Системы цифрового видеонаблюдение при организации охранных структур на особо охраняемых объектов

Содержание.

Системы цифрового видеонаблюдение при  организации охранных структур на особо  охраняемых объектов.

Введение.

    Глава 1

Системы охранного телевидения.

Аналоговые  системы видеонаблюдения.

Цифровые  системы видеонаблюдения.

Устройство  и основные принципы работы элементов телевидения.

Сравнительные характеристики аналогового и цифрового  телевидения.

    Среды передачи телевизионных сигналов

    Преимущество  волокнистой оптики как передающей среды.

    Принципиальное  устройство волокон.

    Классификация волокон.

    Обработка сигнала.

    Сжатие  видеоданных.

    Протоколы передачи видеосигнала по высоко скоростным компьютерным сетям.

    Fast Ethernet

    ATM

    ISDN

          Мобильные технологии.

      GSM

      GPRS

      EDGE

Глава 2.

    Маркетинговое исследование систем цифрового наблюдения.

      Глава 3

Телеметрия.

Разработка алгоритма управления поворотным устройством камеры и трансфокаторами охранного телевидения.

Глава 4.

Подготовка  технического задания на проектирование и создание охранного цифрового  телевидения на типовом охраняемом объекте.

      Заключение. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Сегодня IP видеонаблюдение для большинства специалистов это не очень зрелая, но безусловно перспективная технология. Разумно внимательно изучить её сейчас, чтобы завтра можно было легко ответить на любой вопрос «продвинутого» заказчика.  
 
В общих чертах нам знакомы все без исключения компоненты IP систем. Будет удобно поочерёдно их рассмотреть, выстроив в следующую цепочку: 
 
1. Объективы -> 2. IP камеры -> 3. Линии передачи данных и питания камер -> 4. Коммутаторы сети видеокамер -> 5. Серверы камер и системы хранения данных -> 6. Сеть пользователей -> 7. Компьютер пользователя -> 8. Монитор и интерфейс пользователя. 
 
По отношению к каждому из компонентов следует выяснить: 
а. Критерии выбора оборудования; 
б. Особенности установки (монтажа); 
c. Порядок администрирования (все устройства в IP системе требуют выполнения каких либо действий через WEВ интерфейс либо с помощью специального ПО). 
 
Давайте обсудим п.1. Объективы, затем перейдём к п.2 IP камеры и т. д., попутно сохраняя у себя полезные ссылки и мысли, касающиеся последующих пунктов, чтобы своевременно представить их посетителям темы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Параграф 1 

п.1. Объективы для IP камер. Этот пункт был рассмотрен на сек.ру., выводы были сведены в 4 подпункта. Возможно у посетителя Моста будут свои вопросы и поправки.  
 
1.1 Оптическое разрешение объектива. Это наиболее важный параметр, который производители пока не указывают в паспорте на объектив. Перед покупкой обязательно обратитесь к поставщику – пусть он свяжется с производителем и выяснит разрешение поставляемого объектива.  
 
Для камер с полудюймовой матрицей необходимо следующее разрешение (в центре и по краю): для разрешения 0.4 Мегапиксела - 60 линий на миллиметр, для 1.3 Мп – 110 лин/мм, 2 Мп – 140 лин/мм, 3 Мп – 180 лин/мм, 5 Мп – 250 лин/мм.  
 
Для камер с меньшим размером матрицы требуются объективы с пропорционально бо'льшим оптическим разрешением.  
 
1.2. Глубина резкости. Поскольку абсолютно резкой может быть только одна точка (плоскость, поверхность) в пространстве (остальные в какой либо мере расфокусированы), то критерием резкости (при измерении её глубины) может быть выход величины расфокусировки за пределы разрешения камеры (размера пиксела). C ростом разрешения камер, глубина резкости будет снижаться (для одних и тех же величин f и F).  
 
1.3. Искажения, вносимые оптикой (аберрации).  
 
Сферические искажения (неравномерность фокуса от цента к краю из-за сферической формы проецируемого изображения).  
В ходе эксперимента выяснилось, что качественные объективы сегодня обеспечивают отличную резкость изображения по всему полю зрения камеры. При этом простые объективы (без системы линз, компенсирующей сферические искажения) расфокусированы по краю и не дают нужную глубину резкости.  
 
Хроматические искажения (искажения вызываемые неравномерным преломлением лучей света (дисперсией)).  
Данный тип искажений свойственен длиннофокусным объективам. На изображении с f40 мм это наглядно видно (вокруг объекта в дальнем углу наблюдается цветной ореол), но использование более качественной (низкодисперсионной) оптики вряд ли окажется экономически оправданным (к слову, на данном примере ореол не ухудшает восприятие самого объекта).  
 
Геометрические искажения (дисторсия).  
В отличии от фотографии, в CCTV давно привыкли к широкоугольным объективам, дающим геометрически искажённое изображение. Данный параметр вероятно будет мало влиять на выбор объектива для CCTV.  
 
1.4. Цена объектива. Сегодня цена на объектив с необходимым качеством начинается от $250. Это, мягко сказать, непривычный уровень цены для рынка CCTV. Единственный способ достижения сочетания приемлемой цены и низких искажений - применение качественного асферического (с формой отличной от сферы) оптического элемента вместо дополнительной системы линз.  
 
Вероятно следует ожидать поставки на рынок относительно недорогих Асферических объективов именно с низкими искажениями. Кроме того, лучшая светосила (F) таких объективов позволит компенсировать не очень высокую чувствительность мегапиксельных камер.  
 
Вопросов с установкой объективов для IP камер не больше чем вопросов при установке объективов для простых камер. Единственный момент, который следует учитывать, - необходимость настройки фокуса мегапиксельной камеры с помощью программной лупы, вначале размещая её на краю а затем в центре изображения (иначе низкое разрешение экрана легко скрывает неточность фокуса). Т.е. завтра без ноутбука монтажнику не обойтись. Тем более поворот лимба на доли градуса уводит фокус далеко в сторону а задержки у камер ну очень большие (т.е. с помощью радиостанции шансов настроить фокус совсем нет).  
 
Вопрос «администрирования», как это забавно не звучит, имеет отношение и к объективам IP камер. Например, в камерах Axis, перед настройкой фокуса, необходимо в WEB интерфейсе отключить автодиафрагму, в камерах Panasonic IPro - выставить задний фокус а в Arecont 3130 - видимо надо выбрать какой обьектив настраивать (для дня или для ночи, "видимо" потому что мы их пока не ставим и такого опыта у меня нет).  

Параграф 2 
 

п.2. IP видеокамеры 
 
IP камеры пока не имеют чёткого деления по классам и по, соответствующей классу, цене. К сожалению, у каждого производителя есть исключительно своё понимание полноты линейки IP камер, поэтому в качестве примера мне придётся опираться на их конкретные модели. 
 
2.1. IP камеры для установки только внутри помещений 
 
Типичный представитель – Axis 206 (своего рода «гольф класс» для IP камер), розничная цена – около 8 т. р. 
 
Отличительная особенность – камеры имеют нестандартное исполнение корпуса, комплектуются объективом и кронштейном (или имеют ушки для крепления на стену).  
 
Обычное разрешение - 640x480 точек при прогрессивном сканировании (в большинстве случаев этого вполне достаточно). В линейке Axis также есть мегапиксельные камеры 1280x1024 точек (они отмечаются буквой М в конце их индекса).  
 
Особенности установки 
 
Стоит сразу сказать, что логика производителей этого типа камер полностью противоречит логике специалиста CCTV. Это не есть плохо или хорошо – это просто надо учитывать.  
Например, камеры Axis имеют, внешне нестандартные и исключительно широкоугольные объективы, но если сковырнуть декоративную крышечку, то под ней окажется обычный объектив с 12 миллиметровой резьбой. Можете его заменить на объектив, соответствующий вашей задаче (попробую приложить картинку с примером замены объектива и установки 206 камер в длинном коридоре). Ну и не забывайте, что все эти камеры предназначены для хорошо освещённых помещений и не допускают установку напротив окон (из-за низкого динамического диапазона). Если вы смонтировали такую камеру в тёмном помещении напротив окна, то винить в неприемлемом результате можно только самого себя. Кстати, главным заказчиком для своей продукции Axis считает сети магазинов и шоурумов, и в условиях «целевого клиента» Axis 206 ведёт себя просто безупречно (попробую приложить картинки из гипермаркета и автосалона).  
 
Общие правила администрирования (основные настройки, необходимые для знакомства с камерой)  
 
Для всех IP камер существуют специальные программки поиска камер в локальной сети. После её запуска, вы получаете список доступных вам камер (конечно-же камер одного конкретного производителя). Кликнув на IP адрес нужной вам камеры вы можете его изменить (нужную камеру можно отличить по имени, серийному номеру, адресу, отличающемуся от диапазона адресов вашей сети и т.д., если боитесь запутаться, то подключайте камеры по одной), а кликнув на название камеры вы перейдете на её WEB страничку настройки. Если у вас стоит DHCP сервер, то адрес новой камере может быть присвоен автоматически, теперь только нужно зайти в её сетевые настройки и убрать галочку напротив DHCP.  
 
Особенности администрирования камер для установки только внутри помещений  
 
Камеры потребуют от вас выбора типа освещения и частоты источника света (иначе по экрану могут бежать цветные горизонтальные волны). Если объекты, перемещающиеся по контролируемой сцене, имеют небольшие размеры (по отношению к размеру всей сцены), то можно выбрать приоритет «в пользу качества» картинки. В этом случае детали будут чётче, поля одного цвета ровнее (шумов будет меньше), но быстро перемещающиеся объекты могут «смазываться» . Если камера смотрит в лицо посетителю, то вам придётся выбрать приоритет «в пользу скорости». 
 
Далее я попробую ознакомить вас с: 
2.2. Стандартные IP камеры для установки как внутри помещения так и вне его; 
Типичные представители Axis 210, 211, Panasonic NP 240, Arecont AV2100, 3100, 5100 
2.3. IP камеры день/ночь. 
Типичные представители Axis 221, 223, Panasonic NP 1000, Arecont AV3130 

п.2.2. Стандартные IP камеры для установки как внутри помещения так и вне его  
 
Типичные представители – Axis 210, 211(М), Panasonic NP 240, Arecont AV2100, 3100, 5100. Стартовая розничная цена – 16 т. р.  
 
Отличительная особенность – стандартный тип корпуса и C/CS крепление объектива.  
Разрешение – от 640x480 до 2592x1944 точек (от 0.3 до 5 Мп).  
 
Особенности установки 
 
Камеры Axis 210, 211 (М), Panasonic NP 240 (с разрешением 640x480 точек) по требованиям к месту и способу установки ничем не отличаются от цветных аналоговых камер. Они имеют такую же чувствительность и такой же динамический диапазон (благодаря CCD матрицам), у них близкое к аналоговым камерам разрешение, они оснащаются обычными объективами и стандартным креплением.  
 
Особенности применения мегапиксельных камер 
 
С ростом разрешения у камер падает чувствительность и ухудшаются динамические качества (в т.ч. из за перехода на CMOS). При этом заявляемая производителями максимальная чувствительность мегапиксельных камер достигается при высоких величинах времени экспозиции. В результате при низком освещении подвижные объекты (например, машины) оказываются смазанными (попробую приложить картинку). А из-за большого времени сканирования кадра подвижные объекты ещё и деформируются (например, колёса автомобиля, проезжающего от одного края экрана к другому, становятся овальными, а сам автомобиль наклоняется).  
 
Заметный выигрыш от высокого разрешения камер получается при наблюдении за большими и освещёнными территориями. Однако следует очень внимательно отнестись к содержанию контролируемой сцены - многомегапиксельная камера имеет разрешение выше, чем разрешение монитора (тем более части экрана в режиме мультикартинки)! Если важные детали занимают незначительную часть поля зрения камеры, то, при выводе на экран, они гарантировано потеряются.  
 
Особенности администрирования камер 
 
Настройка камер Axis 210, 211 аналогична настройке камеры Axis 206, описанной выше.  
При настройке мегапиксельных камер (Arecont AV2100, 3100, 5100 и Axis с буковкой М) следует внимательно отнестись к выбору (ограничению) времени экспозиции – необходимо найти компромисс между качественной статичной картинкой и смазыванием подвижных объектов ночью.  
 
п.2.3. IP камеры день/ночь. 
 
Типичные представители – Axis 221, 223М, Panasonic NP 1000, Arecont AV3130. 
Розничная цена – от 30 т. р. 
 
Отличительная особенность – механически перемещаемый ИК фильтр и чувствительная CCD матрица, либо, в случае AV3130, две отдельные матрицы (ССD – ночь, CMOS – день) и два отдельных объектива.  
 
Особенности установки 
 
Эти камеры менее требовательные к уровню освещения, чем камеры, перечисленные в п.2.2. и п.2.1., правда и чемпионами по чувствительности далеко не являются.  
 
Особенности администрирования камер день/ночь 
 
Помимо упомянутых выше настроек, у пользователя появляется возможность выбрать момент (условие) перехода в ч.б. режим.  
 
P.S. Надеюсь мне удалось за время новогодних праздников быстренько пробежать через п.2.IP видеокамеры. Дело в том, что именно возможности IP камер являются предметом большинства споров, имеющих временный и частный характер. Временный – потому, что камеры совершенствуются на наших глазах, частный – потому, что обычно мы обсуждаем не общие для всех IP камер понятия, а качества отдельных камер, с которыми нам лично довелось столкнуться. Остальные 7 пунктов Темы (в т.ч. п.1.Объективы) связаны с решениями работающими на уже давно сложившихся рынках, поэтому время, потраченное на них, нельзя будет назвать потерянным. 
 

Технология пострения СКС 

Прежде чем перейти к п.3., необходимо рассмотреть общую для п.3., п.4. и п.6. технологию – СКС.  
 
Какие бы самостоятельные (независимые) слаботочные подсистемы не были смонтированы в современном здании (кампусе, квартале, заводе) все они используют общие кабельные каналы (трубы, короба, переходы, лотки), распределительные шкафы и общую сеть питания. Чтобы потребитель мог исключить взаимное влияние кабелей на работу разных подсистем и чтобы он мог избежать необходимости укладки проводов для каждой новой подсистемы, ассоциациями ANSI, TIA, EIA, ISO и IEC было введено понятие СКС - Структурированная Кабельная Система. Хочу подчеркнуть – это именно понятие! Т.е. некий свод правил построения кабельных сетей (когда СКС связывают с покупкой набора дорогих компонентов конкретной торговой марки это исключительно маркетинг). 
 
С 1991 года во всём мире новые объекты строительства (в т.ч. объекты реконструкции) в обязательном порядке оснащаются СКС (до этого существовали различные частные решения, на основе которых и были выработаны международные СКС стандарты ISO/IEC 11801 и ANSI/TIA/EIA-568).  
 
В ветке форума «Миф о дороговизне IP систем» Рустам своими словами (но безусловно правильно) изложил идеологию СКС:  
 
(начало цитаты) «СКС кратко - это расположение во всех помещениях коробов с пучками кабелей витой пары и силовыми кабелями, но не из расчёта на конкретные рабочие места, а исходя лишь из площади помещений. После этого часть кабелей можно использовать для создания компьютерной сети, часть для телефонов, часть для видеонаблюдения, часть на остальные нужды, а оставшиеся должны быть свободными про запас. Главная идея в том, что любые построения и переделки слаботочных сетей здания не сопровождаются работой монтажников с перфораторами, долбящими дорогую отделку - теперь они ходят в белых халатах с отвёртками. При этом сеть IP-видеонаблюдения на основе СКС просто не пересекается с локальной сетью пользователей, (хотя кабели лежат в одном коробе) и даже если в узлах стоят общие коммутаторы, то они разделены на VLAN» (конец цитаты).  
 
Более полно суть СКС раскрыта на сайте http://www.scs702.ru/tech_7.php . 
 
В свободное время я занимаюсь редакцией упомянутого сайта, поэтому мне важно знать мнение CCTV сообщества по поводу его содержания. На своей работе в IT-сфере мне с одной стороны приходиться доводить до рядового монтажника смысл и цели СКС, с другой стороны я вынужден бороться с жадностью и ханжеством отдельных поставщиков, пытающихся ограничить системных интеграторов рамками продукции одного производителя (в т.ч. «не гарантирующих совместимость» компонентов от разных торговых марок, тем самым подрывающих основу СКС – принцип универсальности). Не пообщавшись с вами, я пока не имею понимание того, какие моменты построения СКС следует изложить так, чтобы заранее исключить возможность нового конфликта интересов уже между «IT-шниками» и специалистами CCTV. Лишние противостояние не пойдёт на пользу обоим сторонам, поэтому рассчитываю на ваше участие в обсуждении темы :-)