3 ОБЩИЙ ВЫВОД

Приведенные ниже выводы сформулированы с учетом задач, требований и опыта эксплуатации СОТ вневедомственной охраной МВД России. Естественно, в зависимости от области использования, целей и ведомственной принадлежности данные требования к техническим характеристикам СОТ могут быть, как усилены, так и уменьшены.

В некоторых моментах этих требований автор повторится, но лучше два раза повториться, чем упустить из вида важное обстоятельство.

Оборудование, используемое в СОТ в независимости от категорийности, назначения, размеров объекта должно быть следующим (отказ от данных параметров худшую сторону должен быть строго обоснованным).

Общие подходы по оборудованию объектов ОВО в зависимости от категорийности объектов можно и нужно взять из «Р 78.36.002 – 99 Выбор и применение ТВ систем видеоконтроля Рекомендации», однако кроме этого необходимо учитывать сказанное далее:

1) Разрешение черно-белых телекамер должно быть не менее 570 ТВ-линий. Примером таких камер являются камеры фирмы ЗАО "ЭВС" Россия, Санкт-Петербург и других производителей.

2) Разрешение цветных телекамер, должно быть не менее 380-420 ТВ-линий;

Таблица 32 - Черно-белые камеры фирмы ЗАО "ЭВС" Россия

Таблица 33 - Камеры фирмы «Watec»

Таблица 34 - Цветные камеры фирмы ЗАО "ЭВС"

Внешний вид и размеры универсальных внутренних камер



Рис. 66 - Внешний вид камерVMC-744/745

В последнее время, появляются сообщения о цветных телекамерах с разрешением в 520-540 ТВ-линий. К этой информации надо относиться с известной долей скептицизма.

Когда производители заявляют данное разрешение на свои телекамеры, они, как правило умалчивают о том, что это разрешение реализуется лишь в том случае, если сигнал снимается с (S-Video) или компонентного (RGB) выхода, т.е. сигналы яркости и цветности передаются двумя (Y-C) или тремя (RGB) отдельными коаксиальными кабелями. При этом все остальное оборудование СОТ должно обладать входами/выходами типа (Y-C) или (RGB). Согласитесь, что прокладывать дополнительные коаксиальные кабели для повышения разрешения, особенно если камеры установлены на большом расстояния, не практично.

Если применять один коаксиальный кабель для подключения цветной ТВ-камеры (использовать композитный цветной сигнал), то разрешения более 400 ТВ-линий получить невозможно.

Поскольку сигнал цветности передается на поднесущей, то сигнал яркости принудительно ограничивают полосой в 3,8 МГц, что и дает разрешение порядка 400 ТВ-линий.

3) Для внешних ТВ-камер (особенно при охране периметра протяженных объектов) желательно использовать низкоуровневые ТВ-камеры (чувствительность лучше 0,01 люкс при количестве кадров не меньше чем 25 кадр/сек на канал), поскольку уровень освещенности на объекте может быть резко снижен в результате ухудшения погодных условий или диверсий против системы освещения.

Внутренние универсальные камеры c режимом 100-кратного увеличения чувствительности (под объектив с посадочными местами С/CS)

Таблица 35 - Внутренние универсальные камеры

Примечание - Технические параметры телекамер приведены по данным ЗАО "ЭВС" (www.evs.ru).

Иные телекамеры высокой чувствительности

Для удобства сравнения чувствительности всех камер указаны на объекте при использовании светосильного асферического объектива с относительным отверстием F0,8. см. таблицу 36.

Сделаем небольшое отступление, дабы не вводить пользователя в эйфорию по поводу чувствительности камер в 4х10^-5 люкс. Действительно это очень высокая чувствительность телекамеры, которая приближается к чувствительности электронно-оптических приборов (ЭОП) поколения 1, 2 и 2+. Однако, физику очень трудно «обмануть», поэтому получения такой чувствительности не проходит бесследно.

Таблица 36 - Сравнительные характеристики телекамер с CCD матрицами серии EXWAVEHAD и с электронными режимами увеличения чувствительности

Внимательно отслеживайте параметр чувствительности камеры т.к. чувствительность порядка 10^-3 люкс и ниже можно получить только за счет обмена разрешающей способности (уменьшение количество ТВ-линий от исходного значения) на чувствительность, или за счет увеличения времени накопления телевизионной камеры (т. е. снижения количества кадров/сек). Иногда используют тот и другой метод одновременно. Естественно, камеры разных производителей в «ночном» режиме надо сравнивать при одинаковых параметрах по разрешению и частоте кадров (см. графу «сложение заряда (раз)» таблицы 36). При невозможности получения одинаковых параметров накопления их необходимо пересчитать к единым значениям. В большинстве случаев накопление приводит к росту уровня полезного сигнала по закону квадратного корня (т.е. каждые 100 сложений улучшают соотношение сигнал/ шум только в 10 раз). Данное рассуждение верно, если накопление происходит после выходного устройства ПЗС.

Технически более грамотным решением, является решение производить накопление в самой матрице ПЗС, до того как сигнал попал в выходное устройство и к нему присоединился шум считывания. В этом случае соотношение сигнал/ шум растет линейно в зависимости от количества сложений. Такой метод накопления использует, например ЗАО «ЭВС» г. С- Петербург.

Другой особенностью полученных данных по чувствительности является их выражение в люксах. Измерение светового потока в люксах пришло к нам из фотографии, т.е. это световой поток в спектре видимый человеком (обычно 0,4-0,7 мкм). Измерение этого потока производят люксметром.

Если говорить строго, то люкс=люмен/м², где люмен – мощность лучистой энергии, оцениваемой по световому ощущению, которое оно производит на глаз, т.е. мощность монохромного излучения с длиной волны 555 нм.

А если говорить еще точнее, то люмен=1кд/4π, где, кандела – сила света в данном направлении от источника монохроматического излучения с частотой 540x10¹² Гц (555 нм), и имеет интенсивность излучения в этом направлении, равную 1/683 Вт в телесном угле равном одному стерадиану.

Однако современные ПЗС имеет чувствительность существенно сдвинутую в инфракрасную область (особенно это ярко проявляется для монохромных ТВ камер). Спектральные характеристики чувствительности ПЗС и человеческого глаза приведены ниже.

Рис. 67 - Относительная видимость излучения электромагнитных волн человеком




Рис. 68 - Спектральные характеристики чувствительности ПЗС:

1 – со строчным переносом,
2 – Exview ПЗС,
3 – ПЗС с кадровым переносом

При проведении измерения чувствительности ТВ-камер тестовую таблицу освещают источником света, поток которого редко бывает меньше 1 люкса. Для того, чтобы получить значение потока света порядка 10^-4 люкса, перед объективом устанавливают ряд, нейтральных фильтров, но их ослабление нормировано только для видимой части светового потока и совершенно непонятно их ослабление в ИК- области.

Иногда, освещенность измеряют на матрице (image illumination), хотя для пользователя удобнее оперировать освещенностью на объекте (scene illumination). Формула, связывающая освещенность на объекте и на матрице, приведена ниже:

Iimаge=Iscene*R/(n*F²) , где

Iimаge - освещенность на ПЗС - матрице,

Iscene - освещенность на объекте,

R - коэффициент отражения объекта,

F - светосила объектива.

Обычно указывают минимальную освещенность на объекте, измеренную в стандартизированных условиях: коэффициент отражения объекта 0.75 и относительное отверстие F=1.4. В таблице 36 указано F=0.8, это одно из максимальных относительных отверстий объективов, так называемые асферические объективы. Чувствительность ТВ- камеры без привязки к этому параметры особенно некорректны, так при использовании объектива с F=2 , вместо F=0,8 приводит к снижению чувствительности в 10 раз.

Далее, необходимо указывать: какое отношение сигнал/шум принимается за пороговое, при измерении чувствительности. Например, раньше под минимальной освещенностью понималась такая, при которой сохраняется полная разрешающая способность камеры, то есть отношение сигнал/шум примерно 34-36 дБ. Сейчас минимальная освещенность трактуется как такая, при которой можно различить только крупные детали изображения, то есть отношение сигнал/шум 20-24 дБ. В космической и военной технике часто под пороговой чувствительностью понимается такая, когда размах сигнала равен размаху шумовой дорожки, то есть отношение сигнал/шум 5-6 дБ и кроме шума на изображении практически ничего не видно. В этом случае также для одной и той же камеры можно указывать значения чувствительности, отличающиеся в 10 раз.

Все это я указываю не для того, чтобы запутать пользователя, а для того, чтобы подчеркнуть, что ориентация только на «голые» цифры часто обманчива. Однако, после недолгой беседы с техническим специалистом, правда всплывает достаточно быстро.

Такой подход при анализе технических характеристик стоит проводить к любому оборудованию СОТ, начиная от объектива и заканчивая программным обеспечением. Определенная доля скептицизма никогда не повредит техническому специалисту.

К сожалению, отечественные матрицы ПЗС практически не производятся, все производители ТВ-камер используют одни и те же матрицы ПЗС импортного производства.

Массовое и крупносерийное производство осуществляется всего несколькими фирмами. Прежде всего, это: Sony, Panasonic, Samsung, Philips, Hitachi, Kodak. Основная разница в технических характеристиках производимых ТВ-камер заключается в том, насколько корректно используются возможности этих матриц.

Допустим, достаточно хорошими характеристиками обладают ПЗС- матрицы «Sony». Фирма «Sony» имеет свой стандарт качества ПЗС (прежде всего это характеристики по темновому току, и количеству дефектов ПЗС), но и это не всегда гарантирует от поступления брака. Поэтому, технически подготовленные фирмы, производят входной контроль ПЗС, отсеивают дефектные матрицы, а оставшиеся сортируют по критерию качества по трем категориям. Такая простая операция может в несколько раз увеличить чувствительность «ночной» телекамеры.

Если производитель телекамеры является серьезным, то можно ориентироваться на формат матрицы.

На конец 2007 г. перспективными ПЗС-матрицами фирмы «Sony» являются матрицы ICX-659 (1/3 дюйма). Поэтому можно ожидать приблизительно одинаковое качество ТВ-камер созданных разными производителями на базе этих матриц. Тут критерием выбора будет отпускная стоимость ТВ-камеры (по этому критерию отечественные производители будут всегда впереди импортных фирм).

Если Вы видите идентичные по назначению и характеристикам телекамеры построенные на базе ПЗС-матрицы более раннего выпуска, (допустим матрицы ICX-259), то Вас это должно насторожить. В этом случае непонятно за счет чего достигнуты одинаковые характеристики ТВ-камеры при более низких характеристиках ПЗС. Возможно, речь идет о манипуляции методикой проведения измерений.

4) В перспективных системах должны использоваться мегапиксельные матрицы с прогрессивной разверткой.

Камеры с прогрессивной разверткой изображение по кадру выводят сразу, в отличие от обычных ТВ-камер, которые водят изображение по полукадрам. В настоящее время камеры с прогрессивной разверткой созданы только на базе CMOS-матрицы (в русской транскрипции КМОП). CMOS-матрицы обладают большими шумами и низкой чувствительностью по сравнению с ПЗС-матрицами. К положительным чертам данных матриц следует отнести мегапиксельный формат (переход на структуру CMOS позволяет производить такие матрицы относительно просто и дешево), возможность высокоскоростной съемки (порядка 500 кадров/сек), вывод изображения сразу по целому кадру. Последняя особенность позволяет избежать такого эффекта при быстром перемещении объекта (эффект гребенки). Эффект гребенки возникает из-за вывода изображения с ПЗС-матрицы по полукадрам. Если объект быстро перемещается, то за время накопления и вывода первого полукадра он смещается на небольшое расстояние и при формировании второго полукадра происходит сдвиг изображения. Следующей особенностью данных камер является собственный формат вывода ТВ-сигнала (это связано с мегапиксельным форматом и прогрессивной разверткой). Поэтому, стандартное ТВ-оборудование, данный формат не поддерживает, что ограничивает ряд оборудования используемых с этими камерами.

Другой особенностью матриц с прогрессивной разверткой является отсутствие среди них ПЗС-матриц для телекамер массового применения, что совсем непонятно в плане проводимой технической политики ведущими разработчикам ТВ-матриц. Только в последнее время появились опытные образцы мегапиксельных ТВ-ПЗС-матриц с прогрессивной разверткой.

Примером CMOS-мегапиксельных камер являются:

Рис. 69 - Камера VOCORD NetCam, представленная фирмой «Вокодор» г. Москва

Электропитание по Ethernet

Особенностью VOCORD NetCam является технология подвода электропитания по информационному кабелю Ethernet PoE (Power over Ethernet). При использовании технологии РоЕ видеокамера подключается одним кабелем, по которому передаются данные, и подводится электропитание. Технология РоЕ существенно упрощает создание, обслуживание и модернизацию системы безопасности на базе VOCORD NetCam.

Общие характеристики:

- цветной CMOS-видеосенсор с прогрессивной разверткой;

- число кадров в секунду: от 12 до 100 кадр/с;

- число пиксел в видеосенсорах (ширина х высота): 2048x1536; 1600x1200; 1280x1024;

- разрядность АЦП: 10 бит;

- соотношение сигнал/шум -43 дБ.

Прогрессивная развёртка динамический диапазон видеосенсора более 61 дБ

Примечание - Следует обратить на невысокое соотношение сигнал/шум -43 дБ. Поэтому применение камеры наиболее оправдано внутри помещения, при постоянном искусственном свете.

Рис. 70 - Face-камера (Интеллектуальные системы безопасности г. Москва, ISS)

Таблица 37 - Технические характеристики Face-камеры

Мегапиксельные камеры фирмы «ArecontVision» (США).

Таблица 38 - Общие технические характеристики

Наиболее интересными с технической точки камерами из этого ряда являются камеры AV3130, AV5100, AV8360.

Рис. 71 - Внешний вид камеры AV3130 (Рекомендованная розничная цена: 39 030 руб.)

Особенностью данной камеры является использование двух объективов и двух матриц, одна их которых оптимизирована для работы в черно-белом формате при низком уровне освещенности, а другая матрица оптимизирована для работы с цветным изображением. Монохромный сенсор, работающий при низкой освещенности позволяет производить интеграцию изображения. Кроме того, такое решение позволяет исключить механические поворотные IR фильтры (инфракрасные фильтры). Несомненно, такое решение является достаточно оригинальным, при этом оно не привело к значительному удорожанию камеры.

Рис. 72 - Цветное изображение с камеры AV3130




Рис. 73 - Черно-белое изображение с камеры AV3130 День-Ночь

Технические характеристики камеры AV3130

Параметры изображения:
Матрица: цветная - 3 Mpix; монохром - 1.3 Mpix;
Размеры матрицы, в точках: цветная - 2040(H) x 1530(V); монохром - 1280(H) x 1024(V);
Оптический формат - 1/2";
Чувствительность - 0.012 люкс @ F1.4 (при этом надо бы указать разрешение и количество кадров/с);
Мозаичный RGB Bayer фильтр;
Динамический диапазон - 60 db;
Максимальное отношение сигнал-шум - 45 db.

Передача данных:
Скорость передачи данных, до - 45Mbps;
Кадров в сек. - 20 fps @ 1920x1200; 30 fps @ 1280x1024;
Формат Видео - Motion JPEG с 21 градацией качества;
Протоколы передачи - TFTP и HTTP;
Сетевой интерфейс Ethernet - 100Base-TX.

Журнал «ProSYstem CCTV» за март-апрель 2007 провел тестирование камеры AV3130 поэтому можно ознакомится с этими результатами, естественно, получить чувствительность в 0.012 лк при разрешении 1920x1200 пикселов и скорости вывода 20 кадров/сек не удалось, но при освещенности 4.5 лк удалось получить 1000 ТВЛ.

Поэтому верить однозначно паспортным данным нельзя, но ориентироваться на них необходимо. Далее приведены результаты тестирование камеры AV3130.

Таблица 39 - Модуляция яркости, % при освещенности 4.5 (F1.4) черно-белый фотоприемник

черно-белый режим, видимый диапазон длин волн

** черно-белый режим, ИК-диапазон длин волн (820 - 965 нм)

Таблица 40 - Модуляция яркости при разных уровнях освещенности, % для цветного изображения

* резкость "2"

AV5100 5-ти Мегапиксельная IP камера



Рис. 74 - Внешний вид камеры AV5100
(Рекомендованная розничная цена: 37670 руб.)

Особенностью данной камеры является 5-ти мегапиксельный формат (разрешение 2560 Х 1600 пикселов) при приемлемой рекомендованной розничной цене.

Параметры изображения:
- Матрица: 5-ти Мегапиксельная CMOS;
- Размеры матрицы, в точках: 2592(гориз) x 1944(верт);
- Оптический формат: 1/2";
- Плотность пикселей в матрице - 2.2μm;
- Чувствительность - 0.3 люкс @ F1.4;
- Мозаичный RGB Bayer фильтр;
- Динамический диапазон - 60 db;
- Максимальное отношение сигнал-шум - 45 db

Передача данных:
- Скорость передачи данных, до - 55Mbps;
- Кадров в сек.- до 15 fps @ 2560x1600;
- Формат Видео - Motion JPEG с 21 градацией качества;
- Протоколы передачи - TFTP и http;
Сетевой интерфейс Ethernet - 100Base-T.

AV8360 Панорамная (360°) 8-ми мегапиксельная IP камера



Рис. 75 - Внешний вид камеры AV8360
Рекомендованная розничная цена: 61970 руб.

Особенностью данной камеры является использование четырех 2-х мегаписксельных камер, объединенных в одном корпусе. Такое решение более прогрессивное, чем использование поворотной купольной камеры, поскольку если оператор производит её поворот в одну сторону, то он не может контролировать ситуацию в другом направлении. На практике оператору быстро надъедает управлять купольной камерой, и она остается в статическом положении, что является равнозначно использованию обыкновенной стационарной камеры.

Камера AV8360 дает непрерывное изображение от четырех жестко установленных камер и это отличает её в лучшую сторону от поворотных купольных камер.

Параметры изображения:
- Матрица - Четыре 2-х Мегапиксельные CMOS;
- Размеры матрицы, в точках - 1600(H) x 1200(V), каждая матрица;
- Оптический формат - 1/2";
- Плотность пикселей в матрице - 4.2μm;
- Чувствительность - 0.2 люкс @ F2.0;
- Мозаичный RGB Bayer фильтр;
- Динамический диапазон - 60 db;
- Максимальное отношение сигнал-шум- 45 db.

Передача данных:
- Скорость передачи данных, до - 55Mbps;
- Кадров в сек.- 88 fps @ 800 x 600; 22 fps @ 1600 x 1200; все 4 канала параллельно;
- Формат Видео - Motion JPEG с 21 градацией качества;
- Протоколы передачи - TFTP и HTTP;
Сетевой интерфейс - Ethernet 100Base-T.

5) Использования в платах видеозахвата 9 и 10 битных АЦП.

Дело в том, что у высококачественных телекамер соотношение сигнал/шум по напряжению должно быть в диапазоне 50-58 дБ или в разах (от 316 до 795 раз). Отсюда, разрядность АЦП должна быть 9 бит (512 отсчетов) или 10 бит (1024 отсчета).

Примером таких систем являются:

Системы цифрового видеонаблюдения TRASSIR, «DSSL». (АЦП-9 бит Texas Instruments);

Система охранного телевидения «GOAL» производства фирмы «НИИ СпецЛаб» г. Иваново версии выше GOAL v8,-8.4 (АЦП- 9 бит SAA 7134 HL- - Pilips) GOAL v9, GOALcity (АЦП- 10 бит Conexant CX 23881);

Система охранного телевидения «Видеолокатор», предлагаемая фирмой ЗАО «Стилсофт» (только платы видеозахвата VC1-VC-4 АЦП- 10 бит Conexant CX 23881);

Система охранного телевидения ЗАО «Вокорд Телеком» г. Москва, АЦП-9 бит, и другие.

6) Минимальные требования к системе видеонаблюдения - наличие не менее 2 мониторов для видеонаблюдения.

Один монитор необходим для наблюдения изображения, допустим, от четырех ТВ-камер, а другой - для вывода изображения от «тревожной телекамеры» или работы с архивом.

Примером высококачественных дисплей являются дисплеи типа:

Clarity Bay CatX – LCD панель 46" (Разрешение (1920х1080), поддержка формата HDTV, режим работы 24 часа в сутки/7 дней в неделю);

Clarity Bob CatX - LCD панель 40 Разрешение (1366х768). Срок службы 60000 часов.

7) СОТ должна представлять сетевую структуру, с возможностью передачи по локальной сети видеоизображения.

Построение СОТ в виде сети позволяет резервировать наиболее важную информацию на центральном видеосервере, осуществлять контроль вышестоящего администратора за действиями операторов и системы (при необходимости дублировать их функции), передавать видеоинформацию информацию на практически неограниченное расстояние и т.д.

Такой подход достаточно разумно, с технической точки зрения, претворяет в жизнь компания ООО «Навиком» см. раздел «Распределенная цифровая система…».

8) На расстояниях в 100-150 м от локального видеосервера до аналоговой ТВ-камеры должен использовать коаксиальный кабель. При расстоянии более 150 метров должен использоваться оптоволоконный кабель или цифровая передача информации.

Данные требования продиктованы стремлением сохранить максимально-возможное разрешение, полученное от ТВ-камеры. Использование «витой» пары позволяет значительно удешевить и упростить прокладку коммуникаций, защититься от синфазной помехи, однако за это при этом приходится расплачиваться качеством видеоизображения.

При передачи ТВ - сигнала мы вынуждены передавать спектр сигнала от нулевых значений до 6 МГц. Различные частоты, распространяюсь по кабелю по разному затухают, имеют различные фазовые задержки, по разному отражаются от несогласованной (или недостаточно хорошо согласованной) нагрузки. С этой точки зрения «витая» пара имеет гораздо худшие характеристики по сравнению с коаксиальным кабелем. К тому же относительная индуктивность и емкость витой пары выше, чем у коаксиального кабеля. Для того, чтобы передать ТВ - сигнал по витой паре его необходимо преобразовать в синфазный сигнал на передающем конце провода и затем вернуть в исходное состояние на приемной части системы. Любое преобразование не проходит бесследно для качества сигнала. Наконец, «витая» пара хорошо подавляет только синфазные помехи, но стоит их сдвинуть относительно друг друга и синфазная схема подавления помехи перестает работать. Такой вид сигнала возникает чаще всего при воздействии импульсных помех. До сих пор идут споры о том, какую «витую» пару лучше использовать на объекте (экранированную или неэкранированную). Экранированная витая пара лучше защищает от импульсных помех, но хуже работает при воздействии мощных 50 Гц помех сети. Протекающий по экрану ток создает вторичное электромагнитное поле, которое воздействует на ТВ-сигнал. Причем мощность такого воздействия прямо пропорционально длине провода. При заявленных максимальных дальностях работы «витой» пары в 1,5-2,3 км такое воздействие может быть огромным.

Не стоит воспринимать все сказанное выше как полный разгром идеи передачи ТВ - сигнала с помощью «витой» пары, конечно использование усилителей корректоров, как на передающей, так и на приемной части позволяет уменьшить негативное влияния перечисленных факторов, но использование усилителей-корректоров возможно и при применении коаксиального кабеля.

Просто для себя надо принять, что если для важно качества сигнала и расстояние не превышает 100-150 м нужно однозначно использовать коаксиальный кабель.

Если вопрос стоимости прокладки коммуникаций стоит на первом месте и расстояние превышают 100-150 м, то альтернативы «витой» пары нет. Только при этом всегда необходимо использовать усилители корректоры, производя настройку по тестовой таблице. Можно производить настройку и без использования тестовой таблицы, применяя осциллограф и добиваясь прямоугольности импульсов синхронизации.

Приблизительная схема узла периметрового ТВ-наблюдения



Рис. 76 - Приблизительная схема узла периметрового ТВ–наблюдения

Таким образом, максимальное расстояние от локального видеосервера до периметровой ТВ-камеры не превысит 150 м, что позволит соединять их между собой высококачественным коаксиальным кабелем. Поворотная видеокамера должна быть оборудована объективом с оптическим трансфокатором (устройством изменяющим фокусное расстояние объектива и осуществляющим «приближение» объекта наблюдения). Схема работы данной системы состоит в том, что стационарные камеры работают в режиме обнаружения проникновения и по команде видеодетектора движения происходит наведение поворотной видеокамеры на нарушителя. При отсутствии тревоги информация со стационарных камер должна непрерывно регистрироваться (записываться) на локальном видеосервере.

Оптоволокно способно передавать потоки данных большого объема на расстояние до 500 км с теоретической скоростью в 10 Тбит/с. Такая реализация идеально подходит для систем видеонаблюдения, однако сдерживающим фактором является вопрос цены. Однако в последнее время стало появляться дешевое оборудование для решения вопроса “последней мили”— обеспечение высокоскоростного многополосного канала на короткое расстояние. Это так называемые оптоволоконные модемы. В свою очередь существуют опто-модемы, которые могут соединять между собой Ethernet-сети через мост Ethernet. Например, модель FOM-40 (рис. 76) от компании Rad Data Communication способен передавать информацию на расстояние до 5 км по многомодовому кабелю со скоростью 2048 Кбит/с в обе стороны. Его стоимость составляет порядка 1300-1600$.

Рис. 77 - Опто-модем FOM-40 от компании Rad Data Communication

Для того чтобы осуществить передачу видео с видеосервера, находящегося на расстоянии 5 км, на сетевой клиент, необходимо подключить к каждому компьютеру по модему, соединенных между собой оптоволоконным кабелем. Между собой оптоволокно подразделяется на 2 типа: для внешней и внутренней проводки. В нашем случае необходимо использовать для внешней проводки, т.е. по улице открытым способом, например, по периметру предприятия. Такой кабель менее подвержен износу и механическим повреждениям, а также атмосферным и температурным перепадам, не требует больших дополнительных затрат при прокладке. Стоимость 4-х жильного многомодового оптоволокна составляет примерно 1,55$ за 1 метр. Столь высокая цена является одним из недостатков такого решения, но для решения нашей задачи альтернативы не видно. Другой недостаток — высокая хрупкость кабеля и невозможность сгиба под прямым углом: радиус изгиба должен составлять минимум 13 внешних диаметров кабеля – как следствие сложность обнаружения места повреждения и дорогостоящая замена. Наращивать кабель нельзя. В модем FOM-40 встроена функция сквозной проверки целостности линии. Однако, исходя из высоких первоначальных требований к качеству видеоизображения, альтернативы предложенному решению нет.

9) Необходимо использование освещения с резервным питанием с возможностью увеличения светового потока при неблагоприятных условиях не менее чем в 3 раза.

Одним из вариантов такого решения является использования дополнительных осветителей, отключаемых в штатном режиме работы.

10) При построение на базе СОТ периметральной системы видеонаблюдения, СОТ должна строится на базе локальных видеосерверов в климатическом исполнении, обеспечивающим работу в экстремально возможных погодных условиях на местности (для средней полосы России (-40 +50 °С)).

К сожалению, единственная система видеонаблюдения, выпускающая видеосерверы в климатическом исполнении является система видеонаблюдения «Интегра-Видео», предлагаемая консорциумом «Интегра-С». Отличительной чертой данной системы наблюдения является наличие микроклиматических шкафов, которые позволяют работать видеоаппаратуре при рабочих температурах -50°С +50 (по декларативным данным фирмы), таким образом оборудован таможенный пункт в г. Забайкальске.

11) При создании СОТ на базе ЭВМ должна использоваться операционная систем созданная на базе «Linux».

Только ленивый человек не обругал операционную систему (далее ОС) «Windows». Существует даже шутка, что если Вы хотите чаще встречаться с симпатичной девушкой, то установите ей ОС «Windows».

Считается, что самые стабильные и надежные ОС семейства «Windows» - это «Windows NT», «Windows 2000».

Однако, США уже признали неудачей использование ОС «Windows» в вооруженных силах (создание так называемых компьютерных дивизий) и в системах безопасности. Более того, Управление национальной безопасности США проводит политику и финансирует перевод систем безопасности на ОС, созданные на базе ОС «Linux». Конечно, наверное, есть, или будут созданы и более надежные и защищенные ОС чем ОС «Linux», но с учетом массовости и распространения их на территории России в настоящее время альтернативы ОС «Linux» нет.

12) СОТ должна иметь устройство, защищающее систему от зависаний, выполненное на аппаратном уровне.

13) СОТ также должна иметь устройство, защищающее систему от зависаний выполненное на программном уровне.

Данные требования направлены на повышения надежности функционирования СОТ при сбоях программного обеспечения и компьютера. В настоящее время следует признать, что компьютер и его программное обеспечение остаются наиболее ненадежным узлом любой СОТ.

14) Для повышения надежности работы СОТ и снижение технических требований к ЭВМ следует признать перспективным использования аппаратного сжатие видеосигнала.

Аппаратное сжатие видеосигнала разгружает центральный процессор ЭВМ (особенно это актуально при записи информации от восьми и более камер одновременно), что повышает надежность работы СОТ.

15) В качестве перспективных алгоритмов компрессии на 2007 г. следует признать алгоритмы H.264 и JPEG-2000.

Использование алгоритма компрессии JPEG-2000 определена ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-5-2006 «Автоматическая идентификация». В этом документе прямо указано: «….данные изображения представляются в формате JPEG или JPEG-2000».

JPEG-2000 основан на wavelet-преобразовании. Wavelet-преобразования, основанную на представлении сигнала в виде волновых пакетов. За счет этого устраняется эффект, когда при увеличении сжатия появляются характерные хорошо заметные артефакты, например, блочность (разбиение изображения на блоки 8х8 пикселей), замыливание (потеря мелких деталей изображения) и т.д. Это покадровый метод компрессии видеоданных, его особенность состоит в том, что каждый кадр сжимается независимо от соседних кадров. Такая изначальная ориентация формата имеет преимущество перед алгоритмами с межкадровой компрессией (MPEG-2, MPEG-4) и обеспечивает одинаково высокое качество всех записанных кадров. Использование формата сжатия JPEG-2000 позволяет проводить криминалистические экспертизы записей и применять средства автоматической обработки архивных данных на более высоком уровне. Этим и объясняется использование этого алгоритма компрессии ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-5-2006.

Из алгоритмов с межкадровой компрессией на сегодняшний день формат H.264 является одним из самых прогрессивных алгоритмов компрессии. Формат H.264, в отличие от MPEG-2, позволяет добиваться большей, примерно 1,3-1,5 раз, степени сжатия видео при сходном или даже лучшем качестве картинки.

16) Операционная система должна быть размещена на флеш-карте, что гарантирует отказоустойчивую и бесперебойную работу.

Использование специализированной ОС позволяет исключить лишние функции и резко повысить надежность работы СОТ. ОС «Linux» является открытой системой, что позволяет создавать качественный и надежный собственный программный продукт. В совокупность с урезанностью функциональных возможностью ОС это позволяет разместить её на встраиваемой в ПК флеш-карте. В свою очередь, надежность работы флеш-карты гораздо выше надежность работы «жестких» дисков, что еще больше в совокупности повышает надежность СОТ.

17) В перспективных разработках СОТ должна обеспечивать цифровые отпечатки пальцев (digital fingerprinting), или/и цифровые водяные знаки, или/и контрольную сумму (когда контрольная сумма образуется из изображения по алгоритму, основанном на уникальном цифровом ключе). Так называемые «цифровую» подпись или криптографический алгоритм защиты информации. В каждый кадр должна быть введена информация о месте съемки, дате, времени, виде оборудования на котором производится запись.

18) Программа обработки видео должна быть на «С++6» версии и выше, а не на «Дэлфи» (поскольку оптимизация кодов и надежность работы системы выше на языке программирования серии «С++6» и далее, чем на «Дэлфи»).

Использования языка программирования серии «С++6» и далее является визитной карточкой качественно выполненного программного продукта.

19) Для работы системы нужно использовать «реальное» видео, а не мультиплексирование каналов из-за ненадежности работы устройств синхронизации.

Теоретически возможно добиться надежной работы синхронизации в СОТ, но режим мультиплексирования всегда будет требовать больше времени для ввода видеизображения, чем «реальное» видео, да и надежность систем с мультиплексированием каналов гораздо ниже.

20) Предпочтение при развертывании системы надо отдать черно-белым ТВ-камерам по сравнению с цветными камерами, поскольку они обладают лучшим разрешением, лучшим динамическим диапазоном работы, меньшими собственными шумами по сравнению с цветными камерами.

21) Все телекамеры, предназначенные для установки вне помещения, должны быть оснащены автоматической регулировкой диафрагмы (далее АРД) для нормальной работы в широком диапазоне освещенностей (как минимум от 0,1 люкса ночью до 100000 люкс в яркий солнечный день). Камеры, предназначенные для установки внутри помещения, преимущественно должны быть оснащены АРД, кроме случаев, когда гарантирован постоянный уровень освещенности (например, постоянное искусственное освещение в денежном хранилище или отсутствие в помещении окон).

Если позволяют материальные возможности заказчика надо всегда использовать объективы с АРД. Даже при постоянном уровне освещенности может возникнуть ситуация, когда использование АРД спасет критическую ситуацию. Допустим, в охраняемом помещении в результате пожара возникло задымление. Нам нужно убедиться есть в данном помещении люди или нет. Камера с АРД в этом случае сдастся намного позже, чем камера с фиксированной регулировкой диафрагмы. Или в результате диверсии вышло из строя основное освещение и включилось аварийное освещение, которое естественно не может создать одинаковый световой поток по сравнению с основным.

22) Отношение сигнал/шум телевизионной камеры должно быть не менее 48-50 децибел при освещенности объекта источником света соответствующим штатным значениям освещенностей ТВ-камеры.

В первом разделе данного пособия этот вопрос разобран довольно подробно, от себя хочу добавить, что соотношение сигнал/шум это основной параметр качества не только ТВ-камеры, но и любого радиотехнического устройства.

22) При наличии движущихся объектов в поле зрения телекамеры или срабатывания видеодетекторов движения запись и воспроизведение на мониторе изображения должно производиться с частотой не ниже 25 кадров/сек. Допускается снижении скорости записи при отсутствии изменений в видеоизображении, однако менее 6 кадров/сек снижать скорость записи не рекомендуется, поскольку видеодетектор изображения или вспомогательный охранный извещатель может дать пропуск нарушителя.

Необходимость записи при срабатывании видеодетектора со скоростью 25 кадров/сек продиктована стремлением получить как можно больше кадров с изображением нарушителя. Нарушитель не стремится оставить свое видеоизображение в СОТ по этому он наклоняет голову, надвигает на глаза головной убор, отворачивает лицо в сторону. Однако полностью избежать попадания своего портрета в видеорегистратор при правильном размещении ТВ-камеры нельзя. Если преступник появляется на объекте до совершения преступления (этап планирования преступления), то он выдаст себя неестественными движениями и поведением (прежде всего своим интересом к системам охраны и безопасности). Если человек совершает преступление, то он находится в состоянии стресса и ему не до камер теленаблюдения, да и время на совершение безнаказанного преступления всегда ограничено.

При съемке с малой скоростью возможен пропуск основных моментов преступления. Допустим, мы видим как человек подходит к ТВ-камере с молотком в руках, а затем она гаснет на экране монитора. В суде человек будет утверждать, что он не наносил удара по телекамере, и мы не сможем доказать на основании такой видеозаписи обратное. Или в момент драки охранник падает, а нарушитель убегает в сторону. Затем оказывается, что охраннику был нанесен удар ножом, но камера не зафиксировала момент быстрого удара. Аналогичная ситуация может быть и при использовании огнестрельного оружия, преступник не будет отрицать, что он угрожал оружием, но при этом выстрелить так и не решился, а вот почему потерпевший получил огнестрельное ранение он не знает.

23) Видеоизображение должно записываться по «кольцу», т.е. при заполнении памяти локального видеосервера новая информация записывается на место наиболее старой по времени информации. Время хранения архива, в сутках должно быть не менее 15 суток (желательно не менее 30 суток).

Хранение информации видеонаблюдения в течение 15 суток является минимальным сроком для СОТ. Совершение любого преступления, людьми, не имеющими сообщников внутри системы безопасности, предваряется разведкой. Необходимо выяснить систему безопасности наличие и качество физической охраны. Причем, как правило, происходит предварительная разведка объекта и затем аналогичная разведка проводится непосредственно перед совершением преступления. А вдруг обстановка на объекте изменилась. Внимательный просмотр архива часто выявляет наводчиков, а это дает основную нить для раскрытия преступления.

24) Исходя из требований п.п. 1), 2), 9), 10) емкость жесткого диска локального видеосервира должна быть не менее 2 Тбайт. Система регистрации должна показывать, сколько дней и часов записи хранится и сколько еще может быть сохранено, исходя из конкретных настроек.

25) Нагрузка на оператора занятым непрерывным наблюдением должна быть не более 4 ТВ-камер. С увеличением количества камер наблюдения вероятность пропуска нарушителя или совершенного преступления, а значит и своевременного реагирования, возрастает по степенному закону. Допускается увеличение количества ТВ-камер, из расчета на одного оператора более 4 шт., но тогда с оператора должна сниматься задача непрерывного наблюдения. Допустим, оператор реагирует только на срабатывание видеодетектора движения, или эпизодически наблюдает за движением автомобилей (за автомобильными пробками в час пик), но если движение происходит непрерывно, например, на многолюдной улице, то нагрузка на оператора должна быть не более 4 ТВ-камер;

26) На монитор наблюдения, предназначенного для непрерывного наблюдения должно выводиться не более 4 ТВ-камер. Если использовать стандартное разрешение монитора 1280х1024 пикселя (960х768 ТВ-линий), то для 4 камер получим соответственно разрешение 240х192 ТВ-линий, что уже мало для полноценного наблюдения. Для наблюдения оператором изображения от телекамер нобходимо использовать монитор с размером по диагонали не менее 17 дюймов, желательно для наблюдения полноэкранного видео использовать мониторы с размером по диагонали 20-21 дюйм.

27) Для наблюдения «тревожной» ситуации (например, в случае срабатывания видеодетектора движения) необходим отдельный монитор. При этом СОТ должна иметь возможность оперативного отката (то есть просмотра ранее записанных изображений) не менее чем на 5 секунд.

Отсюда вытекают минимальные требования к системе видеонаблюдения - наличие не менее 2 мониторов для видеонаблюдения. Допускается использование одного видеомонитора, но при этом тревожное событие должно отображаться в полном формате, т.е. с полным разрешением;

28) Архивация и последующее воспроизведение изображения не должно ухудшать качество изображения (цветопередача, разрешение, артефакты) более чем на 10% от максимального качества изображения получаемого непосредственно от ТВ-камеры.

Отсюда вытекают требования к использованию современных алгоритмов компрессии* и степени компрессии. В зависимости от интенсивности изменения изображения размер одного кадра должен составлять не менее 10-30 Кбайт.

*На настоящий период такими считаются: H.264, JPEG-2000 или иные алгоритмы использующие Wavelet преобразования.

29) СОТ рассчитанная для работы на объектах должна объектов иметь:

- возможность вводить надписи на изображении, получаемые с ТВ-камер русскими буквами (титры);

- русское меню настройки/управления;

- русские обозначения на органах управления при их наличии (например, пульт управления поворотными камерами);

- возможность создания графического плана объекта охраны;

- выдача особых "тревожных" титров по сигналу тревоги;

- доступ операторов к управлению по индивидуальному паролю;

Кроме того, для объектов средней и большой емкости (более 16 ТВ-камер) необходимо:

- возможность активации переключений и движений управляемых камер (при их наличии в системе) по сигналу тревоги;

- возможность объединить систему, состоящую из нескольких подсистем, с распределённым управлением, под единое управление, с сохранением возможности локального распределённого контроля и управления;

Требования русификации, как программного обеспечения, так и всей сопровождающей документации просто необходимо. Согласитесь, что система должна работать на все 100%, а не на 30% или 50% своих возможностей, а этого без адаптации системы к русскому потребителю сделать невозможно.

Хотя автор знает охранные системы, которые эксплуатируются в России уже 15 лет, но при малейшем их сбое приходится выписывать специалиста из США для устранения этих неполадок.

30) При анализе видеодетектора СОТ необходимо учитывать, чтобы его характеристики имели:

- не менее 255 количество уровней изменения видеосигнала (с линейным шагом изменения) или со степенным шагом, но в диапазоне изменение сигнала от минимального значения сигнала до максимального не менее чем в 255 раз;

- возможность задавать их индивидуально для разных зон (участков зоны) детектирования в одном канале наблюдения;

- возможность коррекции перспективы (дискриминации размера целей в различных зонах чувствительности или участках одной зоны);

- способность отличать одну большую цель от нескольких маленьких;

- наличие ограничений по скорости цели, снизу, сверху, влево, вправо;

- возможность дискриминации направления движения цели;

- возможность ограничения на расстояние смещения цели (снизу, сверху);

- защита от вибрации камеры, перепадов освещённости;

- возможность обработки цвета;

- наличие и количество наборов настроек, переключаемых по времени, внешнему сигналу или простой команде оператора;

- минимальный контраст обнаруживаемой цели относительно фона (не более 5 процентов) и диапазон скоростей движения цели (от 0,3 до 3 метров в секунду).

31) При воспроизведении записанных изображений на компьютере, программное обеспечение СОТ должно:

- иметь возможность регулирования скорости воспроизведения, включая покадровый прямой и обратный просмотр;

- отображать как одну, так и несколько камер с сохранением соотношения сторон кадра (aspect ratio);

- отображать одиночную камеру с максимальным разрешением записи;
- позволять поиск записей по времени и дате по каждой камере;

- давать возможность печатать и/или сохранять (перезаписывать) изображения по времени и дате;

- давать возможность временной синхронизации мультиэкранного воспроизведения;

- давать возможность временной синхронизации между камерами при воспроизведении;

- давать возможность воспроизведения сопутствующего аудио и других метаданных;

- время, дата и любая другая информация, сопутствующая изображению, должны быть разборчивой и не мешать просмотру изображения.

32) Размер изображения цели на экране и степень ее распознавания должен быть не меньше, чем указан в таблице 41.

Таблица 41- Размер изображения цели на экране и степень ее распознавания

33) Перекрестные искажения вход/вход ТВ - сигналов должны быть не менее 45 дБ между каналами.

34) Разрешение объектива телекамеры (лин/мм) должно выбираться исходя из графика приведенного в разделе 1 «Разрешающая способность» и быть не ниже полученного значения по этому графику.

Далее >>>