Мобильные быстроразворачиваемые системы видеоконтроля.[БДИ №4, 2001]

© [БДИ №4, 2001, www.bdi.spb.ru]

Несколько месяцев назад в печати прошла информация (журнал «Системы безопасности») о том, что в настоящее время на Западе наблюдается стремительный рост рынка быстроразворачиваемых технических систем безопасности. Речь шла о системах сигнализации, способных «взять под охрану» достаточно большие территории (в сотни метров), устанавливаемых и демонтируемых на объекте в оперативном порядке исключительно силами лиц, их эксплуатирующих. Вероятно, нам также следует в обозримом будущем ожидать роста продаж таких систем, ибо актуальность решаемых ими задач вполне очевидна. В настоящее время на отечественном рынке есть и производители и потребители таких систем. К потребителям, по нашей информации, относится в первую очередь Федеральная Служба Охраны, которая эксплуатирует такие системы в местах приема (прилета, приезда) VIP-субъектов. После выполнения задачи система сворачивается и ждет на складе следующего VIP-гостя. Но потенциальная область применения быстроразворачиваемых систем не исчерпывается охраной президентского окружения. При грамотном использовании такая система могла бы существенно повысить безопасность любого нестационарного объекта охраны (лагерь, промежуточный склад, блок-пост и т. п.). Думается, основное препятствие для их популярности на нашем рынке - очень высокая цена.


Рис. 1 Всепогодная стационарная камера повышенной прочности на штативе

Исходя из задач, решаемых такими системами, можно сформулировать и основные к ним требования.

В первую очередь система должна быть предельно проста в монтаже и эксплуатации. Монтаж может производиться совершенно неквалифицированным персоналом (например, рядовым срочной службы). Само предназначение системы предполагает ее эксплуатацию прежде всего в полевых условиях. А значит, аппаратура системы должна быть всепогодной - работать и в жару, и в холод, и под дождем, и под снегом. Кабельные трассы, в зависимости от конкретных условий, могут быть проложены и по лужам, и по проезжей части, и по воздушным переходам. Система должна быть устойчива к помехам, как индустриальным, так и преднамеренно создаваемым (данное требование особенно актуально при использовании радиоканала для передачи данных).

Удаленная периферийная аппаратура должна в обязательном порядке иметь независимое электропитание, обеспечивающее надежную работу в течение всего расчетного времени непрерывной эксплуатации, ибо место ее установки определяется потребностями пользователя, а не наличием розеток. Питание приемной аппаратуры зависит от условий ее размещения -это либо питание от независимого источника, либо бортовое питание при размещении приемной аппаратуры на транспортной технике.

Исходя из предполагаемых условий эксплуатации, система должна быть устойчива к внешним воздействиям как преднамеренного, так и случайного характера. Правильнее, на мой взгляд, говорить не об устойчивости аппаратуры к НСД (несанкционированным действиям), а о последствиях таких действий для системы в целом и возможности восстановления функций в полном или частичном объеме, и о времени на такое восстановление. Вывести из строя преднамеренными действиями можно любую аппаратуру. Важно, чтобы до своего окончательного выхода из строя она либо успела выполнить возложенную на нее функцию (если, например, датчик может быть выведен из строя попаданием пули, не обязательно делать его пуленепробиваемым - достаточно рассматривать такой выход из строя как тревогу), либо выход из строя элемента не должен существенно повлиять на работу всей системы; дефект должен быть легко и быстро устраним (например, обрыв или замыкание кабеля, скажем, от наезда танка не должен приводить к выгоранию приемной аппаратуры, а кабель достаточно скрутить вручную; в ЗИПе должно иметься достаточное с точки зрения вероятности выхода или вывода из строя количество легко заменяемых элементов системы).


Рис. 2 Гермокоробка
1 - кодер АПВС;
2 - аккумулятор;
3 - зарядное утройство;
4 - разъем РСГ-10;
5 - разъем РСГ-4;
6 - клеммы подключения полевого кабеля;
7 - крышка

С одной стороны, максимальная простота для пользователя (а чем проще аппаратура в эксплуатации, тем, как правило, она сложнее в разработке и производстве), а с другой стороны - максимальная универсальность влекут за собой большой перечень технических проблем, решение которых выливается в высокую стоимость, осилить которую в состоянии далеко не все структуры, нуждающиеся в подобной технике.

Кроме того, как и всякая система сигнализации, существующие системы имеют главный недостаток, свойственный любым сигнализациям. А именно: даже при отсутствии ложных срабатываний (а такого практически не бывает) система дает нам не информацию о состоянии охраняемого объекта, а некую производную от информации - сработал датчик, нарушен контур (хорошо, если известно, где…), вскрыто помещение. О первопричине таких последствий информации нет - это лишь субъективные предположения конкретных лиц, эксплуатирующих систему. Цена ошибок в этих предположениях может измеряться и в человеческих жизнях. Дабы этого избежать, для принятия мер в расчет вполне обоснованно принимается наихудшая из возможных ситуаций, а значит, в большинстве реальных случаев срабатывания имеет место заведомый перерасход как материальных ресурсов, так и трудозатрат, выражаемых вполне конкретными суммами (срабатывание датчика может быть вызвано проходом, например, лося, а в результате по тревоге поднята рота).

Теперь вспомним аппаратуру передачи видеосигнала по витой паре - АПВС (см. подробно БДИ, 1999, № 3, применение - БДИ, 2001, №№ 1-2), которая позволяет передавать видеосигнал в реальном времени в полном спектре от 50 Гц до 6 МГц на расстояние до двух километров с максимальной нелинейностью не более 1 дБ.


Рис. 3 Аппаратура коммутации, обработки видеосигнала и синтеза изображения
1 - монитор;
2 - блок коммутации (квадратор) и питания;
3 - пульт управления

Идея применения АПВС для мобильного быстроразворачиваемого видеонаблюдения впервые была реализована непосредственно самим заказчиком. Стояла задача контролировать некие участки пограничной зоны, местоположение которых ежедневно менялось в соответствии с оперативной информацией. Заказчик взял самую обычную видеокамеру для внешней установки, которую устанавливал подручными способами в зависимости от ситуации (вплоть до крепления на ветке дерева), две катушки полевого кабеля, приобрел комплект АПВС для передачи на 1000 м. (с питанием 12В), аккумулятор и монитор. Вся структура не афишировалась, но на приемном конце имелась возможность обеспечить питание декодера и монитора.

Далее все просто. В выбранной точке где-нибудь на сосну устанавливается видеокамера и наводится на необходимый сектор обзора; тут же устанавливается кодер АПВС, на вход которого будет подаваться видеосигнал с камеры. Ввиду того что длина этого отрезка не превышает и метра, возможно для такого соединения применить имеющийся под рукой двухжильный кабель. Здесь же устанавливается аккумулятор, с которого подается питание на камеру и кодер. К выходу кодера подключается полевой кабель, и бежит солдат с катушкой (как в кино показывают) до места расположения оператора, откуда, собственно, и происходит контроль ситуации. Если расстояние превышает 500 м., то придется захватить и вторую катушку. Соединение двух катушек производится самой примитивной скруткой. Неразмотанный остаток кабеля остается на катушке, так как длина линии передачи должна оставаться постоянной. На другом конце кабеля (у оператора) устанавливается декодер и монитор. Подаем питание и смотрим, что творится на интересующей нас территории, находясь на удалении до одного километра, до тех пор, пока не «сядет» аккумулятор. Основное время, необходимое на разворачивание такого канала видеоконтроля, определяется временем перемещения солдата с катушкой из одной точки в другую. Как только необходимость контроля данного участка отпала, солдат бежит в обратную сторону, на сей раз наматывая кабель на катушку, снимает с сосны камеру, декодер, аккумулятор и возвращается назад или переносит это хозяйство на новое место.

Простейшая с точки зрения количества и типа используемых камер, аппаратуры приема и обработки видеосигнала система дала, по отзыву клиента, огромный эффект. Какой именно, нам знать не положено.


Рис. 4 Кабель полевой П 274.
Емкость каждой катушки - 500 м. По вот такому «дубовому» кабелю можно передовать цветной видео сигнал в реальном времени на расстояние до 1 км с максимальной нелинейностью 1 дБ.

Примитивность монтажа (произвольность прокладки кабеля и установки аппаратуры, допустимость элементарных скруток), использование полевого кабеля в качестве магистрального дают основания для скептицизма. Тем не менее, в точке приема в реальности имеем видеосигнал практически в исходном виде, как черно-белый, так и цветной, свободный от каких-либо помех. Этот результат целиком обеспечивается достоинствами центрального звена системы - АПВС.

Если проанализировать даже эту простейшую систему, выяснится, что она в полном объеме соответствует изложенным выше требованиям, предъявляемым к мобильным разворачиваемым системам. Монтаж даже такого самодельного комплекта предельно прост – подключить 4 проводника к винтовым клеммам на передающем конце и столько же на приемном, закрепить и направить видеокамеру на зону контроля и пройти с катушками полевого кабеля расстояние от места установки камеры до поста. Помехоустойчивость обеспечивается за счет передачи симметричного сигнала по витой паре (для данной АПВС полевой кабель П-274 вполне попадает под определение «витая пара»; единственное ограничение, связанное с затуханием высоких частот, - меньшая предельная дальность передачи в сравнении с кабелем ТППэп). Что касается способности противостоять внешним механическим и климатическим воздействиям, то существует достаточный ассортимент передающей и принимающей аппаратуры, выбираемой в зависимости от степени возможных воздействий и готовности заказчика нести дополнительные расходы. Кабель П-274 потому и носит название полевого, что предназначен для открытой прокладки по любой местности и выдерживает очень большие механические нагрузки. В случае, если обрыв кабеля все же произойдет, восстановление трассы выражается в соединении проводов методом простой скрутки. Альтернативу такой структуре передачи видеосигнала, по крайней мере, на первый взгляд, найти не удается. Радиоканал крайне подвержен помехам, особенно преднамеренно создаваемым, очень легко обнаруживается и очень точно пеленгуется работающий передатчик. Коаксиальная линия передачи потребует магистральных усилителей, аппаратуры их питания, имеет крайне низкую механическую прочность, трудоемка в ликвидации обрывов и также подвержена большому спектру помех, имеет не сравнимые с П-274 габаритные размеры (диаметр) и вес, и к тому же значительно дороже. Оптоволоконные линии не пригодны, прежде всего, в силу механических характеристик и опять-таки имеют очень высокую сравнительную цену. В реальных полевых условиях обрыв такой линии фактически означает ликвидацию всего канала видеонаблюдения, особенно обрыв неоднократный, ибо ремонт кабеля в произвольных полевых условиях - вещь крайне сомнительная. Думается, что основная причина торможения развития протяженных мобильных систем видеоконтроля - отсутствие широкой информации о возможности передачи видеосигнала по полевому кабелю на значительные расстояния.

В сравнении же с мобильными быстроразворачиваемыми системами сигнализации мобильная система видеонаблюдения лишена главного недостатка первых - с ее помощью мы можем получать прямую, непосредственную текущую информацию о контролируемом объекте.

На сегодняшний день законченная быстроразворачиваемая система видеоконтроля существует. Нынешний вариант рассчитан на некоего осредненного клиента, основной уклон - в военную тематику.

Минимальный набор включает четыре канала видеонаблюдения, коммутируемые на монитор через квадратор. (Конечно, в зависимости от конкретных задач, конфигурация той или иной системы может быть совершенно различной). В качестве видеокамеры предложена всепогодная стационарная камера повышенной механической прочности, изготавливаемая для нужд Министерства Обороны и устанавливаемая на бронетехнику (рис. 1). Установка камеры непосредственно на объекте осуществляется на обычной топографической треноге.

Следующее звено системы - гермокоробка с кодером АПВС (напряжение питания +12В), аккумулятором на 7 АЧ, схемой зарядки от бортовой сети 27В (рис. 2). Коробка герметично закрывается винтовыми соединениями. Открывать ее потребителю нет необходимости в течение всего срока эксплуатации. Снаружи коробки находятся разъем РСГ-10 для подключения соединительного кабеля между термобоксом видеокамеры и гермокоробкой, разъем РСГ-4 для подключения питания зарядки аккумулятора и «чисто военный клеммник» для подключения полевого кабеля. К таким клеммам можно подключить кабель, даже не снимая меховых рукавиц. Саму коробку можно расположить непосредственно на земле под треногой, в траве, в песке и т.п. Емкости аккумулятора хватает, чтобы обеспечить работу периферийной аппаратуры при температуре наружного воздуха свыше +10° (обогрев не включается) в течение 46 часов; при работе системы обогрева (включается автоматически при температуре внутри термобокса ниже +10°) - в течение 22 часов, после чего гермокоробка меняется на новую, а отработавшая подключается к бортовому питанию +27В для зарядки аккумулятора. Питание с аккумулятора на кодер АПВС подается только при включении разъема соединительного кабеля. С учетом времени зарядки аккумулятора «боевой комплект» должен комплектоваться количеством передающих модулей, вдвое превышающим количество видеокамер, чтобы обеспечить непрерывную работу системы.

Организация удаленной полосы контроля
Рис. 5. Организация удаленной полосы контроля

На приемном конце ставится аналогичная коробка. При необходимости автономного питания приемной аппаратуры она может иметь в составе аккумулятор со схемой зарядки, или же питание может подаваться от бортовой сети, что реализовано в данном случае. Другой конец полевого кабеля подключается к клеммнику. Видеосигнал снимается с разъема СР-50. Конечно, возможны и такие окончательные вырианты системы, когда вся приемная аппаратура располагается в каком-то едином корпусе. Но пока нет окончательной конфигурации, такой вариант дает широкое поле для реализации разнообразных потребностей заказчика за счет включения в систему дополнительных устройств обработки видеосигнала - например, детекторов движения.

В данном случае в качестве аппаратуры коммутации и синтеза изображения использован стандартный моноблок, изготавливаемый по заказу МО, предназначенный для установки на подвижной колесной и гусеничной технике с бортовым питанием +27В, имеющий в своем составе квадратор, 9-дюймовый монитор, выносной пульт управления, б-канальный бластер для подключения бортового компьютера (рис. 3). Линия передачи видеосигнала - 1 км полевого кабеля в виде двух стандартных катушек (рис. 4).

Итак, к приемной коробке подключается полевой кабель, солдат бежит, разматывая катушки, к месту установки камеры, а также доставляет туда саму камеру на треноге и передающую гермокоробку, устанавливает камеру, наводя ее на нужный сектор обзора, подключает соединительный кабель от камеры к коробке, к клеммам подключается полевой кабель. Подаем бортовое питание на приемную аппаратуру и наблюдаем на экране изображение.

Полная «загрузка» данного комплекта - 4 канала наблюдения. При необходимости можно задействовать несколько комплектов. А можно ограничиться одним каналом, при этом достаточно на приемном конце иметь один монитор и обеспечить его питание.

Вот так выглядит, так сказать, пилотный вариант системы. Вариантов конкретных систем может быть великое множество, как по количеству и типу камер, так и по приемной аппаратуре. Все зависит от конкретных задач, которые должен поставить потенциальный заказчик.

Рис. 6
Рис. 6

Рассмотрим несколько вариантов. Установив камеры с фокусным расстоянием объектива 12 мм, можно контролировать на удалении 1000 м от поста наблюдения проникновение человека в сектор шириной 400 м. Для задачи проникновения транспорта сектор будет больше (рис. 5). Чтобы занять «круговую оборону» на расстоянии 1 км от поста, необходимо задействовать 63 камеры, или 16 комплектов. Для какой-нибудь автоколонны цифра вполне реальная.

Конечно, первое, что приходит на ум относительно области применения, - это работа в «горячих точках». Вынести рубеж контроля на 1000 м - вещь весьма эффективная. Разумеется, теоретически возможно вывести камеру из строя, например, выстрелом снайпера, хотя диаметр бокса вполне сопоставим с кругом рассеивания винтовки. Но такими действиями враг себя в любом случае обнаружит. Повреждение «часового» повлечет чисто финансовые потери, несоизмеримые с каким бы то ни было ранением, а тем более жизнью человека. При должных действиях оператора нападение сразу же будет обнаружено. Восполняются же потери простой заменой вышедшего из строя элемента системы аналогичным из ЗИПа, благо никаких специальных знаний для этого не требуется.

Другой пример возможного применения - контроль подъездных дорог (рис. 6). Даже при скорости 120 км/час у контролирующих сил есть 30 секунд для принятия решения, что не так уж и мало.

Попутно заметим, что по полевому кабелю можно организовывать и телеметрическое управление, а значит, не исключается применение поворотных устройств, камер с трансфокаторами, других необходимых исполнительных механизмов. Здесь главная задача будет состоять в обеспечении автономного питания таких устройств.

Есть у системы, конечно, и свои ограничения. Прежде всего, освещенность объектов наблюдения должна быть не меньше чувствительности камеры. На сегодняшний день существуют видеокамеры исключительно высокой чувствительности, измеряемой в десятитысячных долях люкс, однако их применение неизбежно увеличивает цену камер. Любые метеорологические ограничения видимости (туман, осадки) неизбежно скажутся на эффективности видеоконтроля, что необходимо учитывать при построении всего технического комплекса безопасности, дублируя систему видеонаблюдения иными средствами.

Вполне возможно, что подобные системы оказались бы полезными для МЧС, для охраны объектов, не имеющих строгой привязки к месту (самолетов на аэродромах, судов у причалов, автотранспорта и т. п.), для различных исследовательских работ, когда присутствие человека может нежелательно повлиять на ситуацию или когда такое присутствие небезопасно для здоровья и жизни. В любом случае, потенциальный пользователь должен сформулировать свои собственные задачи, под которые описанный пилотный вариант может быть адаптирован с точки зрения как параметров, так и комплектации аппаратуры.


Предупреждаем!
Публикация является интеллектуальной собственностью. Полная или частичная перепечатка материалов публикации возможна исключительно с официального согласия авторов и владельцев авторских прав.