Проектирование систем видеонаблюдения
Российский рынок систем безопасности, несмотря на свою молодость, уже прошел путь от использования простых разрозненных систем до периода становления и понимания необходимости комплексного подхода к системам безопасности.
Это обуславливает необходимость подбора оборудования для комплексных систем безопасности, обеспечивающих стабильную работу каждого объекта с учетом его особенностей. Такой подход предъявляет повышенные требования к качеству проектирования систем безопасности.
Наиболее часто системы видеонаблюдения интегрируются с системами пожарной сигнализации, системами контроля доступа и охранно-тревожной или периметральной сигнализации. В настоящее время все системы видеонаблюдения снабжены встроенными детекторами движения, основанными на программном сравнении каждого кадра с предыдущим.
В случае наличия разницы включается тревожный режим, который на экране монитора выделяет тревожную камеру, может включать звуковое оповещение, производить запись, предзапись и последующую запись при соответствующих настройках системы. Часто к тревожным входам системы видеонаблюдения подключают охранные датчики, которые аналогичным образом переводят систему видеонаблюдения в тревожное состояние. Таким же образом к системе видеонаблюдения подключаются и пожарные датчики. Разумеется, все перечисленные системы могут работать и автономно.
В настоящее время на российском рынке присутствуют в основном системы видеонаблюдения на основе:
1. Камер с аналоговым выходом и аналоговыми регистрирующими устройствами.
Это оборудование предыдущего поколения, но имеет ряд достоинств, таких как наименьшая инерционность при передаче сигнала, дешевизна, отсутствие искажений, вносимых обработкой. Аналоговые системы видеонаблюдения включают в себя помимо видеокамер записывающие магнитофоны, мониторы, аналоговые коммутаторы или квадраторы, позволяющие регулировать последовательность вывода на монитор видеосигналов с нескольких камер или мультиплексировать изображение с нескольких камер и имеющие тревожные входы для различных охранных и пожарных датчиков, которые в случае нештатной ситуации подают тревожный сигнал и на мониторе появляется изображение от соответствующей камеры.
2. Аналоговых камер с цифровой обработкой сигнала и видеосерверов, видеорегистраторов.
3. Цифровых камер с IP-выходом с внутренним процессором, оцифровывающим видеосигнал и передающим его в сеть в сжатом виде, и серверов, обрабатывающих архив от нескольких таких камер
4. Гибридных систем видеонаблюдения для одновременного подключения аналоговых видеокамер и камер с IP-выходом. Эти системы обеспечивают объединение камер с аналоговым и цифровым выходами в единую сеть с созданием общего архива и возможностью доступа к камерам нескольких удаленных операторов.
В камерах с цифровой обработкой сигнала на выход камеры сигнал поступает в аналоговом виде, однако внутри камеры происходит цифровая обработка сигнала с помощью цифрового процессора (DSP = Digital Signal Processor) для реализации функций: автоматическое управление электронным затвором, автоматическая регулировка усиления (АРУ), компенсация яркого фона, автоматический баланс белого, синхронизация камеры, режим подавления ярких точечных засветок и т. д. В камерах с IP-выходом или цифровых камерах осуществляется внутреннее преобразование сигнала в цифровую форму и трансляция с выхода камеры в сеть сигнала в сжатом виде в цифровой форме.
Аналоговый сигнал представляет собой непрерывный поток, характеризующийся изменением частоты и амплитуды. Когда сигнал затухает, его амплитуда должна быть увеличена. Усилитель повышает общий уровень сигнала в линии, в том числе и уровень шумов. Каждое преобразование, каждое промежуточное хранение, каждая передача по кабелю или эфиру ухудшает аналоговый сигнал.
Цифровые сигналы состоят из дискретных значений. Допускаются некоторые отклонения от их величины. Например, напряжение может принимать два значения: от 0 до 0,5 В (уровень нуля) или от 2,5 до 5 В (уровень единицы). Так как всегда существуют зоны допустимых отклонений, цифровой сигнал лучше защищен от воздействия шумов, наводок, помех.
При рассмотрении систем видеонаблюдения очень важно использовать правильную терминологию, причем не только при описании типов видеокамер, но и при определении целей и задач, решаемых с помощью систем видеонаблюдения. Четкая формулировка назначения систем видеонаблюдения обеспечивает правильный подбор аппаратуры для выполнения желаемых задач.
На современном этапе развития нормативной базы охранное видеонаблюдение чаще всего не предотвращает совершение фиксируемых им правонарушений. Разумеется, на любом объекте можно разместить подразделение охранников, наблюдающих за мониторами и готовых в любой момент произвести задержание нарушителей. Однако это очень дорогое решение, применяемое, как правило, на специальных объектах. Системы видеонаблюдения наиболее эффективно решают розыскные задачи, когда на основе анализа архива можно понять, что происходило в тот или иной момент на охраняемом объекте. С учетом задач, выполняемых системами видеонаблюдения, осуществляется выбор оборудования для того или иного объекта.
Например, в магазинах нужны такие системы видеонаблюдения, которые способны регистрировать непрерывный поток информации, анализировать его и отсеивать все лишнее (очень полезны функции идентификации личности, наличия исчезнувших/оставленных предметов). Для склада подходит вариант, когда система находится в режиме ожидания и активизируется при возникновении нештатной ситуации. В офисе полноценное наблюдение целесообразно вести днем, а в ночное время переключать систему в режим ожидания, т. е. работы камеры по тревожному событию. Для создания системы видеонаблюдения крупных объектов, таких как аэропорты и вокзалы, применяются системы видеонаблюдения повышенной надежности, включающие сотни мониторов и видеокамер с возможностью доступа к камерам нескольких удаленных операторов в приоритетном порядке и создания архива. Это обеспечивается применением дорогостоящего оборудования мирового качества, такого как матричные микропроцессорные коммутаторы и видеорегистраторы одновременно. Также подобные объекты требуют подбора систем с функциями идентификации личности, оставленных/исчезнувших предметов, идентификации резких движений (бега, прыжков), идентификации автомобильных номеров и проч. Это осуществляется оцифровкой сигнала с помощью видеорегистраторов или видеосерверов с детектором активности и разработанным программным обеспечением для объединения в общую сеть с возможностью управления камерами, выделения тревожного события, работы камер по расписанию, созданием единого архива и возможностью доступа к камерам нескольких удаленных операторов в приоритетном порядке.
Для работы в условиях меняющейся освещенности необходимо применение видеокамер с внутренней цифровой обработкой сигнала, обеспечивающих тушение засветок, например, от фар автомобилей, видеокамер с электронным затвором с автоматической регулировкой диафрагмы, балансом белого и проч.
При организации охраны периметра весь периметр разбивается на зоны. Видеокамеры располагают вдоль периметра или внутри периметра на высоких точках здания или мачтах на поворотных устройствах, которые просматривают весь периметр. Кроме того, на каждую зону устанавливаются охранные датчики. По сигналу тревоги включается дополнительная подсветка, а камеры на поворотных устройствах поворачиваются в зону датчика, который подал сигнал тревоги. В случаях необходимости распознавания личности человека, попавшего в поле зрения камеры, или чтения автомобильных номеров нужно подбирать соответствующим образом радиус действия камеры, применять видеокамеры с высокой чувствительностью.
Если система должна различать цвета, используется оборудование, способное воспринимать и записывать информацию в цвете. Это актуально в случае необходимости выделения нарушителей из толпы, как, например, если человек в желтой куртке перепрыгивает через турникет в метро, то информацию о нем легче передать в ближайший охранный пункт. Если такой идентификации не требуется, то черно-белые камеры имеют большую разрешающую способность и большую чувствительность.
Основная трудность видеонаблюдения в вагонах поездов с передачей данных в кабину машиниста и затем в центр мониторинга связана с обеспечением помехозащищенности сетей, передающих данные.
Для интеграции кассовых терминалов с системами видеонаблюдения требуются видеокамеры высокого разрешения. При создании таких систем на экране монитора виден покупатель у кассы с покупкой. Одновременно на экране монитора системы видеонаблюдения виден и пробиваемый чек. Это очень актуально в торговых центрах, где клиент сам оплачивает у кассы выбранные товары.
В Чикаго разработаны системы видеонаблюдения с программным обеспечением для регистрации выстрелов. В видеокамеры встроены акустические датчики. Если поблизости от видеокамеры раздается выстрел, то она наводится на то место, откуда стреляли. Кроме того, оператору тут же поступает сигнал тревоги. Видеокамеры способны распознавать выстрелы в пределах радиуса 350 м, а программное обеспечение видеосистемы мгновенно дает крупным планом как изображение места, где был произведен выстрел, так и самого стрелявшего. Сразу после произведения выстрела полиция получает об этом уведомление за считанные секунды.
При расположении системы или ее части на улице необходимо учитывать особенности нашего переменчивого климата и обеспечить функционирование при различных температурах, дожде, снеге, солнце, пыли и т. д. Для таких условий приспособлены видеокамеры со степенью защиты IP 68.
Ряд производств, связанных с взрывоопасными веществами, возможностью их воспламенения, вынуждены использовать взрывозащищенную видеоаппаратуру, способную функционировать в широком диапазоне температур, в среде агрессивных взрывоопасных смесей газов и пыли, позволяющую производить дистанционный визуальный контроль состояния оборудования и прохождения технологических процессов. На российском рынке присутствует перечень не только взрывозащищенных видеокамер, но и других узлов видеосистем. Однако подобные изделия отличаются высокой стоимостью из-за сложности схемных и конструктивных решений и большими затратами на испытания в испытательных организациях для получения сертификата соответствия.
Существуют системы видеонаблюдения, устойчивые к воздействию ионизирующих излучений. Такая устойчивость достигается как за счет подбора радиационно-стойких микросхем видеокамеры, так и за счет конструктивного решения самой системы. Такие системы в основном используются на специальных промышленных объектах. Для правильного построения таких систем видеонаблюдения важно четко идентифицировать основной дестабилизирующий фактор.
Столь широкое распространение систем видеонаблюдения связано с прогрессом в развитии прежде всего видеокамер, имеющих основной элемент – глаза видеокамеры – фоточувствительную матрицу. За это время стоимость видеокамер уменьшилась на порядок, а размеры, пожалуй, – на два порядка. Очень часто продавцы камер делают акцент на типе матрицы, приписывая камерам те или иные свойства благодаря матрицам. Однако в силу достаточно высокого уровня развития современной твердотельной электроники качество ПЗС и КМОП-матриц последних поколений практически одинаково. Сложности возникают на другом этапе. Так как современный рынок систем видеонаблюдения достаточно молод, разработчикам и поставщикам камер видеонаблюдения благополучно удалось избежать жесткого влияния нормативных документов при декларировании того или иного уровня чувствительности своих изделий. Это позволяет вводить потребителя в заблуждение относительно реального уровня чувствительности приобретаемых камер. Во-первых, не указывается значение сигнал/шум при данной чувствительности, во-вторых, часто производителем подразумевается, что при такой-то освещенности камера дает приемлемый сигнал. А вот что подразумевается под приемлемым сигналом, не указывается. В-третьих, часто чувствительность приводится в так называемом режиме накопления заряда, т. е. при достаточно открытом электронном затворе. Однако в таком режиме быстродействие камеры значительно понижается, камеру в таком режиме нельзя применять для регистрации быстродвижущихся объектов. В общем, проектировщику при выборе камер лучше знакомиться со всем комплексом параметров.
На нашем рынке уже прочно утвердились камеры видеонаблюдения с IP-выходом. Встроенный процессор обеспечивает обработку сигналов и цифровую форму на выходе с передачей видеоизображения в сжатом виде.
Преимущества видеокамер с IP-выходом:
высокая стабильность цифрового сигнала;
облегченная инсталляция;
мегапиксельное разрешение;
прогрессивная развертка;
подача электропитания по сетевому кабелю (Power Ithernet).
Очень часто камеры с IP-выходом загружают сеть намного меньше, чем стандартные системы на основе камер с аналоговым выходом и видеорегистраторов. Это происходит за счет того, что камеры с IP-выходом имеют встроенный буфер записи, в котором хранится текущая информация. Только в случае включения детектора движения и поступления сигнала о необходимости предзаписи и записи по детектору движения эта информация начинает транслироваться на центральный видеосервер. Это бывает очень важно для построения систем с большим числом видеокамер без создания мощных трансляционных сетей.
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
