Аппаратное обеспечение сети
1.4.1 Уличная камера
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.
В таблице 1.2 представлены две уличные камеры и их характеристики.
Таблица 1.2 – Уличные камеры
| Характеристики/модель камеры | RVi-C411 | POLYVISION PN-C-B3.6IRN |
| Матрица | 1/3” КМОП-матрица 960H Pixel Plus PC1099 | 1/3" Color Sony CCD |
| Разрешение | 720 ТВЛ | 420 ТВЛ |
| Характеристики/модель камеры | C411 | PN-C-B3.6IRN |
| Чувствительность | 0,1 Лк | 0,01 Лк |
| Отношение сигнал/шум, дБ | ||
| Объектив | Фиксированный 3.6 мм | Фиксированный 3.6 мм |
| Дальность ИК подсветки, м | до 20 | до 20 |
| Напряжение питания | 12В | 12В |
| Токопотребление | 350 мА | 600 мА |
| Температура эксплуатации | от -40 до +60 °C | от -10 до +50 °C |
| Цена, руб. | (http://vladimir.expert-video.ru/products/rvi-c411-36-mm/) | (http://vladimir.expert-video.ru/products/pn-cs-b36irn/) |
Обе уличные камеры удовлетворяют критериям отбора. Первая камера RVi-C411 имеет лучшие характеристики по сравнению со второй: разрешение, качество матрицы, температурный диапазон. Цена этой камеры соответственно выше. Но учитывая, что МБУДО «ДШИ №7» является бюджетным учреждением, финансовый вопрос играет достаточно серьезную роль. Поэтому оптимальным выбором будет модель камеры POLYVISION PN-C-B3.6IRN. Её характеристик вполне достаточно для реализации поставленных задач, а довольно низкая стоимость по сравнению с первой камерой является несомненным преимуществом.
1.4.2 Внутренние камеры
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 1/4 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]. Пример цилиндрической камеры показан на рисунке 1.9.
Рисунок 1.9 – Цилиндрическая камера
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]. Пример купольной камеры показан на рисунке 1.10.
Рисунок 1.10 – Купольная камера
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
| Характеристики/модель камеры | RVi-C311В | POLYVISION PD-C-B3.6IRN |
| Матрица | 1/3" КМОП 960Н Pixel Plus PC1099 | 1/3" Color Sony CCD |
| Характеристики/модель камеры | C311В | PD-C-B3.6IRN |
| Разрешение | 720 ТВЛ | 420 ТВЛ |
| Чувствительность | 0,1 Лк | 0,01 Лк |
| Объектив | Фиксированный 3.6 мм | Фиксированный 3.6 мм |
| Напряжение питания | 12В | 12В |
| Токопотребление | 300 мА | 500 мА |
| Температура эксплуатации | от -10 до +60 °C | от -20 до +60 °C |
| Цена, руб. | 2300 http://vladimir.expert-video.ru/products/rvi-c311b-36-mm/ | http://vladimir.expert-video.ru/products/pd-c-b36irn/ |
Сравнив характеристики двух камер, видно, что разрешение сильно отличается, однако чувствительность у второй камеры лучше. Этот факт позволяет ей лучше видеть объекты в темноте. Температура эксплуатации POLYVISION PD-C-B3.6IRN также имеет большую амплитуду. Поэтому выбор стоит остановить на второй камере, несмотря на немного большую стоимость.
1.4.3 Выбор блока питания
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. Пример блока питания для камер видеонаблюдения показан на рисунке 1.11.
Каждая камера имеет характеристику «питание», например «9-15V DC/0,1А». Это означает, что камера питается от постоянного напряжения 9-15В, а потребление тока камерой – 0,1А. В таком случае необходимо использовать блок питания, имеющий выходное напряжение в диапазоне от 9 до 15В (например 12В) и максимальную силу тока более 0,1А.
Рисунок 1.11 – Блок питания
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].
В МБУДО «ДШИ №7» было решено установить восемь камер внутреннего видеонаблюдения с потреблением тока в 0.5А и две камеры уличного видеонаблюдения с потреблением тока в 0.6А. Таким образом блок питания необходимо выбрать с максимальной силой тока не менее 5.2А и с подключением не менее 10 камер.
Две модели блоков питания представлены в таблице 1.4.
Таблица 1.4 – Блоки питания
| Характеристики/модель БП | HIQ-1218 | PV-Link PV-DC8A+ |
| Входное напряжение | 100-240 В | 100-240 В |
| Входной ток | 10 А (1.1 А на канал) | 8 А (1.3 А на канал) |
| Выходное напряжение | DC 12 В | DC 12 В |
| Габариты | 245х205х52 мм | 245х200х70 мм |
| Характеристики/модель БП | HIQ-1218 | PV-Link PV-DC8A+ |
| Рабочая температура | -10˚С-+40 ˚С | -10˚С-+40 ˚С |
| Длина кабеля | 120 см | 100 см |
| Вес | 1.8 кг | 1.9 кг |
| Цена, руб. |
Блок питания HIQ-1218 для внутренней установки позволяет питать камеры видеонаблюдения с общим потреблением тока не более 10А. Блок питания предназначен для обеспечения бесперебойного питания различных электронных устройств стабилизированным напряжением постоянного тока. Особенностью устройства является наличие восемнадцати выходов (клеммных колодок) с индивидуальным самовосстанавливающимся предохранителем.
Профессиональный источник питания PV-DC5A+ предназначен для преобразования напряжения питания 220В сети переменного тока в напряжение 12В постоянного тока, для питания видеокамер охранного видеонаблюдения (CCTV) с потребляемым током не более 5А. Десять независимых встроенных предохранителей обеспечивают работоспособность системы даже в случае выхода из строя какой-либо из подключенных камер. Конструкция блока питания позволяет устанавливать аккумулятор, который обеспечит питание системы 12В в случае перебоев с питанием от сети 220В.
Сравнив характеристики двух блоков питания, однозначный выбор был сделан в пользу HIQ-1218.
1.4.4 Выбор регистрирующего устройства
Для организации системы видеонаблюдения необходимо наличие регистрирующего устройства, которое будет принимать видеосигнал с камер видеонаблюдения. В МБУДО «ДШИ №7» 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. В следующем пункте будет рассмотрен выбор ПК в качестве видеосервера.
1.4.5 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. Все комплектующие для ПК (видеосервера) представлены в таблице 1.4.
Таблица 1.5 – Комплектующие ПК
| Название | Описание | Количество, шт. | Стоимость, руб. |
| Материнская плата | ASUS (A68HM-K), (2*DDR3 DIMM 1333-2400), (PCI-E16x), SATA, GB Lan, mATX | ||
| Процессор | AMD A4 Trinity 3.4GHz, 1Mb, FM2 | ||
| Кулер | Deepcool Gammax 200T Для процессоров AMD: AM2, AM3, AM4, FM1, FM2 | ||
| Память | DDR3 DIMM 240-контактный 2048 Mb 1333MHz Kingston KVR13N9S6/2 | ||
| Название | Описание | Количество, шт. | Стоимость, руб. |
| Жесткий диск (для системы) | 500.0 Gb Seagate ST3500418AS SATA-II Barracuda 7200.12 <7200rpm, 16Mb> | ||
| Жесткий диск (для хранения архива записей) | 1Tb Seagate ST31000528AS SATA II Barracuda 7200.12 <7200rpm, 32Mb> | ||
| Корпус | Foxconn TLA-397 black/silver 400W ATX USB audio mic fan AirDuct | ||
| Оптический накопитель | DVD±RW NEC AD-7260S Black DL <24x, SATA, OEM> | ||
| Клавиатура | Genius KB-110 (PS/2), black, color box | ||
| Мышь | Genius NetScroll 110 <оптич, 2кн.+1Scroll, PS/2> Black | ||
| Итого |
Выбор данных комплектующих для ПК, используемого в качестве видеосервера, обусловлен тем, что они сочетают в себе приемлемую цену, что немаловажно для таких организаций, как детская школа искусств. 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 Deepcool обеспечит хорошее охлаждение процессора за приемлемую цену.
В настоящее время считается оптимальным объем памяти 2 Гб и более. Так как целью является создание видеосервера, то необходимо оснастить компьютер минимум 2 Гб оперативной памяти. Но для большей уверенности были приобретены два модуля памяти объемом 2 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.
1.4.6 Выбор платы видеозахвата
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. Пример платы видеозахвата показан на рисунке 1.12.
Рисунок 1.12 – Плата видеозахвата на 4 канала
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][9].
При выборе платы видеозахвата следует обратить внимание на следующие характеристики:
- разрешение записи платы видеозахвата. Для большинства качественных плат максимальным разрешением будет 720х576, 640x480 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 МБУДО «ДШИ №7» располагается в одном здании, то планируется установить один видеосервер. Внутри здания расположено восемь камер, снаружи – две. Таким образом, при выборе плат видеозахвата необходимо приобрести одну плату на 16 каналов (для возможности расширения системы видеонаблюдения).
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 1.5.
Таблица 1.6 – Платы видеозахвата «Дозор»
| Характеристики/Модель платы | S-16100 | S-16400Е |
| Операционная система | Windows 2000 / Server 2003 / XP / Vista/7/8/10 | Windows 2000 / Server 2003 / XP / Vista/7/8/10 |
| Характеристики/Модель платы | S-16100 | S-16400Е |
| Входящих каналов видео | ||
| Разрешение воспроизведение и запись | 640 x 480 / 352 x 288 / 320 x 240 | 704 x 576 / 352 x 288 |
| Формат сжатия | H.264 | H.264 |
| Скорость захвата PAL | 200 кадр/с | 400 кадр/с |
| Скорость захвата NTSC | 240 кадр/с | 480 кадр/с |
| Интерфейс платы (шина) | PCI | PCI-E |
| Кадров в секунду на канал | ||
| Цена, руб. |
Сравнив характеристики двух плат, видно, что разрешение практически одинаково, однако несмотря на немного большую стоимость модели S-16400Е она имеет лучшие характеристики по всем параметрам. Поэтому выбор стоит остановить на второй плате (S-16400Е).
2 Специальная часть