Одно наличие камеры способно отпугнуть потенциальных злоумышленников и заставить их отказаться от своих намерений. Видеонаблюдение позволят не только наблюдать и записывать видео, но и программировать реакцию всей системы безопасности при возникновении тревожных событий.

В современных условиях стоимость систем наблюдения снизилась  настолько, что ее приобретение может  себе позволить даже небольшое предприятие, с невысокими доходами. Но несмотря на то, что современные системы максимально просты, все же необходимо обладать определенными знаниями чтобы сделать правильный выбор.     Главным при создании системы видеонаблюдения является точная постановка цели и задачей, правильно подобранное оборудование и место установки камер. Поэтому при создании и просчете комплекса видеонаблюдения желательно осмотреть объект инженерами-проектировщиками систем видеонаблюдения, чтобы не жалеть потом зря потраченных денег.

 

 

 

 

 

1 Общая часть

1. 1 Основные понятия систем видеонаблюдения

 

На сегодняшний день видеокамера, для нас – это «глаз» системы, и от того насколько он будет «зорким» зависит результат всей системы видеонаблюдения в целом.

Рассмотрим какие существуют видеокамеры:

- черно-белые – выдают видеосигнал в черно-белом варианте,

- цветные – выдают цветной видеосигнал,

- день/ночь – данный тип камер работает как в черно-белом, так и цветном режиме. При хорошем освещении (например, в светлое время суток) камера работает в цветном режиме, при снижении уровня освещенности (вечером или ночью) переключается в черно-белый режим.

Для черно-белых и цветных  видеокамер есть 2 основных стандарта  разрешения, то есть количество телевизионных линий передаваемых камерой:

- стандартное разрешение – 380 линий для черно-белых и 330 для цветных.

- высокое разрешение – 570 линий для черно-белых и 480 для цветных видеокамер.

Эти разрешения напрямую зависят от типа применяемой матрицы в видеокамере. В наше время люди все чаще устанавливают камеры с высоким разрешением, так как они позволяют четко видеть мелкие детали изображения (номера машин, лица людей и т.д.).  

В свою очередь по исполнению камеры бывают:

- модульные – самый недорогой тип камер, которые состоят из электронной платы и простейшего объектива. Такие камеры применяют обычно во внутренних помещениях (со стабильным освещением) когда необходимо наблюдение за общим планом.   

- миниатюрные – основное отличие от модульных в том, что электронные плата находится в корпусе.

- купольная – как правило это модульная или миниатюрная камера, помещенная в плафон и устанавливаемая на потолок.

- корпусные – наиболее распространенный тип видеокамер, который обычно выглядит как прямоугольник, с размерами от пачки сигарет до небольшой книги. Благодаря своим размерам такая камера может содержать целый набор электронных плат, обеспечивающих качественную обработку изображения. Корпусная камера должна комплектоваться объективом.

- интегрированные – такой тип камер комплектуется поворотным устройством и объективом с переменным фокусным расстоянием. Управляя с пульта, такой камерой можно выбирать сектор для наблюдения и осуществлять «приближение/удаление» интересующего объекта.

Еще одной главной  особенностью качества видеонаблюдения, является правильный выбор объектива  для видеокамер. Правильно подобрать объектив для видеокамеры – задача не менее важная чем выбор самой видеокамеры.

Объективы делятся на несколько групп каждая из которых  имеет свои особенности. Итак объективы  бывают следующими:

- фиксированный – это простейший объектив с определенным фокусным расстоянием.

- варифокальный – позволяет вручную выбрать угол обзора для камеры.

- трансфокатор – моторизованный объектив с переменным фокусным расстоянием, управляемым с пульта.

- объектив с ручной диафрагмой – применяют при работе в помещениях с постоянной освещенностью.

- объективы с АРД (автоматической диафрагмой) идеально подходят для систем уличного наблюдения.

В качестве устройств  вывода видеоинформации могут быть использованы как обычные компьютерные мониторы (в случае использования цифровых систем видеонаблюдения), так и специальные видеомониторы.

1. 2 Цели и задачи систем видеонаблюдения

 

Видеонаблюдение относительно молодая, но динамично развивающаяся  отрасль. Сейчас трудно найти крупную  компанию, не оснащённую системой видеонаблюдения. Основные цели и причины, побуждающие человека заказывать системы видеонаблюдения следующие:

- повышение эффективности работы охраны;

- контрразведывательная деятельность службы безопасности компании;

- желание директора фирмы знать, чем занимаются его сотрудники в рабочее время;

- опознавание человека или распознание номера автомобиля;

- учёт посетителей фирмы;

- снижение уровня преступности и террористических действий;

- престиж и т.д.

К задачам систем видеонаблюдения  можно отнести следующее:

- высокое качество, простота поиска, удобство хранения записанной информации.

- регистрация событий и документирование их с помощью различных устройств видеозаписи.

- визуальный контроль ситуации на охраняемом объекте службой безопасности.

 

 

 

 

 

 

 

2 Специальная часть

2. 1 Сравнительная характеристика существующих систем

видеонаблюдения

 

Прежде всего, перед  покупкой охранной системы видеонаблюдения, чётко определяются задачи которые должна выполнять система, в каком помещении она будет находиться, и в каких условиях. Перед покупателем встаёт вопрос, какую систему видеонаблюдения установить: аналоговую и цифровую.

 

 

Рисунок 1 – Аналоговая схема видеонаблюдения

Аналоговые системы видеонаблюдения записывают видеосигнал на магнитную ленту, непрерывно (примерно 50 кадров/сек). Они требуют ухода за собой, и имеют наибольшие габариты. При использовании аналоговой техники  имеем:

- либо удовлетворительную скорость записи при плохом качестве (квадратор + видеомагнитофон);

- либо недостаточную  скорость записи при удовлетворительном качестве (мультиплексор +  видеомагнитофон);

- либо удовлетворительные  качество и скорость записи  при использовании носителей  информации и техники, по цене  приближающейся к цифровой (мультиплексор  +  видеомагнитофон + Е-240 видеокассеты).

При использовании цифровых  систем видеонаблюдения, возможно получить скорости записи, недостижимые для аналоговой техники (до 600 изображений/сек на один ПК), не жертвуя при этом качеством записи. Продолжительность записи для цифровых систем видеонаблюдения может составить до нескольких месяцев и не требует дополнительного обслуживания, по сравнению с аналоговой системой.

Ещё одно главное преимущество цифровой системы видеонаблюдения  от аналоговой заключается в том, что в ней нет видеомагнитофонов, вместо него устанавливается видеорегистратор. Цифровой видеорегистратор имеет специальные слоты для установки жестких дисков, куда и производится запись видеоизображения, некоторые модели имеют возможность подключения 4 жестких дисков, без ограничения емкости, для создания резервной копии. Полученное таким образом изображение может быть многократно просмотрено без ухудшения качества, может хранится сколь угодно долго и не требует никакого обслуживания носителей.

Большинство моделей  имеет тревожные входы, позволяющие включать запись только при появлении сигнала на этих входах или записывать кадры с более высоким разрешением при срабатывании тревожных датчиков.  Это позволяет оптимально использовать емкость жесткого диска и хранить на нем большие объемы информации.

      

 

Рисунок 2 – Примерная  схема цифровых систем видеонаблюдения

Исходя их выше изложенного аналоговая система видеонаблюдения имеет лишь два главных преимущества – простота в использовании и низкая стоимость. Но, не смотря на это, она имеет достаточно серьезные недостатки, которые заставляют усовершенствовать эту систему в цифровую систему видеонаблюдения:

- требуют постоянного технического обслуживания,

- износ видеопленок,

- не позволяют пользоваться преимуществами удаленного доступа,

- сложны для интегрирования в другие системы,

- низкая скорость записи.

Применение в цифровых системах видеонаблюдения видеорегистраторов имеет ряд преимуществ перед использованием мультиплексоров и видеомагнитофонов. Прежде всего - запись на жесткий диск имеет более высокое качество, гораздо больший срок службы, ее удобнее хранение или архивирование, а поиск необходимой информации производится быстрее и удобнее. Кроме того, современные модели  видеорегистраторов имеют гораздо большее количество сервисных функций, просты в использовании, администрировании и настройке. Использование последних достижений в области цифровых технологий позволило снизить цены на видеорегистраторы до уровня аналоговых устройств, поэтому можно говорить о том, что видеорегистраторы прочно заняли место мультиплексоров и спецвидеомагнитофонов на рынке систем  видеонаблюдения.

 

2. 2. Обоснование  выбора цифровой системы видеонаблюдения

 

Данный вид систем видеонаблюдения применяется в  системах безопасности территориально - распределённых объектов,  в комплексах управления безопасностью глобальных компаний. Стоит отметить, что в  настоящее время цифровые системы видеонаблюдения постепенно теснят аналоговые системы видеонаблюдения в силу функциональных и технических характеристик, а, учитывая бурное развитие цифровых технологий, по своей цене цифровые системы видеонаблюдения уже приближаются к стоимости аналоговых систем видеонаблюдения.

Известно, что главной  задачей заказчиков, перед началом  проектировки системы видеонаблюдения, чтобы оно отвечало следующим  требованиям:

- хорошее качество  и продолжительная запись наблюдения;

- фиксация времени и даты;

- сжатие данных;

- воспроизведение;

- экспорт данных.

Рассмотрим эти требования по отдельности:

- качество изображения - основная характеристика любой видеосистемы. Если качество полученного с ее помощью видеоматериала не является юридически приемлемым, то проку от такой системы будет немного;   

- фиксация времени и даты - если в архиве видеозаписей указаны время и дата, не соответствующие реальным, то ваши силы и ресурсы будут истрачены впустую при разборе какой-либо ситуации. На эту характеристику обычно обращают внимание только тогда, когда система уже работает, и имело место некое происшествие. Нет, конечно, у любого производителя программно-аппаратных продуктов для цифровых видеосистем каждый кадр содержит дату и время его записи, вот только соответствует ли это время реальному должен определять сам пользователь. Для этого нужно либо синхронизировать время системы безопасности с локальным эталонным компьютером и впоследствии делать поправку относительно него, либо проводить синхронизацию со специальными серверами точного времени.

- сжатие данных - заказчик, как правило, задает вопрос, сколько килобайт памяти займет один кадр в предлагаемой ему цифровой видеосистеме, но лишь в редких случаях он понимает, что любое сжатие данных это потеря качества изображения. Поэтому не следует им жертвовать, требуя слишком эффективных алгоритмов сжатия для того, чтобы вместить больше данных в архив системы;

- воспроизведение - система обеспечивает покадровый, прямой и обратный просмотр с регулируемой скоростью. Сохраняет формат кадра, т.е. отношение горизонтального размера изображения к вертикальному. Обеспечивает поиск записи с каждой телекамеры по времени, дате, номеру этой телекамеры. Производит распечатку изображения с указанием времени и даты его регистрации;

- экспорт данных - эта задача ставится заказчиком за очень редким исключением. Конечно, видеосистема предназначена, в первую очередь, для внутреннего использования. А если потребуется данные видеоизображения предоставить каким-то следственным органам или по самим условиям эксплуатации данные должны накапливаться на съемном носителе, который периодически заменяется;

Все эти требования, действительно, необходимо учитывать ещё до начала установки оборудования, так как  в первую очередь выбирается оборудование.  

 

2. 3 Основные технические решения принятые в проекте

 

Проектируемое здание представляет собой овальный 3-х этажный с  подрезкой  по 1 этажу и с выделенными  в объеме лестничными клетками, скомпонованные попарно они акцентируют входы  для посетителей.

Внутреннюю структуру  здания задают два атриума, первый –  большой (проходит сквозь все этажи), второй – малый . В атриумах располагаются эскалаторы, траволаторы, панорамные лифты и винтовая лестница.

Исходя из выше сказанного, на данном объекте была выбрана цифровая система видеонаблюдения, отвечающая всем требованиям заказчика.

Количество и тип  телевизионных камер системы  видеонаблюдения, места их наилучшей установки, способ обработки, передачи и архивации видеосигналов были оговорены с заказчиком.    

Исходя из этого, были выбраны следующие видеокамеры  для круглосуточного наблюдения за центром моды «Европа»:

1 Черно-белая/цветная камера наблюдения серии Smartec STC-3003

Отличительные особенности:

цветная камера наблюдения Smartec STC-3003;

разрешение…………………………………………………………..… 470твл

автоматический баланс белого;

устранение мерцания;

питание ………………………………………………...……….12В/24В; 220В

Рисунок 3 – Цветная  видеокамера Smartec STC - 3003

Таблица 1 – Основные технические характеристики видеокамеры

Параметры	Значения
Стандарт видеосигнала	PAL
Процессор	Smartec DSP HQ1
ПЗС матрица	Sony Double Scan
Размер изображения	795(H) x 596 (V)
Синхронизация	Внутренняя/по сети
Питание	12В/24В; 220В
Мощность	12В/24В - 3.5 Вт; 220В - 4.5 Вт

 

Как и многие классические камеры «день-ночь», камера наблюдения STC-3003 оснащена подвижным ИК-фильтром, позволяющим использовать ее круглосуточно. В цветном режиме данная камера имеет чувствительность 0,5 лк, но при снижении освещенности ее ИК-фильтр автоматически сдвигается относительно ПЗС-матрицы и STC-3003 переходит в черно-белый режим наблюдения, а ее чувствительность возрастает до 0,04 лк. Задержка включения/отключения ИК-фильтра при переключении режимов наблюдения настраивается в меню. С использованием специального разъема на задней панели камеры возможен дистанционный перевод STC-3003 в черно-белый/цветной режим замыканием контактов.

Благодаря своим характеристикам, данная видеокамера необходима как  в дежурном, так и в оперативном  режимах работы системы видеонаблюдения.

Для  улучшения технических характеристик  видеокамеры Ai-CH99, были приобретены дополнительные объективы  SMARTEC STL-3080, которые затем были установлены на видеокамеры.

Особенности данного объектива:

варифокальный, авто диафрагма, питание DC

формат………………………………………………………………............ 1/3"

фокусное расстояние………………………………………………….F3-8мм

светосила …………………………………………………………………….1.6

угол обзора………………………………………………. ............... 92,9х68,4°

 

Рисунок 4 - Объектив SMARTEC STL-3080

2 Panasonic WV-CF224- цветная видеокамера с ИК-подсветкой

Рисунок 5 - Цветная видеокамера с Panasonic WV-CF224

Техническая характеристика видеокамеры Panasonic WV-CF224:

1/4" Panasonic WV-CF224, PAL 795x 596, 480 твл                                   

люкс IR ВКЛ………………………………………….……………………48дБ 
        синхронизация внутренняя 
        A.G.C., A.E.S. B.L.C., Устранение мерцания, A.W.B 
        механический IR фильтр, переход с цветного режима на Ч/Б при 4 Люкс 
        дальность IR подсветки 30-40 м (в помещении), 20-30 м (на улице) 
        водонепроницаемость……..………………………………………………IP67 
       объектив f3.5мм ~ 9.5мм / F1.2 асферический объектив 74.2°~30.0° 
       питание 12В (постоянный ток), потребляемая мощность……………..4.5 Вт 
       рабочая температура -55C ~ +60C, влажность до 85% 
       размеры 140 x 73 мм (без кронштейна), вес 490 г.

3 Термокожух  для CCTV- и IP-камер систем наружного видеонаблюдения

 

 

Рисунок 6 – Терможух для Smartec STC – 3003 камер

Новая конструкция комплекта STREET SET существенно упрощает монтаж и дальнейшую эксплуатацию оборудования. Термокожух и клеммная коробка расположены  на одной монтажной пластине, что  повышает производительность труда  мастера и придает установленному комплекту STREET SET эффектный внешний вид. Комплект оборудования изготавливается на базе термокожухов типов STANDARD и OPTIMA и предназначен для быстрого и удобного монтажа. В базовую комплектацию входит устройство защиты линии видеосигнала от повреждения высоким напряжением.

 

2. 4 Оборудование помещения  видеооператоров

 

Помещение видеооператоров, можно  сказать ядро всей системы видеонаблюдения, и от того каким оборудованием  она оборудована зависит вся  работа  системы видеонаблюдения.

Так как была выбрана цифровая система видеонаблюдения, было предложено установить цифровой видеорегистраторы Panasonic WJ-HD316A, WV – СК2020 цветной монитор, источники бесперебойного питания СКАТ-1200У.

1  Шестнадцати-канальный видеорегистратор с выходом на VGA монитор и поддержкой сети Panasonic WJ-HD316A.

 

 

Рисунок 7 – Цифровой видеорегистратор Panasonic WJ-HD316A

Шестнадцати-канальный  видеорегистратор WJ-HD316A представляет собой устройство для просмотра, записи и воспроизведения видеоинформации поступающей от 16 источников видеосигнала - видеокамер наблюдения. Видеорегистратор позволяет подключаться к нему через WEB и по локальной сети TCP/IP для просмотра изображений от камер. Так же видеорегистратор "WJ-HD316A" имеет широкие функциональные возможности как при автономной работе, так и при работе по сети. Возможность объединения до 4 WJ-HD316A, обеспечивая суммарную емкость системы до 64 входов камер 
Возможно расширение дисковой памяти до 7500 Гб при помощи дополнительных блоков WJ-HDE300

Функции регистратора WJ-HD316A:

триплекс + (Пентаплекс)

три уровня качества записи CIF (352x288), 2CIF (704x288), 4CIF (704x576)

деление экрана 1,4,5,6,8,9,16;

XVGA выход………………………………………………………….1024x768

чувствительность детектора движения 10 уровней

архивирование USB устройства, HDD, DVD, CD/DVD-RW

поддержка HDD до 4 дисков без ограничения емкости

PTZ управление

защита паролем (администратор, менеджер, оператор)

RAID уровня 1 (зеркальное  копирование) для надежности устройства

Встроенный сетевой  интерфейс 10Base-T/100Base-TX

управления клавиатура, мышь (USB), дистанционное управление

OSD меню

- доступ через WEB;

- ПО удалленого клиента;

- тревожные входы и выходы.

 

Рисунок 8 – Схема подключения цифровых видеорегистраторов

Таблица 2 - Технические характеристики PVDR-1663

 

Параметры	Значения
Входов видео	16
Сквозные выходы	16
Тревожный вход/выход	16/16
Функционал	Триплекс + (пентаплекс)
Деление экрана	1,4,5,6,8,9,16
Аналоговый, композитный	4
Аудиовход	1
VGA/XVGA выход	нет
Алгоритм сжатия	MPEG-4
Скорость записи (NTSC/PAL)	100 при CIF, 50 при 2CIF, 25 при 4CIF
Качество записи	CIF (352x288), 2CIF (704x288), 4CIF (704x576
Сеть (10/100 Mbps)	да
IP адрес, DHCP, DDNS	да
Диапазон рабочей температуры	0°С...+45°С
Допустимая относительная  влажность воздуха	80%
Габаритные размеры, мм	420x88x350
Вес	9,5 кг
Управление	CE, FCC

 

2 Для мониторинга работы видеокамер и ситуаций происходящих на территории многофункционального центра, были установлены мониторы  Panasonic WV-CK2020 20”.

Монитор Panasonic WV-CK2020 обладает всеми основными функциями для комфортной и плодотворной работы. Сочетание привлекательного дизайна, быстрого времени реакции пикселя и приемлемой цены позволяет использовать данный монитор для работы.

Дополнительные функции  и возможности  монитора Panasonic WV-CK2020:

шаг пикселей…………………………………………………….…….0,297 мм

автокалибровка клавишей iKey.

дополнительные характеристики:

потребление электроэнергии……………………………………………..30Вт

потребление электроэнергии в режиме ожидания……………………….2Вт.

ТВ – система………………………………………………………………. PAL

Выходная мощность громкоговорителя………………………… .……0,7 Вт

 

Рисунок 9 - Panasonic WV-CK2020

 

Таблица 3 - Технические характеристики монитора WV-CK2020

 

Параметры	Значения
Диагональ	20 "
Рекомендуемое разрешение/частота (Гц)	1024x768 / 75
Время реакции	25 мс
Контрастность	400:1
Яркость	250 кд/м2
Угол обзора по вертикали	150 °
Угол обзора по горизонтали	175 °
Частота развертки (верт.)	56~75 Гц
Частота развертки (гор.)	31~63 КГц
Габариты	509х467х480 мм

 

3 Для обеспечения бесперебойной работы оборудования необходим источник бесперебойного питания. Было установлено 3 источника бесперебойного питания СКАТ-1200У.

СКАТ-1200У представляет собой стабилизированный источник питания, размещенный в металлическом  корпусе со съемной крышкой. 

Особенности:

- автоматический переход на резервное питание при отключении электрической сети;

- оптимальный заряд аккумуляторной батареи при наличии напряжения сети;

- защита батареи от глубокого разряда при резервном питании нагрузки;

- в нижней части корпуса источника размещается АКБ;

- на крышке корпуса расположена планка с  оптическими индикаторами «Сеть» зеленого цвета и «Выход» красного цвета.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 10 – Источник бесперебойного питания СКАТ-1200У

Таблица 4 - техническая характеристика источника бесперебойного питания СКАТ-1200У

 

Параметры	Значения
Постоянное выходное напряжение, В	В режиме «основной» 11,4 - 12,6, в режиме «резерв» 9,0 - 12,6
Номинальный ток нагрузки, А	0-5
Максимальный ток нагрузки при заряженной АКБ, А	6
Максимальный ток нагрузки кратковременно (5 сек), А	6,5
Напряжение питающей сети	220В, частотой 50 Гц,
Величина напряжения сети при включении режима «резерв», В	0 - 187
Величина напряжения на АКБ, при отключение, В	10,6 – 10,9
Напряжение на клеммах подключения АКБ, В	13,6-13,85
Рекомендуемая емкость  АКБ, А*ч	7-12
Габаритные размеры  ШхВхГ, мм, не более	315х315х105
Масса (без АКБ), кг, не более	6,5

2. 5 Основные причины  выхода из строя систем видеонаблюдения

 

 

Выход из строя оборудования систем видеонаблюдения достаточно распространенное явление, доставляющее головную боль как эксплуатационным, так и монтажным организациям. В данной статье мы не будем рассматривать случаи отказов, связанные с проблемами изготовителей видеооборудования (низкие качество и надежность аппаратуры, отсутствие входного контроля элементов, тренинга аппаратуры, прогона и т. д.), а также с неправильной эксплуатацией систем видеонаблюдения (ошибки монтажа, несоблюдение температурных режимов, превышение допустимой влажности воздуха, несоблюдение требований эксплуатационной документации), поскольку такие отказы носят единичный, случайный характер и укладываются в допустимый процент технического отхода. Другое

дело, если смонтированное оборудование достаточно долгое время  нормально функционировало, условия эксплуатации соблюдались, но в какое-то время неожиданно произошел массовый выход из строя аппаратуры на объекте. В ряде случаев одна и та же аппаратура годами исправно работает при одних условиях эксплуатации (например, в жилых помещениях) и регулярно выходит из строя в других условиях (на промышленных объектах). В данной статье под промышленным объектом следует понимать любой объект кроме жилого дома. Помехи, приводящие к искажению видеоизображения - это отдельная тема для разговора. Что явилось причиной массового отказа, почему это произошло и как предотвратить подобные случаи? На эти вопросы мы и попытаемся ответить.