Система видеонаблюдения — это совокупность оборудования и коммуникаций, предназначенных для визуального наблюдения на экране монитора удаленных сцен, а также видеозаписи и архивирования событий с возможностью последующего просмотра. Позволяя силами одного оператора одновременно контролировать несколько сцен, разнесенных территориально, а также без непосредственного контакта с внешней средой, системы видеонаблюдения представляют собой очень эффективное техническое средство для решения задач безопасности, сохранности имущества, технологического контроля в условиях опасных производств, а также решения задач раскрытия преступлений и объективного расследования событий различного характера – от мелких магазинных краж до техногенных катастроф. Кроме того, видеонаблюдение позволяет эффективно решать административные задачи во всем возможном их многообразии – контроль добросовестности и эффективности работы персонала, учет рабочего времени и т.п.
Видеонаблюдение получило свое очень широкое распространение исключительно в силу экономической эффективности решения огромного перечня потребительских задач, как наиболее дешевый вариант из всех возможных при одинаковом конечном результате.
Как и любой другой инструмент, оценивать оборудование вообще и видеокамеру в частности следует исключительно из соображений экономической эффективности. Проще говоря, выбранный инструмент должен обеспечивать безусловное выполнение конечной потребительской задачи при минимизации платы за невостребованные функции. В идеале невостребованных функций быть вообще не должно, но вряд ли этого удастся добиться в реальности – в борьбе за конкурентные преимущества сегодня на любом насыщенном рынке производитель зачастую позиционирует свой товар в том числе и за счет невостребованных свойств.
Таким образом, для оценки пригодности той или иной видеокамеры должен приниматься во внимание целый ряд факторов, зависящих от поставленной задачи, требований эксплуатации и условий применения.
Камеры видеонаблюдения бывают
- аналоговые;
- цифровые
Аналоговые видеокамеры преобразуют оптическое изображение в аналоговый видеосигнал определенного стандарта, имеющий очень широкий непрерывный частотный спектр. Этот сигнал передается по каналу передачи к аппаратуре синтеза изображения и /или записи.
В качестве канала передачи часто выступает коаксиальная линия связи, по которой видеосигнал передается в исходном виде. Неизбежные в линии затухания компенсируются усилителями-корректорами, устанавливаемые как в приемной аппаратуре, так и на магистрали в зависимости от длины линии и АЧХ (амплитудно-частотная характеристика) кабеля. Самый простой, но максимально подверженный внешним наведенным помехам и влиянию земляных петель способ.
Линией передачи может выступать кабель «витая пара». При этом исходный сигнал аппаратурой передачи преобразуется в симметричный с внесением предискажений, компенсирующих затухания в кабеле и вновь на приемном конце преобразуется в несимметричный сигнал, максимально близкий к исходному. Предискажения могут вноситься как на передающем модуле, так и на приемном. Такой способ передачи позволяет избежать влияния наводимых на линию электромагнитных помех, поскольку синфазные помехи взаимно уничтожаются.
Также аналоговый сигнал может передаваться по волоконно-оптическим линиям связи (ВОЛС), имеющим минимальные затухания в сравнении с проводными линиями, а, значит, позволяющим добиться максимальной дальности без промежуточной усилительной аппаратуры. В этом случае исходный сигнал подается на оптический модем на передающем конце линии (у камеры) и снимается с демодулятора на приемном. Волоконно-оптические линии абсолютно не подвержены влиянию каких-либо электромагнитных помех любого уровня и интенсивности, а также каким-либо опасным наведенным напряжениям. Кроме того, исключаются проблемы возможных земляных петель при наличии в системе более одной сигнальной земли.
Кроме того, видеосигнал может передаваться по радиоканалу с предварительной модуляцией и преобразованием в телевизионный сигнал на передающем конце линии и демодуляцией на телевизионном приемнике. На этом принципе построена телевизионная трансляция.
Главные достоинства аналогового видеонаблюдения.
- Простота и надежность эксплуатации. Аналоговая система отличается стабильностью, не требует всевозможных перезагрузок, позволяет использовать любое оборудование одного и того же стандарта видеосигнала.
- Относительно низкая стоимость как видеокамер и приемного оборудования, так и каналов передачи сигнала.
- Невозможность стороннего несанкционированного подключения, что обеспечивает полную закрытость системы.
- Прямое видеонаблюдение всегда происходит в реальном времени без каких-либо задержек на оцифровку сигнала и его кодирование по протоколу.
- Существенно большая дальность передачи видео по проводным линиям без промежуточной магистральной аппаратуры в сравнении с цифровым сигналом, предельная дальность которого для стандарта Ethernet не превышает 100 метров.
При этом системы аналогового видеонаблюдения имеют и ряд объективных ограничений.
- Высокая опасность внешних электромагнитных наводок и необходимость применения целого комплекса организационно-технических мер по их исключению или минимизации для проводных линий связи.
- Сравнительно низкая предельная разрешающая способность передаваемого видеоизображения.
- Невозможность удаленного доступа через Internet. Однако, если видеосигналы от AHD камер поступают на AHD-регистратор, имеющий подключение к сети Internet, возможен удаленный просмотр таких камер и управление регистратором через Internet в соответствии с его ПО.
- Управление камерами или иными устройствами осуществляется через отдельную систему управления со своими линиями (как правило, линии интерфейса RS-485).
- Какие-либо сервисные возможности жестко регламентированы ПО применяемой аппаратуры приема и обработки изображения и не могут быть изменены пользователем. Внедрение в систему каких-либо дополнительных функций связано с необходимостью применения отдельной специальной аппаратуры оцифровки сигнала и ввода в компьютер.
В цифровой видеокамере электрический сигнал с матрицы поступает на аналогово-цифровой преобразователь, где происходит его оцифровка и далее на кодек для сжатия и кодирования по определенному протоколу. На сегодняшний день в системах видеонаблюдения все цифровые камеры работают по стандарту Ethernet и носят название IP-видеокамер (Internet Protocol).
В отличие от аналоговых, выходной сигнал с IP-камер представляет собой цифровой поток, что обуславливает целый ряд объективных преимуществ их применения.
- Высокое разрешение IP-видеокамер. Поскольку для аналоговых камер высокое разрешение автоматически влечет очень существенное расширение спектра в сторону высоких частот, которые имеют стремительное затухание на кабельных линиях связи.
- Относительно высокая помехозащищенность в сравнении с аналоговым видеосигналом, представляющим собой очень широкий спектр частот, и любой паразитный внешний сигнал на любой частоте этого спектра может создать помеху. Цифровой сигнал имеет, напротив, очень узкий частотный спектр, и вероятность случайной помехи этого же спектра крайне низкая. Хотя, для намеренного создания помехи посредством, например, средств РЭБ, при намеренном поиске рабочей частоты, проводные IP-системы полностью уязвимы.
- Возможность использовать высокую скорость видео – до 50 к/с.
- Возможность доступа и управления из любой точки сети, а при открытом доступе в Internet – из любой точки мира, имеющей выход в глобальную сеть.
- Поскольку видеокамера может представлять собой отдельный сервер, возможна организация требуемых дополнительных функций «на борту» - распознавание лиц, видеоаналитика, детекция движения, управление освещением, сигнализацией и т.п.
- Построение масштабируемых систем.
- Возможность организации «облачного» видеоархива, что исключает потерю видеозаписи из-за любых нештатных обстоятельств, в том числе попыток злонамеренного уничтожения.
- Широкий диапазон настроек с удаленного места.
- Передача аудиопотока, организация управления в единой сети с передачей видеоданных.
- Возможность подачи питания на видеокамеру по одной и той же проводной линии связи вместе с передачей данных по технологии РоЕ, если это необходимо.
Вместе с тем, для IP-видеонаблюдения существует и ряд существенных объективных ограничений, которые непременно должны учитываться при выборе системы в целом и камеры в частности.
- Самое главное ограничение – задержка по времени между событием и его отображением на экране монитора. На процесс оцифровки, сжатия, кодирования по протоколу, формирование пакета, его распаковки на приемном конце, декодирования и проч. объективно требуется время, причем, вполне ощутимое. Даже при незначительных длинах линий передачи без каких-либо ограничений пропускной способности канала передачи задержка может составлять 3-5 сек. При неоднородных каналах передачи с ограничениями по пропускной способности задержка может быть значительно больше. Проще говоря, в IP-видеонаблюдения отображается событие, которое уже произошло в лучшем случае 3-5 секунд назад, а то и больше, а не происходит в настоящий момент.
В связи с этим, IP-видеонаблюдение оказывается совершено непригодным в системах безопасности, если время адекватной реакции на замеченную угрозу исчисляется секундами. Несмотря на возможную высокую разрешающую способность.
Неприемлемо IP- видеонаблюдение в системах управления устройствами и механизмами, быстрыми технологическими процессами на основе видеоданных. Например, абсурдно устанавливать IP-видеокамеру на боевые дроны. Тем более, что в данном случае происходит прямое видеонаблюдение, а, значит, такое главное преимущество IP-камер, как высокая разрешающая способность, теряет смысл. Необходимый масштаб изображения в данном случае может быть получен за счет правильного выбора фокусного расстояния объектива или его установки, применив трансфокатор с системой управления. Об этом мы еще поговорим ниже более подробно.
Использование IP-видеокамер в качестве управляемых также представляется малоэффективным из-за трудностей наведения на выбранную сцену и изменение масштаба в силу задержек видеоинформации относительно команд управления. Сопровождение объекта, наведение с увеличением масштаба для детализации осуществляется в подобных случаях программно – устанавливается IP-видеокамера (или несколько) с широким углом обзора, перекрывающим всю интересующую зону и максимально возможным разрешением, а детализация обеспечивается электронным увеличением необходимой зоны. Разрешение при электронном увеличении будет объективно снижаться, но будет оставаться до определенного уровня вполне достаточным для детального просмотра. Камеры же на поворотных устройствах и трансфокаторами объективов во всем их многообразии разумно использовать в их аналоговом воплощении.
- Еще одно ограничение связано с очень ограниченной дальностью передачи сигнала стандарта Ethernet по проводной линии (кабель «витая пара»), которая не превышает 100 метров. С учетом того, что кабель на объекте прокладывается не по прямой линии, а по установленным кабельным каналам, по стенам зданий и помещений, без промежуточной магистральной аппаратуры при данном ограничении можно оснастить только небольшой объект. В реальности приходится устанавливать повторители Ethernet, промежуточные сетевые коммутаторы, дополнительные устройства защиты от импульсных наводимых напряжений, переходить на волоконно-оптические линии связи, что в целом существенно повышает перечень необходимого оборудования, сложность монтажа и пуско-наладочных работ и, конечно, стоимость системы в сравнении с аналоговым вариантом. Кроме того, с увеличением количества взаимозависимой аппаратуры в системе объективно падает ее надежность.
- Система IP-видеонаблюдения не отличается высокой стабильностью работы в сравнении с системой аналоговой, поскольку зависит от всего комплекса сетевого оборудования, задействованного для работы, причем, в случае открытой системы с выходом в Internet вопросы надежной и стабильной работы могут находиться вообще вне компетенции лиц, устанавливавших и эксплуатирующих такую систему. Могут потребоваться внезапные перезагрузки сетевого оборудования от собственно видеокамер до регистраторов. Какая информация окажется потерянной на время любых сбоев в работе и какова ее актуальность, никто заранее предсказать не сможет.
Сделав принципиальный выбор на основе всестороннего анализа всех преимуществ и ограничений между аналоговой камерой и IP, переходим к выбору варианта в зависимости от условий эксплуатации.
По условиям эксплуатации видеокамеры можно принципиально разделить на:
- Видеокамеры для внутренней установки общего назначения.
- Видеокамеры наружные всепогодные общего назначения.
- Видеокамеры для специальных условий эксплуатации.
Продолжение статьи доступно по ссылкам: