•  

    Системы охранного телевидения

     

        В отличие от систем пожарной безопасности, системы охранного телевидения (далее – СОТ) намного менее стандартизированы и ограничены в своей реализации требованиями нормативных документов. В нашей стране на сегодняшний день существует несколько гостов, которые безнадежно отстают в своих требованиях от текущего прогресса в области СОТ.
    Системы охранного телевидения    Наша компания при построении систем охранного телевидения всегда руководствуется фразой, приписываемой выдающемуся авиаконструктору С.Я. Яковлеву: «Заказчику надо дать то, что ему надо, а не то, что он хочет!». В настоящее время развитие рынка СОТ позволяет удовлетворить большинство потребностей и фантазий клиента. Следует также отметить, что накопленный нашей компанией опыт позволяет удовлетворить потребность клиента как таковую и предостеречь его от реализации заведомо бесполезных, а иной раз и вредных желаний. Потому что, чаще всего, видение реализации от лица клиента, зачастую не имеющего ни специальных знаний, ни практического опыта, очень часто оказывается абсолютно безграмотным, идущим, в конечном итоге, вразрез с той самой конечной потребностью. Можно пойти по пути реализации сиюминутных фантазий клиента, повторяя, как мантру фразу: «Клиент всегда прав», формально оставаясь «чистым» перед ним в любой ситуации, поскольку исполнялись все его желания. Однако это всегда будет позиция временщика, поскольку виноватым в том, что его конечные ожидания не оправдались, клиент все равно будет считать не себя, а установщика, поскольку именно он в данной ситуации является профессионалом, а, значит должен и вести себя, как профессионал.
        
    Сферы применения охранного телевидения и круг решаемых с его помощью задач очень широки. Давно стали обыденностью (элементом окружающей обстановки) видеокамеры в торговых центрах, складах и офисах, не говоря о таких серьезных объектах, как режимные предприятия, банки и т.п. Минимальный набор системы охранного телевидения состоит из:
        - видеокамеры;
        - видеосервера или видеорегистратора;
        - устройства отображения информации (персональный компьютер или монитор, подключенный напрямую к видеорегистратору);
        - источника питания (или коммутатора с PoE);
        - кабельной сети передачи информации и питания.
        При выборе оборудования для построения СОТ, прежде всего, нужно четко определить задачи, которые предстоит решать системе охранного телевидения: на улице или в помещении будет установлено оборудование, учесть уровень освещенности объекта, какое количество информации предстоит воспринять и переработать системе, в каком режиме ей предстоит работать в дневное и в ночное время. Исходя из этих параметров и требований строится СОТ.
        При обеспечении безопасности объектов главной и основной задачей для службы безопасности является сохранение материальных и иных ценностей на вверенном объекте.
        Из всех имеющихся на сегодняшний день технических средств охраны только телевизионные системы могут немедленно показать происходящие в данный момент события на охраняемом объекте. Подход к созданию каждой конкретной СОТ должен исключать понятие «на глазок» или «а мы всегда так делаем» и должен учитывать все особенности функционирования объекта.
        Правильно спроектированная СОТ позволяет учесть все особенности объекта, оптимальным образом подобрать оборудование системы, исключить лишние затраты заказчика на установку и дальнейшую эксплуатацию, снизить время реакции на нештатную ситуацию и обеспечить принятие наиболее целесообразных мер защиты и противодействия возникшим обстоятельствам.
        В настоящее время можно выделить несколько основных задач, решаемых с помощью систем охранного телевидения при охране объектов:
        - общее наблюдение за обстановкой;
        - обнаружение перемещения объектов в зоне контроля;
        - хранение записанной видеоинформации.
        Технические прогресс в развитии современных систем охранного телевидения позволяет по различным алгоритмам и признакам анализировать поступающее видеоизображение, что особенно актуально для больших объектов, включающих несколько десятков или сотен видеокамер. Один или даже несколько операторов не в состоянии круглосуточно просматривать видеоизображение от множества источников информации, их бдительность со временем притупляется. В помощь операторам производителями СОТ разработано большое количество различных интеллектуальных модулей (распознавание лиц или номеров автомашин, детектор дыма, оставленных предметов и проч.), которые позволяют привлечь внимание наблюдающего к действительно важным событиям.

        1. Системы видеонаблюдения.


        Системы охранного телевидения можно условно разделить на простые (одно- двухкамерные) и сложные (многокамерные) с различной обработкой изображения.
        Простые системы видеонаблюдения служат для примитивного сиюминутного наблюдения за обстановкой на объекте в реальном масштабе времени.
        В зависимости от требований по контролю охраняемого объекта, а так же от его размеров, применяются многокамерные системы видеонаблюдения, оборудованные, например, несколькими десятками видеокамер, и подключенных через коммутаторы сети Ethernet к видеосерверу или видеорегистратору (далее – сервер СОТ). В том случае, если сервер СОТ в системе используется в единственном экземпляре, то, как правило, монитор подключается напрямую. Многие модели серверов СОТ позволяют подключение нескольких мониторов. В этом случае на один из них выводится мультикартина из видеоизображений от всех видеокамер, а на другой (его можно назвать тревожным) информация, требующая особенного внимания оператора. В многосерверных системах охранного телевидения на рабочее место оператора, как правило, устанавливаются один или несколько персональных компьютеров, к каждому из которых подключается несколько мониторов.
        Современная архитектура СОТ, базирующаяся на основе IP-сетей (транспортный уровень), позволяет очень гибко оперировать настройками оборудования и программного обеспечения.
        Важнейшей характеристикой видеокамеры является ее разрешающая способность, т.е. возможность отображать наиболее мелкие детали изображения. В цифровых системах за единицу обрабатываемого изображения принят пиксель (элементарная единица ПЗС-матрицы видеокамеры). На текущий момент наиболее распространенными являются видеокамеры с разрешающей способностью в 2 мегапискеля. Если сравнивать это значение с аналогичной характеристикой, ушедших в прошлое, аналоговых видеокамер (разрешение измерялось в телевизионных линиях и соответствовало, примерно, 0.4 мегапикселям), то мы видим, что сегодня даже самая распространенная и недорогая видеокамера позволяет в 5 раз (2/0.4) более подробно детализировать (разбить его на элементарные единицы) видеоизображение.

        2. Системы сохранения данных.


        Важнейшим качеством телевизионных систем при охране объектов является возможность осуществления регистрации и документирования событий в течение длительного времени, происходящих на охраняемых объектах. Для этого используют видеозапись на специализированные видеосерверы или видеорегистраторы, которые могут работать как в непрерывном режиме, так и в режиме покадровой записи с заданным интервалом времени между кадрами. При воспроизведении такой записи возможен многократный ретроспективный контроль всей обстановки в наблюдаемых зонах, детальное изучение тревожной ситуации в наблюдаемой зоне с установлением времени происходящих событий.
        Использование современных цифровых систем охранного телевидения было бы невозможно (по техническим и экономическим соображениям) без использования продвинутых форматов сжатия изображения H-264, H-265, MJPEG4. Разрешение цифровых видеокамер (2Mpx, 5Mpx, 8Mpx и т.д.), наряду с лучшей детализацией объектов, порождает также проблемы повышенных нагрузок на серверы СОТ и персональные компьютеры на рабочем месте оператора в плане обработки и сохранения информации. Простое арифметическое выражение показывает, что видеоизображение с видеокамер с разрешением 8Mpx (современная цифровая видеокамера) и 0.4 Mpx (аналоговая видеокамера) без сжатия различаются в 20 раз. Использования современных форматов сжатия, событийных алгоритмов на запись тревожных событий позволяет разрешить эту проблему за приемлемую цену.

        3. Системы анализа видеоизображения.


        Как уже отмечалось выше, производители оборудования СОТ не стоят на месте и в погоне за клиентом разрабатывают различные дополнения и расширения для увеличения функциональности предлагаемого товара. Довольно часто можно прочитать в анонсах производителей о различных продвинутых алгоритмах (вплоть до признаков искусственного интеллекта) формирующих различные реакции на те, или иные события в системе охранного телевидения. У большинства производителей СОТ имеется возможность интеграции их оборудования в различные системы охраны, контроля доступа, диспетчеризации зданий.
        В настоящие время на смену, зачастую довольно примитивным, детекторам движения (общий анализ изменения картинки с видеокамеры) пришли целые сервера видеоаналитики (далее – сервер ВА), в задачу которых входит анализ различных событий в системе и формирования на них соответствующих реакций. Эти устройства по стоимости, иной раз, могут превышать цену самого сервера СОТ.     Программное обеспечение сервера ВА позволяет объединять в одной оболочке несколько десятков модулей реакций на различные события (распознавание лиц или номеров автомашин, детектор дыма, оставленных предметов и проч.).
        Мы считаем, что читателю это материала следует понимать, что СОТ – это система, т.е. структура, которая помимо комплекса оборудования включает в себя, в том числе, и грамотного пользователя системы. Монтажная организация безусловно все настроит и наладит при выполнении работ, но правильная эксплуатация системы не менее важна. Понятие «правильная эксплуатация» - это не просто наблюдение картинки на мониторе, а прежде всего детальное знание возможностей системы и умение ими пользоваться. Можно заплатить большие деньги за расширенный функционал системы, но неумение им пользоваться сделает все вложенные средства выброшенными на ветер.

        4. Основные элементы систем охранного телевидения.

        4.1. Видеокамеры.

        Все современные телекамеры строятся на основе использования ПЗС-матриц, поверхность которых представляет собой совокупность светочувствительных ячеек (пикселей, Mpx), причем чем больше их количество, тем качественнее формируемое изображение. Основным параметром ПЗС-матрицы является ее формат - диагональный размер, измеряемый в дюймах.
        В системах видеонаблюдения применяются, в основном, телекамеры с размером ПЗС матрицы 1/2.7, 1/2.8 и 1/3 дюйма.
        Одним из важных параметров телекамеры является разрешение, зависящее от числа пикселей на ПЗС-матрице и от параметров электронной схемы телекамеры. Разрешение телекамеры измеряется в пикселях. Наиболее распространены на настоящий момент цветные видеокамеры с разрешением 2Mpx (1920х1080), 5Mpx (2592х1944) и 8Mpx (3840х2160). Чем выше разрешение камеры, тем качественнее и детальнее получаемое изображение.
        Другим немаловажным параметром телекамеры является ее чувствительность, под которой обычно понимают минимальную освещенность на объекте наблюдения, позволяющую различить на видеоконтрольном устройстве (мониторе) переход от черного к белому. Чувствительность телекамер измеряется в люксах.
        Поскольку освещенность на объекте изменяется в течение суток, для поддержания на постоянном уровне количества света на ПЗС-матрице используют телекамеры со встроенным электронным затвором, оснащенные объективом с автоматической регулировкой диафрагмы и прочими техническими решениями. Функция электронного затвора телекамеры аналогична функции выдержки фотоаппарата, а скорость ее переключения обычно составляет 1/100000 секунды. Объективы с автоматической регулировкой диафрагмы подобны зрачку человеческого глаза: чем больше освещение, тем больше сужается диафрагма, и наоборот.
        Основным элементом любой телекамеры является объектив, важнейшей характеристикой которого выступает фокусное расстояние, измеряемое в миллиметрах. Угол поля зрения объектива зависит от фокусного расстояния следующим образом: чем меньше фокусное расстояние, тем больше угол поля зрения. По фокусному расстоянию все объективы можно разделить на два основных вида: короткофокусные и длиннофокусные. Наиболее часто в системах видеонаблюдения используют объективы с фокусным расстоянием от 2,8 мм (угол поля зрения по горизонтали около 90 градусов) до 12,0 мм (угол поля зрения по горизонтали около 20 градусов). Как правило, короткофокусные (широкоугольные) объективы вносят нелинейные искажения в изображение, особенно заметные по краям. В своевременных системах видеонаблюдения в составе телекамер используются следующие основные типы объективов:
        - объективы с фиксированной диафрагмой, которые используются для наблюдения внутри помещений в составе телекамер, оснащенных электронным затвором;
        - объективы с автоматически регулируемой диафрагмой, используемые в составе уличных телекамер, работающих в условиях переменной освещенности;
        - трансфокаторы (вариообъективы) - объективы с изменяемым фокусным расстоянием, применяемые обычно в составе уличных телекамер, размещенных на опорно-поворотном устройстве для контроля движущихся объектов.

        4.2. Термокожухи.

        Более жесткие условия наружной эксплуатации СОТ требуют своего конструктивного решения. Камеры, используемые на открытом воздухе, помещаются в защитные кожухи, оборудованные подогревом - термокожухи.
        Термокожухи предназначены для работы в широком диапазоне климатических условий и позволяют использовать различные комбинации телекамер и объективов. Кожух снабжен солнцезащитным козырьком (фильтром), платой для установки камеры, термостатом и коммутационной панелью. Некоторые термокожухи имеют дополнительное оборудование - вентиляторы, дворники, омыватели стекла. Следует отметить, что импортные нагреватели не всегда отвечают нашим климатическим условиям и не всегда рассчитаны на сильные морозы.
        В последние годы широкое распространение получили готовые решения от производителей оборудования СОТ. Видеокамера предлагается в виде моноблока, который включает в себя: саму камеру, объектив и термокожух.

        4.3. Поворотные устройства.

        Поворотные устройства предназначены для телекамер с дистанционным управлением. Они обеспечивают поворот в горизонтальной (до ±360 градусов) и вертикальной (до ±183 градусов) плоскостях либо только в горизонтальной.
        Различают поворотные устройства с постоянной и регулируемой угловой скоростью перемещения. Сигналы управления камерами преобразуются в заданные механические перемещения с помощью приемников телеметрических сигналов управления.
        На текущий момент отдельные поворотные устройства практически вышли из употребления. На смену им пришли моноблочные устройства, включающие в себя: видеокамеру, трансфокатор, термокожух, приемник сигналов телеметрии. Управление всеми составляющими поворотной видеокамеры осуществляется от сервера СОТ, для чего достаточно подключить нужный драйвер в настройках программного обеспечения.

        4.4. Устройства инфракрасной подсветки.

        Для обеспечения работоспособности камеры в полной темноте, а также для скрытности видеонаблюдения используются устройства встроенной в видеокамеру ИК-подсветки или отдельные ИК-прожекторы, осуществляющие облучение наблюдаемого объекта невидимыми человеку инфракрасными лучами.

        4.5. Среда передачи данных.

        Структура кабельной сети СОТ, как любая другая IP-сеть, строится по звездообразной топологии – в центре коммутатор сети, от него до видеокамер и сервера СОТ прокладываются кабели LAN. В случае более протяженной сети (более 100 метров) она строится из нескольких промежуточных узлов, которые соединяются между собой оптическим или медным кабелем (до 100 метров).
        При строительстве сети и выборе оборудования (коммутаторов) следует учитывать пропускную способность ее составляющих. Особенно это важно для каналов передачи, соединяющих между собой промежуточные узлы, внутренней пропускной способности активного сетевого оборудования, а также портов, коммутаторов, к которым подключены серверы СОТ и персональные компьютеры операторов СОТ. Например: видеокамера с разрешением 2Mpx, максимальным качеством и на 25 кадрах в секунду создает траффик 5 Мбит/сек. К коммутатору всего подключено 16 видеокамер. Таким образом общий траффик от камер к коммутатору будет 80 Мбит/сек. Общая пропускная способность одного порта коммутатора (у самых распространенных моделей), составляет 100 Мбит/сек. И эта скорость более, чем достаточна для одной видеокамеры, но если рассматривать порт, который агрегирует все данные от видеокамер (порт для сервера СОТ), то скорости в 100 Мбит/сек будет недостаточно, т.к. следует еще учитывать накладные расходы, возникающие при обмене данными. Эти расходы можно смело принимать в 30 процентов, т.е. для передачи данных через порт сервера СОТ он должен поддерживать скорость обмена данными 80*1,3=104 Мбит/сек. Ближайшая большая стандартизованная скорость обмена составляет 1 Гбит/сек. Таким образом, без учета запаса портов и без возможности подключения дополнительного оборудования (клиента СОТ, локальной сети предприятия и проч.), нам нужен коммутатор на 16 портов 100 Мбит/сек и одним портом на 1 Гбит/сек.
        В последние пять лет большую популярность получили коммутаторы с возможностью передачи по одному кабелю Lan данных и питания (Power over Ethernet или PoE). В этом случае две пары проводников в кабеле используются для данных и две для питания. Данное решение очень удобно для организации сети СОТ и позволяет использовать существующие сети предприятия для построения системы охранного телевидения. Решение PoE жестко привязано к стандарту построения локально-вычислительных сетей, что позволяет создавать кабельную структуру СОТ минуя возможные ошибки. Проектировщику в этом случае надо контролировать только два параметра – длину кабеля LAN и передаваемую мощность к камере. Еще одним немаловажным доводом в пользу использования PoE является индивидуальная защита портов у коммутаторов использующих Power over Ethernet, что в значительной мере повышает общую отказоустойчивость системы.

        5. Заключение.


        В заключение хотелось бы отметить, что у современных систем охранного телевидения еще много проблем и нерешенных задач, которые необходимо преодолеть. И не все так гладко и просто, как нам зачастую преподносится в рекламе. Поэтому при выборе той или иной системы охранного телевидения, прежде всего, необходимо руководствоваться здравым смыслом и теми конкретными задачами, которые ей (системе) предстоит решать.