Проектирование видеонаблюдения на объекте

Из формулы (4) следует, что для видеокамеры с широкоугольным объективом, имеющим угол обзора β1 = 90 град, длина условно мертвой зоны численно равна половине пути пересечения сектора наблюдения, т.е. l = p/2; при уменьшении угла обзора длина условно мертвой зоны возрастает. Рассмотрим варианты оценки длины условно мертвой зоны, значение которой необходимо знать при выборе объективов и размещении видеокамер.Длина пути p пересечения сектора наблюдения объектом равна произведению скорости движения этого объекта v на время пересечения t: p = v*t (3.19)Максимальная скорость движения человека по открытой местности может быть принята 10 м/c (100 метров за 10 секунд). При наличии препятствия (например, в виде забора при использовании периметровой системы охранного телевидения) скорость будет существенно ниже, она может быть определена опытным путем.Скорость движения автомобиля по закрытой территории объекта может быть принята равной 60 км/час (16,7 м/с), при движении по трассе она может быть более, чем вдвое выше, однако для конкретности примем ее равной 120 км/час (33,3 м/с).Расчет мертвой зоны для внутренних видеокамер 1, 2, 3, 4, показанных на рисунке 3.9 представлен в таблице 3.7.Таблица 3.7 - Расчет мертвой зоны для внутренних видеокамер 1, 2, 3, 4, 5Расчет мертвой зоны для остальных внутренних видеокамер, показанных на рисунке 3.10, представлен в таблице 3.8.Таблица 3.8 - Расчет мертвой зоны для остальных внутренних видеокамерРасчет мертвой зоны для наружных видеокамер 1, 2, 3, 4, 5, показанных на рисунке 3.11 представлен в таблице 3.9.Таблица 3.9 - Расчет мертвой зоны для наружных видеокамер 1, 2, 3, 4, 5Расчет мертвой зоны для оставшихся пяти наружных видеокамер, показанных на рисунке 3.13 представлен в таблице 3.10.Таблица 3.10 - Расчет мертвой зоны для оставшихся пяти наружных видеокамер3.3Расчет зон обнаруженияОбнаружение движущегося объекта охранником.Скорость реакции человека на изменение визуальной информации составляет около 0,1 с, однако для выработки достоверного суждения о появлении в зоне наблюдения движущегося объекта охраннику едва ли будет достаточно времени, меньшего 2 с, которое можно определить как время реагирования t р.Если видеонаблюдение осуществляется с помощью нескольких видеокамер, то реализация задачи может быть выполнена различными способами:- параллельными каналами 1 видеокамера – 1 видеомонитор,- видеокоммутатором,- видеомультиплексором.2. Обнаружение бегущего человека при использовании параллельных каналовПри использовании параллельных каналов (при условии, что их число не превышает 7) время пересечения сектора обзора равно времени реагирования охранника, то естьt = t р = 2 с,длина пути пересечения сектора наблюденияp = v*t = 10*2 = 20 м, (3.20)а длина условно мертвой зоны l = 20 / 2 tg (β1/2) = 10 / tg (β1/2) (3.21)Значения длины условно мертвой зоны в зависимости от угла обзора в горизонтальной плоскости представлена в таблице 3.11 и на рисунке 3.16.Таблица 3.11 - Значения длины условно мертвой зоны в зависимости от угла обзора в горизонтальной плоскостиβ1102030405060708090l, м1145737272117141210Рисунок 3.17 – Значения длины условно мертвой зоны в зависимости от угла обзора в горизонтальной плоскостиВидеорегистрация движущегося объектаРассмотрим условия регистрации объекта, пересекающего сектор наблюдения видеокамеры.При использовании видеомультиплексора (для конкретности, имеющего 16 видеовходов), неконтролируемое время равно времени пересечения сектора обзора и согласно (15) равно 0,6 с.Ниже представлены результаты вычислений, выполненных аналогично ранее рассмотренным. Для бегущего человека длина пути пересечения сектора наблюденияp = 10*0,6 = 6 м (3.22),а длина условно мертвой зоныl = 6 / 2 tg (β1 /2) = 3 / tg (β1 /2) (3.23)Значения длины условно мертвой зоны в зависимости от угла обзора в горизонтальной плоскости представлена в таблице 3.12 и на рисунке 3.17Таблица 3.12 - Значения длины условно мертвой зоны в зависимости от угла обзора в горизонтальной плоскостиβ1102030405060708090l, м34,2917,0111,208,246,435,204,283,583,00Рисунок 3.18 - Значения длины условно мертвой зоны в зависимости от угла обзора в горизонтальной плоскостиДля автомобиля длина пути пересечения сектора наблюденияp = 33,3*0,6 = 20 м (3.24),а длина условно мертвой зоны l = 20 / 2 tg (β1 /2) = 10 / tg (β1 /2) (3.25)Значения длины условно мертвой зоны в зависимости от угла обзора в горизонтальной плоскости представлена в таблице 3.13 и на рисунке 3.18.Таблица 3.13 - Значения длины условно мертвой зоны в зависимости от угла обзора в горизонтальной плоскостиβ1102030405060708090l, м114,3056,7137,3227,4721,4517,3214,2811,9210,00При использовании цифрового видеорегистратора, в зависимости от модели, скорость видеозаписи может изменяться от 50 изображений/с на все 16 каналов до 25 изображений/с по каждому каналу (большинство видеорегистраторов для видеозаписи используют не полный видеокадр, а лишь одно видеополе).В соответствии с (14) неконтролируемое время может быть равно 0,3 с в первом случае и 0,04 с во втором. Однако это справедливо только в том случае, когда человек начинает пересекать сектор наблюдения синхронно с началом видеополя. Реально такое возможно лишь в частном случае, поэтому для гарантированного попадания бегущего человека целиком хотя бы в одно поле видеозаписи, указанные значения следует удвоить.Рисунок 3.19 - Значения длины условно мертвой зоны в зависимости от угла обзора в горизонтальной плоскостиПоэтому для бегущего человека длина пути пересечения сектора наблюдения при скорости видеозаписи 50 изображений/с окажется равной 6 м, и будут справедливы результаты вычислений.С учетом сказанного при скорости видеозаписи 25 изображений/с на канал длина пути пересеченияp = 10*0,04*2 = 0,8 м (3.26)Значения длины условно мертвой зоны в зависимости от угла обзора в горизонтальной плоскости представлена в таблице 3.14 и на рисунке 3.19.Таблица 3.14 - Значения длины условно мертвой зоны в зависимости от угла обзора в горизонтальной плоскостиβ1102030405060708090l, м4,572,271,491,100,860,690,570,480,40Рисунок 3.20 - Значения длины условно мертвой зоны в зависимости от угла обзора в горизонтальной плоскостиИз сравнения графиков на рисунках 3.18 – 3.19 очевидна разница в применении видеорегистраторов типа timelapse и "реального времени", которая проявляется не только в качестве записываемого изображения, но и в длине условно мертвой зоны для используемых в системе охранного телевидения видеокамер.В заключение данной главы отметим, что при регистрации движущегося автомобиля для скорости записи 25 изображений/с на каждый канал длина пути пересечения сектора наблюдения равна:p = 33,3*0,04*2 = 2,66 м, (3.28)а длина условно мертвой зоны (в метрах) равнаl = 2,66/2 tg (β1/2) = 1,33/tg (β1/2) (3.29)Значения длины условно мертвой зоны в зависимости от угла обзора в горизонтальной плоскости представлена в таблице 3.15 и на рисунке 3.16.Таблица 3.15 - Значения длины условно мертвой зоны в зависимости от угла обзора в горизонтальной плоскостиβ1102030405060708090l, м15,207,544,963,652,852,301,901,591,33Рисунок 3.21 - Значения длины условно мертвой зоны в зависимости от угла обзора в горизонтальной плоскостиИз графика следует, что в данном случае при угле обзора, равном, например, 30 градусам, автомобиль, пересекающий сектор обзора ближе 5 метров к видеокамере, может оказаться незарегистрированным.3.4 Расчет пропускной способности сети и необходимого объема жесткого дискаЦифровая система видеонаблюдения(IPсистема видеонаблюдения) способна обеспечить высокое качество видеоинформации, быстро сохранить необходимый фрагмент видеозаписи, увеличить и масштабировать любой кадр, использовать фильтры для обработки изображения и работать по расписанию. Цифровые системы можно программировать.Важное преимущество цифровых систем - возможность создания на их основе интегрированных систем безопасности. Можно управлять камерами на расстоянии, подключить различные охранные датчики, использовать встроенный детектор движения и, что важно, интегрировать цифровую систему видеонаблюдения с другими компьютерными системами безопасности.Качество изображения ограничивают два фактора: ширина полосы частот видеосигнала (или число пикселов на один кадр) и битовая скорость.Максимальная частота в спектре видеосигнала определяется по формуле:,Гц, (3.30)где k = - размер кадра;z = 625- количество строк в кадре;fк = 25 - частота кадров внутреннего видеонаблюдения, 20 – частота кадров наружного видеонаблюденияСледовательно, максимальная частота в спектре видеосигнала внутреннего видеонаблюдения равна:а для наружного видеонаблюдения:, МГц.Процессор компрессии выбранных камер осуществляет сжатие до 15 к/с при любом разрешении. Из справочных данных, приемлемое по четкости видео получается уже при разрешении 1920х1080. Следует, максимальная частота в спектре видеосигнала внутреннего и наружного видеонаблюдения равна:, кГц,Сигнал яркости содержит наибольшие видеочастоты. Частота дискретизации определяется из теоремы Котельникова , следует частота дискретизации равна1152 кГц.От уровня черного до уровня белого в форме телевизионного сигнала достаточно 200 градаций яркости. Определим k по формуле: , (3.31)где m = 200- число уровней квантования.Следовательно, k = 7 – 8.Определим битовую скорость по формуле:, кБит/сТаким образом, скорость цифрового потока или битовая скорость видеосигнала с выхода одной камеры равна 9 Мбит/с. Необходимо учитывать, что при размещении в одной подсети IP-видеокамер, передающих изображение на видеосервер, потоки данных суммируются, что пропорционально увеличивает нагрузку на каналы связи. Если пропускная способность окажется на грани 54 Мбит/с, то необходимо разносить видеокамеры в разные подсети.Обработка, передача и запись аудиосигналов в подавляющем большинстве случаев требуют незначительной доли ресурсов цифровой системы видеонаблюдения. Допускается при расчете производительности видео-охранной системы долей ресурсов, выделяемой на использование аудиоконтроля, пренебречь.3.5 Расчет необходимого объема жесткого диска и времени записиРасчет осуществить с помощью программы «Калькулятор». Результаты расчета объемов жесткого диска для внутреннего и наружного видеонаблюдения показаны на рисунках 3.17 и 3.18.Рисунок 3.17 - Результаты вычислений необходимого объема жесткого диска и времени записи для внутреннего видеонаблюденияРисунок 3.18 - Результаты вычислений необходимого объема жесткого диска и времени записи для наружного видеонаблюденияВыбранные регистратор позволяет организовать подключение до 8 внутренних ЖД общим объемом до 80 Тб, что вполне удовлетворяет заданным параметрам.3.6 Расчет длины кабеля для системы видеонаблюденияКабели являются самым уязвимым местом любой схемы передачи видеосигналов. При выборе кабеля учитывается три главных аспекта: затухание в кабеле, требуемое качество изображения и стоимость. На российском рынке известна кабельная продукция многих мировых производителей: Extron, Altinex, Canare, Klotz, Supra, Kramer и др. Для передачи видеосигнала используется коаксиальный кабель, «витая пара» и реже оптоволокно.Чаще всего используется коаксиальный кабель, но при передаче сигнала на большие расстояния коаксиальный кабель может быть очень чувствительным к различного рода наводкам. Поэтому для трансляции сигнала на большие расстояния применяется кабель типа «витая пара» с использованием специальных передатчиков и приемников. Оптоволокно менее доступно по причине дороговизны приемопередающего оборудования.В данном пункте необходимо выбрать определенные кабели для участков системы видеонаблюдения, рассмотреть их параметры и особенности применения кабелей для передачи видеосигнала. Всего в проекте используется 9 камер для наружного наблюдения и 9 камер для внутреннего.Расчет длины кабеля сводим в таблицу 3.16.Таблица 3.16 – Расчет дины кабеляВнутренние камерыНаружные камерыВидеокамера -видеорегистраторКабель FTP CAT 6e LAN, мВидеокамера -видеорегистраторКабель FTP CAT 6e LAN, м128,51031,2219,61128,4311,71231,2410,81328,4524,61443,7624,61533,4715,41612,487,21725,7918,21832,8Итого427,83.7 Выбор источников питания системы видеонаблюденияДля выбора источника бесперебойного питания определяем суммарную потребляемую мощность системы видеонаблюдения.При проектировании и эксплуатации системы видеонаблюдения возникает практически важная задача расчета параметров резервного электропитания. Соответствие этих параметров требуемым в нормативно-технической документации непосредственно влияет на эксплуатационную надёжность системы охранной, пожарной или охранно-пожарной сигнализации. Для системы видеонаблюдения производитель рекомендует резервное питание от источника постоянного тока ёмкостью 17 А*ч для оборудования в максимальной комплектации. Все оборудование имеет собственные блоки питания для питание от сети 220 В, 50 Гц. Питание камер наблюдения может осуществляться как по витой паре (PoE), так и за счет дополнительного кабеля питания КВК 2В+2х0.75. Поскольку выбранный сетевой коммутатор RVI-NS2404M поддерживает технологию PoE(PoweroverEthernet), то целесообразно использовать именно данный вариант. Из представленных выше технических характеристик коммутатора RVI-NS2404M, видно, что он обеспечивает до 60Вт на один порт, при общей мощности в 360 Вт.Выполним расчет потребляемой мощности камер, подключенных к каждому коммутатору.На основании данных таблицы 3.17 можно судить, что все коммутаторы удовлетворяют требованиям по нагрузочной способности.Для аварийного ЭС коммутаторов предусмотрены ИБП СКАТ-1200 с батареями емкостью до 24 Ач.Таблица 3.17 Расчет потребляемой мощности камер охранного видеонаблюденияНаименованиеПотребляемая мощность, ВтКол-во, штСуммарная мощность, ВтКоммутатор 132Dahua DH-IPC-HFW1230SP6212Dahua DH-IPC-HDBW1300EP4520Коммутатор 220Dahua DH-IPC-HFW1230SP6212Dahua DH-IPC-HDBW1300EP428Коммутатор 338Dahua DH-IPC-HFW1230SP6530Dahua DH-IPC-HDBW1300EP428Резервированный источник питания РИП-12исп. 06- предназначен для питания технических средств пожарной автоматики и других слаботочных систем. 12В; 6А (мах 8А); суммарная емкость АБ 100 Ач; световая индикация; звуковая сигнализация; датчик вскрытия корпуса; защита: от перенапряжения, от КЗ, от переполюсовки АБ.Встроенный процессор осуществляет: диагностику и управление источником во всех режимах работы, интеллектуальную световую и звуковую индикацию, защиту от короткого замыкания при перегрузке по току с автоматическим восстановлением работоспособности после устранения неисправности, проверку наличия аккумуляторной батареи (АКБ) и исправности цепи заряда. Работа рабочей станцииоператора RVI-WS2320 при отсутствии питания не предусмотрена. Видеозапись производится регистратором в автоматическом режиме.Рисунок 3.25 - Резервированный источник питания РИП-12 исп. 06Технические характеристики:- Номинальный выходной ток, А: 6- Максимальный выходной ток, А (не менее 2 мин):8- Максимальная мощность потребляемая от сети, В•А: 225- Собственный ток потребляемый от АБ, мА, не более: 90- Емкость АБ, А·ч: 100- Возможность отключения звука: да- Количество индикаторов: 5- Датчик вскрытия корпуса: да- Максимальные напряжение и ток коммутации: 80 В, 50 мА- Время технической готовности: не более 6 с- Тип монтажа: настенный, навеснойТаблица 3.18 - Потребление системой тока от резервного источника питания в дежурном режиме Наименование оборудованияКоличествоN, штПотребление тока в дежурном режиме I, мАСуммарное потребление тока I, мАДомофон CTV CTV-DP2700 IP NG110001000Монитор Acer ET241Qbd115001500Сетевой кабель FTP CAT 6e LAN---Оптический кабель ОКЦ 01 G.657.A1-1кНВидеорегистратор RVI-IPN32/8-PRO-4K V.2113001300Термокожух1030300Итого134100Так как необходимое время работы системы в дежурном режиме на резервном источнике питания должна составлять 24 часа, то необходимая ёмкость аккумулятора рассчитаем по формуле:C= Iн *t, (3.32)где C - ёмкость аккумулятора;I - суммарный ток нагрузки в дежурном режиме;t - время необходимой для работы системы в дежурном режиме.С=4,1*24=98,4А*ч;Необходимая ёмкость аккумулятора 98,4 А*ч, для РИП-12 исп. 01 максимально выпускаемый аккумулятор ёмкостью 80 А*ч, поэтому используем дополнительный бокс, который позволяет подключение 2-х дополнительных внешних аккумуляторов ёмкостью 80 А*ч, что позволит нам в полной мере осуществить питание системы на резервном источнике.4 Монтаж технических средств системы видеонаблюдения4.1 Рекомендации по монтажу камер видеонаблюденияРациональное размещение камер видеонаблюдения при их монтаже позволяет решить основную задачу системы видеоконтроля, а именно — добиться максимальной информативности получаемых видеоматериалов. Кроме того, оптимальное покрытие зоны контроля позволяет минимизировать требуемое количество видеокамер. Как следствие — достичь экономии на приобретении оборудования.Основными параметрами при размещении камеры видеонаблюдения, независимо от того внутренняя она или уличная, являются:высота установки;расположение в контролируемой зоне;угол обзора.Кроме того, в обязательном порядке, особенно при размещении уличных камер видеонаблюдения, следует исключить возможности несанкционированного вмешательства в работу системы. Наиболее распространенной опасностью является механическое повреждение видеокамеры.Это приводит к частичной потере изображения или полному выходу устройства из строя. В большинстве случаев, это результат актов бессмысленного вандализма или умышленного нанесения повреждений, целью которого является приостановка видеонаблюдения на подконтрольной территории для совершения противоправных действий.Основополагающими вопросами при внутренней установке камер являются следующие моменты:обеспечение требуемой зоны обзора и степени детализации;максимальное сохранение дизайна помещений.При размещении камеры для контроля определенной зоны обзора следует учитывать возможное наличие слепых зон (не просматриваемых участков). Условно их можно подразделить на два типа:статические — их формируют такие объекты как: деревья, сооружения или их элементы и т.п.;динамические - их формируют любые движущиеся объекты, в основном транспортные средства, периодически попадающие в зону просмотра видеокамеры.4.2 Монтаж системы наружного видеонаблюденияВход в здание является одной из часто решаемых системой видеонаблюдения задач. При этом размещение видеокамеры должно обеспечивать идентификацию субъекта наблюдения. При этом, кроме возможности опознания по лицу, которое можно тем или иным образом закрыть, нужно обеспечить получение информации:об общем внешнем виде человека;о таких параметрах как: рост, комплекция, походка.Оптимальной высотой размещения для этого случая будет значение в 1,5-2 метра, а лучшим способом установки — скрытый.Контроль периметра территории.В этом случае размещение камер системы видеонаблюдения производится, как правило, не внешнем ограждении или специально установленных опорах. При этом следует обеспечить:непрерывность зоны наблюдения;контроль подхода к каждой видеокамере.Наружное исполнение телевизионных камер отличается повышенной по сравнению с другими типами исполнений камер герметичностью. Герметичный корпус ТВ камер позволяет применять их в условиях постоянной высокой влажности, выпадения росы или инея, в условиях большой концентрации вредных для здоровья паров и газов. Такие условия возникают, например, в туннелях метрополитена, специальных производствах, при тушении пожара и т.п. В данном проекте для защиты телекамер от влияния внешних условий будем использовать герметичный кожух.Гермокожух предназначен для работы в широком диапазоне климатических условий и позволяют использовать различные комбинации телевизионных камер и объективов. Кожух снабжен солнцезащитным козырьком, платой для установки камеры, термостатом и коммутационной панелью(рисунок 4.1). Также данный вариант гермокожуха может дополнительно комплектоваться следующим оборудованием оборудование - вентиляторы, дворники, омыватели стекла, что позволяет эксплуатировать камеры в различных условияхРисунок 4.1 – Установка камеры в кожухе Герметичный корпус для камеры наружного исполнения выдерживает воздействие ливневых осадки, воздействие температур в диапазоне от -45 до 50 0С, а также отвечать требованиям по герметичности в соответствии со стандартом IP67. Корпус монтируется на удобном кронштейне, обеспечивающим поворот по вертикали и горизонтали с последующей фиксацией одним винтом (рисунок 4.2). Малогабаритные кронштейны надёжно фиксируют положение камеры при поворотах по вертикали и горизонтали и обеспечивают установку камеры с углами +/-90 ° по горизонтали и +30 ° и -60 ° по вертикали. Рисунок 4.2 – Монтаж корпуса термокожухаЗаключениеВ ходе выполнения данной работы была разработана система видеонаблюдения для учебного заведения.Для достижения поставленной в работе цели были решены следующие задачи:Произвел анализ проблемы безопасности школы;Разработал структурную и функциональную схемы системы видеонаблюдения за помещениями и территорией школы;На основе требований к системе видеонаблюдения, согласно заданию на, произвел расчет параметров видеокамер, сетевого оборудования.На основании выполненных расчетов были выбраны соответствующие компоненты системы видеонаблюдения.Выполнено моделирование системы видеонаблюдения в ПОIPCameraCCTVCalculator и IP VideoSystemDesignToolУстановлена система видеонаблюдения, для контроля как внешней, так и внутренней территории. На пункте охраны установлена видеокамера, способная идентифицировать человека с расстояния в 7,5 метров. Благодаря системе видеонаблюдения вся территория школы находится под наблюдением, что несомненно усиливает уровень безопасность.Программная подсистемы управления представляет собой прикладное и платформенное ПО, предназначенное для оптимизации мониторинга и управления всей системой видеонаблюдения. Аппаратная подсистема включает в себя аппаратные средства видеонаблюдения и хранения видеоданных. Приведенные решения позволяют построить современную систему видеонаблюдения, отвечающую всем требованиям технического задания, а во многом и превосходящих его. Таким образом, можно считать, что поставленная цель выполнена полностьюСписок использованных источниковСистемы видеонаблюдения: методические указания по выполнению курсовго проекта для студентов направления 27.02.05 Системы и средства диспетчерского управления / БИК; сост. : Л. М. Касторных - Белгород : БИК, 2018. - 42 с. - Текст: непосредственный.Ворона В. А. Технические средства наблюдения в охране объектов / В. А. Ворона, В. А. Тихонов. – М.: Горячая линия-Телеком, 2011. – 188 с.Кругль Г. Профессиональное видеонаблюдение. Практика и технологии аналогового и цифрового CCTV, 2-е изд.:Пер.с англ. / Г. Кругль. – М.: Секьюрити Фокус, 2010. – 640 с.Обухова, Н. А. Методы видеонаблюдения, сегментации и сопровождения движущихся объектов: автореф. дис. доктора техн. наук: 05.12.04 / Н. А. Обухова; Санкт-Петербургский гос. электротехн. ун-т «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова. М., 2008.Классификация устройств обработки видеосигналов. Статья http://www.videoton.ru/Articles/digital_processing/digital_processing_1.htmlГОСТ Р 51558-2000 "Системы охранные телевизионные. Общие технические требования и методы испытания"Системы видеонаблюдения: от ССTV до сетевых технологий Статья http://polyset.ru/glossary/index.php?SECTION_CODE=13280Электронный ресурс.: Средства охранного телевидения в системе безопасности:тактика применения и выбор основных компонентов, http://daily.sec.ru/dailypblshow.Cfm ?rid=8 & pid=10418.