Тема 1.11.2. Системы видеонаблюдения. Выбор и размещение оборудования

Все усилия, затраченные на комплектацию необходимых моделей элементов системы видеонаблюдения, можно легко свести на нет неудачно проведенной установкой видеокамер. Также необходимо, чтобы все элементы контрольного оборудования соответствовали одному стандарту сигналов. Варианты оборудования объектов системами видеонаблюдения должны выбираться индивидуально для каждого объекта на стадии его обследования. Проектирование системы видеонаблюдения должно осуществляться на основании технического задания, составляемого в соответствии с требованиями действующей нормативной документации.

Многообразие помещений и территорий не позволяет дать однозначные рекомендации по размещению видеокамер на объекте (комната, коридор, лестница, периметр и др.). Для наблюдения узких и длинных участков потребуется камера с углом обзора объектива от 15° до 30°. Объектив с ручной (фиксированной) диафрагмой не позволит получить необходимую глубину резкости. Для наблюдения за обширной территорией необходимо установить объектив с углом обзора от 60° до 90° (можно и с фиксированной диафрагмой). При углах обзора более 90° появляются сильные геометрические искажения изображения.

При наблюдении за внутренними помещениями следует предусмотреть решение следующих задач. Необходимо установить наблюдение за всеми проемами (окна, двери) помещения, контроль за входной дверью, общее наблюдение за текущей обстановкой в помещении. В общем случае эти задачи решаются установкой двух видеокамер. Первая камера – с широким углом зрения, охватывающая всю площадь помещения на поворотном устройстве, оборудованная объективом с трансфокатором и имеющая предустановки на окна и двери. Вторая, с малым углом зрения и высоким разрешением, – для контроля всех входящих в помещение через дверь.

Для контроля коридоров необходимо наблюдение за всеми лицами, входящими в коридор, что решается установкой одной видеокамеры, оборудованной объективом с трансфокатором. Для идентификации входящих в торцевую дверь используют камеру высокого разрешения.

Лестничные пролеты лучше всего контролировать двумя видеокамерами, направленными соответственно вверх и вниз по лестнице и расположенными под потолком. Выше второго этажа устанавливать видеокамеры нецелесообразно.

Системы охраны периметра предназначены для обнаружения нарушителя еще до того, как он проник на охраняемую территорию или в защищаемое помещение. Для наблюдения периметра и открытых площадок их разбивают на контролируемые зоны. Обязательно выделяют полосу отторжения (около 1, 5 м), в которой не должны находиться посторонние предметы (деревья, кустарники, высокая трава и др.). Целесообразно применение камеры на поворотном устройстве совместно с трансфокатором. Чувствительность уличной видеокамеры должна быть не ниже 0, 1 лк. При этом необходимо, чтобы наблюдаемая территория имела дополнительную подсветку в виде уличных фонарей или специальных (при необходимости – инфракрасных) прожекторов. Минимальное фокусное расстояние выбирают исходя из условия уменьшения «мертвой зоны» под видеокамерой, а максимальное – так, чтобы обеспечить необходимое и достаточное поле обзора видеокамеры. На въезде на стоянку автотранспорта следует применять дежурное освещение, компенсирующее свет фар, или использовать камеру с функцией «инверсия белого».

Для круглосуточного наблюдения необходимо обеспечить подсветку охраняемой территории. Дежурное освещение предназначено для постоянного, непрерывного использования во внерабочие часы, в вечернее и ночное время, как на открытой территории объекта, так и внутри помещений. Тревожное освещение используется при возникновении чрезвычайных ситуаций. Дополнительный источник света должен быть направлен на участок, с которого поступил сигнал тревоги. Также может использоваться инфракрасное освещение объекта, на такое освещение человеческий глаз не реагирует, а система наблюдения будет фиксировать все события. Важно, чтобы подсветка объекта в рамках кадра была равномерной, в противном случае будут плохо «проработаны» малоконтрастные детали изображения объекта. Поэтому при организации подсветки надлежит уделить особое внимание выбору количества осветителей и их расположению.

Следует учитывать, что видеокамера, имеющая чувствительность не ниже 0, 5 лк, может обеспечить круглосуточное наблюдение объекта (в том числе и в летнее время в ясные лунные ночи). В зимние короткие дни камера обеспечивает работоспособность системы видеонаблюдения в течение шести часов. В остальное время необходима подсветка объекта наблюдения. Повышение чувствительности камеры с типичной ПЗС на порядок (с 0, 5 до 0, 05 лк) увеличивает время работоспособности системы в этот период года всего на 16 минут. Поэтому необходимо определить, что более приемлемо – грубая видеокамера с мощной прожекторной подсветкой (что уже отпугнет потенциальных преступников, в основном непрофессионалов), или видеокамера высокой чувствительности со слабой подсветкой, малозаметной для желающих проникнуть на объект.

При видеонаблюдении скрытыми камерами в условиях малой освещенности появляется необходимость в скрытой инфракрасной подсветке. Использование явной ИК-подсветки нивелирует идею скрытого видеонаблюдения и позволяет намеренно вывести оборудование и (или) цепей питания видеокамеры и подсветки из строя.

Для скрытой подсветки возможно использование инфракрасных светодиодов, закамуфлированных под болт, шпильку, пластину, лампу и т. п. Но для достижения одинаковой дальности освещения скрытый ИК-прожектор должен быть на порядок мощнее обычного инфракрасного. При такой подсветке происходят расфокусировка и искажение изображения из-за изменения диапазона, в котором работает видеокамера. От этого эффекта можно избавиться, перефокусировав объективы камер «под инфракрасный свет», но тогда изображение «размажется» при дневном свете. Обычно принимается компромиссное решение, и объектив настраивается на среднее положение. Применяются видеокамеры двойного режима – цветные днем, черно-белые ночью с ИК-освещением. Камеры двойного режима могут содержать две переключаемые ПЗС-матрицы или одну ПЗС-матрицу с цепью цифрового переключения.

Сегодня на рынке имеются небольшие приборы, совмещающие функции видеокамеры, детектора движения и цифрового устройства записи, размещенных в корпусе инфракрасного датчика движения. Таким образом, одно устройство заменяет целую систему видеонаблюдения и избавляет от трудоемкого монтажа. Этот прибор производит автоматическую запись события на карту памяти при поступлении тревожных сигналов со встроенного детектора движения (инфракрасного или видеодетектора) или с внешних охранных датчиков. Цифровая технология съемки позволяет записать не только происходящее после тревожного срабатывания, но и сохранить в памяти кадр, предшествующий наступлению тревожного события. Кадры сохраняются на съемной энергонезависимой карте памяти и могут быть потом перенесены в персональный или карманный компьютер для последующего просмотра и анализа.

Особенно эффективно охранное видеонаблюдение при построении систем охраны протяженных периметров. Большие расстояния и высокая степень вероятности ложных срабатываний традиционных систем защиты периметра не лучшим образом сказывается на эффективности работы службы безопасности объекта. Системы охранного видеонаблюдения могут использоваться и в интересах других служб предприятия или организации. Например, пооперационный контроль какого-либо технологического процесса выполняет задачи контроля качества и одновременно учета и предотвращения хищений.

Обязательно следует предусмотреть возможность «наращивания» системы видеонаблюдения. Для этого в системе необходимо наличие свободных входов для видекамер; свободных выходов для мониторов, устройств записи информации; интеграции с системами сигнализации, контроля и управления доступом.

Рекомендуется сохранять резервную копию конфигурации системы на компакт-диске и хранить его в доступном месте.

Цифровые системы видеонаблюдения подразделяют на построенные на базе компьютера и некомпьютерные.

В понятие DVR (цифровая видеозапись) включают все устройства, работающие на базе компьютера, просто платы или иных устройств для оцифровки и (или) компрессии видеозаписи в комплекте с программным обеспечением. DVR, основанные на базе компьютера, значительно более функциональны, чем некомпьютерные.

Система на базе компьютера легко наращивается, модифицируется и в большинстве случаев имеет более широкие возможности по управлению и настройкам.

Некомпьютерные устройства обычно имеют количество входов, кратное 4. Четыре видеовхода имеет самая популярная модель. Менее популярны 16-входовые устройства, реже встречаются 8-, 9– или 10-входовые. В компьютерных системах можно поставить DVR на произвольное количество каналов, обычно 2, 4, 8, 16, есть возможность расширения по количеству входов.

Большинство некомпьютерных цифровых устройств не имеют аудиовходов (некоторые имеют 1–2 аудиовхода). Компьютер в большинстве случаев имеет один аудиовход (некоторые имеют на плате до 4 аудиовходов). К малокадровым системам обычно предлагается дополнительная аудиоподсистема или аудиоплата.

Сжатие файлов для хранения в памяти обычно очень важно, как и минимизация размера самого устройства для хранения, что отражается на его стоимости и физических показателях. Но важнее способность дальнейшего использования сжатого файла позже, в другое время. Обычно чем больше компрессия (сжатие), тем хуже качество такого изображения при просмотре.

Компрессия – математическая функция, где алгоритм определяет, какие пиксели (отдельные точки изображения) не надо сохранять или можно сгруппировать. Декомпрессия– это регенерация, восстановление потерянных или разгруппированных пикселов.

Все недорогие некомпьютерные DVR используют для компрессии стандарт MPEG. В более дорогих устройствах встречаются МРЕG2 или МРЕG4. Самым качественным на данный момент является стандарт Wavelet без межкадрового сжатия (в этом случае поток на запись в реальном времени может достигать трех мегабайт). МРЕG4 же в большинстве случаев обеспечивает отличное качество видеонаблюдения и значительно более низкую стоимость хранения информации. В некомпьютерных устройствах не стоит ожидать многого от детектора движения. В компьютерных системах существует возможность проводить работу с архивами без прерывания записи текущих событий

Проблемы эффективного функционирования систем видеонаблюдения заключаются в достоинствах этих же систем – это большой объем регистрируемой информации. Человек может одновременно отслеживать изменения, проистекающие в поле его зрения, с 1–2 видеокамер. Вследствие этого с ростом количества видеокамер должна расти степень автоматизации обработки информации и управления системой наблюдения. Отсюда следует повышение стоимости оборудования. Поэтому при проектировании системы видеонаблюдения необходимо стремиться сократить количество поступающей к оператору информации. Считается, что сбалансированное количество мониторов и камер – в среднем один монитор на каждые четыре камеры.

Правильное выполнение задачи видеоконтроля во многом обусловливается не только характеристиками монитора (черно-белый или цветной, величина диагонали и др.), но и физиологическими особенностями оператора. Оценка этих параметров определяет количество мониторов и места их расположения.

Выбор видеомониторов определяется их количеством, величиной диагонали мониторов и разрешающей способностью.

Рекомендуется выбирать размеры экранов по диагонали от 9 до 12 дюймов (от 23 до 31 см). Выбирать монитор по разрешающей способности следует таким образом, чтобы она была выше, чем у применяемых видеокамер. Обычно цветную камеру используют в паре с цветным монитором, но черно-белые мониторы имеют разрешение приблизительно в два раза выше, чем цветные.

Замена видеомонитора обычным телевизионным приемником недопустима из-за того, что его технические характеристики (надежность при частом переключении кадров, круглосуточной работе) должны быть намного выше, чем у обычных телевизоров. Кроме этого, многие специальные видеомониторы снабжены встроенными устройствами для приема сигналов от нескольких камер – видеокоммутаторами.

Все мониторы на посту охраны устанавливаются в обеспечивающую максимально удобный обзор специальную стойку перед столом оператора. Рекомендуемое расстояние между наблюдателем и монитором следует выбирать не менее пяти диагоналей монитора.

В информационном поле рабочего поста наблюдателя можно выделить три области:

1) угол обзора ±15°. В этой области, как правило, размещается от 4 до 9 мониторов. Здесь устанавливают очень часто используемые мониторы, требующие быстрой и точной реакции на изменение обстановки. На эти мониторы выводят видеокамеры, расположенные в особо важных зонах;

2) угол обзора ±30°. В этой области размещаются 12–27 мониторов. Здесь размещают часто применяемые мониторы (к примеру, с целью различения);

3) угол обзора ±60°. В эту область помещают редко применяемые мониторы (подключаемые вручную или по тревоге).

Рекомендуется располагать мониторы на одинаковом удалении от оператора (по сферической поверхности). Наблюдателю почти невозможно анализировать изображения с нескольких мониторов одномоментно. Вследствие этого для одного оператора не рекомендуется ставить более четырех мониторов. Специалисты советуют внимательно наблюдать за одним монитором, а на остальные переключать внимание при возникновении нештатных ситуаций.

Проблема большого количества мониторов решается с помощью переключателя (коммутатора). Используемые в системах видеонаблюдения коммутаторы (свитчеры) могут быть последовательного действия, матричные, с разным количеством входов и выходов, с возможностью программирования. При помощи переключателя на одном мониторе можно показать изображение с любой камеры. Можно включить автоматический режим переключения камер по очереди.

Переключатели бывают самые разные – от чисто механических, с двумя-тремя кнопками выбора камеры, до сложнейших матричных коммутаторов, позволяющих управлять выводом нескольких сотен камер на несколько десятков мониторов, процессом записи видеоинформации и выполнящих другие важные функции.

В большинстве сложных систем видеонаблюдения предусмотрены такие состояния тревожного сигнала, которые способны захватывать активный монитор. Существуют разнообразные автоматические видеодетекторы движения. Простейшие из них – аналоговые – реагируют на любое изменение яркости в любой или заданной точке на экране. Цифровые анализируют размер, скорость и направление движения объекта. Самые совершенные детекторы могут применяться при обработке информации от уличных камер. Важно, чтобы они могли отсеивать помехи (типа дождя, снега, сетевых наводок и т. д.), проводить анализ оставленных предметов (внесенных, вынесенных и проч.), что очень актуально в сегодняшнем мире тотального воровства и угрозы терроризма. Также коммутаторы и квадраторы обычно имеют входы для подключения охранных датчиков движения по количеству камер. Далее активируется автоматический вызов к мониторам и (или) запускается автоматическая запись видеорегистратором.

Другой вариант решения проблемы большого количества мониторов – совмещение с помощью цифровых приборов на одном экране одновременно нескольких изображений, обычно 4, но иногда и до 16. Наиболее распространены устройства для деления экрана на четыре части, так называемые квадраторы. Цифровой квадратор является устройством обработки изображения, обычно имеет множество дополнительных функций, в частности стоп-кадр, в том числе и автоматический – при пропадании видеосигнала (так называемый «предсмертный взгляд» – камеру уже разбили, а на экране монитора все еще виден злоумышленник). Следует отметить то, что применение квадратора в режиме постоянного деления экрана просто нерентабельно. Важно знать, что один квадратор и большой монитор стоят дороже четырех маленьких мониторов.

Видеомагнитофоны могут различаться стандартом записи, режимом записи (запись в реальном масштабе времени, уплотненная запись, запись с пропуском кадров («time-lapse»), разрешением, возможностью воспроизведения во время записи, наличием обратной перемотки и способностью вести новую запись поверх прежней. В зависимости от модели видеомагнитофоны могут иметь дополнительные функции: активизацию по сигналу тревоги; покадровый просмотр; генератор времени и дат; запись звука; поисковую систему.

Чтобы обеспечить восприятие изображения движущегося объекта, необходимо записывать хотя бы 7 кадров в секунду. Чтобы минимизировать требования к емкости хранения, систему следует запрограммировать так, чтобы частота записи изображения повышалась при регистрации движения. Наиболее часто применяются видеомагнитофоны класса TLVR (с задержкой времени). Они позволяют записывать до 960 ч на одну стандартную VHS-кассету или один кадр в 13 с.

Часто встречаются ситуации, когда в системе видеомониторинга комбинированно используются как цветные, так и черно-белые видеокамеры. В этом случае в системах хранения информации с видеомагнитофоном требуется установка всего комплекта оборудования, работающего с цветным изображением, что влечет за собой значительное (примерно в два раза) увеличение цены.

Сейчас активно применяются цифровые устройства видеозаписи (микропроцессорные видеорегистраторы). Такие системы имеют целый ряд достоинств: улучшенный поиск, удобство работы с архивом, удобство обработки видеоматериала, хранение результатов проделанной работы, простота обслуживания. Но самым главным преимуществом этих устройств являются скорость и количество записываемой информации.

Устройство цифровой видеозаписи не является совершенным устройством для решения разных проблем видеонаблюдения. К недостаткам цифровых устройств можно отнести некоторое снижение качества изображения при сжатии записи для хранения, плохое аудиоразрешение, никакой гарантии беспрерывности видеозаписи, сложность использования записи в качестве доказательства (улики).

Но и видеомагнитофоны тоже имеют свои слабые стороны. Например, для записи, полученной при применении аналогового видеонаблюдения с 16-канального мультиплексора с записью в 24-часовом режиме на time-lapse видеомагнитофона, перерыв между соседними изображениями с каждой камеры составит более двух с половиной секунд (это огромный промежуток времени). В такой ситуации можно предусмотреть возможность применения цифрового видеорегистратора, позволяющего использовать разную частоту записи для разных видеокамер.

Видеомультиплексор – цифровой прибор, который обеспечивает запись с временным уплотнением (кадр от одной камеры, кадр от второй и т. д.) на устройство записи видеосигнала. Такой подход позволяет с высоким качеством записать 16 (у некоторых фирм до 32) камер на одну магнитную ленту, жесткий диск, съемный CD– или DVD-диск. При этом мультиплексор позволяет выводить на монитор как все камеры сразу, так и последовательно, одну за другой.

При выборе системы видеонаблюдения необходимо сопоставлять реальные (25 кадров в секунду по отображению) и мультиплексированные видеоканалы. Технически из любого канала «реального видео» можно получить любое число мультиплексированных, но все они будут уступать в параметрах записи и отображения. Чем больше мультиплексированных каналов на одном реальном, тем меньше скорость отображения и записи. Следовательно, если одна система имеет 20 видеоканалов, только 2 из которых – «реальное видео», а другая за эту же цену – 6 мультиплексированных каналов и 3 реальных, то вторая система будет иметь большие возможности.

Очень часто заказчиком ставится задача «видеть все по максимуму и все писать на магнитофон». На объекте размещают видеокамеры, обозревающие все на свете, объективы устанавливаются самые широкоугольные, и при этом 32 камеры через мультиплексор записываются на спецвидеомагнитофон с длительной (960 ч) записью. В результате оказывается, что реально полезные кадры зафиксированы лишь от одной камеры перед входной дверью, но и на этих кадрах различить лицо человека можно только тогда, когда он приблизился вплотную, а запись в описанном режиме составляет один кадр в 5 мин.

При выборе контрольного оборудования следует обращать внимание на количество видеовходов. Оно должно соответствовать общему количеству видеокамер (лучше превышать для возможного расширения системы видеоконтроля в будущем). Число видеовыходов должно быть не меньше (лучше больше) общего количества мониторов, видеомагнитофонов и др.

Контрольное оборудование должно обеспечивать возможность обработки информации со всех или некоторых видеокамер (выявление движения в зоне контроля, наложение на видеосигнал служебной информации и т. д.). Возможность управлять камерами, размещенными на поворотных устройствах или обладающими объективами с трансфокаторами. Синхронизировать работу всех элементов системы видеонаблюдения.

Для хранения записанной видеоинформации необходимо предусмотреть создание видеоархива. Организуя видеоархив, необходимо определить, какие устройства хранения информации будут использоваться (магнитная лента, жесткие диски, и т. д.), длительность хранения информации, правила уничтожения устаревшей информации и носителей, безопасность архива.

Оборудование для записи и архивирования желательно размещать в специальных видеосейфах.

Видеокассеты должны отвечать довольно высоким требованиям, которые определяются жесткими условиями эксплуатации и многократной перезаписи.

Современные программы работы с архивом позволяют производить сортировку и поиск по времени, дате и (или) тревоге. Дополнительными возможностями этих программ могут быть ограничение доступа к архиву и автоматизация перехода к просмотру изображения с другой камеры. Наиболее популярными способами поиска являются:

предоставление списка фрагментов с обозначением времени (даты, длительности);

графическое масштабируемое представление всего интервала времени работы системы с обозначением активности (осуществления записей в архив).

Сейчас уже нет необходимости говорить о преимуществах цифровой системы видеонаблюдения (ССТV) перед аналоговыми (хотя и у цифровых систем есть множество проблем и нерешенных задач). Это простота и долговременность хранения записи, быстрый доступ к записи из архива, передача видеоинформации по локальным и глобальным вычислительным сетям, обработка кадров по различным алгоритмам фильтрации и повышение качества изображения с последующей распечаткой на обычном принтере. Основное отличие компьютерных систем состоит в том, что они не только записывают, но и анализируют информацию. В сетевых системах цифровые сети используются для передачи видео и других данных к хранилищу и монитору. Начиная с некоего уровня сложности системы охранного видеоконтроля, цифровые системы оказываются экономически выгоднее аналоговых.