Лекция. Лекция 04 (6 часов). Тема 4 Технические средства систем видеонаблюдения 1 Назначение и задачи систем видеонаблюдения
 Скачать 0.75 Mb.
|
|
1.4.11 Видеоусилители и видеораспределители Видеоусилители применяются для компенсации затухания видеосигнала в линиях при передаче его на большие расстояния. При выборе видеоусилителя необходимо знать его входное и выходное сопротивления, а также коэффициент усиления, так как их значениями определяется тип линии передачи и максимальное расстояние, на которое можно передать видеосигнал. Видеораспределители используются при необходимости трансляции видеосигнала нескольким потребителям. Основными характеристиками видеораспределителей являются входное и выходное сопротивления, а также количество выходов (количество возможных потребителей). 1.4.12 Каналы и устройства передачи видеосигналов Для передачи видеосигналов в системах видеонаблюдения 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 видеонаблюдения при использовании проводных каналов связи возможна только при использовании коаксиальных кабелей. Основными характеристиками кабеля являются волновое сопротивление, диаметр и погонное затухание. Как правило, входные и выходные сопротивления основных компонентов системы видеонаблюдения имеют значение 75 Ом, то есть рассчитаны на применение кабелей с волновым сопротивлением 75 Ом. Максимальное расстояние от видеокамеры до приемника видеосигнала определяется допустимым затуханием и зависит от типа используемого кабеля (для кабеля РК-75-4 оно не превышает 200 м, для РК-75-7 – 500 м). Величина такого затухания должна быть не более 3 дБ для идентификации объекта и не более 6 дБ для его обнаружения. Затухание в коаксиальном кабеле зависит от его диаметра и составляет 2,6 дБ на 100 м для кабеля с диаметром 6 мм и 1,4 дБ на 100 м для кабеля с диаметром 9 мм. Выбору коаксиального кабеля для внешнего использования следует уделять особое внимание (на улице, в неотапливаемых помещениях, в помещениях с агрессивной средой и т.п.). Эти кабели должны работать в широком диапазоне температур (± 50°С), 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 видеосигналов на большие расстояния (до 1,5 км) в качестве линии связи применяют витую пару и соответствующую аппаратуру – видеоусилители и модемы (передатчики-модуляторы и приемники - демодуляторы). При этом видеосигналы с помощью специальной аппаратуры преобразуются, запоминаются и передаются с использованием модема. Время передачи может составлять от долей секунды до минуты, в зависимости от требований к качеству «картинки». Для передачи видеосигналов могут использоваться и телефонные линии связи. В этом случае линия связи должна включать передатчик, выполняющий алгоритм сжатия видеоизображения, модем, персональный компьютер с модемом и соответствующим программным обеспечением, выполняющие роль приемника и видеомонитора. Для передачи изображений по цифровым и обычным телефонным линиям наиболее широко используются три системы: - системы с компрессией изображений, 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. В специальных системах видеонаблюдения, когда требуется повышенная помехозащищенность информации и высокая разрешающая способность, применяются волоконно-оптические линии связи. Дальность действия таких систем (как и при передаче по телефонным линиям) практически не ограничена. Относительная их дороговизна обусловлена тем, что видеокамеры не имеют выхода для подключения оптоволоконного кабеля, поэтому требуется вводить в систему преобразователи электрического сигнала в оптический и обратно. Кроме этого, работа по прокладке, сращиванию и подключению таких кабелей достаточно трудоемка. При создании мобильных и переносных систем, а также в случаях, когда прокладка кабельных линий невозможна или нецелесообразна, используется радио- или инфракрасный каналы связи. Дальность передачи при этом составляет от нескольких сотен метров до нескольких километров. В простейшем случае видеокамера подключается к радиопередатчику дециметрового диапазона, а сигнал принимается на обычный телевизор. Вместе с тем такие системы имеют существенные недостатки, например, могут создавать помехи бытовому телевещанию, а сигнал в зоне действия передатчика может принимать посторонний человек или злоумышленник. Этих недостатков лишены радиосистемы, работающие в сантиметровом диапазоне, а также системы, работающие в инфракрасном (780–850 нм) диапазоне. Такие системы не требуют разрешения на применение в этих диапазонах, однако они работают только в зоне прямой видимости, а их дальность действия в значительной мере зависит от оптической плотности среды (снег, дождь, туман, пыль и т. п.). 1.4.13 Электропитание систем видеонаблюдения Основными напряжениями питания компонентов системы видеонаблюдения являются 220 В переменного тока частотой 50 Гц и 12 В постоянного тока. От сети переменного тока напряжением 220 В питаются практически все видеомониторы, видеокоммутаторы, видеоквадраторы, видеомультиплексоры, видеомагнитофоны, видеопринтеры, поворотные устройства, гермокожухи, а также некоторые видеокамеры. Напряжением 12 В постоянного тока питаются практически все видеокамеры, а также некоторые устройства обработки видеосигнала (видеоквадраторы, видеокоммутаторы и др.) и поворотные устройства. В редких случаях питание компонентов системы видеонаблюдения осуществляется напряжением 24 В постоянного и переменного тока, а также 9 В постоянного тока. Для питания отдельных компонентов системы видеонаблюдения предлагается широкий выбор сетевых адаптеров 220/12 В и 220/9 В. Электропитание всей системы видеонаблюдения должно быть организовано таким образом, чтобы обеспечивать работоспособность системы в автономном режиме, то есть при пропадании напряжения сети переменного тока. С этой целью питание компонентов осуществляется от источников бесперебойного питания или от специализированных блоков питания, снабженных аккумуляторами. Для питания видеомониторов, видеомагнитофонов и др. могут использоваться инверторы – приборы, преобразующие постоянный ток напряжением 12 В в переменный ток напряжением 220 В и частотой 50 Гц. При построении системы видеонаблюдения ее компоненты следует выбирать таким образом, чтобы номенклатура питающих напряжений и потребляемая мощность (ток) были минимальными. Организация питания видеокамер является одной из проблем в системах с беспроводными каналами связи. С одной стороны можно подавать питание камер по проводам, но тогда остается проблема прокладки проводов, с другой – можно питать камеры от аккумуляторов, однако из-за большого потребления даже у современных камер (200–400 мА) приходится часто менять элементы питания. 1.4.14 Конфигурации систем видеонаблюдения 1.4.14.1 Виды конфигураций Наиболее распространены следующие конфигурации систем видеонаблюдения: -система видеонаблюдения, построенная на базе видеорегистратора. -система видеонаблюдения, построенная на базе персонального компьютера и плат видеозахвата. -система видеонаблюдения, построенная на базе персонального компьютера и сетевых видеокамер (IP-видеокамер). 1.4.14.2 Системы видеонаблюдения на базе видеорегистратора Аппаратная часть. Видеорегистратор представляет собой законченное устройство по виду идентичное обычному DVD проигрывателю. По внутреннему устройству видеорегистратор аналогичен персональному компьютеру. Он имеет материнскую плату, процессор, оперативную память, жесткий диск, разъемы видеовходов и видеовыходов, USB порт, порт управления видеокамерой. Все это реализовано на одной плате и не имеет возможности какой-либо модернизации. Многие видеорегистраторы имеют тревожные входы и выходы для подключения охранных датчиков (датчики объема, утечки газа, воды) и внешних оповещающих и исполнительных устройств, например, сирены, электромеханических замков, извещателей по GSM каналам, пульта охраны. Обычно видеорегистраторы имеют 4, 8, или 16 видеовходов для подключения камер видеонаблюдения. При этом совсем не обязательно используются все видеовходы, некоторые могут оставаться в резерве. Чем больше количество видеовходов, тем выше цена устройства, причем удвоения цены при удвоении количества видеовходов не происходит. Используемые в данной системе видеонаблюдения видеокамеры являются аналоговыми. Данный тип видеокамер преобразует видеосигнал в формат, который может быть получен телевизионным или другим приемником, например охранным видеомонитором. В то же время система видеонаблюдения является цифровой, так как полученные данные сохраняются на цифровой носитель. Производительность системы видеонаблюдения практически полностью зависит от производительности процессора. Показателем производительности процессора является тактовая частота и архитектура. Частота процессора, применяемого в видеорегистраторе, обычно колеблется между 500 МГц и 1000 МГц, что обусловлено сложностью отвода тепла. В данной системе все ресурсы направлены на обработку видеосигнала и не используются сторонними программами, поэтому такой частоты процессора достаточно. Видеорегистратор подключается к обычному телевизору через соответствующий разъем. Программная часть. В качестве операционной системы в видеорегистраторах используются различные разновидности системы Linux, часто разработанные специально для данного устройства. Операционная система Linux, является наиболее стабильной при долгосрочной непрерывной работе и устойчивой к внешним воздействиям ( вирусы, пиратские взломы и т.п.). Видеорегистраторы дают пользователю ограниченный доступ к программной части, например, нет возможности установить новые программы, драйвера или удалить старые. Они позволяют выполнять только те команды, которые предусмотрены в меню, как и при работе с любым DVD-плеером или телевизором. Это является залогом бесперебойной работы и более высокой надежности системы. Управление системой. Управляется видеорегистратор посредством графического меню, отображаемого на экране видеомонитора, к которому он подключен. Работа в меню производится кнопками лицевой панели видеорегистратора и пультом дистанционного управления и полностью аналогична управлению телевизором или DVD плеером. Многие видеорегистраторы также имеют возможность управления компьютерной мышью. Интеграция с охранными системами. Видеорегистратор имеет ограниченные возможности интеграции с другими охранными системами: охранной и пожарной сигнализацией, системами управления доступом и т.п. Это обусловлено «жесткостью» его аппаратной и программной части. Видеорегистраторы имеют стандартные тревожные входы. Количество тревожных входов обычно совпадает с количеством видеовходов. К тревожному входу можно подключить любой из охранных датчиков, так как принцип работы у всех одинаковый – они либо размыкают цепь при срабатывании и называются нормально-замкнутыми или замыкают ее – нормально-разомкнутые. Любой датчик подключается к видеорегистратору обычным двухжильным кабелем. Имеется также возможность подключения к одному тревожному входу несколько охранных датчиков, соединенных между собой. При срабатывании охранного датчика видеорегистратор может выполнить следующие действия: начать запись видео с выбранных камер, подать звуковой сигнал через встроенный динамик, подать сигнал тревоги на внешнее устройство. Внешним устройством может быть: сирена, извещатель по GSM каналу, пульт охраны. При этом на один тревожный выход можно подключить все эти устройства одновременно. С одной стороны возможности видеорегистратора по интеграции с другими охранными системами ограничены, но с другой стороны позволяют решить большинство типовых задач. Масштабируемость и модернизация. Цифровая система видеонаблюдения, построенная на базе видеорегистратора, совершенно не масштабируема. Нет возможности увеличить число видеовходов или тревожных входов, добавить еще один USB порт или установить сетевую карту. Видеорегистратор является завершенным устройством с четко определенным набором функциональных возможностей. Масштабируемость системы видеонаблюдения возможна только при подключении нескольких видеорегистраторов к локальной сети и наличия специального программного обеспечения, позволяющего производить их контроль в одном окне на удаленном компьютере. 1.4.14.3 Система видеонаблюдения на базе персонального компьютера и плат видеозахвата Аппаратная часть. Система видеонаблюдения на базе персонального компьютера и плат видеозахвата состоит из персонального компьютера, со специальной платой захвата видеоизображения. Каждая такая плата, чаще всего, имеет узкую специализацию. То есть для возможности использования тревожных входов и выходов или управления видеокамерой потребуется покупка дополнительной платы, которую также будет необходимо установить в компьютер. Но каждая дополнительная установленная плата будет снижать как надежность, так и работоспособность системы в целом в связи с возможностью возникновения конфликтов устройств. Чем больше различных дополнительных плат, тем больше вероятность возникновения конфликтов. Платы видеозахвата, аналогично видеорегистраторам, обычно имеют 4, 8 или 16 видеовходов. Используемые видеокамеры являются аналоговыми, а система видеонаблюдения – цифровой. Тактовая частота современного компьютера составляет порядка 3 ГГц, что превышает тактовую частоту видеорегистратора в 3 раза. Следует также отметить, что современная архитектура процессора, использующего современную оперативную память, дает еще более чем двукратный прирост производительности. Таким образом, производительность компьютера выше производительности видеорегистратора более чем в 6 раз. Для просмотра изображения система видеонаблюдения на базе персонального компьютера и плат захвата подключается к монитору. Интерфейс подключения зависит от видеокарты или материнской платы персонального компьютера. Программная часть. Операционная система Windows – наиболее популярное решение для систем видеонаблюдения на базе персонального компьютера. Однако следует иметь в виду, что современные программы могут подменять некоторые системные файлы, осложняя или делая тем самым невозможной работу системы видеонаблюдения. Забирая все ресурсы процессора, они не дают нормально функционировать изначально достаточно требовательной к ресурсам системе. Поэтому пользователи (охранники) своими неквалифицированными действиями могут полностью нарушить работу системы. Для стабильной работы системы видеонаблюдения на базе персонального компьютера нужен отдельный компьютер, который будет надежно защищен. Из-за сложности установки и настройки программного обеспечения техническое обслуживание системы видеонаблюдения требует использования услуг квалифицированных специалистов. Управление системой. Интерфейс пользователя в компьютерной системе представляет собой привычное для большинства пользователей решение на базе операционной системы Windows. После включения компьютера потребуется запустить специализированную программу, в диалоговом окне которой и будет происходить вся работа. Управление осуществляется клавиатурой и мышью, что привычно и удобно обычному пользователю. Интеграция с охранными системами. Большое количество дополнительного программного обеспечения для компьютерных систем видеонаблюдения позволяет решениям на базе персонального компьютера иметь повышенную гибкость по сравнению с решениями на базе видеорегистратора. Это вызвано тем, что, используя распространенную платформу операционной системы Windows, значительно проще создать большое количество подсистем с различными функциональными возможностями, а также интегрировать разработки других производителей как программные, так и аппаратные. Компьютерная система видеонаблюдения способна интегрироваться с кассовым рабочим местом в магазине розничной торговли, работать совместно с системой контроля доступа, распознавать автомобильные номера и лица людей, работать совместно с системами охранно-пожарной сигнализации. Масштабируемость и модернизация. Масштабируемость системы видеонаблюдения на базе персонального компьютера и плат видеозахвата проблем не представляет. Например, для увеличения количества подключаемых камер или для подключения охранных датчиков необходимо приобрести и установить в компьютер еще одну плату с соответствующими функциональными возможностями. С другой стороны, возможно, в этом случае придется менять программное обеспечение или его перенастраивать. А так как самостоятельная настройка практически невозможна из-за ее сложности, возникнет необходимость использования услуг профессионалов. 1.4.14.4 Системы видеонаблюдения на базе персонального компьютера и IP-видеокамер Система видеонаблюдения, построенная на базе персонального компьютера и IP-видеокамер во многом аналогична предыдущей. Центром управления системой также является персональный компьютер. Основными отличиями этой системы от предыдущей являются способ передачи сигнала от видеокамеры к персональному компьютеру и отсутствие плат захвата видеоизображения. Сигнал передается по сетевому кабелю. Это удобно в том случае, когда структура сети хорошо организована, а ее работа стабильна. Вместо плат здесь используется сетевое оборудование (маршрутизаторы, роутеры, мосты) и программное обеспечение, что требует еще более высококвалифицированных специалистов с глубоким знанием сетевых технологий. Видеокамера для системы IP-видеонаблюдения как минимум в 3 раза дороже обычной. Например, одна видеокамера на 3 мегапикселя может стоить как полный комплект из 4 аналоговых видеокамер и видеорегистратора. Управление системой осуществляется в диалоговом окне программы в операционной среде Windows. По интеграции и масштабируемости данная система обходит своих конкурентов, но требует больших затрат. Цифровая технология, как и любая другая технология, чем шире она применяется, тем дешевле становится изготовление соответствующих компонентов и ниже общая стоимость цифровых решений. В настоящее время для больших распределённых систем сравнение цен оказывается в пользу цифровых технологий. Дополнительная экономия от применения цифрового подхода может заключаться в следующем: - меньшее количество единиц оборудования, меньшее количество расходных материалов для записи и меньшее время доступа к записанной информации; - экономия затрат за счёт использования одной однородной сети для передачи информации любого вида (звук, изображение, данные) вместо двух или трёх; - экономия средств при добавлении в систему нового конечного пользователя; - организация удаленного рабочего места на базе обычного персонального компьютера. Проанализировав различные варианты построения систем видеонаблюдения на объектах можно отметить, что система, построенная на базе персонального компьютера и сетевых видеокамер является наиболее перспективной. И хотя она требует значительных капиталовложений на начальном этапе, но в дальнейшем позволит сократить расходы по наращиванию и модернизации системы в целом. |