Механический

Видеокодек

H.264

H.264

H.264

H.264

Разрешение (макс.)

1920х1080p

1280х720р

1920х1080p

1080p

Кадры/сек (PAL)

20

20

15

15

Кадры/сек (NTSC)

ИК-подсветка (м)

20

20

20

30

Протокол

TCP/IP; HTTP

TCP/IP; HTTP

TCP/IP; HTTP

Поддержка

ONVIF

ONVIF; RTSP

ONVIF; P2P

Аудиовход

1

1

1

1

Питание

12В/(802.3af)

12В/(802.3af)

12В/(802.3af)

12В/(802.3af)

Потребление

500 мА(12В)

4.2 Вт(12В)

500 мА(12В)

Цена

4750 руб.

4990 руб.

5490 руб.

5335 руб.

Сравниваемые модели

Характеристики

VSD-2123VR-IP

PDM1-IP1-V12P

IP-Z10D-OH10V21

PP-7141IP 2.8-12 A

Матрица

1/2,9''

1/4''

1/4''

1/2.8''

Сенсор

2.19 Mp CMOS

1 Mp CMOS

1 Mp CMOS

2.0 Mp CMOS

Порог освещённости

0,01 Лк

0,01 Лк

0,05 / 0 (IR)

0,05 / 0 (IR)

Сигнал/шум

> 50 Дб

> 50 Дб

Объектив (мм)

2.8-12

2.8-12

2.8-12

2.8-12

ИК-фильтр

Механический

Механический

Механический

Механический

Видеокодек

H.264/AVI/JPEG

H.264

H.264

Разрешение (макс.)

1920х1080

720р

1280х720

1920х1080

Кадры/сек (PAL)

50Hz: 25

25

25

25

Кадры/сек (NTSC)

60Hz: 30

ИК-подсветка (м)

25

20

нет

20

Протокол

TCP/IP; HTTP

TCP/IP; HTTP

TCP/IP; HTTP

Поддержка

ONVIF; RTSP

ONVIF; P2P

RTSP

Аудиовход

1

Питание

12В/(802.3af)

12В/РоЕ(кл. 0)

12В/(802.3af)

12В/РоЕ

Потребление

600 мА(12В)

140 мА(12В)

1 А(12В)

Цена

3353руб.

3670руб.

3800руб.

5500руб.

Сравниваемые модели

Характеристики

IP-E021.3(2.8-12)AP

IP-Z10D-SH20V212-P

ST-177 IP HOME POE

LVDM-2023/P12 VF

Матрица

1/3”

1/2.9”

1/2.7”

1/2.8”

Сенсор

1.3 Mp CMOS

2.0 Mp CMOS

2.0 Mp CMOS

2.4 Mp IMX

Порог освещённости

0.3/0(ICR)

0.001/0(ICR)

0.05//0(ICR)

Сигнал/шум

> 50 Дб

Объектив (мм)

2.8-12

2.8-12

2.8-12

2.8-12

ИК-фильтр

Механический

Механический

Механический

Механический

Видеокодек

H.264

H.264

H.264

H.264

Разрешение (макс.)

1280x960

1920x1080

1920x1080

Кадры/сек (PAL)

30

25

25

25

Кадры/сек (NTSC)

ИК-подсветка (м)

22

30

30

30

Протокол

TCP/IP; HTTP

TCP/IP; HTTP

TCP/IP; HTTP

LiteViewNVR

Поддержка

ONVIF

ONVIF/P2P

ONVIF/P2P

ONVIF

Аудиовход

1

1

1

1

Питание

12В/(802.3af)

12В/(802.3af)

12В/(802.3af)

12В/(802.3af)

Потребление

600 мА/10Вт

450 мА(12 В)

500 мА(12 В)

450 мА(12 В)

Цена

5574 руб.

5660 руб.

5700 руб.

5959 руб.

На рисунке 2.2 приведены характеристики выбранной камеры.

Рисунок 2.2 ? Технические характеристики камеры IP-Z10D-SH20V212IR-P

2.3 Разработка схемы расположения видеокамер с зонами обзора

Схема расположения внутренних видеокамер

Внутри здания располагаются четыре помещения, в которых необходимо разместить видеокамеры. Все видеокамеры будут расположены на потолке.

Все помещения оборудованы подвесными потолками, состоящими из обрешётки и плит размером 60х60 см.

Плиты изготовлены из прессованных волокон бумаги пропитанных веществом, препятствующем горению.

Материал плит легко поддаётся обработке, проделать отверстие для кабеля можно ножом.

А шурупы легко закручиваются без предварительного просверливания отверстий и забивания пластмассовых пробок для шурупов, это уменьшает время установки и затраты на установку камер.

Дополнительно, плиты легко вынимаются из посадочных мест, что способствует лёгкой прокладке кабеля над подвесным потолком.

И при необходимости, можно поменять местами плиты, если расстояние до объекта наблюдения или угол обзора не будут удовлетворять требованиям. Крепление купольной камеры на потолке исключает осаждение пыли на куполе.

Сами по себе камеры купольного типа меньше привлекают внимание, им не нужен кронштейн, приобретаемый отдельно, и кабель идущий к камере не заметен и нет необходимости его прикреплять, чтобы уборщицы случайно не вырвали во время генеральной уборки.

Именно по этим причинам были выбраны камеры купольного типа.

На рисунке 2.3 схематично показано расположение видеокамер 1,2 с ИК-прожекторами на 7 этаже «Вышки» КДП.

У входной двери расположены считыватели СКУД, внутри и снаружи, на рисунке они не обозначены.

Камера 1 захватывает только область РМ «Руление».

Камера 2 захватывает область РМ «Старт», резервное РМ, вход, лестницу.

Цифрами на рисунке 2.3 обозначены: 1 - Камера РМ «Руление», 2 - Камера РМ «Старт», 8 - Микрофоны, 9 - Монитор ПК РМ СД

РМ СД не должно попадать в поле зрения камер.

Рисунок 2.3 ? Расположение видеокамер 1,2 на 7 этаже «Вышки» КДП

Рисунок 2.4 ? Расположение видеокамер 3,4 на 5 этаже «Вышки» КДП

На рисунке 2.4 схематично показано расположение видеокамер 3,4 с ИК-прожекторами на 5 этаже «Вышки» КДП.

У входной двери холла расположены считыватели СКУД, внутри и снаружи, на рисунке они не обозначены.

Камера 3 захватывает чуть больше половины всех РМ в помещении.

Камера 4 захватывает вход и чуть больше второй половины РМ.

Цифрами на рисунке 2.4 обозначены: 3 - Камера РМ «КПК», 4 - Камера РМ «Класс разборов», 8 - Микрофоны, 10 - Микшерский пульт для микрофонов.

Рисунок 2.5 ? Расположение видеокамер 5,6 в «Аппаратном зале» АС УВД.

На рисунке 2.5 схематично показано расположение видеокамер 5,6 с ИК-прожекторами в «Аппаратном зале» на 2 этаже АС УВД.

У входной двери тамбура расположены считыватели СКУД, внутри и снаружи, на рисунке они не обозначены.

Камера 5 захватывает резервные РМ «Круг», «Подход» и место, их резервирующее.

Камера 6 захватывает пространство возле входа и РМ «Круг», РМ «Подход» и резервирующее РМ.

РМ «Старший Подхода» не должно попадать в поле зрения камер.

Цифрами на рисунке 2.5 обозначены: 5 - Камера резервного РМ «Круг», 4 - Камера РМ «Подход», 8 - Микрофоны.

Камера 7 захватывает только область РМ «ВМДП».

На рисунке 2.6 схематично показано примерное расположение видеокамеры 7 с ИК-прожектором в кабинете № 109 «ВМДП».

Цифрами на рисунке 2.6 обозначены: 7 - Камера РМ «ВМДП», 8 - Микрофон. У входной двери расположены считыватели СКУД, внутри и снаружи, на рисунке они не обозначены.



Рисунок 2.6 ? Расположение видеокамеры в кабинете № 109 «ВМДП»

2.4 Проектирование системы видеозаписи

Расчёт характеристик системы видеозаписи

Видеорегистратор является ядром современной СВН, это устройство, предназначенное для записи, воспроизведения и хранения видеоинформации.

Видеорегистратор будет расположен в кабинете № 110 «АТС», как показано на рисунке 2.7.

Рисунок 2.7 ? Расположение видеорегистратора в кабинете № 110 «АТС».

Цифрами на рисунке 2.7 обозначены:

1. Розетка 230 В^* сети негарантированного питания.

2. Розетка 230 В^* сети гарантированного питания.

3. ИБП.

4. PoE-Splitter.

5. IP-коммутатор.

6. Манипулятор «мышь».

7. Монитор постоянной трансляции.

8. Пульт дистанционного управления.

9. IP-видеорегистратор.

10. Считыватели карт СКУД внутри помещения и снаружи.

Выбирая видеорегистратор, нужно обратить внимание на используемый в нём формат сжатия видеоинформации. Обычно используются MJPEG, MPEG4, H.264.

Каждый из этих форматов имеет свои особенности, которые были описаны выше в разделе 1.3.

H.264 ? прогрессивный стандарт сжатия аналогового видео (другое название -

MPEG-4 Part 10), который отличается более высоким разрешением, чем Motion JPEG или MPEG-4, при той же скорости передачи данных и полосе пропускания, или таким же качеством изображения при более низкой скорости передачи данных.

В нашем проекте будет использоваться IP-видеорегистратор именно с возможностью записи в стандарте сжатия H.264.

Видеозапись

При выборе видеорегистратора необходимо определить нужный временной интервал, в течение которого будет производиться и храниться запись. От этого будет зависеть объём жёсткого диска видеорегистратора.

Для определения необходимого дискового пространства, нам нужно выбрать:

- разрешение, с которым необходимо производить запись (например, запись с разрешением 704х576 занимает приблизительно в 4 раза больше места на диске, чем запись с разрешением 352х288)

- скорость, с которой необходимо производить запись (например, запись со скоростью 25 к/с, занимает в 2 раза больше места на диске чем запись со скоростью 12,5 к/с)

- количество записываемых видеоканалов

В разрабатываемой СВН мы будем использовать 7 IP-камер IP-Z10D-SH20V212IR-P от производителя Proto-X. Каждая камера может снимать видео с качеством 1080p и ниже, сжимать его и передавать по «витой паре» через коммутатор на видеорегистратор. Коммутатор соединяет потоки от видеокамер в один поток и передаёт его на видеорегистратор. Видеорегистратор обрабатывает эти данные, добавляет к ним номер камеры, время, дату, звуковую дорожку и сохраняет на жёсткий диск. При этом видеорегистратор позволяет просматривать на мониторе постоянной трансляции не только то, что передают камеры, но и посмотреть то, что записано в архив не останавливая запись.

Выбор технических средств системы видеозаписи по рассчитанным характеристикам

Были отобраны 12 IP-видеорегистраторов разных производителей. Ценовая категория не дороже 13000 рублей. Количество записываемых каналов не менее 8, с поддержкой формата H.264, не менее 2-х HDD. Форм-фактор корпуса не имеет значения, т. к. регистратор будет расположен на столе.

Таблица 2.3 ? Характеристики сравниваемых моделей IP-видеорегистраторов

	Сравниваемые модели
Характеристики	MR-IPR08F	NV2008	BS1208	NVR-800
Максимальный поток			60 Мб/с	64 Мб/с
Скорость записи	25 к/с	30 к/с	200 к/с
Запись видео	8 кан./1080р	8 кан./ Н.264	8 кан./ Н.264	8 кан./1080р
Воспроизведение	4 кан./1080р	8 кан./ Н.264	2 кан.	2 кан./1080р
Отображение	4 кан./1080р	8 кан./ Н.264
Формат записи	Н.264	Н.264/Н.265	Н.264/MJPEG	Н.264/MPEG-4
Хранение данных	2HDD по 4Тб	2HDD по 6Тб	2HDD по 3Тб	2HDD по 6Тб
Детектор движения				есть
Прогр. обеспечение	Linux		Linux	RTOS
PTZ - управление		RS-485	WEB-интерф.	RS-485
Управление		мышь		ПДУ, мышь
Архивация		USB	WEB-интерф.
Выходы видео		1HDMI	1HDMI/1VGA	SVid/VGA/BNC
Питание/потребление	12 В / 2 А	12 В / 4 А	12 В / 5 А	12 В / 1 А
Управление по сети			WEB-интерф.
Моб. платформы		Android/iOS/W
Цена	8500 руб.	9540 руб.	10600 руб.	11033 руб.

На основании расчётов и анализа технических характеристик устройств видеозаписи был выбран IP-видеорегистратор Cyfron NV2008.

Продолжение таблицы 2.3 ? Характеристики сравниваемых моделей

	Сравниваемые модели
Характеристики	PTX-082Z	CNB-MNVR08	ANVR-800	NVR-108S
Максимальный поток	40 Мб/с
Скорость записи	до 400 к/с	до 100 к/с	до 200 к/с
Запись видео	8 кан./1080р	8 кан./720р	8 кан./1080р	8 кан./1080р
Воспроизведение	2 кан./1080р		1 кан./1080р	1 кан./1080р
Отображение	8 кан./1080р
Формат записи	Н.264	Н.264/MPEG4	Н.264	Н.264
Хранение данных	2HDD по 4Тб	2HDD по 3Тб	2HDD по 4Тб	2HDD по 4Тб
Детектор движения	есть		есть	есть
Прогр. обеспечение	Linux		Linux	Linux
PTZ - управление	RS-485/Ethernet		нет	нет
Управление	ПДУ, мышь		мышь	мышь
Архивация	USB		USB	USB
Выходы видео	1HDMI/1VGA		1HDMI/1VGA	1HDMI/1VGA
Питание/потребление	12 В / 4 А		12 В / 2 А	12 В / 2 А
Управление по сети	WEB-интерф.
Моб. платформы	Android/iOS
Цена	7912 руб.	6000 руб.	6350 руб.	8450 руб.

Продолжение таблицы 2.3 ? Характеристики сравниваемых моделей

	Сравниваемые модели
Характеристики	SK-RN08	DS-N308/2	NVR2208-S2	DS-7608NI-K2
Максимальный поток		80 Мб/с	80 Мб/с	80 Мб/с
Скорость записи
Запись видео	8 кан./5 Mp	8 кан./6 Mp	8 кан./6 Mp	8 кан./1080p
Воспроизведение	5 Mp	6 кан./1080p	8 кан./6 Mp	8 кан./1080p
Отображение
Формат записи	Н.264	Н.264/Н.264+	Н.264/Н.264+	Н.264/Н.265
Хранение данных	2HDD по 4Тб	2HDD по 6Тб	2HDD по 6Тб	2HDD по 6Тб
Детектор движения			есть
Прогр. обеспечение			Linux
PTZ - управление	RS-485
Управление	ПДУ, мышь
Архивация			USB
Выходы видео	1HDMI/1VGA	1HDMI/1VGA	1HDMI/1VGA	1HDMI/1VGA
Питание/потребление	12 В / 1 А	12 В / 1 А	12 В / 2 А	12 В / 2 А
Управление по сети
Моб. платформы			Android
Цена	12326 руб.	10990 руб.	11390 руб.	12742 руб.

Хоть у него и нет выхода VGA, только HDMI, зато есть возможность одновременно записывать, отображать и воспроизводить по 8 каналов со скоростью 30 к/с каждый. На рисунке 2.8 приведён список HDD, поддерживаемых этим видеорегистратором.

Рисунок 2.8 ? HDD, поддерживаемые видеорегистратором Cyfron NV2008

На рисунке 2.9 приведены технические характеристики IP-видеорегистратора Cyfron NV2008.

2.5 Проектирование видеоархива системы видеонаблюдения

Размер архива видеорегистратора можно рассчитать самостоятельно по формуле, зная размер кадра (параметр F)

Рисунок 2.9 ? Технические характеристики видеорегистратора Cyfron NV2008

S = N*F*V*T*0,0824,

где S - объём дискового пространства (ГБ),

N - количество каналов, по которым ведётся запись,

F - размер кадра (кБ) (зависит от формата сжатия, см. тех. характеристики видеорегистратора),

V - скорость записи на канал (к/с),

T - время, в течение которого необходимо вести запись (количество суток).

В интернете производится on-line расчёт ёмкости жёсткого диска, например на сайте: https://rucam-video.ru/raschet-emkosti-zhestkogo-diska.html

Исходя из характеристик нашего видеорегистратора получается 7459 Гб. Размер архива видеорегистратора определяется следующими параметрами:

- количеством жёстких дисков, которые можно установить в регистратор,

- возможностью подключения внешнего дискового накопителя.

При проектировании системы видеонаблюдения может быть заложено наличие аудиоканалов. Обычно у видеорегистратора их может быть до 16.

Сетевые функции видеорегистратора (TCP/IP)

Очень полезная функция видеорегистраторов - передача по сети на e-mail, а в некоторых случаях и на FTP-серверы, сообщений о каких-либо событиях: срабатывание детектора движения, неисправность жёсткого диска, срабатывание тревожного входа, пропадание сигнала от камеры и др.

Как уже говорилось выше, при использовании видеорегистраторов в сети предпочтительней с форматом сжатия видеоизображения MPEG4 и H.264, так как они обеспечивают максимальную скорость передачи видеоинформации и меньше загружают существующую сеть. При этом формат H.264 в 2 раза эффективнее.

Расчёт объёма видеоархива

Размер дискового массива определяет длительность (временную глубину) сохраняемой архивной видеозаписи. Размер дискового массива выбирается в зависимости от требуемых параметров видеозаписи.

В таблице 2.4 представленной ниже, приведён усреднённый размер кадра в зависимости от сжатия видеопотока, цветности изображения и разрешения кадра. Оценку глубины архива нужно производить с учётом разрешения и сжатия кадров, цветности изображения, частоты кадров видеопотока, количества камер, с которых производится запись на диск(и), и общей длительности записей по одной камере за сутки. Общая длительность записей представляет собой относительную величину.

Таблица 2.4 ? Усреднённый размер кадра

Изображение	Разрешение	Несжатый кадр (Кб)	Сжатый кадр (Кб)
Стандартное чёрно-белое	352х288	99	18
Стандартное цветное	352х288	149	20
Высокое чёрно-белое	704х288	198	24
Высокое цветное	704х288	297	25
Полное чёрно-белое	704х576	396	33
Полное цветное	704х576	594	34

Для оценки глубины архива нужно пользоваться следующей формулой:

(2.10)

где Г - Глубина архива (сут.),

О - Объём жёсткого диска в ГБ,

Р - Размер кадра в кБ,

У - количество кадров в секунду.

При расчётах размер кадра определяется на основании приведённой выше таблицы 2.4. Результаты расчёта глубины архива для жёстких дисков различного объёма приведены в таблице 2.5.

Таблица 2.5 ? Результаты расчёта глубины архива в сутках

Разрешение	Объём жёсткого диска
	160 Гб	400 Гб	750 Гб	1 Тб	2 Тб	3 Тб	4 Тб	8Тб
352 х 288 ч/б.	4,0	10,1	18,9	25,25	50,5	75,75	101	202
352 х 288 цв.	3,6	9,1	17,1	22,25	44,5	66,75	89	178
704 х 288 ч/б.	3,0	7,6	14,2	19	38	57	76	152
704 х 288 цв.	2,9	7,3	13,6	18,25	36,5	54,75	73	146
704 х 576 ч/б.	2,2	5,5	10,3	13,75	27,5	41,25	55	110
704 х 576 цв.	2,1	5,3	10,0	13,25	26,5	39,75	53	106

Глубина архива рассчитана для одной камеры, а у нас их 7.

Для сравнения были отобраны 7 HDD моделей Western Digital Purple и Seagate Surveillance HDD, поддерживаемых видеорегистратором Cyfron NV2008. WD40PURX

Самыми приемлемыми характеристиками на наш взгляд обладает Жёсткий диск Western Digital WD Purple 4 TB (WD40PURX). Цена 8780 рублей.

Выбор коммутатора

Чтобы запитать камеры по технологии PoE, необходим коммутатор с поддержкой этой технологии. Были отобраны 32 PoE-коммутатора разных производителей в ценовой категории до 10000 рублей.

Самыми лучшими характеристиками на наш взгляд обладает IP-коммутатор Osnovo SW-20820/B по цене 7501 рубль.

На рисунке 2.10 приведены технические характеристики SW-20820/B.

Рисунок 2.10 ? Технические характеристики Osnovo SW-20820/B

Выбор монитора постоянной трансляции

Монитор постоянной трансляции необходим для проверок в течение смены ИТП КДП работоспособности СВН в целом и наличия записи в частности.

Для сравнения были отобраны 42 монитора разных производителей в ценовой категории до 7000 рублей.

Рисунок 2.11 ? Внешний вид монитора AOC Value Line E2270SWHN

Нами был выбран ЖК-монитор AOC Value Line E2270SWHN(00/01) 21.5", черный по соотношению цена-качество и наличием в комплекте провода HDMI.

Цена монитора 6110 рублей.

Электропитание устройств видеонаблюдения

Основными напряжениями питания компонентов систем телевизионного видеоконтроля являются 230 В^* переменного тока частотой 50 Гц и 12 В постоянного тока. От сети переменного тока напряжением 230 В питаются практически все мониторы, коммутаторы, квадраторы, мультиплексоры, видеомагнитофоны, видеопринтеры, поворотные устройства, гермокожухи, а также некоторые камеры.

Напряжением 12 В постоянного тока питаются практически все камеры, а также некоторые устройства обработки видеосигнала (квадраторы, коммутаторы и т.п.) и поворотные устройства. В редких случаях питание компонентов СВН осуществляется напряжением 24 В постоянного или переменного тока, а также 9 В постоянного тока.

Для питания отдельных компонентов СВН на рынке телевизионной техники предлагается широкий выбор сетевых адаптеров: 230 В / 24 В, 230 В / 12 В и 230 В / 9 В и на разное значение выходного тока.

Электропитание всей СВН должно быть организовано таким образом, чтобы обеспечивать работоспособность системы в автономном режиме, т.е. при кратковременном (до 30 минут) пропадании напряжения сети переменного тока или понижении уровня напряжения сети ниже определённого предела. С этой целью, питание компонентов осуществляют от источников бесперебойного питания (ИБП) UPS (Uninterruptable Power Supply) или специализированных, снабжённых аккумуляторами блоков питания.

Для питания мониторов, видеорегистраторов и т.п. также часто используют инверторы ? приборы, преобразующие постоянный ток напряжением 12 В, в переменный ток напряжением 230 В и частотой 50 Гц.

Произведём подсчёт мощности, потребляемой аппаратурой СВН, для подбора ИБП.

Камера потребляет 450 мА от источника 12 В, это 5,4 Вт*7 камер = 37,8 Вт.

При PoE-питании дополнительно расходуется часть энергии на нагрев проводов и на преобразование. В среднем, КПД преобразователя составляет 85%.

Предположим, что камеры потребляют 55 Вт.

PoE-коммутатор вместе с камерами потребляет не более 70 Вт.

HDD потребляет 5,1 Вт*2 = 10,2 Вт.

Видеорегистратор вместе с 2-мя HDD потребляет не более 30 Вт.

Монитор постоянной трансляции потребляет не более 40 Вт.

Итого 140 Вт. В течение 30 минут, ИБП должен обеспечивать питание СВН и при этом батарея не должна быть разряжена ниже уровня 40 %, на случай неожиданного повторного отключения или отключения на более продолжительное время. ИБП должен иметь мощность не менее 500 ВА/280 Вт. Для сравнения были отобраны 77 ИБП разных производителей в ценовой категории до 6500 рублей, и с заявленными мощностями от 600 ВА/300 Вт до 1000 ВА/600 Вт. Был выбран интерактивный ИБП 3Cott 650-OFC по цене 2333 рубля. При заявленной выходной мощности 650 ВА/390 Вт, время работы при полной нагрузке 12 минут.

Рисунок 2.12 ? Краткие характеристики ИБП

Кроме того, в наличии имеется автоматический стабилизатор напряжения с 1 ступенью понижения и 2 ступенями повышения.

Раз в год необходимо проверять блок питания PoE-коммутатора на соответствие уровня напряжения минимально необходимым техническим параметрам. И 2 раза в год необходимо проверять работу ИБП под номинальной нагрузкой до достижения батареей предела 15%. Это будет тренировать батарею и позволит своевременно выявить её «усталость», чтобы заранее заменить.

Выбор PoE-splitter

Было отобрано 23 PoE-splitter разных производителей в ценовой категории до 1000 рублей. Был выбран пассивный PoE-injector/PoE-splitter Midspan-1/P1. Габариты устройства не имели значения, т. к. оно будет расположено на столе рядом с PoE-коммутатором. Технические характеристики приведены на рисунке 2.13

Рисунок 2.13 ? Технические характеристики PoE-splitter

2.6 Проектирование линий связи системы видеонаблюдения

Расчёт характеристик линий связи

Таблица 2.6 ? Пропускная способность канала

При построении системы видеонаблюдения на базе IP-видеокамер необходимо учитывать специфические требования к локальной сети. Необходимо понимать, что IP-видео по сети передаётся пакетами, каждый пакет, кроме видеоданных содержит служебные биты данных - адрес отправителя, адрес получателя, индексы доставки и целостности информации и многое другое, что заметно влияет на размер сетевого трафика и на общую загрузку сетевого оборудования.

Если для системы IP наблюдения монтируется новая ЛВС, то при её проектировании должны учитываться следующие требования и рекомендации:

· Пропускная способность сети на участке от IP-камеры до сетевого коммутатора - не менее 10 Мбит/сек (а IP-камеры транслирующие кадры с мегапиксельным разрешением могут потребовать более широкой полосы пропускания);

· Пропускная способность сети на участке от сетевого коммутатора до видеорегистратора не менее 100 Мбит/сек;

Если используется существующая ЛВС, то для IP-видеонаблюдения резервируется канал, пропускная способность которого рассчитывается по таблице 2.6 (Мбит/сек)

Первичные электрические параметры витой пары

Электрические свойства витой пары, как и любой другой направляющей системы электромагнитных колебаний, полностью характеризуются её первичными параметрами: сопротивлением R и индуктивностью L проводников, а также ёмкостью С и проводимостью изоляции G.

Эти параметры (R и G) обусловливают потери энергии: первый - тепловые потери в проводе и экране (при его наличии), второй - потери в изоляции.

Параметры L и С определяют реактивность витой пары как направляющей системы и, следовательно, её частотные свойства.

Конкретные значения первичных параметров зависят от конструкции кабеля и, в частности, от геометрии отдельных его компонентов, их взаимного расположения, материала проводников, изоляции и внешних покровов и т.д.

Ёмкость

Конструктивно витая пара представляет собой два проводника, отделённых друг от друга слоем твёрдой изоляции и воздушным промежутком.

Такая структура может рассматриваться как конденсатор, где роль обкладок играют проводники, а функции диэлектрика выполняют расположенные между ними изоляционный материал и воздух, и эта структура обладает заметной ёмкостью, величина которой линейно возрастает по мере увеличения длины проводников.

Электрическая ёмкость между проводниками витой пары ограничивает ширину полосы пропускания кабеля и приводит к искажениям высокочастотной части спектра передаваемого сигнала.

Ёмкость не зависит от частоты.

Однако из-за особенностей методов, применяемых в процессе её определения, при указании величины ёмкости часто указывается значение частоты сигнала, на которой проводятся измерения.

По стандарту TIA/EIA-568-A для кабелей категории 3 на длине 100 м ёмкость не должна превышать 6,6 нФ, а для кабелей категорий 4 и 5 - 5,6 нФ.

Активное сопротивление

Активное сопротивление зависит от материала провода, его длины и сечения, а также от температуры.

Проводники витых пар, применяемых в структурированных кабельных системах (СКС), изготавливаются из меди, обладающей низким удельным сопротивлением.

Чем меньше сечение провода, чем больше его длина и чем выше температура, тем выше активное сопротивление и соответственно затухание витой пары.

Согласно требованиям стандарта TIA/EIA-568-A при температуре 20°С сопротивление постоянному току любого проводника витой пары длиной 100 м не должно превышать 9,38 Ом.

С увеличением частоты сигнала активное сопротивление провода возрастает.

Это вызвано тем, что, во-первых, в результате поверхностного эффекта происходит вытеснение тока к поверхности проводника и, во-вторых, ток протекает в основном по поверхности, обращённой ко второму проводнику (эффект близости).

Оба эти эффекта приводят к уменьшению эффективного сечения проводника и, в конечном итоге, к увеличению сопротивления.

Для минимизации вредного влияния этих эффектов в горизонтальных и магистральных кабелях проводники витых пар выполняются в виде монолитного провода, а не скрученными из нескольких тонких проводов.

Применение проводников из нескольких тонких проводов возможно только в соединительных шнурах, где требуется в первую очередь высокая гибкость и устойчивость к многократным изгибам, а повышенное затухание сказывается не столь сильно из-за небольшой общей длины.

Индуктивность

Витая пара состоит из двух изолированных проводников, каждый из которых при протекании через него тока накапливает энергию, то есть обладает свойством индуктивности. По мере увеличения частоты за счёт поверхностного эффекта происходит уменьшение индуктивности.

Проводимость изоляции

Результирующая проводимость изоляции витой пары может быть записана в виде суммы двух составляющих:

G = G_o + G_f, (2.1)

где G_о учитывает токи утечки, связанные с несовершенством диэлектрика,

G_f учитывает затраты энергии на диэлектрическую поляризацию.

Под поляризацией понимают переориентацию под действием электромагнитного поля связанных диполей, имеющихся в диэлектрике.

Переменное электромагнитное поле вызывает вибрацию диполей, которая приводит к повышению температуры диэлектрика.

Нагрев диэлектрика, в свою очередь, облегчает вибрацию и повышает проводимость, что сопровождается ростом затухания сигнала.

Особенно много диполей, образованных атомами хлора, содержится в поливинилхлориде, который является типовым изоляционным материалом для кабелей.

Вторичные параметры кабелей на основе витой пары

Вторичные параметры витой пары рассчитываются на основе первичных или, что значительно чаще, определяются экспериментально.

Вторичные параметры нормируются в технических условиях на витую пару и позволяют простыми средствами выполнить инженерный расчёт линий связи, построенных на основе симметричного кабеля, и оценить их пригодность для передачи сигналов тех или иных приложений.

Волновое сопротивление

Волновое сопротивление, или импеданс, - это сопротивление, которое встречает электромагнитная волна при распространении вдоль любой однородной (то есть без отражений) направляющей системы, в том числе и витой пары.

Оно свойственно данному типу кабеля и зависит только от его первичных параметров и частоты.

Волновое сопротивление связано с первичными параметрами следующим простым соотношением:

Z=v((R+jщL)/(G+jщC)) (2.2)

Кабели на витых парах на звуковых частотах, то есть при передаче телефонных сигналов, имеют сопротивление около 600 Ом, по мере увеличения частоты оно быстро падает и на частотах свыше 1 МГц вплоть до верхней граничной частоты конкретного кабеля не должно отличаться от 100 Ом более чем на + 15%.

Рисунок 2.14 ? Частотная зависимость первичных параметров кабеля

Затухание

При распространении по витой паре, электромагнитный сигнал постепенно теряет свою энергию. Этот эффект называется ослаблением, или затуханием.

Затухание принято оценивать в децибелах как разность между уровнями сигналов на выходе передатчика и входе приемника.

Один децибел соответствует изменению мощности в 1,26 раза или напряжения в 1,12 раза.

Принято различать собственное и рабочее затухание кабеля.

Под собственным затуханием кабеля понимается затухание при работе в идеальных условиях.

Для минимизации рабочего затухания и его приближения к собственному, сопротивление источника сигнала и нагрузка должны быть равны волновому сопротивлению, то есть, по терминологии электротехники, должна быть обеспечена согласованная нагрузка как источника сигнала, так и самого кабеля.

Затухание является частотно-зависимой величиной и, как все входящие в него параметры, зависит от длины кабеля. Затухание связано с длиной витой пары линейной зависимостью на всех частотах.

Для упрощения выполнения инженерных расчётов удобно пользоваться параметром коэффициента затухания или погонного затухания б, который численно равен затуханию кабеля фиксированной длины (применительно к кабелю типа витой пары это обычно 100 м).

Величины коэффициента затухания б, длины L и затухания А связаны между собой следующим простым соотношением:

А |дБ| = б |дБ/100 м| х L |м|/100 (2.3)

Чем меньше величина затухания, тем более мощным оказывается сигнал на входе приемника и тем устойчивее при прочих равных условиях связь. Затухание вызывается активным сопротивлением и потерями в диэлектрической изоляции. Определённый вклад в затухание вносят также излучение электромагнитной энергии и отражения.



Рисунок 2.15 ? Эквивалентная схема электрического кабеля

Из эквивалентной схемы можно сделать вывод о том, что затухание с ростом частоты имеет тенденцию к росту. Это обусловлено как ростом сопротивления продольной ветви, в основном за счёт элемента L, так и падением сопротивления поперечной ветви, которое обусловлено главным образом наличием ёмкости (элемент С). По стандарту TIA/EIA-568-А на длине 100 м и при температуре 20° С частотная характеристика A(f) максимально допустимого затухания, начиная с 0,772 МГц, для кабелей категорий 3, 4 и 5 определяется согласно следующему выражению

A (f) = k1vf + k2f + k3vf, (2.4)

где А - максимальное допустимое затухание, дБ;

f - частота сигнала, МГц;

k₁, k₂, k₃ - константы, определяемые в зависимости от категории кабеля (см. таблицу 2.7).

Таблица 2.7 ? Категории кабеля

Категория кабеля Константа	3	4	5
k1	2,320	2,050	1,967
k2	0,238	0,043	0,023
k3	0,000	0,057	0,050

Максимальное допустимое затухание кабелей категории 3,4 и 5 на длине 100 м при t=20^°С по стандарту TIA/EIA-568-A

Выбор линий связи

Согласно рассчитанным характеристикам выбираем:

1. Витая пара.

- Проводник, d: медь (Cu), 24AWG, одножильный, 0.51мм

- Внешний d кабеля: 6,1 мм

- Применение: для внутренних работ

- Относительная скорость распространения сигнала (NVP): 70%

- Диапазон частот: 1-100 МГц

- Волновое сопротивление, Ом: 100 ±15

- Дисбаланс сопротивления 5%

- Диапазон температур для внутренних работ °С:

- Прокладка - от 0 до + 50

- Эксплуатация - от - 20 до +75

Для уменьшения затрат на оборудование, питание видеокамер будет осуществляться по технологии PoE от PoE-коммутатора. Этот вариант дешевле, чем 4 дополнительных ИБП и 7 блоков питания на 12 В.

PoE (от англ. Power over Ethernet) - способ передачи питания вместе с данными по витой паре в сети Ethernet. Применяется для питания IP-камер видеонаблюдения и прочих сетевых устройств, в IP-телефонии, в беспроводных сетях WLAN. Таким образом, один кабель способен передавать информационный трафик и обеспечивать питание устройству.

Таблица 2.8 ? Стандарты PoE

PoE описано организацией IEEE в 2003 году стандартом IEEE 802.3af.

Кабель для PoE

От качества кабеля напрямую зависит качество PoE, и то, на какое расстояние его можно провести. Витую пару необходимо подбирать:

1. С четырьмя парами, не ниже cat.5e;

2. С медным, а не покрытым медью (не биметалл), одножильным проводником;

3. С толщиной проводников не менее 0,51 мм (24 AWG);

4. С сопротивлением проводников не выше 9,38 Ом/100 м (более высокие значения способствуют большей потери мощности в кабеле);

5. Хорошего производителя.

Кабель был выбран в соответствии с рекомендациями, от производителя Cabeus. Кабель UTP 4p cat 5e solid gy по цене 5003 рубля за бухту. Сразу же были выбраны штекеры RJ45 (8P8C) CAT5e по цене 6 рублей за штуку.

Рисунок 2.16 ? Сайт продавца кабеля и штекеров RJ45

2.7 Средства защиты системы видеонаблюдения

- Создание системы внешней молниезащиты;

- Создание качественного заземляющего устройства для отвода на него импульсных токов молнии;

- Экранирование оборудования и линий, входящих в него, от воздействия электромагнитных полей, возникающих при протекании токов молнии по металлическим элементам системы молниезащиты, строительным металлоконструкциям и другим проводникам при близком размещении оборудования к ним;

- Создание системы уравнивания потенциалов внутри объекта или в точке установки видеокамеры, путем соединения всех металлических элементов объекта или частей оборудования при помощи потенциалоуравнивающих проводников (за исключением токоведущих и сигнальных проводников);

- Установка на всех линиях, входящих в объект (или отдельно размещённое оборудование), устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП), с целью уравнивания потенциалов токоведущих или сигнальных проводников относительно заземлённых элементов и конструкций объекта. Иногда может понадобиться защита и внутренних линий, соединяющих различное оборудование, например, шины постоянного тока на выходе выпрямителя;

- Защитные стеклянные светофильтры выполняют двойную задачу: уменьшают интенсивность попадающих в объектив ультрафиолетовых лучей и препятствуют контакту передней линзы с пылью и брызгами. Качество защитного фильтра определяется в основном сортом стекла (оно не должно вносить цветовых искажений), параллельностью плоскостей (чтобы не было искажений геометрических) и точностью шлифовки (чтобы не снижались разрешающая способность и контраст). .

3. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПОЛОЖЕНИЯ И КОЛИЧЕСТВА КАМЕР

3.1 Краткие сведения о программе VideoCAD

VideoCAD Professional - многофункциональная, гибкая и физически точная программа для проектирования систем видеонаблюдения. В ней есть возможность размещения видеокамер на 2D подложке, моделирования в 2D и 3D, импорта 3D-моделей предметов и целых зданий. Эта программа позволяет моделировать параметры видеокамер (разрешение, чувствительность, время экспозиции, частота кадров, глубина резкости, шум...). Также в ней можно моделировать параметры объективов (апертура, разрешение и дисторсия), параметры сцен (освещённость, метеорологическая дальность видимости). Дополнительно, в ней можно моделировать светильники и инфракрасные прожекторы (угол и сила излучения, спектр).

Возможности импорта и экспорта в форматы AutoCAD позволяют использовать VideoCAD совместно с CAD программами общего назначения для подробной проработки разделов видеонаблюдения в крупных проектах.

VideoCAD дает возможность поднять качество проектирования систем видеонаблюдения на новый уровень, недоступный без его использования.

3.2 Моделирование количества камер на «Вышке» КДП

Используя программу VideoCAD, нам удалось промоделировать количество камер в «Классе разборов и КПК». Было опробовано несколько вариантов количества камер: одна, две, и три камеры.

На рисунках 3.1, 3.2, 3.3 показаны модели вариантов соответственно: с одной камерой; с двумя камерами; с тремя камерами.

Одной камеры явно не достаточно. Даже если применить объектив с более широким углом, часть рабочих мест и вход останутся за пределами кадра и качество на краях кадра ухудшится из-за кривизны изображения.

Эта модель показала, что две камеры полностью справляются с поставленной задачей. Просматриваются не только все рабочие места, но и входная дверь.

Наличие третьей камеры увеличивает избыточность информации, повторяемость изображений.

Вывод

Модель с двумя камерами показала наилучшие результаты. Не очень большую повторяемость изображений и максимальный охват рабочих мест, и ещё охват входной двери.

Рисунок 3.1 ? Модель с одной камерой

Рисунок 3.2 ? Модель с двумя камерами

3.3 Моделирование расположения камер на «Вышке» КДП

Используя программу VideoCAD, мы промоделировали ещё и расположение камер в «Классе разборов и КПК». Т. к. ранее было установлено, что необходимо только две камеры, то было опробовано несколько вариантов их расположения.

Рисунок 3.3 ? Модель с тремя камерами

Максимальный охват для двух камер отображён на рисунке 3.4. Этот вариант расположения камер будет использован при их установке.

Рисунок 3.4 ? Наилучшее расположение камер

3.4 Моделирование количества камер в «Аппаратном зале»

Чтобы определить количество камер в кабинете № 126 «Аппаратный зал» также была использована программа VideoCAD. Моделирование проводилось для одной, двух и трёх камер. Большее количество камер даже без моделирования кажется не целесообразным. Варианты моделей приведены на рисунках 3.5, 3.6, 3.7.

Рисунок 3.5 ? Модель с использованием одной камеры

Одной камеры не достаточно. Ближайшие к камере края рабочих мест не просматриваются, если диспетчер будет нажимать кнопки, не будет видно, какие кнопки были нажаты.

Рисунок 3.6 ? Модель с использованием двух камер

Отличный обзор основных и резервных рабочих мест, и даже охват входящих в дверь. Мало повторений, и рабочее место «Старший подхода» не попадает в зону обзора, как того требует Инспекция КК АНО. При использовании трёх камер, начинается повторяемость изображений, увеличивается избыточность информации.

Рисунок 3.7 ? Модель с использованием трёх камер

Вывод

Модель с двумя камерами показала наилучшие результаты. Не очень большую повторяемость изображений и максимальный охват рабочих мест, и ещё охват входной двери.

3.5 Моделирование расположения камер в «Аппаратном зале»

Программа VideoCAD позволила расположить камеры, и увидеть как будут просматриваться объекты наблюдения.

На рисунке 3.8 смоделировано встречное расположение камер 5 и 6. При таком расположении камер, открывается хороший обзор рабочих мест, но диспетчер отображён со спины и заслоняет собой нажимаемые кнопки.

На рисунке 3.9 смоделировано расположение камер 5 и 6 сбоку. Это расположение камер лучше, рабочие места просматриваются полностью, кнопки не затеняются телом диспетчера. Наилучшим расположением на наш взгляд является расположение камер 5 и 6 на рисунке 3.10. Кроме хорошего обзора и отсутствия затенённости, дополнительно виден вход в помещение. Этот вариант будет использован при установке камер.

3.6 Выводы по результатам моделирования

В «Классе разборов и КПК» будут установлены две камеры, расположенные и направленные как показано на рисунке 3.4. В «Аппаратном зале» будут установлены две камеры, расположенные и направленные как показано на рисунке 3.10. На седьмом этаже «Вышки» КДП две камеры, а в кабинете «ВМДП» будет только одна.

Рисунок 3.8 ? Модель с встречным расположением камер

Рисунок 3.9 ? Модель с боковым расположением камер, вариант 1

Рисунок 3.10 ? Модель с боковым расположением камер, вариант 2

4. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ СИСТЕМЫ

4.1 Анализ условий труда и оценка безопасности рабочего места

Данная ВКР содержит разработку изолированной СВН. В процессе разработки этой системы выполнялись следующие действия: проектирование СВН, проектирование системы видеозаписи, проектирование видеоархива и расчёт его глубины, проектирование и расчёт линий связи, проектирование линий электропитания камер с подключением к сети гарантированного питания через ИБП. Теперь необходимо определить перечень потенциально опасных и вредных производственных факторов, действующих на работника на выделенном рабочем месте, источники их возникновения и рассчитать значения и параметры источников опасности.

Цель раздела.

Определить действующие параметры каждого источника опасности на выделенном рабочем месте и предложить инженерные решения по защите работника на выделенном рабочем месте.

Задачи раздела:

1. Расчёт уровней звукового давления.

2. Расчёт параметров микроклимата.

3. Расчёт значения напряжений прикосновения и токов, протекающих через тело человека при аварийном режиме работы электроустановки.

4. Расчёт комплексного показателя безопасности для рабочего места.

На рабочем месте должны быть предусмотрены меры защиты от возможного воздействия опасных и вредных факторов производства. Уровни этих факторов не должны превышать предельных значений, оговорённых правовыми, техническими и санитарно-техническими нормами. Эти нормативные документы обязывают к созданию на рабочем месте условий труда, при которых влияние опасных и вредных факторов на работающих либо устранено совсем, либо находится в допустимых пределах.

В данной ВКР будет рассматриваться рабочее место Старшего Диспетчера (СД), который непосредственно работает с системой видеонаблюдения.

Помещение, в котором находится работник, общей площадью 36 кв.м. (6 метров в длину, 6 метров в ширину и 3,1 метра в высоту). Вход в помещение один. В помещении располагаются одно рабочее место СД, одно РМ «Руление», одно РМ «Старт» и одно резервное РМ.

В кабинете установлены системы отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, освещения, гарантированного и негарантированного электропитания 230 В^*.

^{* Согласно ГОСТ 29322-92 (МЭК 38-83) номинальные напряжения уже существующих сетей напряжением 220/380 В и 240/415 В должны быть приведены к рекомендуемому значению 230/400 В. До 2003 г. в качестве первого этапа электроснабжающие организации в странах, имеющих сеть 220/380 В, должны привести напряжения к значению 230/400 В (+6% -10%). После 2003 г. должен быть достигнут диапазон 230/400 В ±10%.}

В дальнейшем отдельные характеристики рабочего места будут рассмотрены более подробно.

Освещение в помещении искусственное, обеспечивающееся 11-ю LED-светильниками освещения.

Эскиз помещения представлен на рисунке 2.3.

Стены кабинета оклеены светло-зелёными обоями, половина стен заменена прозрачными стеклянными витражами, для улучшения обзора перрона и стоянок самолётов, потолок подвесной, светлый. На полу светлый линолеум.

Напряжение в электрических системах гарантированного и не гарантированного электропитания составляет 230В^*, все провода и розетки находятся в исправном состоянии. Прокладка электрических проводов и кабелей по стенам, под полом и над подвесным потолком осуществлена в кабель-каналах типа ИЭК и в гофротрубах, изготовленных из материалов, не ...