Система видеонаблюдения для «чайников»

Сегодня системы наблюдения перестали быть элементом шпионских историй. Камеры можно встретить практически во всех банках, супермаркетах, кинотеатрах и ресторанах. Некоторые из них бросаются в глаза, а о существовании других вы даже не догадываетесь. Безусловно, что камера наблюдения способна значительно увеличить эффективность Вашей безопасности. Одно наличие камеры способно отпугнуть потенциальных злоумышленников и заставить их отказаться от своих намерений. В современных условиях стоимость систем наблюдения снизилась настолько, что ее приобретение может себе позволить даже небольшое предприятие, с невысокими доходами. Но несмотря на то, что современные системы максимально просты, все же необходимо обладать определенными знаниями чтобы сделать правильный выбор и не жалеть потом зря потраченных денег.

Для начала, перед покупкой, Вам необходимо ответить на следующие вопросы:

Для каких целей приобретается видеокамера?

Площадь территории, за которой вы планируете наблюдать?

Где будет установлена камера: в помещении, или на открытом пространстве?

Каковы условия территории (освещенность, видимость, загрязненность и др.)

Есть ли на территории преграды, или высокие объекты, способные помешать наблюдению?

Как будет установлена камера, явно или скрыто?

Будет ли камера установлена статично, или они должна двигаться? Также необходимо заранее определить траекторию движения камеры (по кругу, захват определенного угла по вертикали/горизонтали).

Нужно ли Вам, чтобы камера могла увеличивать/уменьшать изображение?

Где будет расположен пункт наблюдения за видеокамерами? Насколько он удален от камер?

Нужно ли Вам просматривать изображение одновременно с нескольких камер или достаточно поочередного просмотра?

Планируете ли Вы записывать изображение с камер? Если да то сколько часов в день будет производится запись? Как долго будут храниться архивы записей?

Упрощенно система видеонаблюдения выглядит так.

Объективы

Объектив предназначен для улавливания света, отражающегося от объекта съемки и фокусировки его на поверхности, чувствительной к свету (интегральной схеме или приемной трубке камеры). Для получения хорошего результата объект, или территория съемки, должны быть хорошо освещены. В противном случае при фокусировке будет наблюдатся ослабление или размывание. На сегодняшний день существуют камеры позволяющие работать при низком освящении (до 0,003 лк.), но это существенно сказывается на их цене.

Для выбора объектива необходимо знать, что означают его параметры.
Фокусное расстояние. Это расстояние от центра объектива до плоскости, на которой в телевизионной камере формирует-ся изображение, обычно оно измеряется в миллиметрах. Чем больше это расстояние, тем уже угол расхождения лучей, на-пример, объектив с фокусным расстоянием в 12,5 мм имеет гораздо более широкий угол расхождения лучей, чем 50-миллиметровый. А чем больше фокусное расстояние, тем сильнее увеличение изображения.
Апертура. Это площадь объектива, через которую проходит свет. Обычно величина этой поверхности задается при помощи диафрагмы.
Диафрагма. Это устройство контролирует количество света, доходящего до поверхности, на которой формируется изо-бражение; может устанавливаться как вручную, так, особен-но в последнее время, и полностью автоматически, с учетом изменяющихся условий внешней освещенности.
Коэффициент Р. Это отношение между апертурой и фокус-ным расстоянием, выражаемое в целых и дробных величи-нах, например Г 1,4; Г 2,8 и т.д. Чем меньше этот показатель, тем большее количество света достигает сенсорного устрой-ства в камере и тем более "быстрой" считается камера.
Фокусировка. Наличие этого свойства позволяет фокусиро-вать свет, отражаемый от объекта съемки, на устройстве фор-мирования изображения в камере.

В продаже можно найти очень много различных объективов. Наиболее часто применяются объективы с фокусным расстоянием от 3,5 мм (широкоугольные) до 50 мм (узкоугольные), с коэффициентом F от 1,2 до 1,8.

Кроме того, существуют:
Объективы с вынесенным зрачком PIN HOLE. Pin hole - это объектив с маленьким диаметром выходного зрачка (от 0,8 мм до 4 мм), имеющий вынос зрачка (от 0,5 мм до 2 мм) от поверхности линзы. Применяется для скрытой установки камеры. Так как позволяет осуществлять наблюдение за объектом через небольшое отверстие, диаметр которого меньше диаметра входного зрачка самого объектива. Обнаружить такую камеру невооруженным глазом, особенно при камуфлировании ее в предметы обстановки, достаточно сложно.
Трансфокаторы. Это объективы с изменяемым фокусным расстоянием, позволяющие управлять увеличить изображение в 6, 10 или в 14 раз, что позволяет получить качественно изображение удаленных объектов или мелких деталей. Особенно удобно применение трансфокатора совместно с поворотным устройством (см. ниже), так как это позволяет не только следить за передвижением объекта наблюдения, но и рассмотреть интересующие детали (лицо, номер машины и т.п.) Управление такими объективами производится при помощи дистанционного устройств.
Многофокусные объективы. Это фиксированные объективы, фокусное расстояние которых может корректироваться вручную.

Камеры

Основу любой телевизионной системы составляют камеры. При выборе камеры необходимо учитывать:
>Цветное изображение или монохромное (черно-белое). Цена камер, обеспечивающих цветное изображение, стала уже настолько низкой, что, учитывая стоимость всей системы, целесообразно всегда пользоваться только такими типами. Однако существуют некоторые эксплуатационные требования, когда необходимо пользоваться монохромными камерами, которые выполняют некоторые функции при определенных условиях с более высокой эф-фективностью; так, считается, такие камеры обеспечивают пользователям более полезные изображения в условиях низ-кой освещенности.
Формат. Обычно применяются следующие форматы: 1/3-дюймовые (1 дюйм = 2,54 см), 1/2-дюймовые, 2/3-дюймо-вые и одно-дюймовые; эти показатели относятся к размеру чувствительного элемента светового потока, установленно-го в камере, на который поступает сфокусированный свет, отраженный от объекта съемки. Форматы объектива и самой камеры должны соответствовать друг другу. Чем формат больше, тем выше эффективность работы камеры при прочих равных условиях.
Чувствительность. Производители такой техники обычно выражают этот показатель через произведение "люксов" ("люкс" - единица измерения светового потока) на коэффициент F. Чем эта характеристика ниже, тем чувствительнее камера (для заданного коэффициента F). Однако покупатели не должны ориентироваться на такие цифры, так как они не в полной мере характеризуют предлагаемое оборудование. Наиболее лучшим решением является выбор камеры "в живую" путем просмотра и сравнения изображения с различных камер в офисе продавца.
Разрешение. Обычно этот показатель выражается в числе строк, формирующих изображение (380, 450, 580 и т.д.). Чем число выше, тем получаемая картинка демонстрируется отчетливее. При низких уровнях освещенности камеры с вы-соким разрешением обычно работают лучше.

Важным фактором является, где будут установлены камеры. Камеры можно условно подразделить на:
Внутренние камеры. Так называемые "офисные камеры" обычно имеют встроенный объектив с автоматической диафрагмой и предназначены для контроля ситуации внутри помещения. Для таких камер достаточными параметрами являются: минимальная чувствительность 0,5 люкс и разрешение 380 линий. Возможно применение камер со сменной оптикой.
Уличные камеры. Предназначены для открытых пространств (контроль подходов к зданию, охраняемых периметров, стоянок и т.п.). Камера устанавливаемая на открытых пространствах должна обладать дополнительной защитой. Как правило, для защиты камеры от непогоды и низкой температуры применяют термокожух. Термокожух обеспечивает защиту от пыли, атмосферных осадков и низкой температуры в пределах от -30° C до + 45° C. Обычно имеет обогреватель с термостатом, который регулирует степень нагрева. Кожух обычно снабжен солнцезащитным козырьком. Кроме того, некоторые модели имеют возможность дополнительного оборудования - вентилятора, дворников и омывателей стекла. На сегодняшний день на рынке есть камеры с встроенным объективом, в герметичном корпусе. Благодаря особенностям конструкции такая камера может успешно работать при температуре -30° C. В таких камерах телевизионный сигнал и электропитание передается по одному кабелю, что повышает герметичность корпуса и облегчает монтаж. Недостаточная освещенность в вечернее время предъявляет особые условия к минимальной чувствительности камеры. Чувствительность уличной камеры должна находится в диапазоне 0,05 - 0,1 люкс. При этом необходимо чтобы наблюдаемая территория имела дополнительную подсветку в виде уличных фонарей или специальных (при необходимости инфракрасных) прожекторов. Использование уличной камеры часто вызывает необходимость тщательнее рассмотреть объект и проследить за его перемещением. Для этого целесообразно использование поворотное устройство совместно с трансфокатором. Трансфокатор позволяет "приблизить" объект в 6, 10, 14 или более раз, а поворотное устройство может изменять угол наклона камеры и поворачивать ее в горизонтальной и вертикальной плоскости. Многие поворотные устройства могут автоматически изменять положение камеры по заранее определенной траектории (траекториям).

Средства коммуникации

Имеются самые разные способы передачи электрических сигналов от телевизионной камеры на монитор.
Коаксиальный кабель. Это наиболее широко применяемое коммуникационное средство. Следует знать, что качество коаксиального кабеля может быть самым разным, поэтому при его выборе следует очень тщательно изучить его проч-ностные характеристики и показатели затухания сигнала при прохождении по нему. Кабели хорошего качества позволя-ют передавать видеосигнал на расстояние 500 метров и дальше без заметных потерь качества, изображения.
Витая пара. Хотя такой кабель дешевле коаксиального, у него есть недостаток: для каждого видеозвена требуется передатчик и приемник сигнала. Однако сигналы по таким кабелям можно передавать на гораздо более дальние расстояния.
Оптоволоконный кабель. У такого типа кабеля есть два очевидных преимущества перед обычными медными кабелями. Во-первых, они очень устойчивы к воздействию внешних электромагнитных излучений. Во-вторых, ослабление сигнала в них очень незначительное. Эти качества позволяют использовать такие кабели для передачи сигнала на очень большие расстояния, сохраняя при этом высокое их качество.
В РSTN/ISDN (коммутируемая телефонная сеть общего пользования/цифровая интегрированная сеть обслуживания). Технология, позволяющая проводить видеоконференции, используя телефонную сеть общего пользования PSTN, а в последнее время и через цифровую сеть ISDN. Производители охранного оборудования с использованием видеотехники приспособили эту технологию для своих нужд. В этом случае можно получать удивительно четкую видеоинформацию (а также и аудио) от камер, установленных практически в любой точке земного шара. Правда, получаемые изображения предоставляются не в режиме реального времени в строгом смысле, однако это практически не умаляет их достоинств при использовании для решения задач обеспечения безопасности охраняемых объектов. Подобно системам прямого кабельного соединения данные в этом случае могут поступать в обоих направлениях, что позволяет пользователю не просто пассивно получать информацию, но и управлять камерой, наклоняя ее в ту или иную сторону, поворачивая в нужном направлении, увеличивая или уменьшая размер картинки и выполнять другие аналогичные функции. Имеется также и другие способы передачи сигналы (напр. микроволны, инфакрасное излучение и др.) однако они пока не получили широкого распространения

Мониторы

Монитор это устройство, преобразующее видеосигнал в изображение (предполагается точно такое же которое фиксируется камерой при съемке). Некоторые системы позволяют передавать изображение на обычный телевизионный приемник или монитор компьютера, но, как правило, используются специализированные мониторы

Цветной или монохромный. Обычно цветную камеру используют в паре с цветным монитором, особенно если надо иметь картинку в режиме реального времени, однако такое решение не всегда обеспечивает самые лучшие результаты. Так, монохромные мониторы имеют разрешение примерно в два раза выше, чем цветные и, следовательно, в некоторых условиях эксплуатации (например, при низком уровне освещенности объекта съемки) дают гораздо более четкую картинку.

Размер. Стандартный размер экрана может быть 9" (23 см), 12" (31 см), 17" (43 см), и 20" (50 см) дюймов. Этот показатель соответствует расстоянию между противоположными по диагонали углами экрана. У пользователя может сложиться впечатление, что мониторы с маленькими экранами дают более четкую картинку, но следует всегда учитывать расстояние, с которого пользователь смотрит на экран в обычных условиях. Наилучшие ре-зультаты получаются, если рабочее расстояние в 3-5 раз превышает размер экрана. Еще одним ограничением, опре-деляющим выбор размера экрана, является место, на котором надо установить монитор. Поэтому в системах видеонаблюдения наиболее распространения получили черно-белые мониторы 9 и 12 дюймов, а при использовании квадратора или мультиплексора (см. ниже) - 17 дюймов. Кроме того, необходимо учитывать разрешение монитора (750 линий, 800 линий, 900 линий, 1000 линий).

Видеомагнитофоны

Видеомагнитофоны, которые наиболее часто применяются совместно с системами наблюдения, относятся к классу TLVR. (видеомагнитофонов с задержкой времени). Такие устройства позволяют стандартную трехчасовую пленку "растянуть" при использовании до 960 часов. Скорость протяжки пленки в данном случае меняется ступенчато (3 часа; 12 часов; 24 часа; 48 часов, .... 960 часов). Но важно помнить, что трехчасовая пленка, запущенная в режиме скорости, эквивалентной 12 часам, сможет записать только четверть информации от той, которая зафиксировалась бы при нормальной скорости, а при варианте скорости, эквивалентной 960 часам, записанной окажется только 1/320 часть информации. Этот эффект проявляется особенно наглядно при съемке подвижного объекта. В некоторых случаях снимаемый объект может при просмотре дергаться, а иногда при очень низкой скорости записи может быть вообще не зафиксирован. В зависимости от модели видеомагнитофоны могут иметь:

Генератор времени и дат. Одновременно с внешним записываемым сигналом фиксируется время его поступления, что обеспечивается данными, поступающими от часов, встро-енных в видеомагнитофон. При воспроизведении пленки информация о времени также высвечивается на экране.

Запись звука. В некоторых современных моделях можно записывать и звуки. Однако эта возможность существует только в диапазоне от нормальной скорости, соответствующей 3 часам прокрутки, до ускоренной, эквивалентной 24 часам, причем качество записи с увеличением времени ухудшается.

Активизация при получении сигнала тревоги. В настоящее время этим свойством обладают практически все видеомагнитофоны, применяемые в охранных системах. При получении такого сигнала происходит переключение на режим работы в реальном времени, что позволяет зафиксировать объект съемки с максимально высоким качеством записи в период, наиболее важный для пользователя.

Покадровый просмотр. Позволяет, при необходимости, показывать отдельные кадры, записанные на пленку.

Поисковая система. Используя память, фиксирующую поступление сигнала тревоги, можно очень быстро отыскать интересующий участок пленки.

Некоторые системы наблюдения позволяют использовать обычный видеомагнитофон. Современные видеомагнитофоны позволяют вести запись в режиме "LONG PLAY" увеличивая практически в два раза объем записи на обычную кассету. Если у Вас нет необходимости вести круглосуточную запись, то такой вариант наиболее предпочтителен из-за своей дешевизны и широкой распространенности.

Важно, что качество записи, напрямую зависит от типа видеокассет, которые Вы используете. Необходимо также помнить, что даже высококачественная кассета при многократной перезаписи утрачивает свои свойства.

Переключатели очередности демонстрации

На рисунке показан один из способов, при помощи которого можно подавать информацию от большого количества камер на единственный экран монитора. Такой способ называется переключение очередности демонстрации. В этом случае на экран монитора сигналы подаются поочередно от каждой камеры. Дополнительно можно выполнять следующие функции.

Выводить вручную на экран отдельного монитора статическую картинку от любой снимающей камеры.
Оператор может задавать последовательность вывода на экран информации с различных камер.
Можно задавать режим быстрого просмотра информации с любой камеры или удержания любого кадра.
Можно задавать время вывода на экран информации с любой камеры.
При поступлении сигнала тревоги ему отдается приоритет, и все ручные операции блокируются.
Система позволяет осуществлять присоединение дополнительных устройств, например видеомагнитофонов.

Но вместе с тем присутствует и серьезный недостаток. Оператор, наблюдающий за изображением, может получать информацию только с одной камеры. Если у Вас установлено несколько камер (а некоторые системы позволяют подключить до 64 камер) то, существует высокая вероятность, что какое то важной событие будет упущено из внимания, ведь при переключении требуется некоторое время на формирование изображения. Проблема может быть частично решена за счет установки устройства, автоматически подающие изображение с камеры, наблюдающей за участком, с которого поступил сигнал тревоги. Но и в этом случае объект может уйти из поля зрения камеры пока будет сформировано изображение.

Как правило, на один монитор (видеомагнитофон) подается изображение не более чем с четырех камер наблюдения. Специалисты советуют также не держать в обычном режиме картинку с одной камеры более 2 секунд.

Квадраторы

Одним из способов решения проблемы является использование делителя изображения (квадратора). Квадратор позволяет размещать изображение, получаемое с нескольких камер (до 4), на одном экране монитора. Некоторые из квадраторов формируют изображение по принципу PIP (картинка в картинке). Но основной проблемой остается снижение качества записи, так как записывается одновременно информация от четырех камер. Следовательно, качество изображения снижается в четыре раза. Решением этой проблемы может служить мультиплексор.

Мультиплексоры

Решением многих проблем описанных выше может стать мультиплексор. Мультиплексор позволяет передавать одновременно несколько видеосигналов, объединяя изображение с нескольких камер (от 4 до 16) и выводить на экран с одновременной записью на видеомагнитофон. Запись осуществляется без потери качества изображения. Это достигается последовательной записью кадров от всех камер на видеокассету (например, записывается 1-кадр 1 камеры, 1 кадр 2 камеры и т.д. затем 2 кадр 1 камеры, 2 кадр 2 камеры и т.д.) При этом мультиплексор позволяет выводить на монитор как все камеры сразу, так и последовательно, одну за другой. При возникновении необходимости просмотреть ранее записанную кассету, это можно сделать используя тот же мультиплексор, подключив к нему второй видеомагнитофон и в течении 3 часов просмотрев то, что записали 16 камер за сутки. В этом режиме мультиплексор управляет работой одновременно двух видеомагнитофонов - первого, который записывает текущую информацию с камер и второго, на котором просматривается информация записанная ранее. К мультиплексору можно подключить систему сигнализации (к специальному "ALARM" - входу). Это позволяет автоматически видеть изображение с той камеры, которая показывает место нарушения. Большинство мультиплексоров имеют режим "динамического распределения времени записи" для каждой камеры. Это означает, что та камера чаще записывает на видеомагнитофон, изображение которой чаще меняется.

Дополнительные устройства

Поворотные устройства. Такие устройства имеют в своем составе несколько электрических моторов, управляемых дистанционно, которые могут перемещать видеокамеру в заданном направлении горизонтально или вертикально. Некоторые из них позволяют предварительно настраивать камеру на работу в нескольких программных режимах. При получении управляющего сигнала (например, от устройства подачи сигнала тревоги, установленного на конкретном участке охраняемого объекта) устройство автоматически соринтирует камеру на получение качественного изображения именно с требуемого участка. Другие возможности обеспечивают изменение скоростей поворота камеры по горизонтали или вертикали, самостоятельный возврат в исходное положение (после работы в "тревожном " режиме камера снова начинает функционировать в нормальном), а также настраивать камеру на автоматический обзорный режим (в этом случае камера постоянно поворачивается по горизонтали между двумя заданными заранее точками, осматривая участок территории в определенном секторе)

Детекторы движения. Охрана крупных объектов (например, банков, заводов, больших офисов) требует установки большого числа камер. При этом дежурному необходимо контролировать более четырех камер. В результате эффективность охраны заметно снижается. Решением этой проблемы является использование детекторов движения. Детекторы движения позволяют выводить информацию на несколько мониторов, включать по "тревоге" спецвидиеомагнитофон, а также подключатся к компьютеру и пульту общей сигнализации. Система настройки позволяет исключить ложные срабатывания типа "качания ветки", дождь и т.п.

Видеопринтеры. Видеопринтер позволяет распечатывать с монитора, камеры или видеомагнитофона: фотографии клиентов, нежелательных посетителей, кадры чрезвычайной ситуации и любые другие интересующие Вас с записанной кассеты

Освещенность

Важным моментом для качественной работы систем наблюдения является освещенность объекта. Хотя современные системы позволяют работать даже при низком уровне освещенности, все же необходим дополнительный источник света. В противном случае качество изображения заметно снизится. Можно выделить два вида освящения охраняемого объекта - дежурное (или постоянное) и тревожное.

Дежурное освящение предназначено для постоянного, непрерывного использования во внерабочие часы, в вечернее и ночное время, как на открытой территории объекта, так и внутри помещений. Дежурное освещение монтируется с учетом его равномерности по всей территории объекта. Для дежурного освещения используются обычные уличные (вне здания) и потолочные (внутри здания), светильники. На посту наблюдения (охраны) должен находится силовой рубильник включения внешнего дежурного освещения или устройство автоматического включения внешнего освещения с наступлением темного времени суток.

Тревожное освещение используется при возникновении чрезвычайных ситуаций. Дополнительный источник света должен быть направлен на участок, с которого поступил сигнал тревоги. При необходимости может быть включена дополнительная освещенность всего объекта с целью обнаружения нарушителя или источника тревоги. Тревожное освящение может включаться как вручную, с пульта наблюдения (охраны), так и автоматически с поступлением сигнала тревоги.

Также в некоторых случаях может использоваться инфракрасное освещение объекта. Учитывая тот факт, что на такое освещение человеческий глаз не реагирует, это может принести дополнительные преимущества. Будучи уверенным в отсутствии надлежащего освещения, злоумышленник будет действовать совершенно открыто и спокойно, в то время как система наблюдения будет фиксировать все его действия.

Кроме того, учитывая специфику некоторых объектов, а также многочисленные перебои и отключения электроэнергии, необходимо позаботится о резервном источнике питания для освещения территории, дабы исключить пробелы в работе систем наблюдения вызванные перебоями с электропитанием, ведь именно в этот момент может произойти важное событие.

Заключение

В заключение хотелось бы дать несколько советов.

Автор: Анатолий Брединский