Разработка системы автоматизированного расчета планирования установки системы видеонаблюдения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка системы автоматизированного расчета планирования установки системы видеонаблюдения



Содержание

Введение

1. Обзор технологий систем видеонаблюдения

1.1 Аналоговая система видеонаблюдения

1.2 Комбинированная система видеонаблюдения

1.3 Гибридная система видеонаблюдения

1.4 Гибридные системы наблюдения с сетевыми видеосерверами

1.5 Сетевая система видеонаблюдения

1.6 Перспективы развития сетевого видеонаблюдения

1.7 Техническое оборудование для наблюдения

2. Выбор и проектирование системы видеонаблюдения

2.1 Основные критерии и параметры выбора систем видеонаблюдения

2.2 Расчет проекта системы IP-видеонаблюдения

2.3 Использование алгоритма Сазерленда-Ходжмена для оценки степени покрытия территории учреждения камерами видеонаблюдения

3. Разработка системы автоматизированного расчета планирования установки системы видеонаблюдения

3.1 Обоснование требований и выбор средств реализации

3.2 Архитектура системы проектирования комплекса видеонаблюдения

4. Организационно-экономическая часть

4.1 Расчет трудоемкости выполнения разработки программного продукта

4.2 Расчет числа исполнителей

4.3 Расчет сметной стоимости и договорной цены разработки ПП

4.4 Оценка годовых эксплуатационных издержек потребителя ПП

4.5 Анализ экономических параметров ПП

4.6 Формирование рыночной цены нового ПП

4.7 Оценка экономической эффективности ПП

5. Безопасность жизнедеятельности и охрана труда

5.1 Потенциально опасные и вредные производственные факторы

5.2 Правила организации рабочего места

Заключение

Список использованной литературы

Приложение

Введение

За последние годы видеонаблюдение стало неотъемлемой частью комплексной системы безопасности объекта, поскольку современные системы видеонаблюдения позволяют не только наблюдать и записывать видео, но и программировать реакцию всей системы безопасности при возникновении тревожных событий или ситуаций.

В зависимости от типа используемого оборудования системы видеонаблюдения делят на аналоговые и цифровые. Аналоговые системы видеонаблюдения используют там, где необходимо организовать видеонаблюдение в небольшом числе помещений и информацию с видеокамер записывать на видеомагнитофон. Для обеспечения безопасности особо ответственных или территориально распределенных объектов используют цифровые системы видеонаблюдения, которые, как правило, интегрируются в комплексные системы безопасности. Такие комплексы фиксируют, записывают и анализируют информацию, поступающую от видеокамер, считывателей системы контроля доступа, охранных и пожарных датчиков, а также "принимают решения" по защите охраняемого объекта в автономном режиме или по указанию оператора системы.

Цифровая система видеонаблюдения применяется в системах безопасности территориально распределённых объектов, а также в комплексах управления безопасностью глобальных компаний. Сегодня цифровые технологии видеонаблюдения постепенно "теснят" аналоговые системы по функциональным и техническим характеристикам, а по своей цене уже приближаются к стоимости аналоговых систем видеонаблюдения.

Функции, характеристики и комплектация системы видеонаблюдения зависят от требований, предъявляемых заказчиком к безопасности объекта. Как правило, минимальная конфигурация такой системы включает в себя видеокамеры, устройства обработки видеосигналов (квадраторы, мультиплексоры и др.), записывающее устройства (видеомагнитофоны, видеорегистраторы, видеорекордеры) и устройства отображения видеоинформации (видеомониторы). В более крупные системы видеонаблюдения устанавливают дополнительные управляющие и вспомогательные устройства - матричные коммутаторы, клавиатуры управления видеокамерами, видеопринтеры, усилители-распределители, модуляторы, телеметрические приемники и передатчики и другие охранные устройства.

Целью настоящей работы является разработка системы автоматизированного расчета планирования установки системы видеонаблюдения.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих основных задач: аналоговый цифровой безопасность видеонаблюдение

1. Обзор существующих технологий систем видеонаблюдения: аналоговых, комбинированных, гибридных. Описание видеоустройств, используемых в системах.

2. Выбор технологии системы видеонаблюдения, анализ основных критериев и параметров выбора систем видеонаблюдения.

3. Проведение типового расчета проекта системы IP-видеонаблюдения.

4. Реализация алгоритма Сазерленда-Ходжмена для оценки степени покрытия территории учреждения камерами видеонаблюдения.

5. Программная реализация системы автоматизированного расчета установки системы видеонаблюдения.



1. Обзор технологий систем видеонаблюдения

Современные охранные системы супермаркетов, модных клубов и представительных банков обязательно включают в себя системы видеонаблюдения. Последние активно развиваются: еще двадцать лет назад сложно было представить иную систему CCTV, кроме как основанную на аналоговой камере и видеомагнитофоне, однако уже сегодня мир уверенно вошел в эру сетевого видеонаблюдения. Систематизируем информацию о существующих системах видеонаблюдения, рассмотрим их преимущества и недостатки.

1.1 Аналоговая система видеонаблюдения

В зависимости от вида применяемого оборудования системы видеонаблюдения разделяют на аналоговые и цифровые. Аналоговые системы видеонаблюдения стали первопроходцами на рынке видеонаблюдения, но сегодня в чистом виде мало где применяются. Аналоговые системы видеонаблюдения можно смело отнести к прошедшему этапу истории охранного теленаблюдения.

Основу аналоговых систем составляли камеры видеонаблюдения - оптические приборы с ПЗС-матрицей, образующей видеосигнал из светового потока, который предварительно проходил через объектив и линзы устройства. В аналоговой системе видеонаблюдения запись видеоматериала производилась на видеомагнитофон с выводом на монитор, что во многом обуславливало ограниченность функций такой системы.

В частности, чтобы просматривать архив, не прерывая записи, пользователю необходимо было установить два видеомагнитофона, затем потратить значительное количество времени на перематывание кассеты, а при распечатке необходимого кадра использовать специализированный и достаточно дорогостоящий принтер.

К прочим недостаткам аналоговой системы видеонаблюдения следует отнести отсутствие ресурса для расширения ее возможностей, неспособность поддерживать более одного аудиоканала, а также необходимость в постоянном обслуживании - смене кассет, чистки и замены видеоголовок в магнитофоне.

Рисунок 1.1 - Аналоговая система видеонаблюдения

1.2 Комбинированная система видеонаблюдения

Реальность такова, что, несмотря на все недостатки, аналоговые системы видеонаблюдения оставили огромное наследие в виде уже установленных видеокамер наблюдения и специалистов, обученных с ними обращаться. В связи с этим сегодня достаточно большое распространение получили комбинированные системы (аналоговый сигнал - цифровая запись).

В качестве записывающего устройства в комбинированной системе выступают цифровые видеорегистраторы (DVR) с жестким диском, аналоговым входом для подключения коаксиального кабеля и аналогичным выходом для подключения монитора (DVR выполняет функции одновременно квадратора (мультиплексора) и видеомагнитофона), либо компьютеры с установленной в них платой видеозахвата и специальным программным обеспечением.

Рисунок 1.2 - Комбинированная система видеонаблюдения

Нужно сказать, что принципиальных различий между этими структурами построения систем видеонаблюдения не существует. Каналы передачи аналоговых сигналов те же самые, а цифровых -- определяются используемой структурированной кабельной системой, то есть системой кабельных элементов, которые представляют собой среду передачи оптических или электрических сигналов.

По сравнению с аналоговыми системами видеонаблюдения комбинированные имеют массу преимуществ - более высокое качество видеозаписи, отсутствие необходимости в частой замене источника хранения информации, возможность быстрого поиска и просмотра записанного события. Кроме того, наличие "интеллекта" в видеорегистраторе, например, датчика движения, позволяет записывать звук и видео только в момент движения объекта, что существенно облегчает процесс видеонаблюдения, а также экономит место на жестком диске.

Недостатки - это, прежде всего, необходимость в дорогостоящем коаксиальном кабеле и в связи с этим сложность территориально-распределенного построения системы видеонаблюдения, а также ограниченное количество входов в видеорегистраторе, из-за чего возникают сложности при расширении комплекса визуального контроля. Кроме того, преобразование сигнала из аналога в цифру и обратно снижает качественные характеристики изображения.

Однако, несмотря на вышеупомянутые минусы, комбинированные системы видеонаблюдения успешно применяются на небольших объектах, таких как офисные помещения и жилые дома, например.

1.3 Гибридная система видеонаблюдения

При этом для обеспечения безопасности на территориально-распределенных и наиболее ответственных объектах сегодня, как правило, используют гибридные системы видеонаблюдения (которые включают как аналоговые, так и сетевые камеры, подключенные к видеосерверу или гибридному видеорегистратору). Стоимость таких решений более высока по сравнению с комбинированными, однако, и возможности намного шире.

Рисунок 1.3 - Системы с гибридными видеорегистраторами

В основе такой системы видеонаблюдения лежит гибридный видеорегистратор, который позволяет подключать как аналоговые, так и сетевые камеры за счет наличия в нем различных разъемов, а также имеет интерфейс для соединения с компьютерной сетью.

Гибридные видеорегистраторы предоставляют пользователям возможность просматривать изображение не только локально, используя экран монитора, подключенный прямо к аппарату регистрации, но и удаленно. В последнем случае для просмотра видео используется специальное ПО или стандартная веб-программа, к примеру Microsoft Internet Explorer. Постов визуального контроля при этом может быть несколько и с каждого возможен доступ к любой видеокамере системы видеонаблюдения.

Кроме того, с помощью гибридных видеорегистраторов снимаются ограничения по созданию территориально-распределенных систем видеонаблюдения. Плохо лишь то, что при значительном увеличении числа видеокамер и расширении функциональных возможностей нередко требуется замена дорогостоящего аппарата. Кроме того, разработка видеорегистраторов, как правило, отстает от темпа развития компьютерных систем.

1.4 Гибридные системы наблюдения с сетевыми видеосерверами

В подобных системах видеонаблюдения сетевой видеосервер, или видеокодер, преобразует аналоговый сигнал от камеры в цифровой и осуществляет сжатие видео для передачи по компьютерной сети. Обычно видеосервер устанавливается рядом с камерой. В качестве приемной стороны выступает компьютер для просмотра и записи изображения.

Системы видеонаблюдения такого вида имеют ряд преимуществ:

использование обычного персонального компьютера для вывода и записи видеоинформации (вместо применения дорогостоящего видеорегистратора с наличием аналоговых входов);

возможность одновременного применения в системе аналоговых и сетевых видеокамер наблюдения;

возможность расположить источников формирования и записи изображения на любом расстоянии друг от друга, так как в качестве канала связи используется компьютерная сеть;

хорошая масштабируемость системы, так как в данном случае нет необходимости учитывать количество видеовходов видеорегистратора (кратное двум), а также возможность добавления дополнительных камер по одной.

Среди недостатков такой системы видеонаблюдения можно отметить подверженность вирусам, ошибкам ПО, неквалифицированному вмешательству оператора и так далее.

1.5 Сетевая система видеонаблюдения

Сетевые системы видеонаблюдения основываются на IP-видеокамерах, которые имеют свой собственный IP-адрес и встроенное программное обеспечение, или, другими словами, "интеллект". Все это позволяет им функционировать как автономные сетевые устройства. Подключение всех элементов системы IP-видеонаблюдения осуществляется как на основе локальной сети Ethernet, так и напрямую, например, через модем, мобильный телефон, или беспроводный адаптер связи.

Рисунок 1.4 - Сетевая система видеонаблюдения

При этом в качестве записывающего устройства используется сетевой видеорегистратор, который представляет собой стандартный компьютерный сервер с установленным на него ПО для видеозаписи.

Системы видеонаблюдения на основе IP имеют ряд общих достоинств с комбинированными и гибридными системами видеонаблюдения, например, запись информации на жесткий диск, быстрый и беспроблемный поиск нужных данных в архиве, доступ к записям по Интернету и так далее. Однако в последнее время IP-системы видеонаблюдения значительно потеснили своих предшественников, и этому есть объективные причины:

На рынке представлено большое разнообразие сетевых камер производства Sony, AXIS, Аrecont vision и многих других известных компаний - от обычных корпусных до купольных и Wi-fi камер.

Более высокое качество изображения за счет отсутствия дополнительных цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразований сигнала.

Возможность передачи не только видеоинформации, но и звука, дополнительных команд, а также питания для камеры по одному кабелю.

С помощью сетевых решений можно построить как сложные территориально-распределенные системы видеонаблюдения, состоящие из нескольких тысяч камер, так и простые, состоящие из одной-двух камер системы.

Дополнительные элементы сетевой системы видеонаблюдения могут наращиваться на основе существующей компьютерной сети, а также посредством беспроводных технологий, что значительно сокращает затраты на монтаж.

Технология сетевого видеонаблюдения предоставляет легко интегрируемую платформу, что отвечает требованиям времени, когда в единую систему объединяются системы контроля доступа, управления, кондиционирования и так далее.

Многообразие встроенных функций позволяют IP-камере принимать самостоятельные решения о необходимости подачи тревожного сигнала, увеличения разрешения изображения, отправки видео и тому подобного. Благодаря этому повышается качество принятия решений на базе сетевого видеонаблюдения.

Возможность организовать децентрализованное хранение и обработку видеоинформации, переключиться на резервную инфраструктуру в случае непредвиденных обстоятельств, например, аварии, эксплуатировать как серверную, так и архивную архитектуры.

Пользователь IP-комплекса безопасности может проводить визуальный контроль и выполнять функции администрирования системы не только локально, но и на удалении, например, при помощи КПК или сотового телефона.

В отличие от цифровых видеорегистраторов, представляющих собой закрытые технические решения, оборудование систем сетевого видеонаблюдения базируется на открытых стандартных, что позволяет применять оборудование разных производителей, например, маршрутизаторы, коммутаторы, серверы и прикладное ПО. Данный факт снижает стоимость систем видеонаблюдения и увеличивает их технические качества.

Многочисленные примеры интеграции систем на базе сетевого видеонаблюдения доказывают, что они являются более достойной альтернативой комбинированным и гибридным системам.

И все же, при всех многочисленных достоинствах IP-систем, существует ряд факторов, несколько сдерживающих глобальную экспансию сетевого оборудования в области видеонаблюдения. Во-первых, многие пользователи отмечают временную задержку видеосигнала, которая возникает при декомпрессии и передачи потока данных по Сети. Это значительно усложняет управление поворотными камерами вручную, например.

Также заказчики таких систем видеонаблюдения нередко чувствуют себя обманутыми, ожидая от сетевых камер с обычным разрешением высокого качества. Стоит помнить, что только мегапиксельные видеокамеры могут обеспечивать действительно отличное качество изображения и большую площадь обзора, что позволяет экономить на количестве камер в системе.

Необходимо отметить, что, несмотря на некоторые недостатки, судя по сравнительным оценкам технических характеристик сетевых, комбинированных и гибридных систем видеонаблюдения, можно утверждать, что IP-видеонаблюдение является на сегодня самым выгодным, а также наиболее перспективным по функциональным возможностям способом визуального контроля.

1.6 Перспективы развития сетевого видеонаблюдения

Вначале необходимо проиллюстрировать результаты независимых исследования (рисунок 1.5)

Рисунок 1.5 - Тенденции развития систем видеонаблюдения

Эта схема показывает, что в развитии технологии CCTV четко прослеживается пятилетний цикл смены технологий. До 1995 года устанавливали видеокоммутаторы, видеокамеры, и аналоговые мониторы. Характеристиками были: коммутатор с заданием или без задания времени просмотра изображения. С 1995 по 2000 год устанавливались квадраторы. Характеристиками были: квадраторы реального времени или квазиреального времени. Основным требованием была низкая цена. С 2000 по 2005 год устанавливались мультиплексоры. Основным требованием к ним была надежность.

В 2005 году массово появились цифровые системы. Все забыли о надежности и стали реализовывать их новые, как тогда казалось фантастические возможности. Системы реализовывались на основе компьютеров с устанавливаемыми платами видеозахвата различных производителей. При этом сборку компьютеров осуществлял сам инсталлятор и обычно из самых дешевых комплектующих. Через два года к сроку окончания ресурса первых систем тема надежности всплыла вновь, и стали появляться законченные системы, т.е. собранные и оттестированные.

Таким образом, мы привели примеры смены технологий раз в пять лет. Из этого следует, что в 2010 году должна осуществиться очередная смена. При этом все знают, что следующей технологией будет технология, реализованная на основе IP камер.

Перед потребителями и инсталляторами встает проблема правильного выбора оборудования, эксплуатировать которое придется в следующее пятилетие.

Действие первое. Стоимость систем на основе IP камер

Рассмотрим графики стоимости аналоговых, но качественных систем и IP видеосистем (рисунок 1.6).

На первом графике видно, что IP видеосистемы сейчас дороже. Особенно при малом числе каналов.

На следующем графике показаны средние длины кабелей у этих систем. Очевидно, что длины кабелей в аналоговых системах больше, поскольку кабель каждый раз прокладывается от видеокамеры до устройства обработки (видеосервера), а в IP системах кабель укладывается до ближайшего Ethernet коммутатора.

Рисунок 1.6 - Графики стоимости аналоговых, но качественных систем и IP видеосистем

Третий график. Поскольку длины кабелей напрямую влияют на стоимость монтажа видно, что общая конечная стоимость системы IP-видеонаблюдения (с учетом монтажа) не намного больше.

Теперь обратим внимание, на каких камерах строилась IP видеосистема, приведенная в графике. Это камера Panasonic NS 472, то есть, топовая профессиональная модель из линейки видеокамер Panasonic дополненная IP интерфейсом. Если заменить ее на камеру Axis 205 (которая в пять раз дешевле) - аналоговые системы проиграют.

Действие второе. Преимущество IP камер

Существующие аналоговые камеры имеют главный недостаток - ограниченное разрешение. 768*576 точек - это предел. Ко всему прочему изображение разбито на два поля при выводе которых одновременно наблюдается эффект гребенки. Этот эффект можно сгладить, но с уменьшением разрешения на подвижных объектах. IP камеры не имеют ограничений по разрешению вообще. Уже сегодня на рынке представлены одномегапиксельные камеры. Их разрешение втрое выше, чем разрешение любой аналоговой камеры. И ни каких гребенок.

Сегодня выпущены SMOS матрицы разрешением 17 мегапиксел и скоростью считывания при максимальном разрешении 5 кадров в секунду. Разрешение такой камеры в 60 раз больше чем разрешение существующих камер. Не стоит сомневаться, что возможности новых матриц заинтересуют производителей IP камер. Таким образом получается, что завтра альтернативы IP технологии нет.

Действие третье. Проблемы IP камер

Главной проблемой IP камер на сегодня является их низкая чувствительность. Это объясняется переходом от ПЗС матриц, обеспечивающих большую чувствительность, но имеющих ограниченное разрешение к SMOS матрицам, имеющим цифровой интерфейс, рассчитанный на любое разрешение, но пока проигрывающим по чувствительности.

Секрет заключается в том, что потенциально SMOS матрицы имеют большую чувствительность и лучшую цветопередачу, чем ПЗС матрицы, но для получения высокого результата требуется обязательная цифровая обработка т. е. применение цифровых процессоров обработки. Что мы и видим в цифровых фотоаппаратах.

На самом деле самое важное то, что за развитие IP камер сегодня отвечают мировые производители создающие технологии для массового рынка. Рынок SMOS матриц для фотоаппаратов многократно больше рынка охранных видеокамер. В результате этого в решение наших задач сегодня вкладываются такие деньги, какие не были потрачены за всю историю CCTV. Никто не отрицает существования проблем сегодня у IP видеокамер. Но все отлично понимают, что проблемы носят временный характер. Поэтому уже сегодня при проектировании крупных объектов необходимо закладывать IP инфраструктуру. В крайнем случае, можно поступать так как поступает весь мир - инфраструктуру закладывать современную, а камеры пока ставить аналоговые в сочетании с малоканальными серверами - конверторами.

Действие четвертое. Как строить IP системы

Для понимания того, как правильно строить IP видеосистемы следует обратиться к мировому опыту. Если в мире происходит модернизация крупного объекта, то это происходит по следующему сценарию:

1.Дешевые камеры заменяются на IP камеры.

2.Устанавливаются новые IP камеры там, где простых камер недоставало.

3.Качественные аналоговые камеры (например, с хорошими ZOOM объективами) конвертируются в IP.

Если строится крупное здание, то в СКС (структурированную кабельную сеть) закладываются сетевые розетки, количество которых на сто квадратных метров выбирается исходя из назначения здания. А раздельные системы видеонаблюдения для разных собственников и арендаторов здания создаются и модернизируются с помощью простого соединения нужных портов гибкими соединительными шнурами (патчкордами).

По данным таких производителей как Axis в ближайшие годы будет произведено больше IP серверов предназначенных для конвертирования аналоговых камер в IP, чем просто IP камер. Суть этого в том, что количество новых объектов на порядок меньше чем количество объектов планирующих обновить свои системы.

Из выше сказанного следует, что все сообщество CCTV должно быть заинтересовано в скорейшем освоении IP технологии, потому что для всех нас это новые объемы при том же числе заказчиков, а для заказчиков это совершенно новые возможности и обоснованные долгосрочные инвестиции. Стоит отметить, что большинство наших отечественных разработчиков уже обратили внимание на IP камеры. Поддержку IP камер включили в свои продукты такие компании как DSSL, ISS, ITV ну и конечно наша компания "ЛАБИ"

1.7 Техническое оборудование для наблюдения

Модульные камеры видеонаблюдения.

Рисунок 1.7 - Модульная система видеонаблюдения

Модульные камеры видеонаблюдения представляют из себя миниатюрные видеокамеры с объективом, размещенные на плате небольшого размера. Обычно применяются для установки в различные устройства, стены, двери и другие элементы интерьера.

Черно-белые камеры видеонаблюдения стандартного разрешения.

Рисунок 1.8 - Черно-белая система видеонаблюдения стандартного разрешения

Ч/б камеры видеонаблюдения стандартного разрешения применяются в составе систем видеонаблюдения (CCTV) для обеспечения безопасности объектов без повышенных требований к качеству видеоизображения. Ч/б камеры видеонаблюдения получили широкое распространение в офисах, школах, частных домах, квартирах и других объектах.

Черно-белые камеры видеонаблюдения высокого разрешения

Рисунок 1.9 - Черно-белые камеры видеонаблюдения высокого разрешения

Ч/б камеры видеонаблюдения высокого разрешения применяются в составе систем видеонаблюдения (CCTV) для обеспечения безопасности объектов с учетом повышенных требований к качеству видеоизображения. Ч/б камеры видеонаблюдения получили широкое распространение в офисах, школах, частных домах, квартирах и других объектах.

Цветные камеры видеонаблюдения стандартного разрешения

Рисунок 1.10 - Цветная система видеонаблюдения

Цветные камеры видеонаблюдения применяются в составе систем видеонаблюдения (CCTV) для обеспечения мониторинга объектов с необходимостью передачи качественного видеоизображения на монитор видеонаблюдения. Цветные камеры видеонаблюдения теряют эти свойства и становятся черно-белыми в темноте.

Цветные камеры видеонаблюдения высокого разрешения.

Рисунок 1.11 - Цветная система видеонаблюдения высокого разрешения

Цветные видеокамеры высокого разрешения применяются в составе систем видеонаблюдения (CCTV) для обеспечения мониторинга объектов с необходимостью передачи высококачественного видеоизображения на монитор видеонаблюдения.

Цветные камеры видеонаблюдения теряют эти свойства и становятся черно-белыми в темноте.

Цветные камеры видеонаблюдения с ИК подсветкой.

Рисунок 1.12 - Цветная система видеонаблюдения с ИК-подсветкой

Камеры видеонаблюдения с функцией "День/ночь" - это цветные или черно- белые камеры, которые обладают функцией перехода в черно-белый режим в темное время суток.

Различают два типа камер видеонаблюдения "День/ночь": с электронным переключением в ч/б режим и с помощью использования механического фильтра.

Купольные поворотные (PTZ) камеры видеонаблюдения.

Рисунок 1.13 - Купольная система видеонаблюдения

Купольные видеокамеры со скоростным PTZ-приводом эффективны в условиях непрерывной круглосуточной работы системы видеонаблюдения крупных магазинов, казино, банков, больниц, офисов.

IP-камеры видеонаблюдения.

Рисунок 1.14 - IP-система видеонаблюдения

IP-видеокамера - это видеокамера, имеющая встроенный веб-сервер, сетевой интерфейс (Ethernet или Wi-Fi) и подключающаяся непосредственно к LAN/WAN/Internet сети. Многие IP-камеры имеют такие дополнительные функции как: детекторы движения, отправка сообщений по e-mail, работа с модемом, подключение внешних датчиков и многое другое. Пользователи могут обращаться к камере посредством стандартного веб-браузера или специального программного обеспечения, как правило, поставляемого вместе с камерой. В зависимости от настроек и политики сетевой безопасности, доступ к видеоизображению, полученному IP-камерой, может быть открыт всем пользователям сети или только авторизованным пользователям.

IP-камеры видеонаблюдения высокого разрешения.

Рисунок 1.15 - IP-система видеонаблюдения высокго разрешения

Цифровые IP камеры высокого разрешения предназначены для применения в самых различных областях, включая безопасность, промышленность, бизнес, банковское дело, индустрию развлечений и т.д. Практика использования мегапиксельных камер на объектах, где требуется высокая детализация изображения, начинает приобретать массовый характер. Мегапиксельные камеры характеризует высокая эффективность - почти любая модель мегапиксельной IP камеры способна заменить до 12 аналоговых камер, (разрешение изображения - до 2600x1940 точек, в то время как обычные камеры имеют максимальное разрешение до 768 Х 576 точек)

Уличные видеокамеры высокой чувствительности (день\ночь).

Рисунок 1.16 - Линейка уличных камер видеонаблюдения "Videoradio"

Линейка уличных камер видеонаблюдения "Videoradio" применяются в составе систем видеонаблюдения (CCTV) для обеспечения безопасности объектов с учетом повышенных требований к качеству видеоизображения. Камеры видеонаблюдения "Videoradio" получили широкое распространение в офисах зданиях, школах, частных домах, квартирах и других объектах.

2. Выбор и проектирование системы видеонаблюдения

2.1 Основные критерии и параметры выбора систем видеонаблюдения

Рассмотрим первый тип систем видеонаблюдения - специализированый комплект оборудования (СК). Необходимо отметить, что относительно дешевые системы видеонаблюдения специализированного комплекта во всех отношениях хуже аналогичных по стоимости на базе типового компьютера. А системы на базе специализированого комплекта являются дорогими. Приобрести такую систему и содержать ее в силах лишь весьма состоятельным клиентам. Тем не менее, системы видеонаблюдения (СК) обладают своими специфичными достоинствами:

- Специализация и компактность

- Развитые функции охранной и пожарной сигнализаций, контроль доступа

- Одновременное обслуживание десятков камер слежения

- Соответствие специальным требования по безопасности, сертификат соответствия

Система видеонаблюдения (СК) включает обязательные компоненты:

- видеокамеры;

- видеомониторы;

- квадраторы (если используется четыре видеокамеры)

- видеомультиплексоры (если используется от 4-х до 32-х видеокамер);

- матричные коммутаторы видеосигнала (если число камер превышает 32)

- специальные видеомагнитофоны длительной записи;

- видеомониторы специализированного комплекта (не на базе компьютера)

Видеомонитор - это устройство отображения картинки, передаваемой видеокамерой или сохраненной в архиве. При выборе видеомонитора учитываются следующие характеристики:

- размер экрана. Для охранного видеонаблюдения применяются видеомониторы с размером экрана от 5 до 21" (дюйма) по диагонали (один дюйм равен 2,54 см);

- разрешение (количество горизонтальных строк, отображаемых видеомонитором). Измеряется в ТВ-линиях. В зависимости от типа монитора этот параметр может составлять от 300 до 1000 ТВ-линий;

- количество видеовходов (число подключенных источников видеоизображения, например, видеокамер). Как правило, видеомониторы содержат один, два или четыре видеовхода, переключение между которыми может производиться в ручном или автоматическом режиме (через заданное время);

- наличие сервисных функций (встроенный квадратор, аудиоканал, "тревожные" входы и т.д.).

Недостатки системы видеонаблюдения специализированного комплекта (СК):

- в силу того, что комплект специализированый, специальным является и его программное обеспечение.

- видеозапись во многих устаревших системах СК ведется на магнитофонную ленту. Поэтому поиск нужного видеофрагмента в таких системах крайне затруднен.

- кассеты с лентой, на которой записана видеоинформация, уязвимы для размагничивания.

- ремонт оборудования систем видеонаблюдения возможен только в специализированных мастерских.

В последнее время произошло некоторое затоваривание продукции систем видеонаблюдения СК. Причина с одной стороны та, что очень быстро совершенствуются системы на базе КК - мощная конкуренция. С другой стороны, в комплект подавляющего большинства систем СК входят несомненно устаревшие мониторы с электронно - лучевыми трубками, выделяющие много тепла, потребляющие много электроэнергии, излучающие при работе вредные для здоровья тяжелые ионы. Причем, заменить такой монитор на компьютерный жидкокристаллический, невозможно.

Рассмотрим второй тип систем видеонаблюдения - компьютерная система видеонаблюдения (КК).

Система видеонаблюдения на базе типового компьютера включает следующие компоненты:

- компьютер;

- плата системы видеонаблюдения (плата видеозахвата);

- программное сопровождения платы видеонаблюдения;

- видеокамеры.

Недостатком видеосистем КК является невозможность одновременного обслуживания (напрямую, без платы расширения) свыше восьми камер слежения. Вторым недостатком системы видеонаблюдения КК является сложность приемлемого выбора из огромного количества вариантов и производителей. Именно этому (технологии выбора) будет посвящен следующий раздел.

Для видеоконтроля в небольших офисах и на складах, для наружного и внутреннего видеонаблюдения в квартирах и на дачах бывает вполне достаточно установки от одной до восьми камер слежения, сигналы от которых способен обработать любой современный компьютер. Даже если для видеонаблюдения требуется больше восьми видеокамер, то как вариант можно применить второй точно такой же комплект системы видеонаблюдения на базе компьютера.

Стоимость двух компьютерных комплектов все равно окажется гораздо дешевле одной аналогичной системы на базе специализированного комплекта. Исходя из вышеуказанных соображений, в дальнейшем речь будет идти только о системе видеонаблюдения на базе компьютера (КК).

Минимальный состав основного комплекта для оборудования системы видеонаблюдения

- типовой компьютерный комплект (системный блок, монитор, бесперебойное питание, модем);

- плата видеозахвата системы видеонаблюдения (адаптер системы видеонаблюдения КК);

- комплект программного обеспечения системы видеонаблюдения (к плате видеозахвата);

- видеокамеры видеонаблюдения

- источник (адаптер) питания 220/12 вольт на ток 1 или 2 ампера

- кабельная разводка от адаптера питания к видеокамерам и от видеокамер к компьютеру

Рассмотрим мультиплексоры и квадраторы.

Мультиплексоры и квадраторы в системах видеонаблюдения, построенных на базе типового компьютера, не применяются, хотя часто адаптер системы видеонаблюдения (плату видеозахвата) с четырьмя видеовходами (на базе компьютера) называют квадратором. Поэтому всякий раз нужно уточнять о чём идет речь: об отдельной плате, вставляемой в разъём системной платы компьютера или об отдельном устройстве (коробке) системы видеонаблюдения специализированного комлекта (не на базе компьютера)?

Дополнительное оборудование

При установке в квартире оборудования для системы видеонаблюдения весьма желательно дополнительно установить:

- оборудование для видеодомофона;

- оборудование для системы контроля доступа;

- оборудование для охранно-пожарной сигнализации.

Для облегчения поиска неисправностей, для обеспечения компактности и скрытости расположнения коммуникаций, работу по установке дополнительного оборудования придется проделать даже в том случае, если это оборудование уже присутствует в квартире. При установке полного комплекта оборудования системы видеонаблюдения к основному комплекту следует добавить оборудование системы контроля доступа, в состав которого входят:

- контроллер (устройство управления) системы контроля доступа;

- считыватели электронных ключей системы контроля доступа;

- исполнительные механизмы системы контроля доступа (замки, защелки);

- источник бесперебойного питания, 12 вольт, 2 ампера;

- кабельная разводка от считывающих устройств и дверных механизмов к контроллеру.

При установке полного комплекта оборудования системы видеонаблюдения к основному комплекту следует добавить также оборудование системы охранно-пожарной сигнализации, в состав которого входят:

- центральный пульт охранно-пожарной сигнализации;

- охранные датчики окон и дверей, детекторы движения;

- датчики пожарной сигнализации, датчики подтопления;

- звуковые и световые оповещателями охранной (пожарной) сигнализации;

- кабельная разводка от датчиков к центральной панели пульта охранно-пожарной сигнализации.

Если охранная сигнализация и (или) система контроля уже существуют, то менять оборудование не потребуется. Нужно лишь их сигнальные, управляющие кабели и провода питания в попутных направлениях проложить заодно с кабелями системы видеонаблюдения.

Требования к плате системы видеонаблюдения:

- работа с программным обеспечением, совместимым с операционной системой Windows XP / Vista / 7;

- аппаратно в реальном времени кодирование видеосигнала от камер слежения в архивный информационный формат.

Круглосуточно работающая система видеонаблюдения даже в самом медленном режиме от нескольких камер обрабатывает очень много видеоинформации. При необходимости (или в плановом порядке) ее просмотр и поиск нужного фрагмента может занимать очень много сил и времени. Упростить процедуру помогает специальная функция программного обеспечения системы - "детектор движения".

Нет нужды снимать торговый зал днем и ночью, но необходимо снимать его все то время, когда в нем присутствуют посетители. В других случаях желательно фиксировать (например в приемной) всякого нового посетителя. Все это должно позволять программное обеспечение, задавая участок экрана "детектора движения" и его чувствительность. Видеозапись в этом случае осуществляется только в то время, когда на этом участке объекта (экрана) есть движение.

Как уже говорилось, система видеонаблюдения состоит из камер слежения и средств записи - отображения видеоинформации. Задача видеокамер охватить как можно более подробно контролируемое пространство. Иногда для расширения зоны обзора применяют поворотные устройства видеокамер, при этом следует учесть что:

- стоимость поворотного устройства в несколько раз больше, чем стоимость видеокамеры;

- при повороте изменяется фокусное расстояние до объекта, поэтому приходится применять дорогие камеры с функцией регулировки фокусного расстояния;

- поворотное устройство имеет ограниченный температурный диапазон, в то время для видеокамеры в термокожухе такого ограничения не существует;

- управление поворотным устройством требует дополнительной проводки и специального программного сопровождения;

- механизм поворота потребляет дополнительную электроэнергию;

- важное событие может произойти именно в том секторе, от которого только что "отвернулась" камера;

- программный "детектор движения" системы не работает с двигающейся камерой;

- сложный механизм устройства поворота снижает надежность всего узла в целом.

С учетом вышесказанного, для расширения зоны видеонаблюдения целесообразней увеличивать число видеокамер, а поворотные устройства применять лишь в исключительных случаях.

Видеокамеры слежения питаются постоянным током напряжением 12В (от адаптера 220/12В). Низкочастотный видеосигнал кодированный в системе PAL с видеокамеры через коаксиальный кабель или витую пару проводов приходит к компьютеру системы видеонаблюдения на плату видеозахвата. Если плата имеет функцию обработки звука, то по отдельному кабелю от видеокамеры к плате подводится и аудиосигнал.

Каждую секунду видеокамера передает 25 видеокадров. При снижении частоты смены кадров ниже 25-ти становится заметным мелькание кадров. Разрешающая способность видеокамеры измеряется количеством передаваемых в одном кадре изображения горизонтальных телевизионных линий - ТВЛ. Распространены видеокамеры с разрешением 300, 420, 570 и 600 ТВЛ. Второй важный параметр видеокамеры - светочувствительность (в люксах) определяет минимальную освещенность при которой камера выдает достаточно различимое изображение.

Плата видеозахвата автоматически определяет разрешающую способность видеокамеры и подстраивается под неё. Пропускная способность каждого канала видеоплаты ограничена быстродействием обработки кадров в секунду, поэтому запись ведётся с пропусками кадров по каждому каналу (с быстродействием от максимального 25 кадров/с до 5 кадров/с и ниже. Чем больше подключенных камер обрабатывает видеоплата, тем больше пропусков в каждом канале при неизменной суммарной частоте вывода кадров видеоинформации. Для видеонаблюдения частота 5 герц вполне приемлема.

Компьютер записывает видео и звуковую информацию на жесткий диск и (или) на DVD диск. Возможности программного обеспечения должны позволять передачу видео и служебной информации через модем в интернет.

Технические характеристики плат видеонаблюдения

Платы видеонаблюдения характеризуются:

- количеством каналов (максимальное число камер слежения), обрабатываемых одной платой;

- наличием и количеством аудио (звуковых) входов;

- возможностью аппаратного кодирования видеосигнала в стандартные видеоформаты;

- развитостью функциональных возможностей программного обеспечения.

Компьютерная система видеонаблюдения включает следующие компоненты:

- компьютер;

- плата системы видеонаблюдения;

- программное сопровождения платы видеонаблюдения;

- видеокамеры;

- матричные коммутаторы видеосигнала (если число видеокамер превышает 8).

2.2 Расчет проекта системы IP-видеонаблюдения

Раздел посвящен методике исследования и расчету итоговых данных общей стоимости установки двух различных систем видеонаблюдения: аналоговой системы видеонаблюдения (аналоговые видеокамеры и цифровой видеорегистратор) и IP-системы видеонаблюдения (IP-камеры, сетевая инфраструктура, сервер, программное обеспечение и устройство хранения данных);

Цель исследования в дипломной работе состояла в том, чтобы понять общую стоимость при типичном стандартном сценарии построения двух типов систем, основанных на принципиально разной программно-аппаратной основе. Методология исследования была составлена и уточнена на основе стандартных запросов на построение систем и при участии интеграторов, торговых представителей и промышленных инсталляторов.

Исследование было разделено на три этапа:

- Разработка, утверждение и доработка базовой схемы системы видеонаблюдения, которая будет установлена совместно с участниками исследования.

- Сбор данных о стоимости.

- Уточнение и систематизация полученных данных.

Цель этого исследования состояла в том, чтобы составить объективное представление об общей стоимости установки для двух типов систем видеонаблюдения: аналоговых систем видеонаблюдения (аналоговые видеокамеры и цифровой видеорегистратор) и полностью цифровых IP-систем видеонаблюдения (IP-камеры, сетевая инфраструктура, серверы, программное обеспечение для управления и записи).

Далее описаны принципиальные стадии, использованные для разработки принципов, влияющих на стоимость реализации проектов:

- Разработка, утверждение и доработка базовой схемы системы видеонаблюдения, а также принципов сравнения стоимости, совместно с участниками исследования.

- Применение типовых анкет и стандартных методов, например, оценка технического задания на проект, для сбора количественных данных о стоимости.

- Изучение и систематизация полученных данных.

Оценка общей стоимости состояла из нескольких этапов. Первый этап проекта - это подготовка различных данных о стоимости на основе эксплуатационного сценария видеонаблюдения. Акцент ставился на измеримых параметрах, "твердой стоимости", например, стоимости оборудования и материалов. Подробно разбирались лишь неизмеримые затраты, включая "гибкую часть стоимости", например, процент прибыли и рентабельности, затраты эксплуатации. Смысл исследования состоял в том, чтобы исключить влияние этих цифр на заключительный анализ.

Для определения средней стоимости выбирали нескольких сценариев, а именно:

маленький офис/внутренняя система наблюдения (4-8 стационарных видеокамер);

наиболее популярная инсталляция среднего размера (стационарные и поворотные видеокамеры, внутренней и наружной установки);

крупные инсталляции (несколько сотен видеокамер с разнесенным географическим местоположением).

За основу была взята система среднего размера, подобранная таким образом, чтобы не проявлялись явные стоимостные и инсталляционные преимущества, как для аналоговой системы, так и для IP.

Сразу же было отмечено, что крупная инсталляция уже несет в себе преимущества для построения системы на базе IP-видеокамер. Это происходит из-за возможности использования готовой сетевой инфраструктуры для передачи информации, включая управление, изображение и звук, а также простоты реализации удаленного управления каждой видеокамерой.

Следующий шаг определил систему видеонаблюдения за школой как наиболее стандартный объект среднего размера, чтобы сравнить индивидуальные компоненты стоимости для двух типов систем. Также было составлено техническое задание на проект, в котором были определены места установки и количество видеокамер наблюдения, общие требования к системе.

Как для аналоговой системы, которая чаще базируется на 16 канальных видеорегистраторах, так и для IP-системы, которая будет иметь заметное преимущество при 17 или 33 видеокамерах, количество видеокамер в техническом задании равнялось 40.

Для повышения объективности оценки требовалось разработать систему, отвечавшую условиям технического задания, и считалось, что никакой инфраструктуры или готовых коммуникаций не существовало, т. е. требовалось рассчитать проводку и количество кабеля.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 2.1

- Три стадии исследования

Рисунок 2.2 - В вымышленной школе должно было быть установлено 40 видеокамер

Табл 2.3 - Оборудование и инсталляционные затраты по категориям

Аналоговые камеры + DVR	Всего 40 камер Скорость записи: 4fps постоянно 15fps по тревоге	IP-система
30 фиксированных внутренних	5 PTZ уличных	5 фиксированных уличных		30 фиксированных внутренних	5 PTZ уличных	5 фиксированных уличных
Кабели	Блок питания для камер	Работы по прокладке кабеля	Подключение электропитания и телеметрии	Кабели	PoE PoE коммутаторы	Патч-панели	Работы по прокладке кабеля
DVR (регистратор)	Архив, сервера, программное обеспечение	Сервер	Программное обеспечение для записи и воспроизведения
Аксессуары и прочие составляющие стоимости
Стоимость проектирования системы	Работы по установке оборудования	Работы по установке ПО и пусконаладочные работы	Удаленный клиент	Крепеж, инструмент и прочее

Техническое задание выглядело таким образом:

Объект:

отдельно стоящее здание школы;

Видеокамеры:

30 внутренних стационарных видеокамер купольного исполнения;

5 наружных стационарных видеокамер в термокожухах;

5 уличных скоростных купольных поворотных видеокамер;

все видеокамеры вандалозащищенного исполнения.

Запись:

до 12 часов непрерывной регистрации в сутки;

непрерывная запись - 4 fps;

при обнаружении движения - 15 fps;

разрешение CIF;

архив на 12 дней.

Каналы связи:

отсутствие существующих каналов связи, передачи данных или электропитания;

максимальное расстояние от центра наблюдения до видеокамеры не более 200 м.

Расположение видеокамер и оборудования:

центр наблюдения располагается в месте, обозначенном как "Администрация";

сетевое оборудование и приборы, обеспечивающие электропитание должны располагаться в кабинетах, которые обозначены на плане серым цветом на расстоянии не далее чем 72 м.

Дополнительно:

никакого дополнительного освещения не требуется;

регистрации звука не требуется.

После определения объекта необходимо посчитать примерную стоимость систем.

Далее следовала оценка элементов, влияющих на общую стоимость. Для получения этой информации необходимо было оценить стоимость каждого компонента для аналоговой и IP-видеосистемы. Элементы представлены на рисунке 2.3.

Участники эксперимента руководствовались только перечисленными данными для определения состава системы и при выборе оборудования.

При изучении итоговых данных, полученных от системных интеграторов, обнаружилось много интересной информации. Указанные затраты включали цену приобретения и установки оборудования, а также пуско-наладки и настройки.

В итоге были получены факты:

Средняя цена IP-системы меньше на 3,4%.

Самая дешевая система на базе IP имеет на 25,4% стоимость ниже, чем самая дешевая система на базе аналоговых видеокамер и цифровом видеорегистраторе.

Самая дорогая система на базе IP имеет на 11,5% выше стоимость, чем самая дорогая система на базе аналоговых видеокамер и цифровом видеорегистраторе.

Эти результаты отражены в диаграмме на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4 - Оценка стоимости системы на 40 видеокамер

Стоит отметить, что разброс стоимости IP-систем был гораздо выше за счет возможности использования различного программного обеспечения, различных сред для передачи информации и разных компьютерных платформ. В аналоговой системе меньше вариантов, поэтому разброс стоимости оказался значительно меньшим, что характерно для зрелого рынка.

Разброс стоимости в системах на базе IP весьма отличен от разброса цен на базе аналоговых видеокамер и цифровом видеорегистраторе, что хорошо видно на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5 - Разброс стоимости систем с разным базисом

Выводы, основанные на результате сравнения стоимости компонентов:

Сетевые камеры составляли половину стоимости в системах на основе IP, в то время как в системах на базе аналоговых видеокамер и цифровом видеорегистраторе составляет треть.

Сетевые видеокамеры на 50% более дорогие, чем аналоговые.

Передача данных почти в три раза дороже в аналоговой системе по сравнению с IP-системой. В основном из-за того, что необходимо использовать дополнительный силовой кабель и кабель для передачи сигналов телеметрии, в то время как в IP-системе используется один кабель.

Система управления и записи - примерно одинаковая стоимость. Качественное и доступное оборудование, используемое в IP-системах, часто превосходит цифровой видеорегистратор по качеству и постоянно снижает его стоимость.

Установка, настройка и обучение работе почти на 50% выше в аналоговой системе.

Оценим стоимость в расчете на число каналов. Все согласны с тем, что большие системы, основой которых является IP-видеокамеры, более дешевые, чем основанные на аналоговых видеокамерах. Оценим, насколько должна быть крупной IP-система, для того чтобы быть дешевле, чем аналоговая.

Оценка, основанная на данных исследованиях, представлена на рисунке 2.6.

Рисунок 2.6 - Отличие стоимости аналоговой системы по сравнению с IP

Рисунок 2.7 - При имеющейся структуре СКС стоимость IP-решения всегда ниже аналогового

Из данного графика видно, что система на базе IP дешевле, чем аналоговая при количестве видеокамер больше 32, а в промежутке от 16 до 32 видеокамер примерно одинакова, при отсутствии какой-либо инфраструктуры. Однако на данный момент многие современные здания имеют развитую структурированную кабельную систему (СКС), на основе которой может работать система IP-видеонаблюдения. На графике ниже видно, что при использовании СКС стоимость IP-решения практически одинакова или ниже, чем стоимость аналоговой системы.

Дополнительные замечания и характеристики, не включенные в оценку стоимости, но представляющие ценность для инсталляторов:

- Масштабируемость в IP-системах гораздо выше, так как дополнительная видеокамера легко может быть добавлена при необходимости.

- Гибкость в IP-системе выше, например, при переносе видеокамеры, достаточно только изменить точку подключения к локальной сети.

- Качество изображения сетевых видеокамер превосходит аналоговые.

- Возможно использование мегапиксельных видеокамер.

- Если существует IP-инфраструктура, то она может использоваться для построения IP-видеосистемы.

Исследовать проводные коммуникации аналоговой системы на предмет обрыва гораздо труднее.

Заложенные дополнительные функции:

- IP-система может обслужиться удаленно, например, диагностика работоспособности.

...