ДИПЛОМ. В общей части описаны такие вопросы, как назначение и характеристика проектируемой сети видеомониторинга анализ технической литературы и патентных исследований
 Скачать 1.68 Mb.
|
|
2.2 Организация видеоконтроля 2.2.1 Размещение камер видеонаблюдения на перекрестках Важную роль в обеспечении нормальной работы видеокамер играет выбор места установки камер на перекрестке. При этом нужно обратить внимание на два момента. Во-первых, следует, по возможности, исключить засветки объектива прямым или отраженным солнечным светом либо мощными источниками искусственного освещения, например, прожекторами. И, во-вторых, нужно ориентировать видеокамеру таким образом, чтобы в поле зрения попадали все уязвимые места (окна, двери, люки и т. п.)[6]. Для того чтобы избежать засветок, рекомендуется: - не ориентировать видеокамеру в южную сторону; - устанавливать видеокамеру на потолке либо на стене или в углу с наклоном ее – вниз; - использовать корпус или кожух; - не направлять видеокамеру на блестящие, хорошо отражающие свет предметы (зеркала, лужи и т.п.), окна. В качестве мест установки камер видеонаблюдения выбраны светофоры и столбы освещения. Выбор обусловлен рядом причин: - решается один из важнейших вопросов с подачей питания к камерам; - простота монтажа; - при размещении на столбах камеры полностью охватывает территорию наблюдения. 2.2.2 Расчет зон обзора видеокамер Геометрическими размерами зоны определяется угол зрения камеры. Для видеонаблюдения, открытых площадок, на перекрестках применяются камеры с углом зрения около 90°, либо камеры с меньшими углами зрения, устанавливаемые на поворотных платформах. Так как в нашем случае видеокамеры устанавливаются на светофорах (на высоте h = 3 м) и столбах освещения (на высоте h = 4 м) - выбираем первый вариант. Угол обзора видеокамеры по вертикали меньше угла обзора по горизонтали, что определяется соотношением сторон ПЗС - матрицы  .Расчет угла обзора по вертикали Необходимо получить следующие значения для камер: Таблица 1- Необходимые значения камер видеонаблюдения
Продолжение таблицы 1
Так же верхняя граница угла обзора по вертикали должна быть не ниже горизонтальной линии. Угол обзора по вертикали в градусах рассчитывается из соотношения (1), получаемого из рисунка 2:  Рисунок 2 - К определению угла обзора по вертикали  , (1)Если видеокамера устанавливается выше центра плоскости наблюдения, то необходимый угол обзора по вертикали будет уменьшаться от значения α1 до значения α2. В этом случае угол обзора по вертикали рассчитывается из соотношения (2), получаемого из рисунка 3:  Рисунок 3 - К определению угла обзора по вертикали  , (2)Таким образом, при установке видеокамеры на высоту h, абсолютное уменьшение требуемого угла обзора по вертикали рассчитывается по формуле (3):  , (3)Относительная ошибка в случае определении угла обзора по вертикали стандартным методом вычисляется по формуле (4):  , (4)Весьма важным вопросом при проектировании системы видеонаблюдения является учет мертвой зоны под видеокамерой. Размер непросматриваемой камерой зоны L можно определить по формуле (5):  , м, (5)где h - высота установки камеры, м; β - угол между оптической осью камеры и вертикалью; α - угол зрения камеры в вертикальной плоскости; L1 – расстояние по горизонтали – удаление выходного зрачка телевизионной камеры от поверхности ее крепления (например, стены); L2 – размер непросматриваемой камерой зоны без учета удаления точки установки камеры от вертикальной поверхности крепления. При размещении камеры нужно стремиться к тому, чтобы длина питающих и сигнальных кабелей была минимальной. Видеокамеры удалены от поверхности крепления на расстояние L1 = 0,1 м, так как крепятся на светофоры и столбы освещения с помощью кронштейна. Высота установки видеокамеры берется исходя из средней высоты столба освещения h = 4 м и светофора h = 3 м. Зададим мертвую зону L ≤ 1 м. Верхняя граница угла обзора по вертикали должна быть не ниже горизонтальной линии, т.е.  . Таким образом получаем систему (6): (6)Решив эту систему для каждой камеры, подставляя данные из таблицы 1, получим результаты, сведенные в таблицу 2. Таблица 2- Результаты расчета угла обзора по вертикали
Расчет угла обзора по горизонтали Угол обзора по горизонтали в градусах рассчитывается из соотношения (7), получаемого из рисунка 4:  Рисунок 4 - К определению угла обзора видеокамеры по горизонтали  , (7)Угол обзора видеокамеры по вертикали меньше угла обзора по горизонтали, что определяется соотношением сторон ПЗС - матрицы . Таблица 3- Результаты расчета угла обзора по горизонтали
Продолжение таблицы 3
Размеры минимальной различимой детали объекта контроля, которая может различаться с помощью камер, определяется выражениями (8) и (9):  (8) (9)где Rв – разрешение телевизионной камеры, ТВЛ; D – расстояние до объекта контроля, м; Sг,Sв – размеры минимальной различимой детали объекта контроля по горизонтали и вертикали, мм; аг, ав – углы зрения объектива по горизонтали и по вертикали. 2.2.3 Расчет необходимого количества видеокамер Объектом наблюдения наших камер являются перегруженные транспортом перекрестки. Углы обзора видеокамер по горизонтали варьируются от 930 до 1000. Чтобы площадь зон обзора камер покрывала площадь перекрестка достаточно установить три видеокамеры на каждом из перекрестков. При этом камеры не должны сосредотачиваться в одной точке, необходимо установить камеры так, чтобы их зоны обзора немного перекрывались. Таким образом, количество видеокамер на одном перекрестке - 3. Размещение камер видеонаблюдения на перекрестках представлено на рисунках 5, 6, 7 и в приложении Б, В, Г.  Рисунок 5 - Размещение камер видеонаблюдения на перекрестке ул. Пушкина – ул. Театральная  Рисунок 6 - Размещение камер видеонаблюдения на перекрестке ул. Октябрьской Революции – ул. Ленина  Рисунок 7 - Размещение камер видеонаблюдения на перекрестке ул. Бакалинская – ул. Менделеева 2.2.4 Выбор средств видеоконтроля для оборудования объекта Выбор варианта оборудования объекта средствами видеоконтроля следует начинать с его обследования. При обследовании определяются характеристики значимости объекта, его строительные и архитектурно-планировочные решения, условия эксплуатации средств видеоконтроля, параметры установленных (или предполагаемых к установке на данном объекте) систем. По результатам обследования определяются тактические характеристики и структура системы видеоконтроля, а также технические характеристики ее компонентов. Выбор типа видеокамеры В этом разделе необходимо осуществить выбор видеокамер, исходя из полученных выше результатов. Для этого рассмотрим, существующие на сегодняшний день, типы камер и выберем наиболее подходящие к нашим условиям. Перед тем как определиться с видом и марками видеокамер, следует выяснить требования, предъявляемые к ним. Требования, предъявляемые к видеокамерам Выбор видеокамер производится в зависимости от поставленных задач. Различают видеокамеры: - корпусные и бескорпусные; - черно-белого и цветного изображения; - обычной и повышенной чувствительности; - обычного и высокого разрешения; - для внутреннего и наружного наблюдения; - для скрытого наблюдения. В проектируемой системе видеомониторинга для надежной защиты от внешнего воздействия потребуются камеры с широким диапазоном рабочих температур и высокой прочности, так как камеры будут располагаться вне здания. Скрытность наблюдения в данном случае можно не обеспечивать, поэтому будем использовать камеры с защитными термокожухами. В нашей системе необходимо знать цвет объекта (автомобиля) и необходимо обеспечение детальной идентификации личности человека или ГРЗ автомашины. Поскольку наблюдение должно вестись и в ночное время, то необходимо наличие ИК - подсветки или электронной диафрагмы. Угол обзора видеокамеры зависит от формата ПЗС - матрицы. Так, при одинаковых объективах камера с большим форматом матрицы имеет больший угол обзора, что может быть необходимым для видеонаблюдения за рассредоточенным объектом. Оптимальный формат матрицы 1/3” (4,8х3,6). Обоснование и выбор видеокамер Анализируя предлагаемые различными производителями видеокамеры для систем видеонаблюдения следует руководствоваться наличием общих требований для всех видов задач к камерам, которыми являются оптический формат, разрешающая способность (разрешение), пороговая чувствительность (чувствительность), синхронизация, электронный затвор (электронная диафрагма, автоматический электронный затвор, электронный ирис), автоматическая регулировка уровня (АРУ), отношение «сигнал/шум», гамма - коррекция видеосигнала (γ - коррекция), компенсация «света сзади» (компенсация засветки), канал звука, конструкция узла присоединения объектива, напряжение питания и т.д., выходным интерфейсом (разъемы для линии связи, питающего кабеля), наличием защитных кожухов к видеокамере, цены. Правильный выбор телевизионных камер является принципиально самым важным моментом в проектировании системы, так как именно характеристиками камер определяются, в конечном счете, характеристики других компонентов системы и в целом ее стоимость. При выборе телекамеры и места ее установки учитываются: - категория значимости зоны; - геометрические размеры зоны; - необходимость идентификации наблюдаемого предмета; - ориентация зоны на местности; - освещенность объекта наблюдения; - расположение уязвимых мест (окон, дверей, люков и т.п.); - условия эксплуатации; - вид наблюдения - скрытое или открытое. Рынок видеокамер наблюдения представлен огромным количеством фирм- производителей, таких, как: SANYO (Япония), KT&C (Корея), Hunt (Тайвань), БайтЭрг (Россия), Activision (Россия), AXIS (Швеция), Germikom (Россия), Mintron (Тайвань), PHILIPS (Нидерланды), WATEG (Россия), Sony (Япония), Mitsumi (Тайвань), PELCO (США), Panasonic (Япония), SAMSUNG (Корея), D-Link (Тайвань) и многие другие. Существуют цветные, черно-белые видеокамеры и типа день-ночь. Необходимо определить какие видеокамеры будут использоваться в данной системе видеонаблюдения. Поскольку видеомониторинг на перекрестках будет осуществляться круглосуточно, то оптимальным решением является использование камеры типа день-ночь. Это значит, что при дневной освещенности камера будет работать как цветная, а при снижении освещенности до определенного порога (указывается в технических данных на камеру) будет переходить в черно-белый режим. Камеры типа день-ночь устанавливаются, главным образом, там, где требуется знать цвет объекта (например, автомобиля) и где необходима детальная идентификация личности человека или ГРЗ автомашины (так как камеры типа день-ночь обладают достаточно высокими разрешением и чувствительностью ≈ 540 ТВЛ) – что в нашем случае является необходимым параметром для осуществления видеомониторинга. По типу выходного сигнала видеокамеры подразделяют на аналоговые и цифровые. Аналоговые видеокамеры используются все реже, их используют там, где необходимо организовать видеонаблюдение, например, в небольшом помещении и информацию с видеокамер записывать на видеомагнитофон. Цифровой сигнал легче обрабатывать, проще хранить и воспроизводить, он не подвержен искажениям в процессе передачи информации. Поэтому аналоговые системы постепенно уходят в прошлое. Недостатки аналоговых систем: - требуют постоянного обслуживания – смены и архивации кассет, периодической чистки и замены видеоголовок видеомагнитофона; - ограниченность функций. Достоинства: - простота в настройке и работе; - позволяет нанимать для обслуживания персонал меньшей квалификации. Под IP (цифровой или сетевой) камерой понимают цифровую видеокамеру, особенностью которой является передача видеопотока в цифровой форме по сети использующей IP протокол. Являясь сетевым устройством, каждая IP камера в сети имеет свой IP адрес. Сетевая камера, в отличие от аналоговой, может содержать в себе блок компрессии видеоизображения, ОЗУ, флэш-память, сетевой интерфейс, беспроводной интерфейс, тревожные входы/выходы, детектор движения и т.п. Использование цифровых систем имеет ряд достоинств: - обеспечивает высокое качество воспроизводимой видеозаписи; - высокую скорость доступа к видеоархиву; - возможность цифрового увеличения и масштабирования любого кадра; - мгновенный поиск и просмотр видеозаписи по камере, дате и времени; - возможность интеграции с другими системами безопасности; - легкая и недорогая трансляция видеоархивов по каналам связи; - возможность экспорта видеоинформации на совместимые внешние носители. В отличие от аналоговых камер, при использовании IP камер, после получения видеокадра с ПЗС матрицы камеры, изображение остается цифровым вплоть до отображения на мониторе, следует, нет необходимости в блоке АЦП. В качестве протокола транспортного уровня в IP камерах могут использоваться протоколы: TCP, HTTP, TFTP и другие сетевые протоколы стека TCP/IP [6]. Благодаря тому, что IP камерам не требуется передавать аналоговый сигнал в формате PAL или NTSC, в IP камерах могут использоваться большие разрешения, включая мегапиксельные. Типичное разрешение для сетевых камер: 640x480 точек. Существуют камеры с мегапиксельными разрешениями: 1280x1024, 1600x1200 и более высокими. Для сравнения представлены 3 цифровые видеокамеры AXIS 221, Smartec STC-IP2580 и D-Link 8906F. Таблица 4 - Сравнительная таблица по техническим характеристикам видеокамер
Продолжение таблицы 4
Как видно из таблицы 4 видеокамера D-Link 8906F отличается лучшим соотношением сигнал/шум, меньшими габаритными размерами, достаточно широким рабочим диапазоном температур, необходимыми для покрытия площади перекрестка углами обзора, встроенным беспроводным интерфейсом и наиболее высоким разрешением. Размеры минимальной различимой детали объекта контроля, которая может различаться с помощью выбранной камеры определяются выражениями (8) и (9). Для камеры № 1, расположенной на перекрестке ул. Пушкина - ул. Театральная, минимально различимая деталь объекта контроля по горизонтали и вертикали, составит:  , мм (8) , мм (9)Расчеты минимально различимой детали объекта контроля для остальных камер видеонаблюдения производятся аналогично, результаты вычислений сведены в таблицу 5. Таблица 5 – Результаты расчета минимально различимой детали объекта контроля
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||