курсовая работа видеонаблюдение. Объектом проекта является торговая компания
 Скачать 0.69 Mb.
|
|
ВВЕДЕНИЕ В современном мире видеонаблюдение стало неотъемлемой частью, при проектировании комплексной системы безопасности, так как берет на себя огромное количество задач и функций. Построение современных охранных систем основано на широком использовании цифровых (информационных) технологий, в том числе с использованием сети «Интернет». Руководители организаций, не зависимо от сфер деятельности и масштабности предприятия, вопрос организации системы безопасности объектов, выделяют в одно из приоритетных направлений. Системы видеонаблюдения в торговых предприятиях давно уже не просто инструмент для отслеживания общей обстановки в помещениях. С помощью камер можно считать людей в очередях, распознавать постоянных клиентов, детально контролировать работу сотрудников и собирать другую полезную информацию. объектом проекта является торговая компания. Предметом проекта является проектирование системы видеонаблюдения в торговой компании. Актуальность данной темы состоит в том, что на сегодняшний день современная система видеонаблюдения за коммерческими объектами получила широкое распространение по всей нашей стране. Торговые центры и более мелкие магазины в подавляющем большинстве случаев оснащаются системами видеонаблюдения, так как это помогает предотвращать кражи и устанавливать личности нарушителей. Так же, хорошо построенная система видеонаблюдения оказывает руководителям существенную помощь в организации производственного процесса, так как интегрированные системы видеонаблюдения способны объединить в едином программном аппаратном комплексе целый ряд подсистем. Целью курсового проекта является разработка системы видеонаблюдения на торговом предприятии. Для достижения цели работы, необходимо выполнить следующие поставленные задачи: Провести анализ литературы и нормативных документов по вопросам систем видеонаблюдения и их аспектов; Выбрать оборудование необходимое для проектирования системы видеонаблюдения и определить его размещение; Разработать план системы видеонаблюдения; Спроектировать систему видеонаблюдения; Провести экономические расчеты. Практическая значимость данного проекта заключается в дальнейшем использовании приведенных схем, расчетов и оборудования на других предприятиях. Раздел 1 Теоретическая часть. 1.1 Общие сведения С незавидной регулярность в средствах массовой информации идут многочисленные репортажи о криминальных преступлениях, стихийных бедствиях и террористических актах разного масштаба, в разных странах. В такой обстановке естественно стоит задача обеспечения безопасности различных объектов, а также жизни и здоровья человека. Наиболее эффективным является комплексное решение задачи обеспечения безопасности с использованием интегрированных систем безопасности, включающих обычно подсистемы охранной и пожарной сигнализации, контроля и управления доступом, и телевизионного наблюдения. В данном проекте, будут рассматривать непосредственно сами телевизионные системы наблюдения (ТВСН), как наиболее быстро и динамично развивающиеся система. Это вызвано как высокой эффективностью ТВСН при решении ряда разнообразных задач обеспечения безопасности, так и стремительным развитием функциональных возможностей современного оборудования таких систем. Однако надо понимать, что для реализации возможностей ТВСН кроме комплекса соответствующих технических и программных средств системы необходим ещё и комплекс организационных методов и технических средств по использованию этой системы и её возможностей, т.е. по организации эффективного восприятия видеоинформации и своевременного реагирования на различные события. Без этого, как показывает практика, система ТВ-наблюдения может оказаться крайне малоэффективной. Можно отметить следующие основные требования, предъявляемые к современным системам телевизионного наблюдения: получение изображения высокого качества; возможность использовать высокоскоростные защищенные каналы передачи видеоизображения; увеличение продолжительности и качества записи видеоизображения и связанной с ним информации на существующие носители; обеспечение высокого уровня безопасности самой ТВ системы для предотвращения несанкционированного доступа к информации при сохранении удобства работы с системой уполномоченными пользователями; возможность дистанционного доступа к видеоизображению и связанной с ним информации с использованием различных каналов связи; возможность автоматического интеллектуального анализа видеоизображения для выявления нештатных ситуаций или решения других задач, связанных с наблюдением; возможность гибкого масштабирования системы, начиная от одной камеры и заканчивая сотнями и тысячами телекамер, расположенных на территориально-разнесенных объектах; возможности по интеграции ТВСН с другими подсистемами обеспечения безопасности; снижение затрат на установку и эксплуатацию системы, и многие другие. 1.1. Функциональные возможности ТВСН С функциональной точки зрения ТВСН предназначена для дистанционного наблюдения за контролируемым объектом, а также сбора, обработки и хранения видеоинформации с возможностью ее последующего просмотра и анализа. Как результат, это дает возможность на основе анализа этого видеоизображения оператором в ручном, автоматизированном или автоматическом режимах решать следующие основные задачи: Контроль и оценка текущей ситуации в местах наблюдения (например, в торговом зале магазина). Контроль и оценка текущей ситуации в местах, недоступных или опасных для присутствия человека (скажем, в реакторном зале атомной электростанции). Анализ ситуации, которая имела место в прошлом (записанной на некотором носителе информации). Охрана объекта (обнаружение преступных криминальных действий). Выявление нештатных ситуаций, требующих принятия определенных действий для их разрешения (к примеру, пробок на дорогах или дорожно-транспортных происшествий). Обнаружение несанкционированных действий. Обнаружение потенциально опасных действий и ситуаций, которые могут в дальнейшем привести к потерям. Обнаружение опасных ситуаций (например, возгораний или отказа систем жизнеобеспечения зданий), требующих принятия безотлагательных мер. Идентификация объектов (к примеру, личности людей, входящих на предприятие, или въезжающего автотранспорта). Распознавание различных объектов и действий. Оценка степени угрозы при возникновении нештатных или опасных ситуаций для принятия адекватных мер. Осуществление визуальной проверки правильности срабатывания других подсистем интегрированной системы безопасности (в частности, систем охранной и пожарной сигнализации). Архивирование видеоинформации о состоянии контролируемых зон (запись видеосигнала на некоторый носитель), в том числе с обеспечением юридической законности использования этих архивных данных. Автоматизация процессов анализа видеоизображений и принятия решений в некоторых ситуациях, требующих безотлагательной реакции для предотвращения существенного или неприемлемого ущерба. И многих других, т. е. практически любых задач обеспечения безопасности. Часть из них может решаться в ручном или автоматизированном режимах оператором, часть – в автоматическом программно-аппаратными средствами ТВСН. Стоит отметить, что все упомянутые возможности в основном базируется на высокой информативности сигнала о состоянии контролируемых зон (т. е. видеосигнала и видеоизображения), что, как следствие, позволяет использовать разнообразные и эффективные алгоритмы обработки видеосигналов и анализа видеоизображений. 1.3 Классификация систем видеонаблюдения. Цифровые и аналоговые системы. В настоящее время используются два основных типа ТВСН по способу формирования, передачи и обработки видеосигналов – аналоговые и цифровые, а также их комбинации. Понятия аналоговый и цифровой можно относить к таким действиям, как формирование видеосигнала, его передача, запись и отображение. Все это может выполняться как в аналоговой, так и цифровой форме Если во всех этих элементах обработка и передача видеосигнала аналоговая, то и система аналоговая. Если везде цифровая, то и система цифровая. И, очевидно, что может быть большое количество вариантов комбинированных систем, использующих на разных этапах как аналоговую, так и цифровую обработку. Таким образом, аналоговая телекамера, имеет аналоговый интерфейс для подключения к каналу связи. Обработка сигнала внутри телекамеры при этом может быть цифровой. Цифровая телекамера, в которой в цифровой форме происходит как формирование видеоизображения и его предварительная обработка, так и дальнейшая передача по каналам связи. Сетевая телевизионная камера – это телекамера, имеющая встроенный интерфейс для передачи видеоизображения по компьютерной сети. В настоящее время в связи с широким распространением компьютерных сетей на базе протоколов TCP/IP 19 их часто применяют в сетевых камерах. Поэтому для обозначения сетевых камер обычно используется термин IP-камера. В отличие от Web-камеры, которая подключается к компьютеру напрямую через стандартный интерфейс, сетевая телекамера не требует прямого подключения к ПК. Фактически Web-камера является видеокамерой и в общем случае не предназначена непосредственно для дистанционной передачи видеосигнала. 1.4 Обобщенная структура ТВСН Телевизионные системы наблюдения являются сложными системами, насчитывающими зачастую десятки тысяч различных устройств, выполняющих различные функции. Состав конкретных ТВ-систем в значительной степени зависит от многих факторов, таких как поставленная задача, конфигурация и режим функционирования контролируемого объекта, а также от условий наблюдения за объектом. С общей функциональной точки зрения в системе ТВ-наблюдения должны решаться следующие основные задачи: формирование видеосигнала на основе оптического изображения контролируемой зоны; передача этого сигнала по каналам связи; формирование видеоизображения, соответствующего этому сигналу, для восприятия человеком; обработка видеосигнала в различных целях; регистрация видеосигнала и видеоизображения. Таким образом, обобщенная структурная схема ТВСН состоит из следующих основных элементов: устройств формирования видеоизображения, таких как телевизионные и тепловизионные камеры и приборы ночного видения; каналов передачи видеосигнала от устройств формирования видеоизображения и сигналов телеметрии к ним; устройств обработки и хранения видеосигналов; каналов передачи информации от устройств обработки и хранения видеосигналов к устройствам отображения видеоинформации; устройств отображения видеоинформации Любые варианты ТВ-системы будут, по сути, отличаться только количественным составом и типом упомянутых выше элементов и способами организации связи между ними. Вообще говоря, такая структура справедлива для любой системы безопасности, в которой должны присутствовать устройства сбора информации об объекте, каналы передачи информации, устройства обработки, отображения и управления, соответствующие перечисленным выше элементам. Например, для систем контроля и управления доступом это будут считыватели, каналы передачи информации от считывателей к контроллерам, контроллеры, каналы передачи информации от контроллеров к устройствам управления доступом и устройства управления доступом. В системе охранной сигнализации – охранные извещатели, каналы передачи информации, то есть шлейфы, контрольные панели, каналы передачи информации на пульт и устройства индикации состояния. 1.5 Устройства передачи телевизионного сигнала Для передачи телевизионного сигнала в ТСВ могут использоваться как проводные каналы связи (коаксиальные кабели, телефонные линии, волоконно-оптические линии), так и беспроводные каналы - радиоканал или ИК-канал. Наиболее стабильная и качественная работа системы возможна только при использовании коаксиальных кабелей. Основные характеристики кабеля - волновое сопротивление, диаметр и погонное затухание. Как правило, входные и выходные сопротивления основных компонентов ТСВ имеют значение 75 Ом, т.е. рассчитаны на применение кабелей с волновым сопротивлением 75 Ом, поэтому применять для передачи видеосигнала кабели с волновым сопротивлением 50 Ом не следует. Максимальное расстояние от видеокамеры до приемника видеосигнала зависит от типа используемого кабеля: для РК-75-4 оно не превышает 200 м, для РК-75-7 - 500 м. Выбору коаксиального кабеля для внешнего использования следует уделять особое внимание (на улице, в не отапливаемых помещениях, в помещениях с агрессивной средой и т.п.). Эти кабели должны работать в широком диапазоне температур быть устойчивыми к воздействиям солнечного света, радиации, агрессивных сред (в том числе и земли), иметь броневую оплетку для защиты от механических повреждений. Необходимо учесть, что разводка таких кабелей должна производиться в специально выпускаемых для наружного применения кабелепроводах, в которых коаксиальный кабель может быть проложен совместно с проводами питания. При необходимости передачи сигнала на большие расстояния применяются видеоусилители и модемы (передатчики-модуляторы и приемники-демодуляторы). При этом видеосигнал с помощью специальной аппаратуры преобразуется, запоминается и передается с использованием модема. Время передачи может составлять от долей секунды до минуты, в зависимости от требований к качеству "картинки". В настоящее время наиболее широко используются три системы передачи изображений по цифровым и обычным телефонным линиям: системы с компрессией изображений по принципу "условного" обновления (CR), предназначенные для передачи информации только об изменении изображения от кадра к кадру; системы с MPEG-компрессией, в которых используют специальные алгоритмы компрессии изображений движущихся объектов; системы с JPEG-компрессией, которые обеспечивают независимое сжатие кадра изображения. Одно из основных требований, предъявляемых к современным цифровым системам видеонаблюдения, — возможность передачи изображений по сети. В этой связи представляет интерес организация передачи видеопотоков в реальном времени по распределенной сети с использованием протокола TCP/IP при автоматическом регулировании скорости передачи в зависимости от пропускной способности сети и индивидуальных возможностей серверов и клиентов. Современные цифровые системы видеонаблюдения позволяют получить значительный экономический эффект при обеспечении безопасности территориально распределенных объектов за счет передачи изображений по компьютерной сети. Видеосервер обычно представляет собой компьютер со специализированными платами видеоввода, к которым подключаются от одной до нескольких видеокамер. Программное обеспечение видеосервера организует: захват видеокадров; обработку видео; передачу по сети потоков сжатого видео клиентам. В роли клиента может выступать любой компьютер, подключенный к сети и получающий потоки данных с видеосерверов, декомпрессирующий видеоизображения и выводящий изображения на монитор. В настоящее время широкое распространение начали получать IP-камеры, представляющие собой видеосервер, интегрированный с видеокамерой. В зависимости от функциональных возможностей IP-камеры клиент может получать потоки данных клиентом как напрямую с камеры (посредством протокола семейства IP), так и через специальный видеосервер. 1.6 Примеры аналоговых систем Аналоговая система из одной телекамеры и одного монитора может использоваться для контроля состояния одной зоны, например, для наблюдения за посетителями или гостями, приходящими в офис или дом. В сочетании с переговорным устройством (домофоном) можно не только разговаривать из квартиры или дома с посетителем, стоящим у входа, но и видеть его. Простейшая аналоговая система представлена в приложении A. Добавляя к линиям передачи видеосигнала и звука канал управления электромеханическим замком или другим устройством управления доступом, можно дополнительно расширить возможности такой системы. Как один из вариантов такой системы можно привести пример видеодомофона, сочетающего в себе функции простой ТВ-системы с контролем и управлением доступом. Так же к этим системам можно отнести: Системы с управляемой телекамерой. ТВСН с последовательными переключателями. ТВСН с квадраторами.. Системы с дежурным монитором. ТВСН с мультиэкранным отображением и видеорегистрацией. ТВСН с цифровым многоканальным видеорегистратором. ТВСН с несколькими постами охраны. 1.7 Примеры комбинированных систем В отличие от аналоговых устройств цифровые видеорегистраторы позволяют реализовать произвольный режим доступа к записи и воспроизведению видеоинформации. А это существенно повышает скорость выполнения этих операций. Так же цифровая обработка позволяет значительно улучшить качество записи и воспроизведения видеосигналов. Расширенные возможности цифровых видеорегистраторов позволили реализовать в них функции мультиплексоров, связанные с мультиэкранным отображением, т. е. во многих случаях исключить последние из состава системы. Пример комбинированной ТВСН представлен в приложении А. При использовании комбинированных систем можно создать следующие структуры ТВСН: Сетевые системы с аналоговыми телекамерами и гибридными видеорегистраторами. Сетевые системы с аналоговыми телекамерами и сетевыми видеосерверами. Системы с сетевыми телекамерами и гибридными видеорегистраторами. Сетевая система с гибридным видеорегистратором и сервером Гибридная ТВСН с сетевыми каналами связи и др. 1.8 Примеры сетевых систем. Под сетевыми системами понимаются ТВСН, использующие каналы связи компьютерных сетей, в частности IP-протоколы передачи информации. Такие системы по своей сути являются цифровыми. При использовании сетевых телекамер преобразование видеоизображения в цифровую форму, его сжатие и преобразование в форму для передачи по сети осуществляются непосредственно в телекамере. На приемной стороне в простейшем случае используется компьютер для просмотра и записи видеоизображения. Простейшая сетевая ТВСН представлена в приложении А. Очевидным преимуществом систем подобного типа является отсутствие дополнительных цифроаналоговых и аналого-цифровых преобразований сигнала, ухудшающих качество изображения. Кроме того, исключаются возможные искажения сигнала при передаче его в аналоговом виде по каналу связи. Компьютерная сеть представляет собой относительно дешевый канал связи для передачи видеоизображения, в том числе на большие расстояния. В этом случае появляется возможность передачи не только видеоизображения, но и звука, дополнительных команд, а также питания для телекамеры по одному кабелю. Помимо этого, для передачи видеоизображения от нескольких сетевых камер на один сетевой видеорегистратор требуется всего один физический кабель. Хорошая масштабируемость, присущая компьютерным сетям, позволяет создавать эффективные системы, содержащие сотни и тысячи камер. Сетевая камера может содержать встроенное устройство записи (например, диск или карту памяти) для локального хранения видеоизображений в случае пропадания связи по сети или для балансировки нагрузки на сеть. К сетевым системам можно отнести: Системы с сетевым видеорегистратором. Системы с сетевым видеорегистратором и раздельными каналами трансляции и записи видеосигнала Сетевые многопользовательские системы Многопользовательская система с разделением пунктов просмотра и хранения видеоинформации Очевидно, что рассмотренные структуры ТВСН не являются единственными. В каждом конкретном случае структура системы будет определяться потребностями конкретного пользователя, характеристиками ЗО и условиями эксплуатации 1.9 Автоматизированный анализ видеоизображения Задачей автоматизированного анализа видеоизображений является выделение полезной, значимой информации из большого потока видеоизображений, поступающего от многочисленных телевизионных камер. Критерии значимости информации могут быть различными в зависимости от решаемых задач. С точки зрения обеспечения безопасности основная задача, решаемая системой видеоанализа, состоит, прежде всего, в необходимости выявления действий, которые непосредственно являются угрозой или могут создать угрозу объекту обеспечения безопасности. Хотя в общем случае круг задач не ограничивается только функциями, связанными непосредственно с безопасностью самого объекта или его посетителей. Например, подсчет числа посетителей может использоваться для контроля того, все ли посетители покинули помещение, для планирования времени работы персонала, для оценки эффективности программ по продвижению товара, для оценки того, не слишком ли много посетителей в одном помещении или не возникает ли скопление (очередь) перед кассой и т.д. То есть это вопросы, не связанные непосредственно с безопасностью, а, к примеру, помогающие решать чисто экономические задачи. Для того чтобы выявить действия, которые представляют или могут представлять опасность, обязательно необходимы характерные признаки, некоторые отличия таких действий от обычных. То есть признаки, которые отличают один объект от другого или поведение объекта в одном случае от другого с точки зрения конкретной решаемой задачи. Следовательно, в определенной степени можно говорить о решении задач идентификации и распознавания таких действий. Поэтому ряд принципов, используемых в системах контроля и управления доступом в части решения задач идентификации применимы и к рассматриваемой задаче. Автоматизированный анализ должен решать следующие задачи: Обнаружение движения. Оценка параметров движущихся объектов. Обнаружение перемещения предметов. Обнаружение непосредственных проявлений угроз. Распознавание образов и идентификация Если говорить о действиях объектов, которые могут выявляться в процессе видеоанализа, их можно разделить на следующие основные группы. Санкционированные действия, которые не противоречат правилам функционирования контролируемого объекта. Обычно они не должны фиксироваться системой поскольку в противном случае будут отвлекать оператора и увеличивать степень его утомляемости. Несанкционированные действия, представляющие непосредственную угрозу. В этом случае система видеоанализа по характеру изменений в видеоизображении однозначно может определить, что эти действия несанкционированные и представляют угрозу. Например, проникновение на охраняемую территорию. Действия, которые потенциально могут представлять угрозу. То есть такие, по которым нельзя сделать однозначного вывода о конечной цели субъекта, который их совершает. Например, оставление пассажиром сумки в зале ожидания. Специфические действия для определенных задач, решаемых данной ТВ-системой и не являющихся задачами системы безопасности. Например, задача сбора статистических данных о количестве посетителей. Для выявления упомянутых действий необходимо по имеющемуся видеосигналу (соответствующему видеоизображению контролируемой зоны) обнаружить эти характерные действия некоего объекта. Как правило, это связано с движением или определенным характером этого движения (например, направлением, изменением направления, остановкой и т.п.) и его параметрами (скажем, скорости). То есть система должна автоматически обнаружить движущийся объект, оценить его параметры и проанализировать их на соответствие определенным критериям. |