Составляющие элементы системы видеонаблюдения

Полноценные системы видеонаблюдения включают в себя:

• Камеры видеонаблюдения.
• Гермокожухи.
• Поворотные устройства.
• Устройства инфракрасной подсветки.
• Мониторы.
• Видеомагнитофоны.
• Устройства для обработки видеосигнала: видеокоммутаторы, видеомультиплексоры, матричные коммутаторы.
• Детекторы движения.
• Цифровые видеорегистраторы.
• Устройства для передачи изображения.

 

Камера

В наше время все камеры создаются на основе ПЗС-матриц.  Поверхность матрицы состоит из светочувствительных ячеек (пикселей). От количества пикселей зависит качество получаемого изображения. Основные параметры, по которым выбирают камеру:

• Размер диагонали, который исчисляется в дюймах. Для стандартных систем видеонаблюдения используют телекамеры, размер ПЗС матрицы у которых составляет 1/4, 1/3 или 2/3 дюйма.
• Разрешение. Зависит от параметров электронной схемы и числа пикселей, измеряется телевизионными линиями (твл). При увеличении данного показателя повышается и качество изображения. С учётом этого параметра все телекамеры можно разделить на два вида: с обычным разрешением (380-420 твл) и высоким (570-600 твл).  В цветных камерах разрешение ниже и составляет 300 – 350 при обычном и 450-480 при высоком уровне.
• Чувствительность камеры. То есть, это минимальное количество света, при котором на мониторе можно различить переход от белого к черному. Величина определяемая в люксах. Так как съёмка на объектах проводится круглосуточно, то уровень освещённости постоянно изменяется. Чтобы наблюдение было эффективным на протяжении всего дня, чаще всего используют камеры с электронным затвором, автоматической регулировкой и другими техническими возможностями для автономной подстройки. Электронный затвор в данном случае выполняет те же функции, что и выдержка в обычном фотоаппарате. Скорость переключения в обычной камере – 1/100000 сек. Регулировка диафрагмы работает аналогично человеческому глазу: с увеличением количества света, диафрагма сужается, при уменьшении – расширяется.
• Фокусное расстояние. Это основная характеристика объектива, которая измеряется в миллиметрах. Чем меньше у объектива фокусное расстояние, тем больше угол обзора. В зависимости от этого, объективы делят на длиннофокусные и короткофокусные. Для камер видеонаблюдения чаще всего применяют объективы, фокусное расстояние которых составляет от 2,8 мм (они дают 90° угол зрения по горизонтали) до 12, 0 мм (20°). Обычные короткофокусные объективы дают частичное искажение изображения по краям. В современных охранных системах принято использовать для камер такие виды объективов:
  • С фокусированной диафрагмой. Применяются в камерах, которые устанавливаются в зданиях и имеют электронный затвор.
  • С автоматически регулируемой диафрагмой. Хорошо подходят для камер, устанавливаемых снаружи зданий, и дают прекрасный результат даже при переменном освещении.
  • Вариообъективы (трансфокаторы). Способны при необходимости автоматически корректировать фокусное расстояние. Используются в основном для контроля за движущимися объектами на улице и оснащаются опорно-поворотным устройством.
  • Объективы pin-hole (игольное ушко). Их главное отличие – вынесенный зрачок (диаметр зрачка 0,8-2,0 мм). Используются для скрытого наблюдения.

 

Гермокожух

Чтобы защитить наружные камеры от вредного воздействия окружающей среды (дождя, мороза и т.д.) существуют гермокожухи. Они приспособлены практически для любых климатических условий и подходят для различных типов камер. Гермокожухи оборудуются специальным козырьком от солнца, термостатом, коммутационной панелью и платой для размещения камеры.

В некоторых случаях, гермокожухи снабжают и дополнительными устройствами: омывателями, дворниками, вентиляторами. При их выборе следует обратить внимание на один нюанс: импортные системы регулировки температуры не всегда настроены на наши погодные условия. Поэтому оборудование может плохо функционировать в зимнее время.

Для камер, которые являются частью наружной системы видеонаблюдения, используют закрытые гермокожухи. Они закрыты от внешнего воздействия и оснащены подогревом.

 

Поворотные устройства

Это оборудование предназначается для камер видеонаблюдения, которые управляются дистанционно. Что позволяет поворачивать камеры на 365° по горизонтали и 183° по вертикали.

В зависимости от функциональных задач, которые ставятся перед ними, поворотные устройства могут иметь регулируемую или постоянную скорость перемещения. Специальные приёмники, установленные на этих устройствах, преобразуют сигналы управления, посылаемые на них, в механическое движение. В большинстве случаев в комплект с поворотным устройством входят пульты для управления, благодаря которым можно получить более крупное изображение.

 

Устройства инфракрасной подсветки

Чтобы обеспечить эффективность работы камеры видеонаблюдения в полной темноте и в случае скрытого наблюдения применяются инфракрасные прожекторы и подсветки. Они облучают окружающее пространство невидимыми для человеческого глаза, но фиксируемыми аппаратурой ИК-лучами. При всех своих преимуществах, такие устройства имеют ряд недостатков:

• Они не подходят для цветных телекамер.
• Значительно увеличивается потребляемая мощность.

 

Мониторы

Мониторы являются видеоконтрольными устройствами для системы видеонаблюдения. В отличие от аналогичной бытовой аппаратуры, эти приборы, использующиеся в охранных целях, имеют повышенную надежность, увеличенное время наработки на отказ и высокое разрешение. Основным критерием, при выборе размера монитора является количество камер, которые будут одновременно передавать изображение. Небольшие системы охраны, которые включают не больше четырех камер, вполне устроят 12-дюймовые мониторы. В многокамерных системах, количество телекамер в которых достигает 16, целесообразно использовать мониторы, размер экрана в которых составляет не меньше 20 дюймов.

 

Видеомагнитофоны

Видеомагнитофоны используются для регистрации видеоизображения. Устройства для охранных систем значительно отличаются от тех, которые мы используем в быту.

• Продолжительность записи на стандартную видеокассету может достигать 960 часов.
• Качество записи в несколько раз превышает обычные показатели. Это связано с высоким разрешением таких устройств. Благодаря этому фиксируются мельчайшие детали.
• Надежность специализированных видеомагнитофонов больше. Даже при постоянном режиме записи, они бесперебойно работают на протяжении нескольких лет.

В отличие от видеорегистраторов, которые оцифровывают сигнал, видеомагнитофоны записывают аналоговое видео. У всех, используемых в целях безопасности магнитофонов, имеются «тревожные» входы. То есть при поступлении сигнала тревоги, они начинают записывать происходящее в автоматическом режиме. И продолжают запись в течение трех часов.

Существует два режима работы спецвидеомагнитофонов:

1. Непрерывный. Запись ведется постоянно. Стандартной видеокассеты хватает на 3 часа.
2. Прерывистый. Кадры фиксируются с определенной дискретностью. При таком режиме можно записать до 960 часов реального времени.

Для документирования информации применяют генератор времени, который фиксирует текущую дату и время.

 

Устройства для обработки видеосигнала

Чтобы системы видеонаблюдения работали полноценно, кроме аппаратуры для записи, необходимы устройства, которые будут обрабатывать полученный сигнал. При работе с многокамерными охранными системами применяются:

• Видеокоммутаторы.
• Видео квадраторы реального времени.
• Видеомультиплексоры.
• Матричные коммутаторы.

 

Видеокоммутаторы

Самыми простыми устройствами, которые предназначаются для управления видеосистемами, являются видеокоммутаторы. Их используют чаще всего для небольших систем, количество камер в которых не превышает восьми. Он предназначен для выведения на экран ручным или автоматическим способом изображения с любой камеры видеонаблюдения. Если установлен автоматический режим, то время между переключениями обычно составляет 0,5-60 секунд. В большинстве случаев они оборудованы специальными входами, к которым подключаются внешние датчики. В случае их срабатывания, изображение автоматически переключается на нужную камеру.

 

Видеоквадраторы

Для одновременного выведения на экран изображения со всех камер в реальном времени используются видеоквадраторы. Их применяют только в том случае, когда система насчитывает не больше 4 камер. Картинка с каждой занимает четвертую часть экрана. При необходимости, оператор способен вывести на экран полное изображение с одной камеры.

 

Видеомультиплексоры

Видеомультиплексоры используются для контроля за многокамерной  (до 16 камер) системой видеонаблюдения. Также они способны обрабатывать получаемый сигнал для записи на спецвидеомагнитофон и последующего его воспроизведения. Он включает в себя все функции видеоквадратора и видеокоммутатора. Единственный существенный недостаток – изображение на экране выглядит дискретным (дерганным). Причиной является то, что производя цифровую обработку изображений всех камер, мультиплексор теряет часть информации. Чем больше камер, тем заметнее это нарушение.

Как и предыдущие приборы, мультиплексоры оснащены «тревожными» входами. Кроме того, к ним подключают основной и дополнительный мониторы. Первый показывает картинку со всех камер, второй – с той, которая направлена на самый важный участок. К основным преимуществам видеомультиплексора можно отнести высокое качество записи на один магнитофон со всех камер. Это происходит благодаря покадровой записи.

В большинство таких устройств встраивается детектор активности, позволяющий установить для каждой камеры видеонаблюдения зону активности. В случае изменения уровня сигнала прозвучит тревожный звонок и на дополнительном мониторе появится изображение с данной камеры. При этом произведется более подробная запись с источника тревоги.

Мультиплексоры бывают:

• Симплексные. В настоящее время практически не используются. Позволяют подключить один магнитофон на ведение круглосуточной записи. Однако для просмотра информации необходима предварительная остановка записи.
• Дуплексные. В этом случае присоединяются два видеомагнитофона: один работает на запись, другой на просмотр. Изображение чаще всего выводят на дополнительном мониторе.
• Триплексные. Кроме видеомагнитофонов, к нему подключают монитор для отображения мультиэкранной картинки.

 

Матричный коммутатор

Матричные коммутаторы – специальные устройства, которые обеспечивают построение гибкой и постой в управлении системы видеонаблюдения. Благодаря нему можно выводить видеосигнал на любой видеомагнитофон или монитор.

Также, с его помощью можно программировать очередность ввода-вывода сигналов с камеры на монитор в определенной последовательности  и переустановку опорно-поворотных устройств. Каждая камера выводится на экран монитора в строго определенное время. Возможны различные команды для опорно-поворотных устройств. Их программируют на определенный набор действий (поворот, увеличение изображения, обратный поворот и т.д.) в необходимой для качественного наблюдения последовательности.

Введение программных команд происходит с клавиатуры. При необходимости, к одному коммутатору можно присоединять несколько удаленных клавиатур. Это позволяет обеспечивать независимое управление и контроль из различных мест. Коммутатор имеет «тревожные» выходы, к которым подключаются детекторы движения или извещатели. При настройке заранее задается последовательность действий. Которые будут выполняться после сигнала тревоги. К примеру: включение необходимой камеры, выведение изображения на монитор, запись.

 

Детекторы движения

Видеодетектор движения – это специальный электронный блок, в памяти которого храниться картинка текущего изображения. При любых изменениях он подает сигнал тревоги. Их чаще всего используют при установке системы видеонаблюдения на больших объектах. В связи с большой площадью, оператору сложно уследить за всеми камерами одновременно.

Существуют два вида детекторов:

• Аналоговые. Самые дешевые и простые в управлении. По своему действию схожи с охранными извещателями.
• Цифровые. Сложные многоканальные устройства, которые входят в состав телевизионных систем высокого класса.  Они могут разбивать охраняемый периметр на отдельные участки. Каждый программируется на определенный порог срабатывания и другие параметры в зависимости от требований и особенностей объекта. К примеру, можно не учитывать как угрозу человека, движущегося параллельно охраняемому помещению или от него. Это позволяет избежать ложных вызовов или, наоборот, среди массы посторонних включений тревоги упустить действительное нарушение.

 

Цифровые видеорегистраторы

Это довольно сложные устройства, которые совмещают одновременно функции детекторов движения, мультиплексоров и спецвидеомагнитофонов. Они предназначены для цифровой записи сигналов с камер. При этом они сжимают их для более компактного хранения на диске. Позволяют наиболее эффективно настраивать ведение видеозаписи, гибко планировать параметры записи и вести архивы в течение нескольких месяцев. С их помощью можно вести мультиплексированную запись со скоростью до 25 кадров в секунду на канал.

Кроме того они позволяют делать бесконечное множество копий, а также хранить их неограниченное время без малейшей потери качества. По сравнению с обычными видеомагнитофонами они являются более долговечными и надежными. И при этом совсем не нуждаются в профилактических работах. Именно эти весомые преимущества способствовали тому, что в наше время видеорегистраторы стали эффективной заменой аналоговой видеотехники.

 

Устройства для передачи изображения

Существуют различные способы передачи телевизионного сигнала:

• Проводные каналы с использованием коаксиальных кабелей, телефонных и волоконно-оптических линий.
• Беспроводные каналы, к которым относятся радио – и ИК-каналы.

Наиболее оптимальными по качеству и стабильности функционирования системы видеонаблюдения считаются коаксиальные кабели. Но, даже в самых лучших образцах, возможное расстояние передачи сигнала не превышает 500 метров.

Если сигнал необходимо передать на большое расстояние, то используют модемы и видеоусилители. Специальные устройства преобразуют и запоминают информацию, а затем передают ее с помощью модема. В зависимости от требуемого качества, время передачи составляет от доли секунды до минуты.

Волоконно-оптические линии используют в случаях, где необходимо высокое качество, конфиденциальность и защита от помех. Спектр их применения практически бесконечен. К недостаткам использования такого кабеля можно отнести их относительно высокую стоимость. Это вызвано тем, что обычные камеры видеонаблюдения не имеют специального выхода для таких проводов и приходится встраивать специальные преобразователи.

В некоторых случаях использование проводных систем является невозможным или нецелесообразным. Например, при работе с переносной и мобильной аппаратурой. Тогда применяются радиоканалы. С их помощью можно передавать сигналы на расстояние нескольких километров. К недостаткам этих систем можно отнести возможность перехвата сигнала преступниками и помехи для бытовой техники.

Чтобы избежать этого применяют инфракрасные или радиосистемы, которые передают сигнал в сантиметровом диапазоне.