Аппаратное обеспечение сети

С целью наблюдения за автостоянкой, примыкающей к одному из зданий, было принято решение установить уличную камеру видеонаблюдения. Нередко таким камерам приходится работать при повышенной влажности, низких температурах, в условиях плохой освещенности и низкой видимости.

Практически все уличные камеры комплектуются термокожухами для защиты от пыли, снега, дождя, а также для обеспечения условий для нормальной работы видеокамеры в широком температурном диапазоне. Термокожухи имеют нагреватели с термостатом, которые автоматически включаются при низких температурах. Также уличные камеры обычно имеют герметичный корпус с солнцезащитным козырьком, никелированные гермовводы, оптически полированное стекло и дополнительный фильтр по питанию.

Главный критерий выбора внешней (уличной) камеры — это ее чувствительность. На предприятии ООО «Семь Вершин» предусматривается круглосуточная работа уличной камеры, которая также включает в себя и ночное наблюдение. В таком случае, исходя из таблицы 1.1, необходимо выбрать камеру с чувствительностью 0,01 Лк. Также к камере предъявляются следующие требования:

камера должна быть типа «День/Ночь». Камера такого типа днем работает в цветном режиме, а ночью автоматически переключается в черно-белый режим для лучшего отображения объектов;

необходимо наличие инфракрасной подсветки для ночного наблюдения и наблюдения в условиях недостаточной освещенности.

С помощью онлайн-калькулятора, который позволяет вычислить фокусное расстояние объектива камеры и соответствующий угол обзора, был произведен расчет соответствующих величин.

Автостоянка примыкает непосредственно к зданию, а камеру планируется закрепить на стене, на высоте 3−4 м. Ширина и длина автостоянки приблизительно равны 8 и 7 м соответственно. Расстояние от камеры на стене до центра автостоянки (по диагонали) приблизительно равно 6 м. Из полученных данных калькулятора на рисунке 1.8 видно, что оптимальное фокусное расстояние объектива приблизительно равно 3.6 мм, а угол обзора примерно равен 70°. Таким образом, необходимо выбрать уличную камеру, учитывая эти показатели.

В таблице 1.2 представлены две уличные камеры и их характеристики.

Таблица 1.2 — Уличные камеры.

Обе уличные камеры удовлетворяют критериям отбора. Первая камера EW969S-10 имеет лучшие характеристики по сравнению со второй: разрешение, чувствительность, качество матрицы, температурный диапазон. Цена этой камеры соответственно выше. Но учитывая, что OOO «Семь Вершин» является предприятием малого бизнеса, финансовый вопрос играет достаточно серьезную роль. Поэтому оптимальным выбором будет модель камеры PN-C-B3.6IRN. Ее характеристик вполне достаточно для реализации поставленных задач, а довольно низкая стоимость по сравнению с первой камерой является несомненным преимуществом.

Стандартный и наиболее востребованный тип камер для видеонаблюдения. Возможны варианты установки миниатюрных цилиндрических или купольных камер.

Цилиндрические камеры, несмотря на малый размер, способны обеспечивать достаточно высокое качество съемки. Обычно оснащаются кронштейном с шаровым шарниром, крепящимся в резьбовом отверстии с диаметром ¼ или 1/8 дюйма, которое расположено в торце корпуса, противоположном объективу. Реже кронштейн крепится на камеру с помощью хомута. Корпус цилиндрических камер обычно лучше защищен от воздействия пыли и влаги, чем у квадратных. Нижний предел диапазона рабочих температур у этих телекамер может достигать -10 °С. Это позволяет использовать такие видеокамеры не только в различных производственных и складских помещениях, но даже на улице (при условии достаточно мягкой зимы и навеса для защиты от осадков). Микрофоны в цилиндрические камеры обычно не встраивают. Такие камеры очень популярны среди любителей скрытого наблюдения. При установке этих камер можно обойтись одним отверстием в стене, которое за пару минут делается стандартным буром диаметром 20 мм. Для фиксации камеры можно спокойно применять довольно жидкий раствор, не опасаясь его протекания в корпус и повреждения электроники. У малогабаритных камер, в том числе цилиндрических, есть два неоспоримых преимущества — низкая цена и простота монтажа [4].

Купольные камеры нашли широкое применение в различных системах обеспечения безопасности помещений. Первое преимущество состоит в том, что устройство купольных камер позволяет сотрудникам ощущать комфорт в помещении, избавиться от пристального взгляда обычной видеокамеры. Полупрозрачные кожухи купольной видеокамеры не позволяют определить, куда именно направлен взгляд видеокамеры, создается ощущение факта наблюдения, а не целенаправленного осмотра. Вторая причина, по которой лучше выбрать купольную камеру, состоит в том, что они малозаметны и имеют противоударную форму. Это сокращает возможность их выхода из строя. Помимо этого, купольные камеры лучше всего приспособлены к экстремальным значениям и перепадам температур, изменениям во внешней среде, таким как наличие пыли, испарений, химикатов, высокой влажности. По сравнению со стандартными камерами, подобные камеры имеют малорасчлененный корпус, что снижает попадание внутрь различного мусора, испарений. Поэтому подобное устройство требует замены или ремонта, гораздо реже [4].

Сравнив два типа внутренних корпусных камер, стоит остановить выбор на купольных камерах по следующим причинам:

малозаметны и имеют противоударную форму;

гармонично вписываются в интерьер помещения;

лучше приспособлены к перепадам температур;

имеют герметичный корпус;

повышенный срок службы по сравнению с купольными камерами.

Две модели купольных камер представлены в таблице 1.3.

Таблица 1.3 — Купольные камеры внутренней установки.

Сравнив характеристики двух камер, видно, что разрешение практически одинаково, однако несмотря не меньшую стоимость модели PROvision ASD-2 она имеет лучшую чувствительность. Этот факт позволяет ей лучше видеть объекты в темноте. Поэтому выбор стоит остановить на первой камере (PROvision ASD-2).

Питающие провода от камер подключаются к источнику питания. Блок питания необходимо использовать качественный, желательно российского производства. Это обеспечит долгий срок службы и стабильную работу всей системы видеонаблюдения.

Каждая камера имеет характеристику «питание», например «9−15V DC/0,1А». Это означает, что камера питается от постоянного напряжения 9−15 В, а потребление тока камерой — 0,1А. В таком случае необходимо использовать блок питания, имеющий выходное напряжение в диапазоне от 9 до 15 В (например, 12В) и максимальную силу тока более 0,1А.

К одному блоку питания возможно подключение нескольких камер. В этом случае необходимо суммировать параметр «сила тока» каждой камеры. То есть для подключения например, двух камер, имеющих вышеописанную характеристику, необходим блок питания с максимальной силой тока не менее 0,2А [1].

Для организации системы видеонаблюдения необходимо наличие регистрирующего устройства, которое будет принимать видеосигнал с камер видеонаблюдения. В ООО «Семь Вершин» возможно несколько вариантов решения данного вопроса:

использование специализированного цифрового видеорегистратора;

использование видеосервера на основе ПК, включающего плату видеозахвата.

Оба варианта являются достаточно распространенными и позволяют организовать полноценную работу системы видеонаблюдения.

Система видеонаблюдения на базе цифрового видеорегистратора.

Цифровой видеорегистратор — устройство приема сигналов с видеокамер, записи их на жёсткий диск (HDD) и далее, по желанию пользователя, обеспечивает дальнейшую передачу данных на мониторы охраны, в том числе и удаленные, позволяет осуществить различные операции с полученным видеоматериалом.

Цифровой видеорегистратор представляет собой сложное электронное устройство, сходное по строению с компьютером или видеосервером и содержит в своём составе АЦП, процессор, жёсткий диск и другие компоненты. Для управления цифровым видеорегистратором на нём установлена специализированная операционная система. Перед записью оцифрованные видеоизображения, как правило, подвергаются компрессии с целью уменьшения занимаемого ими объёма на жёстком диске. Практически все цифровые видеорегистраторы могут работать как с монохромными, так и с цветными видеоизображениями. Многие видеорегистраторы имеют возможность подключения к компьютерной сети для передачи видеоизображений на компьютеры удалённых пользователей.

В системах видеонаблюдения цифровой видеорегистратор практически повсеместно заменил ранее применявшиеся для этих целей устройства — видеомагнитофон и квадратор. В настоящее время основным конкурентом видеорегистраторов в системах видеонаблюдения являются видеосерверы на основе компьютеров [5].

Система видеонаблюдения с видеосервером на основе ПК.

По своей сути видеосервер — это ПК с платой видеозахвата, к которой подключаются камеры. Функциональность видеосервера определяется установленным аппаратно-программным комплексом (АПК). В настоящее время на рынке представлено большое количество программных решений для систем видеонаблюдения. Есть как бесплатные, так и платные продукты. Выбор подходящего ПО должен быть обоснован, исходя из требований, предъявляемых заказчиком для системы видеонаблюдения.

Видеосерверы на базе компьютера существенно эффективней видеорегистраторов по соотношению функциональности и цены. А в категории высокопроизводительных многоканальных систем на базе плат видеозахвата с аппаратным сжатием практически не имеют альтернативы. В отличие от готовых видеорегистраторов, в видеосервере на базе ПК возможно увеличение количества каналов по мере необходимости. Для просмотра по сети интернет удаленных объектов через беспроводные сети GPRS, 3G и 4G можно применять недорогие USB модемы. Грамотно собранный и настроенный видеосервер не уступает по устойчивости работы видеорегистратору, а надежность его работы определяет качество примененных компонентов. Очень важно, что в случае возникновения неисправности, видеосервер на базе ПК быстро и легко ремонтируется [6].

Также видеосерверы на базе ПК обладают гибкой конфигурацией и открытой архитектурой, что позволяет наращивать и изменять параметры системы по мере необходимости. Кроме того, на базе видеосервера возможно создать интегрированную систему безопасности — видеоконтроль, аудиоконтроль, охрана территории, контроль телефонных переговоров, противопожарная безопасность, контроль доступа в помещения и т. д. [7].

Таким образом, исходя из целей данного дипломного проекта и требований заказчика, предпочтительнее использовать видеосервер на базе ПК. Несмотря на большое количество достоинств цифрового регистратора, он имеет достаточно узкую специализацию. Приобретая видеорегистратор, пользователь получает только контроль за видеонаблюдением. Отсюда может возникнуть необходимость привлечения на работу сотрудника (вахтера), который будет постоянно следить за ситуацией на мониторе и контролировать процесс видеонаблюдения. В следующем пункте будет рассмотрен выбор ПК в качестве видеосервера.

Так как в качестве видеосервера был выбран обычный ПК, необходимо подобрать комплектующие таким образом, чтобы производительность была достаточной для организации данной системы видеонаблюдения. Также немаловажным фактором является стоимость комплектующих, поэтому при выборе необходимо обратить внимание не только на функционал, но и на цену товара.

Выбор данных комплектующих для ПК, используемого в качестве видеосервера, обусловлен тем, что они сочетают в себе приемлемую цену, что немаловажно для предприятий малого и среднего бизнеса. Помимо этого в совокупности можно получить достаточно производительную систему, которая позволит реализовать возможность установки видеонаблюдения в полной мере.

Так как данный компьютер предназначен не для развлечений, а для работы, в частности для хранения видеозаписей с камер, то необходимость во внешней видеокарте отпадает. Поэтому за основу была взята материнская плата с интегрированным видеоадаптером, производительности которого достаточно для реализации поставленной задачи. Недорогого двухъядерного процессора также будет достаточно для обеспечения производительности всей системы, а кулер от Glacialtech обеспечит хорошее охлаждение процессора за приемлемую цену.

В настоящее время считается оптимальным объем памяти 1 Гб и более. Так как целью является создание видеосервера, то необходимо оснастить компьютер минимум 1 Гб оперативной памяти. Но для большей уверенности были приобретены два модуля памяти объемом 1 Гб каждый. Цена их достаточно мала и незначительна для заказчика, а плюсом является то, что модули будут работать в двухканальном режиме. За счет этого увеличиться производительность всей системы в целом.

Для установки операционной системы и необходимого программного обеспечения (ПО) был выбран жесткий диск объемом 500 Гб. Этого объема вполне достаточно для хранения системных файлов и ПО. В продаже имеются жесткие диски и меньшего объема, но разница в цене, например, между моделями объемом 250 Гб и 500 Гб несущественна. Поэтому целесообразней было выбрать жесткий диск большего объема, с запасом на будущее.

Для хранения архива видеозаписей с камер видеонаблюдения был выбран жесткий диск объемом 1 Тб. Такого объема будет достаточно для хранения архива видеозаписей при круглосуточном наблюдении в течении 15 дней.

Также для данного ПК был выбран корпус фирмы Foxconn со встроенным блоком питания (БП) мощностью 400W производства FSP. Мощности в 400W вполне хватит для стабильной работы всех компонентов ПК. Оптический накопитель, клавиатура и мышь выбирались из личных предпочтений заказчика, так как не играют важной роли в системе по сравнению с другими комплектующими и стоят достаточно дешево.

Система видеонаблюдения на основе платы видеозахвата — отличное и многофункциональное решение. Платы видеозахвата обладают большими функциональными возможностями и при этом стоят дешевле цифровых видеорегистраторов. Управлять компьютером также намного удобнее.

Плата видеозахвата — это устройство, позволяющее обрабатывать информацию, поступающую с видеокамер. В зависимости от характера и сложности решаемых системой задач могут применяться разные типы плат видеозахвата. Их внешний вид, функции и настройки могут сильно отличаться. Входящее в комплект ПО позволяет конвертировать, записывать и сжимать видеоматериал по усмотрению пользователя. Большинство плат имеет расширение PCI и встраиваются в PCI-слот ПК. Также есть платы со слотом PCI-X1, но в продаже они встречается гораздо реже.

Видеосервер на базе компьютера состоит из материнской платы, процессора, видеокарты, оперативной памяти, винчестера и платы видеозахвата. Эти устройства соединены между собой и функционируют как единый комплекс.

В зависимости от характера и сложности решаемых системой задач применяются разные типы плат видеозахвата. Их внешний вид, функции и настройки могут сильно отличаться.

Плата видеозахвата должна аппаратно в реальном времени от камер слежения кодировать видеосигнал в архивный формат. Это необходимо для того, чтобы пользователь имел возможность одновременно просматривать видео с камер и архивное видео [8].

При выборе платы видеозахвата следует обратить внимание на следующие характеристики:

разрешение записи платы видеозахвата. Для большинства качественных плат максимальным разрешением будет 720×576, 640×480 пикселей. Запись с меньшим разрешением может быть оправдана, но рассмотреть детали на такой картинке будет проблематично;

количество каналов. Чаще всего в продаже есть платы на 2,4,8 и 16 каналов. Исходя из этого, выбор следует делать по числу устанавливаемых на данный момент видеокамер;

скорость записи платы видеозахвата — количество кадров в секунду на один канал. Запись в реальном времени (25 кадров/сек) может быть оправдана там, где много быстро движущихся объектов. В характеристиках платы обычно указывается общая скорость записи на все каналы. Например, у восьмиканальной платы общая скорость 200 кадр/сек. Следовательно, максимальная скорость записи на один канал составит 25 кадр/сек. В большинстве случаев достаточно скорости записи 10 кадров/сек на один канал;

варианты записи плат видеозахвата. Запись может осуществляться по детектору движения, по расписанию, по тревожным входам. У большинства плат присутствуют эти варианты записи;

удаленный доступ плат видеозахвата к системе видеонаблюдения с разграничением прав доступа. Полезная функция. Доступ может осуществляться как по локальной сети, так и из любой точки мира через Интернет;

совместимость платы видеозахвата с компонентами компьютера. Многие производители предъявляют специфические требования к компьютеру, что создает определенные трудности;

поиск и просмотр записанных видеофайлов. Очень важно чтобы поиск был удобен и не занимал много времени. Некоторые платы позволяют одновременно просмотреть сразу несколько камер, что экономит время на поиск и выявление необходимых фрагментов видео;

возможность расширения плат видеозахвата количества видео каналов путем добавления дополнительной платы видеозахвата. Данная возможность позволяет легко и при минимальных затратах расширить систему видеонаблюдения [10].

Так как предприятие OOO «Семь Вершин» располагается в двух зданиях, планируется установить в каждом здании по одному видеосерверу. В первом здании расположено пять камер видеонаблюдения, во втором четыре камеры. Таким образом, при выборе плат видеозахвата необходимо приобрести одну плату на восемь каналов (для первого здания) и одну плату на четыре канала (для второго здания).

Оптимальным выбором будут платы видеозахвата фирмы «Дозор». Платы этой фирмы отличает высокое качество устройств и доступная цена. Также в комплекте поставки присутствует русскоязычное программное обеспечение (ПО), с помощью которого очень удобно и достаточно просто пользователь сможет настроить систему видеонаблюдения под себя. Характеристики плат приведены ниже в таблице 1.4.

Таблица 1.4 — Платы видеозахвата «Дозор».

Таким образом, компания получает современную функциональную систему видеонаблюдения на основе двух плат видеозахвата за небольшие деньги.