Информационно-компьютерная система службы видеонаблюдения

Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины Черниговский государственный технологический университет Кафедра информационных и компьютерных систем Квалификационная работа Информационно-компьютерная система службы видеонаблюдения Компьютерные системы и сети Чернигов, 2011

Техническое задание

Тема работы: Информационно-компьютерная система службы видеонаблюдения.

Предполагаемые технические и эксплуатационные результаты работы:

Информационно-компьютерная система службы видеонаблюдения предназначена для захвата видеоинформации с камер наблюдения, хранения записей в архиве, просмотра, как архивной видеоинформации, так и онлайн трансляций, хранение архивной информации о бизнес структуре предприятия, а также для управления мобильными клиентами службы охраны.

Система должна работать со следующими категориями пользователей: администратор, менеджер архива, оператор, гость и мобильный клиент.

Администратор должен иметь неограниченные права доступа для выполнения всего спектра действий по управлению структурой видеоархива, информацией о наблюдаемых объектах, пользователями. Менеджер архива имеет все права оператора, а также возможность по управлению служебной информацией о наблюдаемых объектах. Оператору система должна предоставлять возможность просмотра видеоархива, «on-line» просмотр с камер видеонаблюдения, поиск событий по личности, поиск событий по дате, поиск видеоархивов по дате, поиск видеоархивов по событиям, а также по перенаправлению видеотрансляции на мобильного клиента. Гостю система должна предоставлять возможность регистрации, также возможность просмотра страницы приветствия.

Проект локальной вычислительной сети (ЛВС) редакции журнала «Мой компьютер», включающий в себя информационный анализ, план прокладки коммуникаций и подбор оборудования. ЛВС содержит 64 компьютера, установленных в 13 отделах.

Локальная вычислительная сеть редакции журналам ой компьютер должна обеспечивать:

— скорость передачи информации 100 и 1000 Мбит/сек;

— беспроводной доступ к сетевым ресурсам;

— сервис ip-телефонии;

— безопасный доступ к Интернету для сотрудников редакции;

— обмен файлами между компьютерами и доступ к общим сетевым ресурсам фирмы;

— защиту от несанкционированного доступа на структурном уровне;

— разделение сети на сегменты, используя VLAN.

Объем текстовой и графической документации

Работа объемом 100−130 с. формата А4, 10 листов формата А1 иллюстраций и чертежей.

Предполагаемая трудоемкость работы — 800 чел-часов.

Плановые сроки по этапам

Предзащита с полным представлением чистовых распечаток текстов и иллюстративного материала 24.05.2011.

Плановый срок защиты работы

Работа планируется к защите на заседании ГЭК 8.06.2011.

Руководитель работы и консультанты по разделам

Руководитель работы — к.т.н., доцент Зайцев С. В., консультант по аппаратной части — ст. преподаватель Хижняк А. В., консультант по охране труда — к. ф-м.н., доцент Никитенко Е.В.

Реферат

Объектом разработки является организация работы службы видеонаблюдения.

Целью квалификационной работы является создание информационно-компьютерной системы службы видеонаблюдения. Система предоставляет просмотр видеозаписей с архива, «on-line» трансляции, информацию о структуре предприятия, возможность редактирования информации о структуре предприятия, управление видеозаписями, одновременный просмотр и запись видео, поиск видеозаписей по различным критериям, возможность сохранения видеозаписей на съемный носитель, подключение пользователей с мобильных устройств. Данная система позволяет работать со следующими категориями пользователей: гость, оператор, менеджер архива, мобильный клиент и администратор.

Основным методом проектирования было нисходящее структурное проектирование с применением языка UML.

В ходе разработки:

— проведен анализ существующих информационно-компьютерных систем видеонаблюдения;

— сформулированы требования к информационно-компьютерной системе службы видеонаблюдения;

— разработана архитектура системы;

— разработан веб-интерфейс для доступа пользователей к ИКС;

— разработана подсистема захвата видео с камер наблюдения и ведения архива видеонаблюдения;

— разработана подсистема управления мобильными клиентами.

В аппаратной части дипломной работы разработан проект локальной вычислительной сети (ЛВС) редакции журнала «Мой компьютер», осуществлен подбор оборудования, а также проведено моделирование работы сети с помощью программы Packet Tracer.

Разработанную ИКС целесообразно применять для предприятий любой мощности совместно с системой видеонаблюдения и распознавания образов, для хранения и структурирования видеоинформации, журнала событий распознавания образов, для автоматизации деятельности предприятия.

Дальнейшее развитие работы возможно в сторону доработки системы контроля доступа на основе журналов событий.

Работа имеет практическую ценность. Расчет экономической эффективности не производился.

ИКС, WEB, JAVA, Hibernate, JAX-WS, RICHFACES, JSF.

Реферат

Об'єктом розробки є організація роботи служби відеоспостереження. Метою кваліфікаційної роботи є створення інформаційно-комп'ютерної системи служби відеоспостереження. Система надає можливість перегляду відеозаписів з архіву, «on-line» трансляції, інформацію про структуру підприємства, можливість редагування інформації про структуру підприємства, управління відеозаписами, одночасний перегляд і запис відео, пошук відеозаписів за різними критеріями, можливість збереження відеозаписів на знімний носій, підключення користувачів з мобільних пристроїв. Дана система дозволяє працювати з наступними категоріями користувачів: гість, оператор, менеджер архіву, мобільний клієнт та адміністратор.

Основним методом проектування було низхідне структурне проектування з застосуванням мови UML.

У ході розробки:

? проведено аналіз існуючих інформаційно-комп'ютерних систем відеоспостереження;

? сформульовано вимоги до інформаційно-комп'ютерної системи служби відеоспостереження;

? розроблена структура системи;

? розроблено веб-інтерфейс для доступу користувачів до ІКС;

? розроблено підсистему захвату відео з камер спостереження та ведення архіву відеоспостереження;

? розроблена підсистема управління мобільними клієнтами.

В апаратній частині дипломної роботи розроблено проект локальної обчислювальної мережі (ЛОМ) редакції журналу «Мій комп`ютер», здійснений підбір обладнання, а також проведено моделювання роботи мережі з допомогою програми Packet Tracer.

Розроблену ІКС доцільно застосовувати для підприємств будь-якої потужності спільно з системою відеоспостереження та розпізнавання образів для зберігання та структурування відеоінформації, журналу подій розпізнавання образів, для автоматизації діяльності підприємства.

Подальший розвиток роботи можливий у бік доопрацювання системи контролю доступу на основі журналу подій.

Робота має практичну цінність. Розрахунок економічної ефективності не проводився.

ІКС, WEB, JAVA, Hibernate, JAX-WS, RICHFACES, JSF.

Abstract

The object of development is the organization of the service video.

The aim of qualifying work is to create an information computer system of

surveillance service. The system provides a view video recordings from the archive, «on-line» events, information about the structure of the enterprise, the ability to edit information about the structure of enterprises, management of video, simultaneous viewing and recording video, search videos by various criteria, the ability to save video to removable media, the connection users with mobile devices. The system allows you to work with such categories of users: visitor, operator, manager of archive, mobile client and administrator.

The main method of design was downward structural design using language UML.

During development:

? an analysis of existing information computer systems of surveillance systems;

? formulate requirements for information computer system the surveillance service;

? developed a system structure;

? developed a web interface for user access to ICS;

? subsystem designed to capture video from surveillance cameras and archivevideo;

? developed a subsystem for managing mobile clients.

In the hardware part of the work developed a project local area network (LAN) of magazine redaction, selection of equipment, and simulated the network using Packet Tracer.

Developed ICS advisable to apply for enterprises of any power together with CCTV system and image recording for storing and structuring of video information and the magazine’s recognition, for automation of the organization.

Further development work is possible in the direction of refinement and access control based on event log.

The work has practical value. Calculation of economic efficiency was not calculated.

ICS, WEB, JAVA, Hibernate, JAX-WS, RICHFACES, JSF.

Системы видеонаблюдения устанавливаются для визуального контроля обстановки на объекте. На сегодняшний день они являются обязательной, а в некоторых случаях основной составляющей любой системы безопасности. Организация видеонаблюдения на объекте в несколько раз увеличивает шансы предотвратить несанкционированное проникновение на объект. В общем виде система видеонаблюдения состоит из видеокамер, устройств записи и воспроизведения. При помощи системы видеонаблюдения можно обезопасить практически любой объект. Хранение и структурирование видеоинформации в архиве требует больших ресурсов.

Запись видеоинформации с камер наблюдения обычно производится на большом отрезке времени, соответственно порождая большие массивы данных, которые необходимо структурировать и хранить, осуществлять эффективный поиск и анализ видеоданных. К структуре архива выдвигаются особенные требования при хранении информации с крупных предприятий. Также система видеонаблюдения должна предоставлять возможность просмотра, как архивных записей, так и видео с камер наблюдения в режиме онлайн.

Современные информационные компьютерные системы служб видеонаблюдения не охватывают всех поставленных перед ними задач и обладают некоторыми недостатками. Основные из них это недостаточная структурированность архива, отсутствие удобных методов поиска записей и взаимодействия с мобильными устройствами, что усложняет работу со службой.

Целью данной работы является разработка информационной компьютерной системы службы видеонаблюдения, которая должна предоставлять возможность захвата видеоданных с камер наблюдения, их структурирование и хранение, предоставление удобного поиска по информационной структуре архива, просмотр, как архивных видеозаписей, так и трансляций с видеокамер в режиме онлайн. Также система должна предоставлять возможность перенаправления потокового видео на мобильные устройства службы охраны, регистрацию событий распознавания личности, запись архивных данных на внешний носитель.

Стремительное развитие и усовершенствование систем видеонаблюдения требует постоянного развития программного и аппаратного обеспечения, которое может предоставить возможность в полной мере использовать их достоинства. Поэтому разработка компьютерных систем видеонаблюдения, отвечающих самым последним требованиям потребительского рынка, является актуальной задачей и предметом научных и практических исследований.

1. Анализ задачи создания Информационно-компьютерной системы службы видеонаблюдения

1.1 Анализ предметной области

В данном пункте был выполнен детальный анализ предметной области, выполнено построение базовой модели ПО, а также произведен анализ существующих в данной предметной области решений.

1.1.1 Описание основных задач ИКС службы видеонаблюдения

Основная задача систем видеонаблюдения — визуальный контроль ситуации на охраняемом объекте службой безопасности, обеспечивая возможность принятия максимально оперативных решений, адекватных каждой конкретной ситуации, регистрация событий и их документирование с помощью различных устройств видеозаписи. Это позволяет документально подтвердить факт нарушения и предоставляет возможность для проведения эффективного анализа каждой ситуации.

Современные системы видеонаблюдения позволяют не только наблюдать и записывать видео, но и программировать реакцию всей системы безопасности при возникновении тревожных событий или ситуаций.

На сегодняшний день имеется широкий выбор оборудования и программного обеспечения для реализации (поддержки) систем видеонаблюдения, ориентированных на улучшение систем безопасности.

Основные области применения систем видеонаблюдения:

а) охранное видеонаблюдение;

б) городская система безопасности;

в) видеоаналитика;

г) видеоконтроль на подвижных обьектах;

д) контроль дорожной обстановки;

е) системы биометрии и распознавания человека;

ж) системы распознавания образов;

з) системы аудиорегистрации;

и) систе6мы оповещения;

к) безопасность и автоматизация аэропортов, торговли, банков.

Чтобы своевременно, оперативно и эффективно предоставить видеоинформацию диспетчеру, необходимы специализированные средства визуализации, одним из таких систем является видеостена. Современные технологии предоставляют очень широкие возможности для создания систем визуализации, предназначенных для коллективного просмотра информации.

Видеостена представляет собой единый полиэкран, обеспечивающий яркое красочное изображение в условиях высокой внешней освещенности и состоящий из нескольких видеокубов, управляемых специальным контроллером или иными средствами. Модульный принцип позволяет создавать видеостены сколь угодно больших размеров в соответствии с требованиями заказчиков.

Для эффективного поиска и хранения видеоинформации необходима систематизация всех сведений, сведение их в базы данных, из которых потом легко можно извлечь любые нужные данные. Кроме базы данных необходимо также иметь программный комплекс с удобным пользовательским интерфейсом, конфигурированием параметров системы, относящихся к структуре и деятельности предприятия.

Программный продукт, реализующий функции службы видеонаблюдения должен обеспечивать:

а) хранение видеозаписей;

б) on-line видеонаблюдение;

в) одновременный просмотр видео и запись;

г) управление видеоархивом;

д) политику ограничения доступа к видеоархиву;

е) возможность сохранения видеоданных на внешний носитель;

ж) удобный поиск видеозаписей.

Задача службы видеонаблюдения состоит, прежде всего, в том, чтобы эффективно структурировать и управлять видеоданными накопленными за большой промежуток времени.

Основная цель, которую преследует пользователь программного продукта — получить максимум информации о наблюдаемых объектах в определенный промежуток времени.

1.1.2 Построение базовой модели предметной области

В результате разработки концептуальной модели предметной области были выделены следующие сущности системы, изображенные на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 — Концептуальная модель предметной области Сущность «Категория» является абстрактной сущностью представляющей категорию. С помощью данной сущности выполняется построение древовидной структуры, которая и будет описывать иерархическую структуру предприятия. Содержит название категории и подробное описание. Описание сущности «Категория» представлено в таблице 1.1.

Таблица 1.1 — Описание сущности «Категория»

Сущность «Наблюдательный пункт» используется для хранения информации о наблюдательных пунктах. Сущность содержит поля IP адреса и подробное описание наблюдательного пункта. Описание сущности «Наблюдательный пункт» представлено в таблице 1.2.

Таблица 1.2 — Описание сущности «Наблюдательный пункт»

Сущность «Часть записи» используется для хранения информации о части сохраненного видео потока. Сущность содержит поля размера файла, время и дату начала захвата, время и дату окончания захвата видеопотока и путь к файлу. Описание сущности «Часть записи» представлено в таблице 1.3.

Таблица 1.3 — Описание сущности «Часть записи»

Сущность «Сотрудник» используется для хранения информации о сотрудниках предприятия. Содержит поля имени, отчества, фамилии, даты рождения, должность, адрес проживания. Описание сущности «Сотрудник» представлено в таблице 1.4.

Таблица 1.4 — Описание сущности «Сотрудник»

Сущность «Атрибут» используется для хранения атрибутов описывающих категории и пункты наблюдения. Содержит поля названия атрибута, значения атрибута. Описание сущности «Атрибут» представлено в таблице 1.5.

Таблица 1.5 — Описание сущности «Атрибут»

Сущность «Тип атрибута» используется для хранения информации о типе атрибута. Содержит поля названия типа и сам тип атрибута. Данная информация необходима для правильной интерпретации значения атрибута. Описание сущности «Тип атрибута» представлено в таблице 1.6.

Таблица 1.6 — Описание сущности «Тип атрибута»

Сущность «Событие распознавания личности» используется для хранения информации о событиях распознавания образов. Содержит поля времени и даты фиксации сотрудника на определенной камере. Описание сущности «Событие распознавания личности» представлено в таблице 1.7.

Таблица 1.7 — Описание сущности «Событие распознавания личности»

Сущность «Параметр настройки кодека» используется для хранения информации, которая представляет собой параметры конфигурации кодека. Содержит поля названия атрибута и значения. Описание сущности «Параметр настройки кодека» представлено в таблице 1.8.

Таблица 1.8 — Описание сущности «Параметр настройки кодека»

1.2 Анализ существующих решений

Рассмотрим существующие программное обеспечение, применяемые для видеонаблюдения, а также выделим механизмы, которые могли бы использоваться в проектируемой компьютерной системе, и проанализируем достоинства и недостатки существующих систем.

1.2.1 Программное обеспечение видеонаблюдения TRASSIR

Программное обеспечение видеонаблюдения TRASSIR обеспечивает работу с IP видеокамерами и IP видеосерверами Lancam и Lanser, а так же оборудованием сторонних производителей. Разработчиком данного программного обеспечения является компания DSSL. Это программное обеспечение обеспечивает работу с IP-видеоустройствами производства как DSSL, так и других производителей. Список поддерживаемых марок и устройств включает наиболее популярные, такие как Axis, D-Link, ACTi, Vivotek, Hikvision и множество других.

Программное обеспечение TRASSIR владеет набором специализированных интеллектуальных функций. Программа видеонаблюдения TRASSIR может поставляться с дополнительными расширенными возможностями. Распознавание номеров транспортных средств AutoTRASSIR обладает мощным функционалом, не требует настроек и имеет высокую производительность. ActiveDomeфункция управления поворотными камерами SpeedDome. Ускоряет работу оператора, позволяет контролировать множество поворотных камер. В сочетании с SIMT — объектным детектором нового поколения, дает возможность автоматического сопровождения целей скоростными поворотными камерами SpeedDome. Видео регистратор, оснащенный детектором SIMT, имеет возможность событийного анализа видеозаписей. Данный функционал может работать на IP видеокамерах и IP видеосерверах Axis.

Программное обеспечение TRASSIR позволяет осуществлять видеонаблюдение через интернет (видеонаблюдение онлайн). Существует два варианта организации интернет видеонаблюдения. Первый, с помощью клиентской части программного обеспечения видеонаблюдения (толстый клиент), а другой вариант с помощью Интернет браузера (тонкий клиент).

Программное обеспечение TRASSIR имеет возможность записи многоканального видео. В зависимости от мощности используемого видеорегистратора, выполняющего роль видеоархива, с программным обеспечением видеонаблюдения TRASSIR поддерживается запись до 128-ми каналов видео разрешения D1 (полный кадр) и в реальном времени 25 кадров в секунду каждый канал. Видеорегистраторы с программой видеонаблюдения TRASSIR позволяют одновременно с записью осуществлять просмотр «живого» видео, воспроизведение видео из архива, передачу в сеть большому числу потребителей. Так же, все другие операции по настройке не прерывают записи. Для записи большого числа каналов программное обеспечение использует технологию MultiStor, равномерно распределяющую записи по всем подключенным дискам. Также данная технология увеличивает надежность сохранения записей при использовании всего объема дисков, так как при выходе из строя одного из дисков, будет потеряна только часть информации, в отличии, например, от технологии RAID0 или JBOD. Распределение записи по всем доступным дискам снижает нагрузку на каждый диск в отдельности и не позволяет третировать запись при воспроизведении или копировании данных с какого-либо из дисков.

Данная система имеет высокую степень масштабируемости. Легко расширяема. Один видеорегистратор на базе TRASSIR может записывать до 128 каналов видео (25 Fps D1 на канал). Программное обеспечение TRASSIR позволяет объединить несколько видеорегистраторов TRASSIR в единый комплекс, что дает возможность построить систему на большое количество каналов.

Программное обеспечение TRASSIR поддерживает детектирование движения. Помимо детекторов движения, строенных в IP видеокамеры и IP видеосерверы, возможно использование других детекторов поставляемых с программой видеонаблюдения TRASSIR. Например, GenericDetector, который имеет функцию детектирования лиц в поле зрения видеокамер и может детектировать медленное и быстрое движение. Опционально возможно приобретение мощного и многофункционального детектора (детектор видеоаналитики) SIMT, обладающего широкими возможностями по детектированию движения, особенно в уличных условиях.

Данную систему возможно интегрировать с охранно-пожарной сигнализацией (ОПС) и системами контроля доступа (СКД). На рисунке 1.3 показана возможная схема интеграции систем.

Рисунок 1.3 — Схема интеграции систем Система имеет возможность ретрансляции видео по сети. Помимо того, что программное обеспечение для IP видеонаблюдения TRASSIR получает данные с IP видеокамер и серверов, поддерживается дальнейшая ретрансляция этих потоков. Это позволяет обойти ограничения на количество подключений к IP видеокамерам — клиенты ПО TRASSIR бесплатны и компьютер выдерживает в сотни раз больше подключений, чем само IP устройство. Или, можно использовать программу видеонаблюдения TRASSIR, как шлюз. Чтобы не перегружать канал, по которому передается видео с IP видеокамеры (например, это может быть xDSL, GPRS или что-то иное) несколькими соединениями.

Программное обеспечение обладает следующими возможностями:

— просмотр живого видео;

— видеонаблюдение через интернет (онлайн);

— управление архивными записями;

— тонкая настройка приложения;

— подключение к другим видеорегистраторам TRASSIR;

— просмотр видеоархивов;

— управление настройками и телеметрией PTZ.

Программное обеспечение для IP видеонаблюдения TRASSIR имеет регулируемые ограничения прав доступа к настройкам и функциям. Существует возможность назначить права пользователям, как просмотр определенных камер, так и их настройка, доступ к архивам, сетевым функциям. Количество пользователей с разными правами доступа не ограничено.

Программное обеспечение TRASSIR поддерживает событийную модель поведения. Любое событие, помимо регистрации в журнале, может быть использовано для программирования реакции. Например, ПО TRASSIR может отправить SMS или Email сообщение по срабатыванию детектора движения. Или поворотная видеокамера может быть предустановлена в сохраненную позицию по событию с другой видеокамеры.

В зависимости от мощности видеорегистратора TRASSIR может одновременно воспроизводить до 16 и более каналов видео. Поиск видеозаписей может осуществляться как по времени, так и по событиям (CMS). Выбранные фрагменты могут быть скопированы на съемные носители. Поддерживается воспроизведение архива с удаленных устройств (например, архивов с жестких дисков, установленных в Lanser).

Система поддерживает работу по расписанию. Запись может быть задана с точностью до минуты для каждой видеокамеры, как по детектору движения, так и постоянно. События в DVR могут быть заданы с отсрочкой по времени или исполнению в определенное время.

Данная система является хорошо функционально укомплектованной. Основным преимуществом является набор таких функций, как сопровождение цели, распознавание автомобильных номеров, интеграция с другими системами, такими как системы пожаротушения. Недостатком является высокая стоимость системы.

1.2.2 Программное обеспечение видеонаблюдения NMS

NMS — NOVUS MANAGEMENT SYSTEM является профессиональным решением для построения системы видеонаблюдения на базе сети TCP/IP в режиме CLIENT-SERVER.

Широкий ряд конфигураций и настроек видеопотоков сервера NMS позволяет создать комплексную систему мониторинга с несколькими локализациями (пунктами) наблюдения и регистрации видео с персональными операторскими рабочими местами. Удобный конфигурируемый интерфейс пользователя и режим работы с несколькими мониторами. Клиентское программное обеспечение позволяет опубликовывать онлайн видео в сети.

Функции программного обеспечения NMS:

— программное обеспечение для удалённого соединения с сервером NMS в режиме «живого» просмотра

— одновременный просмотр до 128 видеопотоков в двух отдельных окнах

— воспроизведение потоков RTSP с сервера NMS или непосредственно с IP камеры на сайте либо при помощи программы-проигрывателя

— интуитивно распознаваемый интерфейс, позволяющий создавать собственные рабочие панели системы

— использование приложения для работы с несколькими мониторами

— удобное графическое расписание записи, регулируемое независимо для каждого канала видео

— полнофункциональное обслуживание оборудования, управляемого по протоколам Novus-C, Novus-C1, Novus-C2 и Pelco-D при помощи панели PTZ или мыши

— запись аудио и «real-time» — прослушивание для каждого канала видео

— новый алгоритм быстрого конвертирования в файлы mpeg4

— управление доступом пользователей к системе

— удобная и простая работа с закладками (картами)

— создание собственных окон для просмотра изображений

— графическая визуализация тревожных событий и процессов, относящихся к конкретным локализациям и устройствам

— расширенная система поиска в реестре событий с возможностью непосредственного воспроизведения

— система распределения дискового пространства с возможностью управления свободным местом для записи каждого канала независимо На рисунке 1.4 показан пользовательский интерфейс предоставляемый программным обеспечением NMS — NOVUS MANAGEMENT SYSTEM.

Рисунок 1.4 — Пользовательский интерфейс Данная система выполняет основные функции видеонаблюдения, но не имеет функций по распознаванию образов. Таким образом, система не поддерживает распознавание личности, автомобильных номеров и т. д. Основным преимуществом системы является её бесплатность.

1.2.3 Программное обеспечение видеонаблюдения VOCORD Phobos Video

Аппаратно-программный комплекс VOCORD Phobos Video предназначен для построения высокопроизводительных многоканальных цифровых систем видеонаблюдения.

VOCORD Phobos является классической компьютерной системой видеонаблюдения, которая строится на базе плат видеозахвата, устанавливающихся в стандартной PC платформе.

Отличительной особенностью является использование аппаратной компрессии видеосигнала, что позволяет создавать многоканальные комплексы на базе стандартных компьютерных платформ.

Архитектура клиент/сервер системы VOCORD Phobos позволяет создавать большие распределенные комплексы с практически неограниченной суммарной производительностью. Несколько станций записи объединяются в единую систему через TCP/IP сеть с единым администрированием и общим распределенным архивом записей. При этом отключение любой из станций не влияет на работоспособность остальных и системы в целом.

Подключение сетевого клиента в режиме просмотра сквозных каналов или записей из архива увеличивает загрузку системы всего на 3−5%. Таким образом, количество сетевых подключений фактически ограничивается пропускной способностью сети. VOCORD Phobos ориентирован на работу с архивами, содержащими миллионы записей. Удобная система поиска и сортировки обеспечивает быстрый доступ к записям, их просмотр, удаление, репликацию и экспорт в файлы стандартных форматов. Наличие гибких настроек расписания позволяет выполнять эти же функции автоматически, без постоянного участия оператора. Таким образом, обеспечивается работа системы в необслуживаемом режиме. VOCORD Phobos поддерживает репликацию записей на сменные носители (магнитооптические диски, DVD и др.) или на удаленные серверы архивации через TCP/IP-сеть.

Аппаратно-программный комплекс VOCORD Phobos Video предоставляет такие возможности:

— одновременный мониторинг, запись в архив и просмотр записей из архива;

— высокая точность синхронизации видео и аудио данных (< 40 мс);

— запись по детектору движения, по расписанию или по срабатыванию датчика;

— репликация и удаление записей по расписанию;

— интеллектуальный детектор движения до 6480 зон детекции;

— полнофункциональный удаленный доступ;

— открытый интерфейс для интеграции с другими приложениями;

— изменение размера кадра при просмотре, автоматическая адаптация к каналам передачи данных с ограниченной пропускной способностью;

— многоуровневая система безопасности.

Основные особенности данного аппаратно-программного комплекса:

— Покадровая компрессия видеосигнала.

— Высокая производительность системы благодаря использованию аппаратной компрессии видеосигнала.

— Возможность масштабирования видеопотоков.

— Прореживание видеопотока.

— Распределённая архитектура с неограниченной масштабируемостью по числу каналов и глубине архива.

На рисунке 1.5 представлена возможная схема масштабируемой системы.

Рисунок 1.5 — Схема масштабируемой системы

Сетевая конфигурация системы включает объединенные в локальную сеть серверы записи, архивные серверы и удаленные рабочие места операторов. Комплекс легко масштабируется, при этом число каналов видео и аудио может наращиваться неограниченно.

Система имеет «клиент/серверную» архитектуру, благодаря чему возможно подключение практически неограниченного числа удаленных рабочих мест.

На рисунке 1.6 представлен интерфейс системы видеонаблюдения для пользователя.

Рисунок 1.6 — Интерфейс программы системы видеонаблюдения VOCORD Phobos Video

Отличительной особенностью системы VOCORD Phobos является возможность объединения физических каналов связи в логические каналы. Это позволяет гибко настраивать параметры срабатывания записи по каналам, объединенным по различным признакам. Например, при срабатывании хотя бы одного канала (срабатывании детектора движения, поступления сигнала от датчика и т. п.), начинается синхронная запись по всем каналам, включенным в логический канал. Воспроизведение записей с логических каналов так же осуществляется синхронно.

Что касается архива системы VOCORD Phobos, помимо оперативного архива на жестких дисках (постоянных носителях) станции записи, в системе предусмотрена функция репликации записей на внешние (сменные) носители для резервирования и долговременного хранения. Для создания подобного архива используются устройства записи на носители большой емкости (магнитооптический дисковод, CD, DVD и др.). Репликация на сменные носители может производиться как выборочно по команде оператора, так и автоматически по расписанию.

Особенностью системы является её аппаратная реализация, с одной стороны это обеспечивает быстрое кодирование и декодирование видеоданных, но также приводит к высокой стоимости. Система является легко масштабируемой. Также недостатком системы является невозможность её интеграции с другими системами.

1.2.4 Сравнение характеристик существующих ИКС

В результате проведенного анализа существующих решений, можно отметить факт отсутствия однозначно удобной для пользователя системы среди рассмотренных вариантов. Либо система не позволяет интегрироваться с другими инфраструктурными решениями предприятия, либо не имеет гибкую, настраиваемую структуру данных, что не позволяет внедрить систему без потери соответствия с информационной структурой, либо очень дороги. Рассматривались как коммерческие, так и свободные проекты.

На основании анализа компьютерных систем видеонаблюдения была составлена таблица, которая содержит сравнительные функциональные особенности систем. Сравнительная характеристика систем приведена в таблице 1.9.

Таблица 1.9 — Сравнительная таблица параметров рассмотренных систем видеонаблюдения

Несмотря на очевидные достоинства существующих систем видеонаблюдения, таких как: управление поворотами камер, детектирование движения, распознавание образов, у них есть ряд весьма существенных недостатков.

Так, системы видеонаблюдения не поддерживают взаимодействие с мобильными клиентами, многие реализованы в качестве «толстого» клиента, не позволяют полностью отражать бизнес структуру предприятия и как следствие, не имеют удобных средств для поиска информации, также не поддерживают интеграцию с централизованными хранилищами регистрационной информации.

1.3 Постановка задачи на разработку системы

Анализ рассмотренного программного обеспечения для ИКС службы видеонаблюдения показал, что индивидуальные возможности каждого из них не позволяют обеспечить выполнение необходимых задач. В частности, необходимо отметить отсутствие средств позволяющих эффективно структурировать архив видеоданных и журнал событий, взаимодействовать с мобильными устройствами.

На основе произведенного анализа можно сформировать и обосновать требования к разрабатываемой информационно-компьютерной системе службы видеонаблюдения.

1.3.1 Определение общих требований к разрабатываемой системе

Система должна быть легко интегрируемой с различными системами видеонаблюдения, использовать открытые стандарты и протоколы для того, чтобы система могла свободно поддерживаться и развиваться вместе с бизнесом.

Система должна обеспечивать безопасность данных путем разграничения доступа пользователей к сервисам системы. Для этого ИКС должна работать со следующими категориями пользователей: Администратор, Менеджер видеоархива, оператор, мобильный клиент и Гость.

Для всех пользователей система должна предоставлять удобный пользовательский интерфейс для быстрого поиска и редактирования данных.

Для администратора система должна предоставлять возможность управления пользователями: просмотр, добавление, удаление администраторов и менеджеров, просмотр и удаление пользователей, управление их правами. Также система должна предоставлять возможность управления структурой видеоархива таким образом, чтобы максимально приблизить её к бизнес-структуре предприятия, а также хранение служебной информации о наблюдаемых объектах. Система должна обеспечивать управление видеозаписями, «on-line» трансляциями, журналом событий, управление набором захватываемых потоков видеоданных.

Разрабатываемая система должна обеспечивать конфиденциальность данных, то есть полностью закрыть доступ не авторизированным пользователям.

Оператору система должна предоставлять возможность просмотра видеоархива, «on-line» просмотр с камер видеонаблюдения, поиск событий по личности, поиск событий по дате, поиск видеоархивов по дате, поиск видеоархивов по событиям, перенаправление потокового видео с камер на мобильного пользователя.

Мобильному пользователю система должна предоставлять возможность просмотра онлайн трансляции.

Менеджеру видеоархива система должна предоставить те же возможности, что и оператору, а также функции по управлению служебной информацией о наблюдаемых объектах.

1.3.2 Определение требований к архитектуре системы

Архитектура информационной компьютерной системы службы видеонаблюдения должна обеспечивать гибкость и независимость между всеми компонентами систем для избегания избыточной логики и повышению частоты повторного использования. Архитектурная модель должна быть нейтральной относительно поставщика платформы, так как привязка к какой либо проприетарной платформе приведет к ограничению в функциональности и невозможности использования других решений. При разработке архитектуры системы необходимо предусмотреть возможность изменения структуры хранения данных, таким образом необходимо спроектировать структуру данных максимально универсальной, что предоставит возможность точно отражать бизнес структуру предприятия. Компоненты системы нужно реализовать как автономные относительно своей основной среды выполнения, для перемещения системы с одной среды выполнения в другую.

При разработке архитектуры системы необходимо учесть возможность интеграции системы с другими системами, для успешного развития системы в рамках предприятия. Таким образом, необходимо использовать открытые протоколы связи, для легкой интеграции с другими системами.

Так как архитектура системы состоит из нескольких компонентов, появляется необходимость в обеспечении контроля доступа к каждому компоненту системы и централизованном хранении регистрационной информации о группах и пользователях.

При разработке архитектуры системы ИКС необходимо предусмотреть возможность замены используемой базы данных на другую, для этого необходимо вынести функции работы с БД в отдельные классы, также необходимо предусмотреть возможность изменения или доработки бизнес-логики системы, следовательно, ее тоже необходимо выносить в отдельный слой.

Также необходима возможность проверки правильности работы реализованных методов и отладки путем тестирования для обнаружения ошибок и некорректной работы системы.

1.3.3 Определение требований к графическому интерфейсу

Основными пользователями данной системы будут выступать операторы системы видеонаблюдения. Образование пользователей может варьироваться от общего среднего до высшего. Данная категория пользователей должна обладать основными навыками по работе с компьютером. Система не рассчитана на людей с ограниченными возможностями, пользователи должны быть зрячими, способными пользоваться клавиатурой и мышью, а также психически здоровыми. Система не накладывает жестких возрастных ограничений. Система рассчитана на пользователей возрастом в среднем от 18 до 55 лет.

Так как операторы будут использовать систему на протяжении долгого периода времени, необходимо реализовать интерфейс таким образом, чтобы он не содержал слишком ярких и контрастных цветов и цветовых переходов, дабы избежать раздражающего эффекта.

Интерфейс разрабатываемой системы должен быть интуитивно понятным, простым в использовании, построенным с использованием основных привычных компонентов интерфейса.

Графический интерфейс разрабатываемой системы должен быть представлен в двух вариантах. В первом варианте графический интерфейс пользователя будет представлять собой тонкий клиент в виде веб-приложения. Данный интерфейс будет использоваться операторами, менеджерами архива и администратором для управления системой. Данный интерфейс должен содержать компонент по просмотру видеозаписей из архива, также компонент по просмотру онлайн трансляций с видеокамер. Интерфейс должен предоставлять набор компонентов по просмотру и управлению информационной структуры архива.

Управление видеоархивом должно осуществляться через набор графических компонент расположенных на веб-интерфейсе. Управление настройками захвата видео с камер наблюдения также должно осуществляться пользователем через веб-интерфейс.

Во втором варианте должен предоставляться интерфейс для мобильных устройств в виде толстого клиента. Данный интерфейс должен предоставлять возможность просмотра онлайн видеотрансляций на мобильном устройстве.

Также необходимо предоставить систему справочной информации по использованию системы для различных категорий пользователей.

На основании проведенного анализа интерфейс разрабатываемой системы должен быть кросс-браузерным, то есть идентично отображать информацию в большинстве современных браузерах.

Пользовательский интерфейс должен соответствовать стандарту XHTML 1.0. XHTML — это основанный на XML язык разметки гипертекста, максимально приближенный к текущим стандартам HTML. XHTML отличается от HTML строгостью написания кода. Если HTML позволял писать практически любые конструкции и браузер их корректно распознавал, то теперь, с появлением XHTML, это стало невозможным. Последний требует строгого соблюдения всех правил, предъявляемых W3C. Строгие требования к оформлению XHTML-кода позволяют избежать многих ошибок на стадии написания и отладки.

Также пользовательский интерфейс должен соответствовать стандарту CSS консорциума W3C. На данный момент существует вторая и третья версия, однако они не полностью поддерживается некоторыми браузерами. Наиболее полно стандарт CSS поддерживается многими (даже старыми) пользовательскими агентами только версии 1.0. Следовательно, разрабатываемый интерфейс пользователя должен соответствовать CSS 1.0.

1.3.4 Определение требований к безопасности системы

Данная система хранит видеозаписи с территории предприятия, перемещение сотрудников, регистрация событий и сотрудников предприятия. Таким образом, система оперирует конфиденциальными данными. По этой причине система должна обеспечивать безопасность конфиденциальных данных. Система должна предусматривать разграничение доступа на основе прав и ролей пользователей. Также, для обеспечения универсальности системы, она должна поддерживать универсальное хранилище регистрационной информации. Это предоставит надежную защиту информации и высокую интеграционную способность системы.

1.3.5 Определение требований к мобильным устройствам

На данный момент наиболее популярной операционной системой для мобильных устройств является Android OS. Данная платформа предоставляет широкие возможности, как для пользователей системы, так и для разработчиков. Данная ОС хорошо документирована, а также имеется большой набор учебных материалов. Таким образом, ИКС службы видеонаблюдения должна быть ориентированной на данную операционную систему и обеспечить взаимодействие с мобильными устройствами под операционной системой Android.

В данном разделе был выполнен детальный анализ предметной области, проведено построение базовой модели ПО, произведен анализ существующих в данной предметной области решений, анализ требований к программной и аппаратной частям ИКС и выполнена постановка задачи на разработку системы.

В данной работе предлагается разработка информационно-компьютерной системы службы видеонаблюдения. Разрабатываемая система предназначена для использования на предприятиях любой мощности совместно с системой видеонаблюдения и распознавания образов с целью хранения и структурирования видео информации, а также журнала событий распознавания образов.

Основными задачами системы будет являться: предоставление видео записей с архива, «on-line» трансляции, информации о структуре предприятия, редактирование информации о ней, управление видеозаписями, одновременный просмотр и запись видео, поиск видеозаписей по наблюдательным пунктам, по времени и дате, по событиям, по сотрудникам. Также возможность сохранения видеозаписей на съемный носитель, подключение пользователей с мобильных устройств.

2. Разработка ИКС службы видеонаблюдения

2.1 Определение и описание ролей пользователей ИКС службы видеонаблюдения

В результате анализа ИКС службы видеонаблюдения были выделены внешние сущности (актеры), с которыми взаимодействует проектируемая система, и сервисы, которые данная система предоставляет актерам.

В системе были выделены следующие актеры:

— «Администратор» — авторизованный пользователь системы, имеющий неограниченные права доступа для выполнения всего спектра действий по управлению структурой видеоархива, информацией о наблюдаемых объектах, пользователями;

— «Гость» — это незарегистрированный пользователь, которому система предоставляет возможность регистрации, также возможность просмотра страницы приветствия. После регистрации гость переходит в статус оператора только после активации учетной записи администратором.

— «Оператор» — авторизованный пользователь системы, которому система предоставляет возможность просмотра видеоархива, «on-line» просмотр с камер видеонаблюдения, поиск событий по личности, поиск событий по дате, поиск видеоархивов по дате, поиск видеоархивов по событиям, управление мобильными клиентами.

— «Менеджер видеоархива» — авторизованный пользователь системы, которому доступны все действия оператора, а также возможность по управлению служебной информацией о наблюдаемых объектах.

— «Мобильный клиент» — авторизованный пользователь системы, которому доступен только просмотр онлайн трансляции, которую на него перенаправил оператор.

UML-диаграмма, отражающая наследование вариантов использования системы представителями различных сущностей приведена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 — Диаграмма наследования вариантов использования системы

2.1.2 Варианты использования системы для сущности «Гость»

Диаграмма вариантов использования для актера «Гость» системы представлена на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 — Диаграмма вариантов использования для актера «Гость»

Зарегистрироваться гость может путем ввода своих данных на форме регистрации. После этого создается не активированная учетная запись с правами оператора, активировать учетную запись имеет право только администратор. После успешной регистрации и активации гость приобретает статус оператора и его права.

Авторизоваться пользователь может, введя логин и пароль, после чего согласно роли ему предоставляются соответствующие сервисы.

Просмотреть страницу приветствия. Пользователю предоставляется информация о компании, спектре её услуг.

2.1.3 Варианты использования системы для сущности «Оператор»

Диаграмма вариантов использования для актера «Оператор» системы представлена на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 — Диаграмма вариантов использования для актера «Оператор»

Оператору система предоставляет возможность просмотра видеоархива, «on-line» просмотр с камер видеонаблюдения, поиск событий по личности, поиск событий по дате, поиск видеоархивов по дате, поиск видеоархивов по событиям, сохранение видеофайлов на внешнем носителе.

Редактировать профиль. Позволяет пользователю изменить пароль, адрес электронной почты, редактировать личные данные.

Просмотр видеоархива. Данная возможность позволяет выбрать интересующие видео файлы по дате и просмотреть их.

«On-line» просмотр с камер видеонаблюдения. Позволяет получить список активных камер видеонаблюдения и просмотреть видеотрансляцию в режиме «On-line».

Поиск событий по личности. Позволяет получить список событий по конкретной личности, а в дальнейшем получить список видеозаписей, на которых зарегистрировано событие.

Поиск событий по дате. Позволяет получить список событий по определенным временным рамкам.

Поиск видеоархивов по событиям. Позволяет получить список видеофайлов, на которых зарегистрировано определенное событие.

Поиск видеофайлов по категориям и атрибутам. Предоставляет возможность получить видеофайлы, принадлежащие определенной категории с атрибутами.

Поиск видеозаписей по камере наблюдения. Позволяет получить список видеофайлов по определенной камере наблюдения.

Сохранение видеофайлов на внешнем носителе. Позволяет оператору скачать видеофайлы или группу видеофайлов и сохранить их на внешний носитель.

2.1.4 Варианты использования системы для сущности «Менеджер видеоархива»

Диаграмма вариантов использования для актера «Менеджер» системы представлена на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4 — Диаграмма вариантов использования для актера «Менеджер»

Менеджеру видеоархива предоставляются все операции доступные Оператору, но также менеджер имеет возможность редактирования и заполнения архива служебными данными.