Применение технических средств наблюдения для контроля территории

Применение технических средств наблюдения для контроля территории

Любое средство охранной сигнализации в ответ на внешнее воздействие, характерное для нарушителя, находящегося в охраняемой зоне, вырабатывает сигнал тревоги с определенной вероятностью. Существует и возможность ложной подачи тревоги — Р ложной тревоги. Это вызывает необходимость наличия средства идентификации оператором процессов, происходящих в охраняемых зонах и на подступах к ним. В качестве таких средств наиболее оптимально с позиций восприятия человеком-оператором применение телевизионной аппаратуры замкнутых видеосистем.

Такие системы, включающие аппаратуру видеонаблюдения и средства охранной сигнализации, относятся уже к интегрированным системам охраны. В наиболее полном варианте ИСО включают в себя пожарную сигнализацию, аппаратуру контроля доступа, инженерные средства защиты и т. д.

Телевизионные системы видеоконтроля играют наиболее существенную роль в структуре ИСО, так как выводят систему охраны объекта на качественно более высокий уровень. Ценность ТСВ состоит в том, что они позволяют получить визуальную картину состояния охраняемого объекта, обладающую такой высокой информативностью, какую не могут дать никакие другие технические средства охраны. При этом сотрудник СБ находится вдали от зоны наблюдения. Это создает ему условия для достаточно спокойного анализа получаемой информации и принятия обдуманного решения.

Рассмотрим основные компоненты ТСВ.

1. Телевизионные камеры и устройства для их оснащения

Телевизионные камеры. Телевизионная камера — это устройство, которое преобразует оптическое изображение наблюдаемого объекта в электрический видеосигнал определенного стандарта. Телекамера является важнейшим элементом системы, так как именно с нее в систему поступает первичная информация об объекте и именно ее характеристиками определяется качество изображения в целом. Камера представляет собой электронную плату, на которой размещены чувствительный элемент — матрица, выполненная на приборах с зарядовой связью, и объектив. Более простые камеры оснащаются, как правило, простейшими встроенными объективами, более дорогие — сменными объективами с улучшенными характеристиками и широкими функциональными возможностями.

Камеры различают:

— корпусные и бескорпусные;

— черно-белого и цветного изображения;

— обычной и повышенной чувствительности;

— обычного и высокого разрешения;

— для внутреннего и наружного наблюдения;

— для скрытого наблюдения.

Качество телекамеры определяется целым рядом показателей, однако в большинстве случаев при выборе камеры для конкретной системы достаточно ориентироваться на следующие ее характеристики.

Оптический формат — размер фоточувствительной области ПЗС-матрицы в дюймах. Основные форматы: 1/3″, ½″, 2/3″ и 1″. Чем больше оптический формат, тем меньше геометрическое искажение изображения. В особенности это сказывается при больших углах зрения. В ТСВ среднего и высокого классов обычно используются ПЗС-матрицы формата ½″, 2/3″ и 1″. Камеры с оптическим форматом 1/3″ имеют небольшие габариты и стоимость и используются, в основном, для скрытого наблюдения, а также в системах с невысокими требованиями к качеству изображения. В последнее время на рынке появились миниатюрные камеры с ПЗС-матрицей формата ¼″ .

Разрешающая способность — максимальное количество телевизионных линий, различаемых визуально в выходном сигнале камеры при минимально допустимой глубине модуляции 10%. Разрешение по горизонтали определяет максимальное количество градаций от черного к белому или обратно, которые могут быть получены от камеры в центральной части экрана. На краях экрана допускается некоторое ухудшение качества изображения. Чем выше разрешение камеры, тем более мелкие детали можно различить на изображении. Обычным разрешением считается 380…420 ТВЛ для черно-белых и 300…320 ТВЛ для цветных камер. В системах высокого класса используются, как правило, камеры с повышенным разрешением.

Пороговая чувствительность — минимальная освещенность на ПЗС-матрице, при которой камера сохраняет работоспособность. Обычной чувствительностью считается 0,1…0,5 лк для черно-белых и 1…3 лкдля цветных камер.

В системах, предназначенных для наблюдения слабо освещенных объектов, имеющих малую отражающую способность, используются камеры высокой чувствительности.

ПЗС-матрицы обладают очень важным свойством они позволяют получать четкое изображение в условиях полной темноты при подсветке инфракрасными лучами. С этой целью некоторые камеры оснащаются встроенной ИК-подсветкой.

Синхронизация — привязка видеосигнала к фазе сетевого напряжения или внешнего источника синхроимпульсов или другого видеосигнала. Как правило, в реальных ТСВ видеосигналы нескольких камер с помощью специальных устройств по заданной программе коммутируются на один монитор, поэтому необходимо, чтобы переключение камер происходило в начале кадра. Камеры, питающиеся от сети переменного тока, синхронизируются от питающей сети. Камеры, питающиеся от источника постоянного тока, должны иметь вход внешней синхронизации, сигнал на который подается от специального устройства — синхронизатора. Отсутствие внешней синхронизации телекамер от единого источника синхронизации в значительной степени повышает утомляемость оператора ТСВ, а при использовании в системе более 8 камер приводит к постоянным срывам изображения, потерям mhoihx кадров, что делает наблюдение и видеозапись практически невозможными.

Электронный «затвор» — элемент электронной части ПЗС-матрицы, обеспечивающий возможность изменения времени накопления электрического заряда. Электронный «затвор» позволяет получить приемлемое качество изображения быстродвижу-щихся объектов и обеспечивает работоспособность камеры в условиях высокой освещенности. Обычные электронные «затворы» обеспечивают регулировку выдержки в диапазоне от 1/50 до 1/10 000… 1/15 000с. «Суперзатворы» позволяют попучать выдержки порядка 1/100 000 с.

Электронная диафрагма — элемент электронной части ПЗС-матрицы, обеспечивающий автоматическую регулировку выдержки в зависимости от уровня освещенности. Принцип действия электронной диафрагмы аналогичен принципу действия электронного «затвора». Как правило, в камерах с электронной диафрагмой имеется возможность ее отключения.

Автоирис — способность камеры управлять объективами с электромеханически регулируемой диафрагмой и встроенным усилителем. Наличие автоирисасущественное достоинство камеры, так как регулировка глубины резкости без изменения диафрагмы принципиально невозможна. Это означает, что при электронном управлении «затвором» в ПЗС-матрице изображение объекта, находящегося на расстоянии, отличном от фокусного, будет недостаточно резким. Кроме этого, отсутствие регулировки диафрагмы приводит к резкому уменьшению диапазона управления световым потоком. Не следует использовать автоирис совместно с электронной диафрагмой, особенно, если камера не синхронизирована частотой сети переменного тока, так как в этом случае возможно появление эффекта «плавания» яркости или баланса белого на экране видеомонитора, что в значительной степени затрудняет работу оператора. Для подключения объектива с электрически управляемой диафрагмой в камере должны быть предусмотрены разъемы AI и/или DD/DC и потенциометр регулировки уровня сигнала прямого управления.

Автоматическая регулировка усиления — свойство электронной части камеры изменять коэффициент усиления в видеотракте в зависимости от уровня видеосигнала. АРУ сглаживает изменения уровня сигнала и позволяет получить приемлемую «картинку» на мониторе при недостаточной освещенности объекта. Обычно диапазон регулировки ограничивается 12…20 дБ, так как большее увеличение усиления приводит к значительному зашумлению видеосигнала и, как следствие, ухудшению изображения.

Отношение сигнал/шум. Позволяет учитывать, когда требуется высокое качество телевизионного сигнала — чем оно выше, тем выше качество изображения. Обычным является отношение сигнал/шум 40 дБ. У камер высокого класса это отношение достигает 58 дБ, что позволяет доводить АРУ до 45 дБ и выше.

Гамма-коррекция видеосигнала — внесение нелинейных искажений в видеосигнал для лучшего воспроизведения. Гамма-коррекция заключается в предыскажении видеосигнала с целью увеличения контрастности изображения на мониторе. Камеры с-коррекцией сигнала имеют либо постоянный коэффициент = 0,45, либо изменяемый вручную.

Компенсация «света сзади» — способность камеры автоматически устанавливать выдержку и параметры усиления по выбранному фрагменту изображения. В достаточно дорогих камерах применяется система Back Light Compensation, обеспечивающая автоматическое управление диафрагмой, выдержкой, усилением и т. д. и ориентирующаяся на оптимальное качество передачи центральной части кадра.

Канал звука — обеспечивает акустический контроль контролируемого помещения с помощью встроенного в камеру монофонического микрофона. Для организации двунаправленного аудиоканала в камеру кроме микрофона встраивается динамическая головка.

Конструкция узла присоединения объектива. Если камера не имеет встроенного объектива, то в ее конструкции предусмотрен узел присоединения для установки сменных объективов. При выборе объектива для камеры следует учитывать, что применяются два типа стандартных конструкций узлов присоединения:

— тип С — резьба 2,54×0,8 мм и расстояние от задней плоскости объектива до опорной плоскости ПЗС-матрицы 17,5 мм;

— тип CS — резьба 2,54×0,8 мм и расстояние до опорной плоскости матрицы 12,5 мм. Этот тип крепления находит большее распространение в связи с тенденцией камер к миниатюризации. Миниатюрные камеры для скрытого наблюдения имеют специальную насадку с оптоволоконным кабелем, на конце которого крепится объектив с диаметром светового зрачка от 0,9 до 2,0 мм.

Напряжение питания. Большинство телекамер питаются либо от сети переменного тока 220В/50Гц, либо от источников постоянного тока напряжением 12 В. Реже используется переменное напряжение 24 В и постоянное напряжение 9 В. Для питания нескольких камер в системе могут использоваться индивидуальные для каждой камеры источники, либо общий источник. Необходимо иметь в виду, что цветные камеры очень чувствительны к перепадам напряжения в питающей сети, поэтому следует применять специальные стабилизированные источники.

Узел крепления телекамеры к несущим деталям — предназначен для фиксации конструкции телекамеры в кожухе, на кронштейне, поворотном устройстве и т. п.

Для камер цветного изображения важны такие характеристики как автоматический баланс белого и стандарт кодирования светового сигнала.

В ТСВ в основном применяются камеры черно-белого изображения. Это объясняется тем, что они значительно дешевле цветных и работают с более дешевым оборудованием, имеют более высокое разрешение и чувствительность, не предъявляют жестких требований к источнику питания. Цветные камеры устанавливаются главным образом там, где требуется знать цвет объекта.

В зависимости от требований, предъявляемых к ТСВ, камеры могут оснащаться различными устройствами: объективами, защитными или декоративными кожухами, термостатами, кронштейнами, поворотными устройствами.

Объективы. Объектив — это устройство, формирующее изображение объекта в плоскости ПЗС-матрицы. Он может быть встроенным или сменным. Для камер с присоединительным узлом С подходят только объективы типа С. Если камера имеет узел CS, то к ней подходят не только объективы CS, но и С со специальным переходным кольцом. Подбирая объективы к камере, надо иметь в виду, что обычно они рассчитываются на ПЗС-матрицу определенного формата.

Фокусное расстояние f — характеризует величину угла зрения при определенном оптическом формате камеры. Чем меньше фокусное расстояние, тем больший угол зрения наблюдаемого пространства можно получить и наоборот. Однако при очень больших углах зрения довольно сложно, а порой и невозможно, рассмотреть детали картины. Наиболее приемлемым для оператора является угол зрения 60…70°, так как получаемое при этом изображение хорошо согласуется с характеристиками человеческого зрения. Объективы с большим фокусным расстоянием используются, когда требуется получить четкое изображение мелких деталей.

Трансфокатор — устройство, позволяющее изменять фокусное расстояние в широких пределах. Объективы, снабженные трансфокаторами, называются вариообъективами. Фокусное расстояние может изменяться вручную либо путем серво-управления. Вариообъективы ввиду их большой стоимости применяются только в тех случаях, когда необходимо быстро увеличить изображение мелкой детали.

Относительное отверстие F определяет освещенность на ПЗС-матрице. В технической документации на телекамеру иногда указывается ее чувствительность при относительном отверстии объектива, с которым она используется.

Возможность регулирования диафрагмы. Различают объективы с ручным управлением диафрагмой и с автодиафрагмой. Объективы с автодиафрагмой позволяют получать качественное изображение как при ярком солнце, так и при низкой освещенности и применяются в тех случаях, когда освещенность объекта в течение периода наблюдения может меняться в широких пределах либо не исключены полностью прямые засветки камеры. В системах обычного класса удовлетворительный результат можно получить, применяя объективы с постоянной диафрагмой и камеры с электронным затвором, что значительно дешевле.

Кожухи для внутренних и внешних применений. По конструктивному признаку телевизионные камеры можно подразделить на корпусные и бескорпусные. Бескорпусные камеры имеют значительно меньшие габариты и стоимость по сравнению с камерами в корпусе и предназначены для систем скрытого наблюдения. Камеры для открытого внутреннего наблюдения размещаются в защитных корпусах, которые имеют разную форму, габариты, конструкцию крепления и позволяют выбрать оформление, наиболее подходящее к конкретному интерьеру. Камеры для использования на открытом воздухе помещаются в защитные кожухи, оборудованные подогревом — гермокожухи. Гермокожухи предназначены для работы в широком диапазоне климатических условий и позволяют использовать различные комбинации телекамер и объективов. Кожух снабжен солнцезащитным козырьком, платой для установки камеры, термостатом и коммутационной панелью. Некоторые гермокожухи имеют дополнительное оборудование — вентиляторы, дворники, омыватели стекла. Следует отметить, что импортные нагреватели не всегда отвечают российским климатическим условиям и не рассчитаны на сильные морозы.

Поворотные устройства, устройства инфракрасной подсветки, кронштейны. Поворотные устройства предназначены для телекамер с дистанционным управлением. Они обеспечивают поворот в горизонтальной и в вертикальной плоскостях либо только в горизонтальной. Различают поворотные устройства с постоянной и с регулируемой угловой скоростью перемещения. Сигналы управления камерами преобразуются в заданные механические перемещения с помощью приемников телеметрических сигналов управления.

Как правило, вместе с поворотными устройствами поставляются пульты управления, с помощью которых можно манипулировать также трансфокаторами объективов, если требуется получить укрупненное изображение.

Устройства инфракрасной подсветки. Для обеспечения работоспособности камеры в полной темноте используются устройства местной ИК-подсветки и ИК-прожекторы, осуществляющие облучение наблюдаемого объекта инфракрасными лучами. Однако эти устройства дают небольшой угол подсветки, что не позволяет качественно контролировать всю зону. Кроме этого, ИК-прожекторы достаточно дороги.

Кронштейны служат для крепления камер к стенам, панелям и другим несущим конструкциям и позволяют точно ориентировать поле зрения камеры в нужном направлении. Различают кронштейны для горизонтальной поверхности, для вертикальной поверхности, телескопические и т. п. Исполнение кронштейнов определяется, главным образом, эстетическими требованиями и нагрузкой: на кронштейнах для внутреннего применения крепятся камеры в несколько сотен граммов, на кронштейнах для уличного применениямассой несколько килограммов.

2. Устройства передачи, коммутации и обработки видеосигналов

Устройства обработки и коммутации видеосигналов, видеомониторы — это устройства, преобразующие видеосигналы в двухмерное изображение. Видеомониторы являются изделиями, специально предназначенными для использования в ТСВ, поэтому замена их обычными приемниками телевизионного изображения недопустима. Кроме того, многие видеомониторы снабжены встроенными устройствами для приема сигналов от нескольких камер — видеокоммутаторами. Мониторы делятся на два класса — мониторы черно-белого и цветного изображения. Основны-ме характеристики мониторов — размер экрана по диагонали и разрешающая способность по горизонтали. В ТСВ наиболее часто применяются мониторы с размером экрана 9″ и 12″. При использовании устройств совмещения изображения применяются, как правило, мониторы с большим размером экрана: 15″, 17″ или 20″. Выбирать монитор по разрешающей способности следует таким образом, чтобы она была выше, чем у применяемых телекамер монитор не должен ухудшать общее разрешение системы. При использовании в системе камер с обычным разрешением целесообразно выбрать монитор с обычным разрешением. В системах высокого класса, как правило, используются мониторы с разрешением 900… 1000 ТВ-линий и 450…500 ТВ-линий. При наличии в системе нескольких мониторов они, как правило, размещаются в специальных стойках.

Видеокоммутаторы последовательного действия. Видеокоммутаторы — это устройства, обеспечивающие последовательное переключение видеосигналов от нескольких телекамер на один или несколько выходов. Видеокоммутаторы последовательного действия имеют автоматический и ручной режимы переключения камер, позволяющие просматривать сигналы от всех камер либо выборочно от некоторых из них. Число входных видеосигналов может быть от 4 до 16, а при использовании нескольких блоков коммутации — до 64. Однако на практике обычно используются коммутаторы на 4 или 8 входов, так как в системах с большим числом камер целесообразно использовать более сложную аппаратуру, имеющую расширенные функции, возможность программирования и т. п. При выборе коммутатора следует обратить внимание на то, чтобы он имел регулировку времени просмотра видеокадров от камер. Желательно наличие входов для подключения средств охранной сигнализации и один или несколько контактных выходов «Тревога». При срабатывании охранной сигнализации система из режима «листания» переходит в режим просмотра той камеры, в поле зрения которой произошло нарушение, что позволяет оператору получить исчерпывающую информацию о нарушении и принять соответствующие меры. Некоторые видеокоммутаторы имеют так называемый «залповый» режим работы, в котором изображения на мониторах формируются как связанные, синхронно переключающиеся между собой группы. Эта функция позволяет оператору увидеть охраняемый участок целиком перед тем, как перейти к следующему. Видеокоммутаторы последовательного действия являются сравнительно простыми устройствами и применяются, как правило, в небольших и недорогих системах.

Видеоквадраторы — это цифровые устройства, обеспечивающие размещение изображений от 4 видеоисточников на одном экране, который в этом случае делится на 4 части, и позволяющие уменьшить количество мониторов в системе. Квадраторы высокого разрешения позволяют работать на одном мониторе с 8 камерами: они формируют две группы по 4 камеры и дают возможность по очереди выводить их на экран. Различают видеоквадраторы «реального времени», обеспечивающие одновременную смену изображений во всех 4 квадрантах, и видеоквадраторы последовательного типа, обеспечивающие скорость смены изображений в каждом квадранте в 4 раза ниже номинальной частоты полей. Большинство квадраторов могут работать как коммутатор последовательного действия, т. е. подключать любую из работающих камер к монитору. Квадраторы для ТСВ должны иметь дополнительные «тревожные» входы для подключения средств сигнализации и обеспечивать вывод камеры на полный экран при срабатывании в ее зоне наблюдения средств сигнализации, режим «заморозки» кадра, т. е. возможность зафиксировать изображение в одном из сегментов, передачу сигнала тревоги прочим потребителям и, при необходимости, запись на видеомагнитофон. Видеоквадраторы, как и видеокоммутаторы последовательного действия, -сравнительно простые устройства и применяются, как правило, в небольших и недорогих системах.

Видеодетектор движения — представляет собой электронный блок, который хранит в памяти текущее изображение с телекамеры и подает сигнал тревоги при возникновении изменений в охраняемой зоне. Видеодетекторы применяются, главным образом, в системах охраны крупных объектов, где оператору приходится контролировать большое количество камер. Различают аналоговые и цифровые детекторы движения. Наиболее простыми и дешевыми являются аналоговые детекторы, действие которых можно, при некоторых допущениях, сравнить с действием охранных извещателей, подключаемых к тревожным входам коммутаторов, квадраторов и т. п. Цифровые видеодетекторы движения — это многоканальные устройства, которые позволяют разбивать каждую охраняемую зону на отдельные блоки, для каждого из которых устанавливается свой порог срабатывания — чем выше этот порог, тем большие изменения должны произойти на «картинке». Кроме этого, характеристики движения, можно задавать программным путем. Это позволяет, например, не воспринимать человека, движущегося в направлении от охраняемого объекта либо параллельно ему на некотором безопасном расстоянии, как нарушителя. Настройка системы с цифровыми детекторами на оптимальный режим должна производиться с учетом особенностей места установки телекамеры и характеристик охраняемого объекта, иначе трудно избежать большого количества ложных срабатываний или, наоборот, пропуска нарушителя. Цифровые видеодетекторы движения применяются в сложных ТСВ высокого класса.

Видеомультиплексоры — представляют собой высокотехнологические системы видеозаписи и управления, обладающие широкими функциональными возможностями. Они предназначены для записи видеосигналов от нескольких камер на одну видеокассету, воспроизведения кодированных кассет и обработки сигналов тревоги. Мультиплексоры позволяют осуществлять переключение между различными методами записи, что дает возможность либо записывать то, что появляется на экране, либо просматривать на экране изображения от одних камер, записывая в это же время изображения от других камер. Благодаря наличию нескольких режимов вывода изображений на экран записанные изображения могут просматриваться на одном мониторе в полноэкранном режиме, режимах квадрированного экрана и «картинка в картинке» либо в мультиэкранном режиме. Для более подробного анализа полноэкранных изображений многие мультиплексоры имеют функцию двукратного цифрового увеличения изображения. Некоторые мультиплексоры имеют встроенные видеодетекторы движения, генераторы титров, даты и времени, а также могут работать в дуплексном режиме, т. е. позволяют просматривать ранее сделанные записи одновременно с текущей записью изображений с работающих телекамер. Широкий набор встроенных функций, развитая логика обработки сигналов тревоги, а также возможность программирования видеомультиплексоров с помощью функциональных клавиш или с персонального компьютера позволяют создавать на их базе средние и большие телевизионные системы видеоконтроля, для чего ведущими фирмами разработан целый спектр дополнительной аппаратуры: адаптеры удаленной клавиатуры, многопортовые контроллеры, системы телеметрического управления камерами и т. п.

Матричные видеокоммутаторы имеют встроенный процессор и обеспечивают независимую коммутацию видеосигналов с большого количества входов на любой из мониторов. При наличии детектора движения коммутатор самостоятельно отслеживает ситуацию и в случае тревоги выводит изображение именно того помещения, где сработала сигнализация, а также выдает звуковой сигнал для привлечения внимания оператора. Матричные коммутаторы позволяют формировать несколько последовательностей изображений от камер в любом порядке с управлением их поворотными устройствами и вариообъективами, а также выводить номера камер и названия помещений, в которых они установлены, сообщения о сигналах тревоги, текущее время, дату, инструкции оператору и т. п. Матричные коммутаторы являются основными элементами многих ТСВ, так как позволяют создавать гибкие и наращиваемые системы безопасности, в которые могут входить не только телевизионные компоненты, но и системы сигнализации и контроля доступа.

Персональные компьютеры. Применение компьютерной техники в ТСВ выводит последние на совершенно новый качественный и технический уровень. Компьютерные устройства управления, так называемые видеоменеджеры, позволяют удовлетворить практически любые требования заказчика. Перечислить все возможные функции видеоменеджеров практически невозможно, ибо они могут постоянно пополняться и расширяться, поэтому в качестве примера приведем лишь некоторые из них.

Система обеспечивает несколько режимов работы. В режиме «подготовка» оператор заносит в память машины необходимую служебную информацию: номера телефонов, по которым производится автоматическое дозванивание в случае тревоги и передача информации на удаленный пост через модем, шифры кодовых замков, данные об операторе, заступившем на дежурство, временные окна нахождения объекта под охраной либо свободного доступа на него, номера охраняемых автомобилей и т. п. В режиме «тестирование» проверяется работоспособность средств охранной сигнализации. В режиме «охрана» при срабатывании охранного извещателя на экран монитора выводится план контролируемой зоны и сработавший извещатель, изображение от установленной телекамеры с необходимым увеличением. Система может выполнять функции цифрового видеодетектора движения с программированием данных о нарушителе, управлять режимами записи, воспроизведения и вывода изображения на экран, программировать алгоритмы наблюдения, охраны и видеорегистрации в ежедневном и еженедельном циклах, производить обработку видеоинформации цифровыми методами, автоматически фиксировать повреждения камер, коммуникаций и другого периферийного оборудования, реализовывать смешанный режим охраны — наблюдения, вести диалог с оператором речевым способом и т. п. Функциональные возможности и эффективность компьютерных ТСВ наилучшим образом проявляются при организации с их помощью интегрированных систем охраны.

Устройства регистрации. Специализированные видеомагнитофоны. Предназначены для регистрации и документирования в течение длительного времени событий, происходящих в охраняемых зонах. Видеомагнитофоны могут работать в двух режимах: непрерывном и прерывистом. В прерывистом режиме записываются не все кадры, а только определенные.

Таблица 1. Режимы работы видеомагнитофонов

При документировании видеозаписи должен использоваться генератор даты-времени, с помощью которого дтмечается текущее время суток и дата. Важными характеристиками видеомагнитофона являются его разрешающая способность и надежность. Высокое разрешение позволяет зафиксировать даже мелкие детали, а надежность важна потому, что такие видеомагнитофоны предназначены для непрерывной работы в течение нескольких лет.

Видеопринтеры. Предназначены для оперативной распечатки выбранного кадра от источника видеосигнала. Основными характеристиками видеопринтеров являются разрешающая способность, размер снимка и возможность многокадровой печати.

Устройства передачи телевизионного сигнала. Каналы передачи телевизионного сигнала. Для передачи телевизионного сигнала в ТСВ могут использоваться как проводные каналы связи, так и беспроводные каналы — радиоканал или ИК-канал. Наиболее стабильная и качественная работа системы возможна только при использовании коаксиальных кабелей. Основные характеристики кабеля — волновое сопротивление, диаметр и погонное затухание. Как правило, входные и выходные сопротивления основных компонентов ТСВ имеют значение 75 Ом, т. е. рассчитаны на применение кабелей с волновым сопротивлением 75 Ом, поэтому применять для передачи видеосигнала кабели с волновым сопротивлением 50 Ом не следует. Максимальное расстояние от видеокамеры до приемника видеосигнала зависит от типа используемого кабеля: для РК-75−4 оно не превышает 200 м, для РК-75−7 — 500 м. Выбору коаксиального кабеля для внешнего использования следует уделять особое внимание. Эти кабели должны работать в широком диапазоне температур, быть устойчивыми к воздействиям солнечного света, радиации, агрессивных сред, иметь броневую оплетку для защиты от механических повреждений. Необходимо учесть, что разводка таких кабелей должна производиться в специально выпускаемых для наружного применения кабелепроводах, в которых коаксиальный кабель может быть проложен совместно с проводами питания. При необходимости передачи сигнала на большие расстояния применяются видеоусилители и модемы. При этом видеосигнал с помощью специальной аппаратуры преобразуется, запоминается и передается с использованием модема. Время передачи может составлять от долей секунды до минуты, в зависимости от требований к качеству «картинки». В настоящее время наиболее широко используются три системы передачи изображений по цифровым и обычным телефонным линиям:

— системы с компрессией изображений по принципу «условного» обновления, предназначенные для передачи информации только об изменении изображения от кадра к кадру;

— системы с MPEG-компрессией, в которых используют специальные алгоритмы компрессии изображений движущихся объектов;

— системы с JPEG-компрессией, которые обеспечивают независимое сжатие кадра изображения.

В специальных ТСВ, когда требуется повышенная помехозащищенность информации и высокая разрешающая способность, применяются волоконно-оптические линии связи. Дальность действия таких систем практически неограничена. Относительная дороговизна их обусловлена тем, что видеокамеры не имеют выхода для подключения оптоволоконного кабеля, поэтому требуется вводить в систему преобразователи электрического сигнала в оптический и обратно. Кроме этого, прокладка, сращивание и подключение достаточно сложны. Однако развитию волоконно-оптических систем в последнее время уделяется повышенное внимание. При создании мобильных и переносных систем, а также в случаях, если прокладка кабельных линий невозможна или нецелесообразна, используется радиоили инфракрасный каналы связи. Дальность передачи при этом составляет от нескольких сотен метров до нескольких километров. В простейшем случае камера подключается к радиопередатчику дециметрового диапазона, а сигнал принимается на обычный телевизор. Вместе с тем такие системы имеют существенные недостатки, например: могут создавать помехи бытовому телевещанию, сигнал в зоне действия передатчика может принимать преступник. Этих недостатков лишены радиосистемы, работающие в сантиметровом диапазоне, а также работающие в инфракрасном диапазоне. Последние не требуют разрешения на применение системы от Государственного комитета по радиочастотам, однако они работают только в зоне прямой видимости, а их дальность действия в значительной мере зависит от оптической плотности среды.

Видеоусилители и видеораспределители. Видеоусилители применяются для компенсации затухания видеосигнала в линиях при передаче его на большие расстояния. При выборе видеоусилителя необходимо знать его входное и выходное сопротивления, а также коэффициент усиления, так как их значениями определяется тип линии передачи и максимальное расстояние, на которое можно передать видеосигнал. Видеораспределители используются при необходимости трансляции видеосигнала нескольким потребителям. Основные характеристики видеораспределителей — входное и выходное сопротивления, а также количество выходов.

Электропитание телевизионных средств видеоконтроля. Основные напряжения питания компонентов систем телевизионного видеоконтроля — 220 В переменного тока частотой 50 Гц и 12 В постоянного тока. От сети переменного тока напряжением 220 В питаются практически все мониторы, коммутаторы, квадраторы, мультиплексоры, видеомагнитофоны, видеопринтеры, поворотные устройства, гермокожухи, а также некоторые камеры. Напряжением 12 В постоянного тока питаются практически все камеры, а также некоторые устройства обработки видеосигнала и поворотные устройства. В редких случаях питание компонентов ТСВ осуществляется напряжением 24 В постоянного и переменного тока, а также 9 В постоянного тока. Для питания отдельных компонентов ТСВ на рынке телевизионной техники предлагается широкий выбор сетевых адаптеров 220/12 В и 220/9 В. Электропитание всей ТСВ должно быть организовано таким образом, чтобы обеспечивать работоспособность системы в автономном режиме, т. е. при пропадании напряжения сети переменного тока. С этой целью питание компонентов осуществляется от источников бесперебойного питания UPS или специализированные, снабженные аккумуляторами блоки питания. Для питания мониторов, видеомагнитофонов и т. п. также часто используют инверторы — приборы, преобразующие постоянный ток напряжением 12 В в переменный ток напряжением 220 В и частотой 50 Гц. При построении ТСВ ее компоненты следует выбирать таким образом, чтобы номенклатура питающих напряжений и потребляемая мощность были минимальными. Организация питания телекамер является одной из проблем в системах с беспроводными каналами связи. С одной стороны можно подавать питание камер по проводам, но тогда проблема прокладки проводов остается, с другой — можно питать камеры от аккумуляторов, однако из-за большого потребления даже у современных камер приходится часто заменять элементы питания.

Следует обратить внимание на два аспекта электрической безопасности. Первый относится к элементам ТСВ, питаемым от сети 220 В: эти устройства должны быть надежно защищены в соответствии с действующими нормативами от последствий попадания питающего напряжения на элементы конструкции для исключения поражения током сотрудников и обслуживающего персонала. Это особенно важно для оборудования, эксплуатируемого вне помещений.

Второй аспект также касается этой категории оборудования. Он заключается в надежной защите аппаратуры от попадания грозовых разрядов. Это может не только вывести аппаратуру из строя, но и представлять угрозу жизни операторов центра наблюдения.

Во избежание этого не следует устанавливать телекамеры и иное оборудование выше близрасположенных металлических конструкций. Если же исключить такие варианты невозможно, то необходимо обеспечить надежную молниезащиту, подключаемую типовым способом к надежной системе заземления.

3. Классификация телевизионных систем видеоконтроля

Критерии оценки. По показателям значимости телевизионные системы видеоконтроля целесообразно подразделять на классы в соответствии с категориями значимости охраняемых объектов в сочетании с подходом, изложенным в:

/. Класс системы — высший. Категория значимости объектаА.

Характеристика значимости объекта — объекты, зоны объектов, несанкционированное проникновение на которые может принести особо крупный или невосполнимый материальный и финансовый ущерб, создать угрозу здоровью и жизни большого количества людей, находящихся на объекте и вне его, привести к другим тяжелым потерям.

//. Класс системы — средний. Категория значимости объектаБ.

Характеристика значимости объекта — объекты, зоны объектов, несанкционированное проникновение на которые может принести значительный материальный и финансовый ущерб, создать угрозу здоровью и жизни людей, находящихся на объекте.

///. Класс системы — общего применения. Категория значимости объекта — В.

Характеристика значимости объекта — прочие объекты народнохозяйственного назначения.

По условиям эксплуатации различают системы для работы:

— в закрытых отапливаемых помещениях;

— в закрытых неотапливаемых помещениях;

— под навесом на улице в условиях умеренно-холодного климата;

— на улице в условиях умеренно-холодного климата;

— в особых условиях.

В зависимости от назначения, характера решаемых задач и выполняемых функций различают следующие режимы работы системы:

— режим 1 — видеонаблюдение;

— режим 2 — видеонаблюдение с видеозаписью;

— режим 3 — одновременное видеонаблюдение и видео-охрана;

— режим 4 — видеонаблюдение и видеоохрана с видео-записью и приоритетным выбором для видеонаблюдения и видеозаписи камеры, из зон наблюдения которых приходит сигнал тревоги от средств охранной сигнализации;

— режим 5 — видеозащита, т. е. видеонаблюдение и видеоохрана с видеозаписью и приоритетным выбором для видеонаблюдения и видеозаписи камер, из зон наблюдения которых приходит сигнал тревоги от средств охранно-пожарной сигнализации, устройств контроля доступа или других систем, входящих вместе с системой видеоконтроля в комплекс инженерно-технических средств охраны.

С помощью системы видеоконтроля на объекте могут создаваться:

— зоны видеонаблюдения — зоны объекта, в которых осуществляется наблюдение телевизионными камерами;

— зоны видеоохраны — зоны объекта, в которых осуществляется наблюдение телевизионными камерами; при изменении ситуации выдается сигнал тревоги, генерируемый средствами видеоохраны;

— зоны защиты — зоны объекта, которые оборудованы интегрированными системами охраны и в которых видеонаблюдение может производиться по сигналам тревоги от средств сигнализации, устройств контроля доступа и т. п.

Модули ТСВ. Телевизионные системы видеоконтроля должны формироваться по модульному принципу.

Модулем ТСВ называется совокупность технических средств, приборов и устройств, объединенных линиями связи, решающая конкретную функциональную задачу.

В зависимости от параметров функционирования используемых технических средств, приборов, устройств и линий связи различают:

— модули общего применения; они содержат простейшие технические средства. Эти модули рекомендуется использовать в системах общего применения, не входящих в состав ИСО, на объектах категорий значимости Б и В;

— модули среднего класса содержат технические средства с обычными и улучшенными характеристиками, имеющие входы и выходы тревоги. Они рекомендуются к применению в системах среднего класса на объектах категории значимости Б;

— модули высшего класса содержат технические средства с наилучшими характеристиками, имеющие входы и выходы тревоги, многофункциональные мультиплексоры, матричные коммутаторы и т. п.). Такие модули рекомендуется применять в составе систем высшего и среднего класса на объектах категорий значимости, А и Б. По выполняемым функциям модули ТСВ подразделяются на модули видеонаблюдения, видеозаписи, видеоохраны и видеопередачи.

Возможный состав модулей в зависимости от их класса и исполняемых функций приведен ниже.

Модули видеонаблюдения. Модуль видеонаблюдения общего применения:

— камеры черно-белые или цветные обычного или повышенного разрешения;

— простейшие объективы;

— поворотные устройства и блоки прямого сервоуправления;

— кожухи, кронштейны и т. п.;

— видеомониторы обычные и комбинированные;

— видеокоммутаторы и видеоквадраторы. Модуль видеонаблюдения среднего класса:

— то же, что и в модулях общего применения, но с входами тревог для синхронизации с системами сигнализации и с управлением доступом;

— детекторы движения разных классов;

— простейшие матричные коммутаторы. Модуль видеонаблюдения высшего класса:

— синхронизированные по частоте и фазе полей и кадров камеры с высоким разрешением, чувствительностью, цветопередачей и т. п.;

— объективы с ручным, автоматическим и дистанционным управлением;

— блоки телеметрического управления камерами и объективами;

— видеомониторы высокого разрешения;

— видеомультиплексоры повышенного разрешения с развитой логикой обработки тревог, контролем состояния линий связи и работоспособности камер, имеющие возможности компьютерного управления и т. п.;

— матричные коммутаторы с возможностью многопользовательского управления, с авторизованными ключами и приоритетами в управлении, возможностью наращивания, развитой логикой обработки тревог, каналом телеметрии для управления камерами и т. п.

Модули видеозаписи. Модули видеозаписи общего применения:

— камеры черно-белые или цветные обычного или повышенного разрешения;

— простейшие объективы;

— поворотные устройства и блоки прямого сервоуправления;

— кожухи, кронштейны и т. п.;

— видеокоммутаторы и видеоквадраторы;

— бытовые видеомагнитофоны класса VHS;

— простейшие охранные видеомагнитофоны. Модуль видеозаписи среднего класса:

— то же, что и в модулях общего применения;

— охранные видеомагнитофоны класса VHS или повышенного разрешения.

Модуль видеозаписи высшего класса:

— синхронизированные по частоте и фазе полей и кадров камеры с высоким разрешением, чувствительностью, цветопередачей и т. п.;

— объективы с ручным, автоматическим и дистанционным управлением;

— блоки телеметрического управления камерами и объективами;

— высококачественные видеомультиплексоры с высоким разрешением;

— охранные видеомагнитофоны класса S-VHS или повышенного разрешения;

— устройства цифровой записи;

— видеопринтеры.

Модули видеоохраны. Модуль видеоохраны общего применения:

— камеры черно-белые или цветные обычного или повышенного разрешения;

— простейшие объективы;

— поворотные устройства и блоки прямого сервоуправления;

— кожухи, кронштейны и т. п.;

— видеокоммутаторы и видеоквадраторы;

— детекторы движения аналогового типа. Модуль видеоохраны среднего класса:

— то же, что и в модулях общего применения;

— одноканальные аналоговые и цифровые видеодетекторы движения;

— многоканальные цифровые видеодетекторы движения;

— видеокоммутаторы, видеоквадраторы, видеомультиплексоры.

Модуль видеоохраны высшего класса:

— синхронизированные по частоте и фазе полей и кадров камеры с высоким разрешением, чувствительностью, цветопередачей и т. п.;

— объективы с ручным, автоматическим и дистанционным управлением;

— высококачественные видеомультиплексоры с высоким разрешением;

— блоки телеметрического управления камерами и объективами;

— матричные видеокоммутаторы;

— профессиональные цифровые многоканальные видеодетекторы движения;

— блоки цифровой видеопамяти.

Модули видеопередачи. Модуль видеопередачи по кабельным и проводным сетям:

— видеоусилители;

— видеоусилители — распределители;

— развязывающие трансформаторы;

— согласующие усилители для работы с линиями типа «витая пара», телефонными линиями, кабелями с нестандартным сопротивлением;

— видеомультиплексоры.

Модуль видеопвредачи по беспроводным каналам связи:

— модуляторы и демодуляторы;

— радиопередатчики и радиоприемники;

— передатчики и приемники сигналов ИК-диапазона;

— антенные устройства;

— видеомультиплексоры.

Модуль видеопередачи по цифровым каналам и коммутируемым линиям общего пользования:

— одноканальные передающие и приемные устройства, обеспечивающие компрессию данных по методу условного обновления с малым и средним разрешением.

Модуль видеопередачи по цифровым каналам и коммутируемым линиям общего пользования:

— многокамерные передающие устройства и приемные устройства, обеспечивающие запоминание тревожных изображений, имеющие возможность дистанционного управления камерами.

Модуль видеопередачи по цифровым каналам и коммутируемым линиям общего пользования:

— многокамерные передающие и приемопередающие устройства с JPEG или MPEG компрессией, развитой логикой обработки тревог, способностью к эффективному интерактивному управлению, имеющие средства для подключения к компьютеру.

В заключение следует отметить, что рассмотренная классификация телевизионных систем видеоконтроля служит методической основой выбора средств видеоконтроля для оборудования объектов тех или иных категорий важности. Модули видеоохраны комплектуются в зависимости от тактических задач СБ, решаемых на конкретном объекте.

4. Выбор средств видеоконтроля для оборудования объектов, особенности их эксплуатации

Обследование объекта. Выбор варианта оборудования некоторого объекта средствами видеоконтроля следует начинать с его обследования. В связи с тем, что СВ не являются средствами охраны, а применяются лишь для ее усиления, при обследовании объекта определяются также те его характеристики, которые важны для выбора систем сигнализации, систем управления доступом и т. п.

При обследовании определяются характеристики значимости объекта, его строительные и архитектурно-планировочные решения, условия экслуатации СВ, параметры установленных систем сигнализации и систем управления доступом. По результатам обследования определяются тактические характеристики и структура телевизионной системы видеоконтроля, а также технические характеристики ее компонентов.

Характеристики значимости. Для определения категории значимости объекта или его частей принимаются во внимание:

— производственное или служебное назначение объекта в целом и его отдельных зон;

— характер размещения и сосредоточения предметов преступных посягательств;

— степень тяжести возможных финансовых, политических либо социальных последствий несанкционированного проникновения или разбойного нападения на объект.

Архитектурно-планировочные и строительные решения. Путем изучения строительных чертежей, обхода и осмотра объекта, а также проведения необходимых измерений определяются:

— конфигурация границ объекта;

— количество отдельно стоящих зданий, их этажность;

— количество открытых площадок;

— количество отапливаемых и неотапливаемых помещений;

— геометрические размеры помещений, открытых площадок, территорий, сторон периметра.

Условия эксплуатации. Учитывать воздействие внешних факторов следует лишь для передающей части ТСВ, предназначенной для работы вне отапливаемых закрытых помещений либо в особых условиях. Кроме этого, необходимо знать месторасположение зон объекта на местности, чтобы избежать прямых засветок камер солнечным светом.

Параметры систем сигнализации и управления доступом.

При интегрировании СВ с системами сигнализации и управления доступом следует учитывать:

— возможность их совместной синхронизации;

— возможность интеграции на релейном и программно-аппаратном уровнях;

— возможность организации интерфейсов RS-232 и RS-485;

— состояние выходов тревоги средств сигнализации и управления доступом в различных режимах. Отечественные и большинство зарубежных средств охранной сигнализации имеют в дежурном режиме замкнутые контакты, которые размыкаются при тревоге.

Общие требования к выбору класса ТСВ. Выбор класса системы. Трудно найти объект, все или почти все зоны которого имели бы одинаковую категорию значимости. Даже на объектах категории, А всегда можно выделить зоны категорий Б и В. Как правило, зоны низших категорий удалены от «ответственных» зон и проникновение на них не связано с ущербом, который может быть нанесен при проникновении в зоны более высокой категории значимости. Заказывающее подразделение определяет категорию значимости объекта и в соответствии с ней может выбрать класс системы в целом. Однако более рациональным и экономичным является выбор для каждой зоны объекта модулей такого класса, который соответствует их категории значимости.

Режим работы системы. На основании полученных характеристик значимости объекта выбираются показатели их защиты. Одни из этих зон определяют как зоны видеонаблюдения, другие — как зоны видеоохраны, третьи — как зоны видеозащиты. В соответствии с этим устанавливается режим работы системы. В табл. 2 приведены режимы работы системы и типы защиты объекта в зависимости от категории значимости объекта. Таблица носит рекомендательный характер.

Таблица 2. Режимы работы системы и типы защиты объекта в зависимости от категории его значимости

От режима работы системы зависят состав и стоимость оборудования, нагрузка на оператора, сложность программного обеспечения. Наиболее сложным и дорогостоящим является аппаратно-программное обеспечение режимов 4 и 5.

Первичная оценка состава системы. Перед тем как приступить к закупке аппаратуры и оборудованию объекта, желательно хотя бы ориентировочно оценить сложность будущей системы. Для этого вначале определяют необходимое количество камер, а затем систему условно относят к соответствующей группе:

1- я группа — системы, содержащие до 8 камер;

2- я группа — системы, содержащие от 9 до 16 камер;

3- я группа — системы, содержащие более 16 камер.

В большинстве систем 1-й группы в качестве аппаратуры обработки и коммутации видеосигнала используются достаточно простые и дешевые устройства: квадраторы и видеокоммутаторы последовательного действия. Для отображения информации о состоянии зон обычно достаточно одного или двух мониторов. Если необходима запись, используется видеомагнитофон бытового класса или простейший охранный видеомагнитофон. Системами 1-й группы оборудуются, в основном, объекты категории В. Эти системы не требуют высокой квалификации операторов и сравнительно дешевы. Стоимость черно-белых систем для внутреннего наблюдения определяется количеством камер и, как правило, не превышает $ 4000. Стоимость систем для наружного наблюдения значительно выше за счет использования дорогостоящего оборудования и может превышать стоимость аналогичных по количеству камер систем для внутреннего наблюдения в несколько раз. Телевизионные камеры цветного изображения в таких системах практически не применяются, так как их стоимость более чем в два раза превышает стоимость черно-белых камер такого же класса.

Для систем 2-й и 3-й групп оправдано, несмотря на высокую стоимость, применение аппаратуры специализированных фирм: черно-белых и цветных камер повышенного разрешения, простых и сложных мультиплексоров, матричных коммутаторов, профессиональных видеодетекторов движения, специальных охранных видеомагнитофонов, персональных компьютеров, обеспечивающих возможность организации нескольких постов управления, включая удаленные на значительное расстояние, программирование режимов работы, гибкую логику обработки сигналов тревоги. Кроме этого, для систем 3-й группы характерно применение аппаратуры, позволяющей объединять несколько однотипных устройств обработки и коммутации видеосигнала в блоки с большим числом входов/выходов и единым управлением, обеспечивающие возможность обработки нескольких сотен видеокамер, приборов сигнализации и управления доступом. Если информацию требуется выводить в пункт централизованной охраны, в территориальный орган внутренних дел или другой удаленный пост по телефонной линии, используют устройства цифровой обработки и сжатия изображения, модемы и т. п., позволяющие передавать по одной линии не только видеосигнал, но и тревожную, графическую, программную информацию, а также сигналы управления. Эти системы достаточно сложны, имеют высокую стоимость и предназначены, в основном, для организации ИСО объектов категорий, А и Б. Поэтому их проектирование, монтаж, программирование и наладку рекомендуется производить при непосредственном участии профессиональных фирм, специализирующихся в создании этой техники. Стоимость систем, относящихся ко 2-й и 3-й группам, может превышать стоимость систем 1-й группы во много раз и составлять десятки тысяч долларов.