Проектирование систем видеонаблюдения.
Проектирование любой технической системы осуществляется на основе государственных нормативных документов. Обоснованные ссылки на них должен содержать любой проект.
Существующие в России нормативные документы, специально разработанные для систем видеонаблюдения 10 лет назад, сейчас не всегда дают всеобъемлющие ответы на все вопросы, актуальные для инсталляторов. В настоящее время идет активная дискуссия о необходимости принятия нового, более подробного стандарта. Но пока новых нормативов нет, проектирование систем видеонаблюдения необходимо производить в соответствии с существующими документами.
Основной современный российский государственный стандарт по системам видеонаблюдения «ГОСТ Р 51558 – 2000 Системы охранные телевизионные» введён в действие с 26.01.2000, разработан НИЦ «Охрана» ГУВО МВД России. В нём определено, что система охранная телевизионная (СОТ) – это телевизионная система замкнутого типа для получения телевизионных изображений, служебной информации и извещений о тревоге с охраняемого объекта.
Обязательные для всех СОТ устройства:
— телевизионная камера;
— видеомонитор;
— источник электропитания, в том числе, резервного электропитания;
— соединительные линии.
Необязательные для конкретных СОТ устройства: устройства управления и коммутации видеосигналов, обнаружитель движения, видеонакопитель, вспомогательное оборудование».
Обязательными для всех систем являются следующие функциональные характеристики: -телевизионный анализ изображений с помощью одной или нескольких ТК;
-синтез телевизионных изображений, полученных от всех ТК;
-сопровождение цели;
-приоритетное отображение тревожных событий;
-сигнализация о несанкционированных действиях.
При этом значение времени реагирования системы на тревожное событие должно соответствовать для каждого видеоканала системы значению, указанному в ТУ и/или в другой технической документации на конкретные системы:
Характеристики стандартной цели для СОТ в режиме с детектором движения используются из ГОСТ Р 50658-94 (МЭК 60839-2-4:1990) «Системы тревожной сигнализации Часть 2. Требования к системам охранной сигнализации.
По ГОСТ Р 50658 стандартная цель определяется как «человек весом 50 — 70 кг, ростом 165 — 180 см, одетый в хлопчатобумажный халат». Она используется при проведении испытаний на соответствие функциональным требованиям: установление границ зон обнаружения, чувствительности извещателя с перемещением объекта с постоянной скоростью и при неравномерном движении, времени восстановления извещателей в дежурный режим. Это применяется при оценке СОТ с детектором движения.
ГОСТ Р 51558-2000 регламентирует, что к системам видеонаблюдения применим ГОСТ 15.005-85 «Система разработки и постановки продукции на производство. Создание изделий единичного и мелкосерийного производства, собираемых на месте эксплуатации» В России действуют международные стандарт, в частности, Европейский стандарт EN 50132-7, содержащий общие требования к размещению и установке CCTV-контрольных устройств для охраны, которые состоят из камер(ы), монитора(ов) и/или прибора(ов) для видеозаписи, коммутационных, управляющих и вспомогательных устройств.
Стандарт EN 50132-7 содержит описание метода испытания и наладки системы видеонаблюдения по с испытательным образцом, известным под названием Rotaktn. Rotaktn представляет собой пластину имитирующую силуэт человека. На нее нанесены полоски с высокой контрастностью и градационный клин. Данные маркировки предусмотрены в качестве средства для оценки разрешающей способности. Rotakin также может использоваться для испытания зон обнаружения, определения приемлемой высоты изображения, четкости и контрастности образа.
В России измерение разрешения системы проводят по специально разработанным методикам и/или с использованием ГОСТ 23456-79, который разработан для вещательного телевидения ещё в 1979 году и до сих пор действует.
Наиболее подробно способы проектирования описаны в Рекомендациях Р 78.36.008-99, в дальнейшем по тексту данной статьи методика проектирования приведена учётом этих рекомендаций.
Для того чтобы максимально использовать преимущества устройств видеонаблюдения и получить желаемый заказчиком результат, систему видеонаблюдения нужно грамотно спроектировать.
На первом этапе необходимо обследовать объект и чётко ответить для себя на нижеприведённые вопросы, заполнив соответствующую таблицу:
1. Определение задач (обнаружение факта появления человека или считывание автомобильных номеров).
2. Определение необходимости применения цветных камер (анализ поведения отдельных нарушителей в толпе, появления в охраняемой зоне человека – важность фиксации цвета одежды) или — чёрно-белых камер, но с повышенным разрешением (контроль рабочего места).
3. Определение обязательных зон просмотра (окон, дверей, конвейера).
4. Определение допустимости наличия мёртвых зон и необходимости перекрёстного наблюдения камерами друг за другом.
5. Определение необходимости применения поворотных камер с оптическим зумом, управляемых оператором.
6. Определение необходимости контроля мелких и слабоконтрастных деталей.
7. Определение уровня освещённости на объекте, наличие ярких засветок, отражающих объектов, объектов создающих тень (деревьев и пр.).
8. Определение необходимости фиксации изображения при низкой освещённости, в условиях меняющейся освещённости в широком диапазоне.
9. Определение необходимости фиксации быстродвижущихся предметов ( номеров автомобилей на шоссе, работа в игровых залах казино, конвейер) или просто человек входит в дверь.
10. Определение возможности установки, крепежа камер, подводки к ним коммуникаций.
11. Определение возможности и целесообразности подачи 220В
12. Определение наличия сложных климатических условий на объекте ( запылённость, повышенная влажность, резкие перепады температур смоляной туман, взрывоопасность).
Затем необходимо произвести следующие расчёты и выбрать соответствующую аппаратуру:
1. Расчёт фокусного расстояния, зон просмотра, получаемых от каждой камеры.
2. Расчёт мёртвых зон.
3. Определение месторасположения камер и их количества.
4. Определение разрешающей способности аппаратуры.
5. Определение необходимости и условий применения электронного зума (подбор соответствующих мониторов).
6. Расчёт глубины хранения архива и его содержания (запись по тревоге, постоянная запись, скорость записи и просмотра).
7. Определение количества рабочих мест операторов и администраторов с соответствующими правами доступа к камерам, к функциям настройки.
8. Расчёт пропускной способности сети.
9. Подбор оборудования, обеспечивающего трансляцию видеосигнала по сети.
10. Расчёт характеристик напряжения питания, расчёт оборудования, обеспечивающего подачу напряжения питания.
11. Определение необходимости наличия дополнительных функций ( появления/ исчезновения неподвижных предметов.
12. Выбор камер с аналоговым или IP – выходом.
Остановимся подробно на деталях проведения этих расчётов.
Европейский стандарт EN 50132-7 рекомендует следующие градации эффективности систем наблюдения: верификация, опознавание, идентификация. Заметить человека на изображении, полученном от стандартной камеры видеонаблюдения можно, если человек находится на расстоянии около 20 метров. Опознать знакомого можно с расстояния 5 метров, незнакомого – с расстояния 2 метра. Зафиксировать номер автомобиля можно с расстояния 4 метров. Этими условиями определяется геометрия расположения камер и их численность.
Учитывая вышеизложенное, необходимо определить зоны, которые потребитель хочет охранять с помощью системы видеоконтроля, то есть зоны видеоконтроля. Как правило, этими зонами являются места наиболее вероятного проникновения злоумышленников (двери, окна и др.) и места непосредственного сосредоточения материальных ценностей (склад, касса, торговый зал, кабинеты руководства и др.) Зон видеоконтроля может быть сколько угодно: от одной-двух (например, входная дверь и торговый зал) до нескольких десятков или сотен, включающих большинство помещений объекта. Таким образом, определяется приблизительное количество камер в системе и, следовательно, другое необходимое оборудование для оснащения видеокамер, обработки сигнала, отображения видеоинформации и др.
Затем рассчитывают фокусное расстояние объективов камер.
Для матрицы 1/3” дюйма
f = 3,6* D/V
f= 4,8*D/ H, где
f- фокусное расстояние, мм
D – максимальное расстояние до объекта, м
V – высота объекта , м
H – длина объекта, м
Для матрицы 1/2” дюйма
f = 4,8* D/V
f= 6,4*D/ H, где
f- фокусное расстояние, мм
D – максимальное расстояние до объекта, м
V – высота объекта , м
H – длина объекта, м
Из получeнных знaчeний фокуcноe paccтояниe объeктивa выбиpaeтcя либо paвным, либо в ближaйшую мeньшую cтоpону (для cоотвeтcтвия выпуcкaeмому accоpтимeнту).
Затем аппаратуру необходимо подобрать по разрешающей способности. В связи с потерями при прохождении сигнала по сети разрешающая способность от блока к блоку системы будет ухудшаться. Поэтому лучше выбирать камеры с разрешением больше или таким же, как и у видеорегистратора (никак не меньше). Монитор рекомендуется выбирать с разрешением не больше, чем у видеорегистратора. Для систем на основе камер с IP- выходом, монитор можно выбрать с разрешением, обеспечиваемым электронным зумом системы (или приближающимся к нему).
Определяются также «мёртвые зоны» — не просматриваемая часть зоны контроля под камерой видеонаблюдения (L = L 1 + h tg (b — a v /2)), где:
h — высота установки видеокамеры,
a v – угол зрения по вертикали,
L 1 – расстояние от стены до объектива,
L — размер мёртвой зоны,
b – угол наклона камеры (угол между вертикальной осью и осью камеры).
Как правило, одну камеру располагают в зоне видимости другой камеры.
Требуемая чувствительность камеры устанавливается при обследовании объекта, причем потребитель должен определить освещенность на объекте не только в дневное (рабочее), но и в ночное время и при необходимости решить вопрос о наличии дежурного освещения или инфракрасной подсветки.
Примеры типичных уровней освещения:
— дневная освещённость до заката: 50 лк;
— хорошо освещенная автомагистраль ночью: 10 лк;
— лестница или коридор: 60 лк;
— офис или магазин: 250-500 лк.
Полученный результат (освещенность датчика изображения) должен быть выше чувствительности видеокамеры.
Алгоритм определения чувствительности согласно рекомендациям Р 78.36.008-99 :
— с помощью люксметра (или каким-либо другим способом) измеряется освещенность в зоне контроля охраняемого объекта;
— определяется значение коэффициента отражения реального объекта контроля ОК по таблице.
Затем определяется коэффициент прохождения по указанной в описании светосиле выбранного для данной камеры объектива по таблице.
Рассчитывается минимальная освещенность E sensor , которая может быть получена в зоне контроля камеры по формуле:
E sensor = E scene*R*К , где
E sensor — освещенность на фоточувствительном элементе камеры,
E scene — освещенность в зоне контроля камеры,
R — коэффициент отражения объекта контроля,
К — коэффициент прохождения.
В случае необходимости выбирается и устанавливается инфракрасная подсветка.
Угол подсветки должен соответствовать углу обзора видеокамеры, причем при выборе подсветки лучше выбирать угол подсвета немного меньше угла обзора видеокамеры. Эта рекомендация основана на том, что обычно на мониторе часть изображения выходит за пределы видимой части экрана, кроме того, периферия изображения обычно не очень важна. Следует учитывать что, устройство ИК-подсветки при одинаковой мощности излучения, но с более узким углом, светит дальше.
Наиболее целесообразны ИК-прожекторы небольшой мощности, которые имеют углы подсвета 40° и 70° (как правило, редко используются видеокамеры на небольшие расстояния с углом менее 40°).
Подсветка объекта в рамках кадра должна быть равномерной, в противном случае будут плохо проработаны малоконтрастные детали изображения объекта. Особенно опасно это в ночных условиях, когда в поле зрения видеокамеры могут попасть неосвещённые участки объекта. Это может привести к тому, что значительная часть динамического диапазона по контрасту будет «съедена» неинформативным перепадом между освещенным и неосвещённым участками изображения на мониторе, при этом малоконтрастные детали на упомянутых участках будут практически не различимы.
Черно-белые видеокамеры, совместимые с ИК-подсветкой, «видят» в ИК-спектре, но несколько хуже, чем в видимом спектре, и с ростом длины волны их чувствительность уменьшается. Таким образом, инфракрасная подсветка с меньшей длиной волны, предпочтительнее (с точки зрения эффективности подсветки). В то же время светодиоды (излучатели) с длиной волны 870нм заметны невооруженным глазом. Все это означает что при применении ИК-подсветки на небольших расстояниях (до 10-15 метров) ИК — прожекторы с длиной волны излучения 870нм не всегда подходят, и приходится идти на компромисс между эффективностью (870нм) и скрытностью (930-950нм). При использовании инфракрасных прожекторов на больших расстояниях и при малых углах излучения важнее эффективность, так как визуально найти такие прожекторы затруднительно.
Расчет размера архива видеорегистраторов для записи информации с камер с налоговым выходом производится исходя из следующих соображений:
12 кб — размер сжатого кадра
76 часов — 3 суток – время хранения архива
168 часов — 7 суток — время хранения архива
336 часов — 14 суток – время хранения архива
25 к/с, 11 к/с, 6 к/с — скорости записи
18 — число камер. Число каналов видеорегистратора выбирается по числу подключаемых камер. Принято выбирать видеорегистраторы с 10% запасом числа входов по сравнению проектируемым числом камер для возможности экстренного расширения системы. Поэтому расчёты произведём и для 18 каналов и для 20 каналов подключения камер.
12 кб × 25 к/с × 18 каналов × 76 часов × 3600 с = 1,48 Тб
12 кб × 25 к/с × 20 каналов × 76 часов × 3600 с = 1,64 Тб
12 кб × 11 к/с × 18 каналов × 168 часов × 3600 с = 1,44 Тб
12 кб × 11 к/с × 20 каналов × часов × 3600 с = 1,6 Тб
12 кб × 6 к/с × 18 каналов × 336 часов × 3600 с = 1,57 Тб
12 кб × 6 к/с × 20 каналов × 336 часов × 3600 с = 1,74 Тб
Операционная система занимает около 1,2 Гб. Поэтому надо при выборе жёстких дисков суммировать размер архива и размер, занимаемый операционной системой. Кроме того, надо обязательно размер жёстких дисков выбирать с запасом, так как, размер сжатого кадра может меняться от степени информационной насыщенности кадра и от формата сжатия до 40 кб.
Пример расчета размера архива и его просмотра для камеры с IP-выходом.
Пусть система видеонаблюдения содержит 72 камеры. С разрешением в VGA при 50% качества JPEG принимаем размер каждого кадра 40 кб.
Размер архива рассчитывается при записи со скоростью 12 к/с в течение месяца
Расчет: 40 кб × 12 (к/сек) × 60 (сек) × 60 (мин) × 24 ч/день × 72 камеры × 31 день = около 9,288.35 Тбайт на все 72 камеры в месяц.
Размер архива на 1 камеру в день: 4,139.55 Гб
Размер архива на 72 камеры в день: 2.85 295 Тб
Чтобы хранить архив около 10 Тбайт можно рекомендовать следующую конфигурацию оборудования: 3 сервера (IBM X306M, HP Proliant DL140, Dell PowerEdge 850 или подобные) и RAID-массивы (Infortrend Eonstor или подобные). На каждом сервере рекомендуется иметь по 4 Тб, чтобы система не дала сбой, если заказчик начнет одновременно делать просмотр, поиск и запись. Кроме того, нужно иметь свободное место на серверах на случай, если заказчик захочет расширить систему.
Просмотр текущего изображения и архива можно осуществлять с любой точки, используя для удобства 3 компьютера и программное обеспечение.
Каждая камера имеет свой объем для записи на RAID-массиве, подключенному через сервер при помощи кругового буфера (ring-buffer). При конфигурации камеры установщик должен задать в настройках камеры, сколько места ей выделяется через сервер. В нашем случае в день на камеру приходится 4,1 Гб записи, поэтому на диске камере рекомендуется выделить 130 Гбайт. (после заполнения этого пространства компьютер начнет писать новые фрагменты «поверх» старых). Запись новой информации поверх старой применяется и в видеорегистраторах для записи информации от камер с аналоговым выходом.
(Продолжение – в следующем номере)
Статьи по теме:
Видеонаблюдение
Советы домовладельцам по обеспечению безопасности
Три критических вопроса при выборе видеоаналитики для видеонаблюдения
FCC запрещает авторизацию оборудования для китайских телекоммуникаций и оборудования для видеонаблюдения, которое считается угрозой национальной безопасности
Перенос локального видеонаблюдения в облако
Hanwha Techwin переименовывается в Hanwha Vision
Перспективы использования цифровых систем передачи изображения по радиоканалу
Датчики нейроморфного зрения в смартфонах
Ambarella добавляет новую SoC с поддержкой искусственного интеллекта для камер безопасности
