13.3 Телевизионные системы видеоконтроля. Назначение, классификация

Телевизионная система видеоконтроля (ТСВ) предназначена для передачи визуальной информации о состоянии охраняемых зон, помещений, периметра и территории объекта в помещение охраны. Применение телевизионного контроля позволяет в случае получения сигнала о нарушении определить характер нарушения, место нарушения, направление движения нарушителя и принять необходимые меры. Использование телевизионных систем позволяет существенно повысить эффективность охраны в целом, снизить ее численность и затраты на обеспечение безопасности охраняемого объекта, организовать круглосуточный автоматический видеоконтроль за ситуацией, создать видеоархивы, достоверно классифицировать факт проникновения или ложные срабатывания средств сигнализации, а также повысить комфортность работы как администрации, так и служб безопасности объекта.

В состав ТСВ входят:

- телевизионные камеры и устройства для их оснащения;

- устройства обработки и коммутации видеосигналов;

- устройства регистрации;

- устройства передачи видеосигнала.

13.3.1 Телевизионные камеры

Телевизионная камера - преобразует оптическое изображение наблюдаемого объекта в электрический видеосигнал. Телевизионная камера является важнейшим элементом системы, так как именно с нее в систему поступает первичная информация об объекте и именно ее характеристиками определяется качество изображения в целом. Камера представляет собой электронную плату, на которой размещены чувствительный элемент - матрица, выполненная на приборах с зарядовой связью (ПЗС-матрица), и объектив. Дешевые камеры оснащаются, как правило, простейшими встроенными объективами, более дорогие - сменными объективами с улучшенными характеристиками и функциями.

Различают камеры:

корпусные и бескорпусные;

черно-белого и цветного изображения;

обычной и повышенной чувствительности;

обычного и высокого разрешения;

для внутреннего и наружного наблюдения;

для скрытого наблюдения;

Качество телевизионной камеры определяется целым рядом показателей, однако в большинстве случаев при выборе камеры для конкретной системы достаточно ориентироваться на следующие ее характеристики.

Оптический формат - размер фоточувствительной области ПЗС-матрицы в дюймах. Основными форматами являются: 1/3", 1/2", 2/3" и 1". Чем больше оптический формат, тем меньше (при прочих равных условиях) геометрические искажения изображения. В особенности это сказывается при больших углах зрения. В ТСВ среднего и высокого классов обычно используются камеры формата 1/2", 2/3" и 1".

Разрешающая способность (разрешение) - максимальное количество телевизионных линий (ТВЛ), различаемых в выходном сигнале камеры при минимально допустимой глубине модуляции 10%. Чем выше разрешение камеры, тем более мелкие детали можно различить на изображении. Обычным разрешением считается 380-420 линий для черно-белых и 300-320 линий для цветных камер. В системах высокого класса используются, как правило, камеры с повышенным разрешением (500-600 линий для черно-белых и 375-450 линий для цветных камер).

Пороговая чувствительность (чувствительность) - минимальная освещенность на ПЗС-матрице, при которой камера сохраняет работоспособность. Обычной чувствительностью считается 0.1-0.5 лк для черно-белых и 1-3 лк для цветных камер.

В системах, предназначенных для наблюдения слабо освещенных объектов, имеющих малую отражательную способность, используются камеры высокой чувствительности (порядка 0,01 лк).

Синхронизация - привязка видеосигнала к фазе сетевого напряжения или внешнего источника синхроимпульсов или другого видеосигнала. Как правило, в реальных ТСВ видеосигналы нескольких камер с помощью специальных устройств по заданной программе коммутируются на один монитор, поэтому необходимо, чтобы переключение камер происходило в начале кадра.

Электронная диафрагма (автоматический электронный затвор, электронный ирис) - элемент конструкции ПЗС-матрицы, обеспечивающий автоматическую регулировку выдержки, в зависимости от уровня освещенности.

Напряжение питания. Большинство телекамер питаются либо от сети переменного тока 220 В/50 Гц, либо от источников постоянного тока напряжением 12 В. Реже используется переменное напряжение 24 В и постоянное напряжение 9 В. Для питания нескольких камер в системе могут использоваться индивидуальные для каждой камеры источники, либо общий источник. В последнем случае необходимо учитывать общее потребление камер. Необходимо иметь в виду, что цветные камеры очень чувствительны к перепадам напряжения в сети. Поэтому для их питания следует использовать специальные стабилизированные источники.

В ТСВ, в основном, применяются камеры черно-белого изображения. Это объясняется тем, что они значительно дешевле цветных и работают с более дешевым оборудованием, имеют более высокие разрешение и чувствительность, не предъявляют жестких требований к источнику питания. Цветные камеры устанавливаются, главным образом, там, где требуется знать цвет объекта (например, автомобиля), т. е. на автостоянках, автозаправочных станциях и т. п.

В зависимости от требований, предъявляемых к системе, камеры могут оснащаться различными устройствами: объективами, защитными или декоративными кожухами, термостатами, кронштейнами, поворотными устройствами и т. п.

13.3.2 Устройства обработки и коммутации видеосигналов

Устройства обработки и коммутации видеосигналов подразделяются на:

- видеомониторы;

- видеокоммутаторы;

- видеоквадраторы;

- видеодетекторы движения;

- видеомультиплексоры;

- матричные видеокоммутаторы;

- персональные компьютеры.

Видеомониторы - преобразуют видеосигналы в двухмерное изображение. Видеомониторы являются изделиями, специально предназначенными для использования в ТСВ (высокая надежность при круглосуточной работе, частом переключении кадров и т. п.), поэтому замена их обычными приемниками телевизионного изображения недопустима. Кроме этого многие видеомониторы снабжены встроенными устройствами для приема сигналов от нескольких камер - видеокоммутаторами. Мониторы делятся на два класса - мониторы черно-белого и мониторы цветного изображения. Основными характеристиками мониторов являются размер экрана по диагонали и разрешающая способность по горизонтали. При использовании в системе камер с обычным разрешением целесообразно выбрать монитор с обычным разрешением (600-800 ТВ-линий для черно-белых и 350-400 - для цветных). В системах высокого класса, как правило, используются мониторы с разрешением 900-1000 ТВ-линий (черно-белые) и 450-500 ТВ-линий (цветные).

Видеокоммутаторы - обеспечивают последовательное переключение видеосигналов от нескольких телекамер на один или несколько выходов (мониторов). Видеокоммутаторы последовательного действия - имеют автоматический ("листающий") и ручной режимы переключения камер, позволяющие просматривать сигналы от всех камер либо выборочно от некоторых из них. Число входных видеоканалов может быть от 4 до 16, а при использовании нескольких блоков коммутации - до 64. Однако на практике обычно используются коммутаторы на 4 или 8 входов, так как в системах с большим числом камер целесообразно использовать более сложную аппаратуру, имеющую расширенные функции, возможность программирования и т. п. При выборе коммутатора, следует обратить внимание на то, чтобы он имел регулировку времени просмотра камер (желательно для каждой камеры раздельную), дополнительные - по количеству телекамер или более - входы тревоги для подключения приборов охранной сигнализации и один или несколько выходов тревоги.

Видеоквадраторы - цифровые устройства, обеспечивающие размещение изображений от 4-х видеоисточников на одном экране, который в этом случае делится на 4 части (квадранты), и позволяющие уменьшить количество мониторов в системе. Квадраторы высокого разрешения позволяют работать на одном мониторе с 8 камерами: они формируют две группы по 4 камеры и дают возможность по очереди выводить их на экран. Различают видеоквадраторы "реального времени", обеспечивающие одновременную смену изображений во всех 4-х квадрантах, и видеоквадраторы последовательного типа, обеспечивающие скорость смены изображений в каждом квадранте с частотой в 4 раза ниже номинальной частоты полей, потребителям и, при необходимости, запись на видеомагнитофон. Видеоквадраторы, как и видеокоммутаторы последовательного действия являются сравнительно простыми устройствами и применяются, как правило, в небольших и недорогих системах.

Видеодетектор движения представляет собой электронный блок, который хранит в памяти текущее изображение с телекамеры и подает сигнал тревоги при возникновении изменений в охраняемой зоне. Видеодетекторы движения применяются, главным образом, в системах охраны крупных объектов, где оператору приходится контролировать большое количество камер. Различают аналоговые и цифровые детекторы движения. Наиболее простыми и дешевыми являются аналоговые детекторы, действие которых можно, при некоторых допущениях, сравнить с действием охранных извещателей, подключаемых к тревожным входам коммутаторов, квадраторов и т. п. Цифровые видеодетекторы движения - это многоканальные устройства, которые позволяют разбивать каждую охраняемую зону на отдельные блоки, для каждого из которых устанавливается свой порог срабатывания - чем выше этот порог, тем большие изменения должны произойти на "картинке".

Видеомультиплексоры представляют собой высокотехнологичные системы видеозаписи и управления, обладающие широкими функциональными возможностями, и предназначены для записи видеосигналов от нескольких (до 16) камер на одну видеокассету (кодирование), воспроизведение кодированных кассет и обработку сигналов тревоги. Мультиплексоры позволяют осуществлять переключение между различными методами записи, что дает возможность либо записывать то, что появляется на экране, либо просматривать на экране изображения от одних камер, записывая в это же время изображения от других камер.

Матричные коммутаторы имеют встроенный процессор и обеспечивают независимую коммутацию видеосигналов с большого количества входов на любой из мониторов. При наличии детектора движения коммутатор самостоятельно отслеживает ситуацию и в случае тревоги выводит изображение именно того помещения, где сработала сигнализация, а также выдает звуковой сигнал для привлечения внимания оператора. Матричные коммутаторы позволяют формировать несколько последовательностей изображений от камер в любом порядке с управлением их поворотными устройствами и вариообъективами, а также выводить номера камер и названия помещений, в которых они установлены, сообщения о сигналах тревоги, текущее время, дату, инструкции оператору и т. п..

Применение персональных компьютеров в ТСВ выводит последние на совершенно новый качественный и технический уровень. Компьютерные устройства управления, так называемые видеоменеджеры позволяют удовлетворить практически любые требования заказчика. Перечислить все возможные функции видеоменеджеров практически невозможно, поэтому в качестве примера приведем лишь некоторые из них.

Система обеспечивает несколько режимов работы. В режиме "подготовка" оператор заносит в память машины необходимую служебную информацию: номера телефонов, по которым производится автоматическое дозванивание в случае тревоги и передача информации на удаленный пост через модем, шифры кодовых замков, данные об операторе, заступившем на дежурство, временные окна нахождения объекта под охраной либо свободного доступа на него, номера охраняемых автомобилей и т.п. В режиме "тестирование" проверяется работоспособность средств охранной сигнализации. В режиме "охрана" при срабатывании охранного извещателя на экран монитора выводится план контролируемой зоны и сработавший извещатель, изображение от установленной в этой зоне телекамеры с необходимым увеличением. Система может выполнять функции цифрового видеодетектора движения с программированием данных нарушителя (направление движения, скорость, размеры и т. п.), управлять режимами записи, воспроизведения и вывода изображения на экран, программировать алгоритмы наблюдения, охраны и видеорегистрации в ежедневном и еженедельном циклах, производить обработку видеоинформации цифровыми методами, автоматически фиксировать повреждения камер, коммуникаций и другого периферийного оборудования, реализовать смешанный режим охраны-наблюдения, вести диалог с оператором речевым способом и т. п. Функциональные возможности и эффективность компьютерных ТСВ наилучшим образом проявляются при организации с их помощью интегрированных систем охраны.

13.3.3 Устройства регистрации

Устройства регистрации подразделяются на:

- специализированные видеомагнитофоны;

- видеопринтеры.

Специализированные видеомагнитофоны предназначены для регистрации и документирования в течение длительного времени событий, происходящих в охраняемых зонах. Видеомагнитофоны могут работать в двух режимах: непрерывном (время записи на стандартную видеокассету (180 мин. - 3 часа) и прерывистом (время записи 24, 480 или 960 часов). В прерывистом режиме записываются не все кадры, а только определенные.

При документировании видеозаписи должен использоваться генератор даты-времени, с помощью которого отмечается текущее время суток и дата. Важными характеристиками видеомагнитофона являются его разрешающая способность и надежность. Высокое разрешение позволяет зафиксировать даже мелкие детали, а надежность важна потому, что такие видеомагнитофоны предназначены для непрерывной работы в течение нескольких лет.

Видеопринтеры предназначены для оперативной распечатки выбранного кадра от источника видеосигнала. Основными характеристиками видеопринтеров являются разрешающая способность, размер снимка и возможность многокадровой печати.

13.3.4 Устройства передачи телевизионного сигнала

Для передачи телевизионного сигнала в ТСВ могут использоваться как проводные каналы связи (коаксиальные кабели, телефонные линии, волоконно-оптические линии), так и беспроводные каналы - радиоканал или ИК-канал. Наиболее стабильная и качественная работа системы возможна только при использовании коаксиальных кабелей. Для компенсации затухания видеосигнала в линиях при передаче его на большие расстояния применяются видеоусилители. При выборе видеоусилителя необходимо знать его входное и выходное сопротивления, а также коэффициент усиления, так как их значениями определяется тип линии передачи и максимальное расстояние, на которое можно передать видеосигнал. При необходимости трансляции видеосигнала нескольким потребителям используются видеораспределители. Основными характеристиками видеораспределителей являются входное и выходное сопротивления, а также количество выходов (количество возможных потребителей).

13.3.5 Особенности применения ТСВ на объектах

Выбор варианта оборудования объекта ТСВ следует начинать с его обследования. При обследовании определяются характеристики значимости объекта, его строительные и архитектурно-планировочные решения, условия эксплуатации ТСВ, параметры установленных (или предполагаемых к установке на данном объекте) систем сигнализации и управления доступом (при организации интегрированных систем охраны). По результатам обследования определяются тактические характеристики и структура телевизионной системы видеоконтроля, а также технические характеристики ее компонентов.

На объектах ТСВ должна обеспечивать негласный видеоконтроль всех событий в контролируемых зонах объекта, а также совместно с ОПС - видеоохрану наиболее важных из этих зон, конкретных помещений, части помещений, отдельных предметов и т.п. К ним, как правило, относятся: центральный и запасные входы в здание, места хранения ценностей и оружия, подходы к ним, определенные коридоры, проходы и кабинеты (по согласованию с администрацией объекта), периметр здания (подходы к нему), внутренний двор, периметр ограждения, въездные ворота, автостоянка, в банках - кассовый узел и операционный зал.

Особое внимание должно быть уделено правильному, в том числе скрытному, размещению на объекте всех компонентов системы, как ОПС, так и ТСВ, причем ТСВ должна дополнять традиционно используемые средства ОПС, существенно повышая при этом их эффективность. Задачу расположения извещателей и приборов охранной, пожарной и тревожной сигнализации, а также телекамер для каждого помещения или контролируемого участка необходимо решать комплексно и взаимосвязанно, обязательно предусматривая их взаимозащиту или элементы дублирования. При этом следует учитывать способность ТСВ определять истинность срабатывания средств ОПС или видеоохраны с одновременной их видеозаписью (документированием с привязкой по времени, месту и идентификацией нарушителя). Таким образом определяется тип, количество и место расположения каждого средства ОПС и ТСВ.

Следующим этапом является определение тех контролируемых зон, где система ТСВ должна работать в режиме видеоохраны, т.е. автоматически обнаруживать движущиеся объекты.

На анализатор или детектор движения (видеообнаружитель) можно подключить все имеющиеся телекамеры и этим обеспечить максимальную надежность охраны всей системы. Однако это сдерживается относительно высокой стоимостью каждого задействованного канала видеоохраны. Поэтому на практике чаще всего для подключения и, соответственно, для видеоохраны выбираются зоны, наиболее опасные с точки зрения несанкционированного и вероятного проникновения. К ним относятся периметр здания или периметр ограждения объекта, места хранения материальных ценностей и оружия, походы к ним.

Далее определяются необходимое количество и места установки пультов управления и видеомониторов. В обязательном порядке они размещаются на пункте автономной охраны объекта (ПАО).

Причем обычно на ПАО устанавливают два видеомонитора - на первый выводится вся информация по видео контролю, а на второй - информация от видеообнаружителя или от телекамер при сигналах тревоги от средств ОПС. С помощью пультов управления охрана может оперативно наблюдать обстановку с соответствующей телекамеры, в том числе при срабатывании средств ОПС в любой из контролируемых зон. При получении сигнала тревоги от видеообнаружителя с одной или нескольких контролируемых зон охрана с помощью пульта управления может просмотреть соответствующий записанный видеокадр.

Еще один видеомонитор и пульт управления может быть установлен у руководителя объекта или одного из его замов.

В заключение определяется место размещения основных аппаратных средств ТСВ. В целях защиты от несанкционированного доступа и попыток изменить программу и режим работы системы, следует размещать основные аппаратные средства ТСВ в специальном шкафу или сейфе, устанавливаемом на ПАО или у руководителя объекта.

Все составные части ТСВ и ОПС должны иметь централизованное энергопитание, размещаемое, как правило, на ПАО. Для обеспечения нормальной работы при отключении электросети в состав системы должны входить источники бесперебойного питания.