Современные системы видеонаблюдения — от концепций до воплощения. Часть 3
Часть 3. Реализация малых систем видеонаблюдения на современных смарт-камерах и регистраторах
В этой части мы снова переходим к практическому воплощению концепций.
Постановка задачи
Сегодня попробуем решить проблему построения малой системы видеонаблюдения.
В чем отличие такой системы? В ней нет сервера видеонаблюдения и количество камер не превышает 32.
Рассмотрим состав малой системы видеонаблюдения.
Основа системы – это видеокамеры, от 1 до 32, и устройство записи, хранения и поиска видеоконтента камер.
Далее, необходимы блоки питания, монитор, коммутатор, а также оптика или медные кабели и, возможно, роутер и модем.
Последние компоненты за последнее десятилетие не изменились, а вот камеры и видеорегистраторы заслуживают внимания.
Если я сам предлагаю техническое задание на систему, и у меня развязаны руки, то ограничителем будут являться финансы и место установки узла видеонаблюдения.
Условия для такой малой системы – это обычно отсутствие выделенного поста охраны, и даже самого охранника. Это связано с тем, что более востребован IT-специалист, способный по мере необходимости обслуживать систему видеонаблюдения, а финансирование поста охраны с персоналом отсутствует.
Тогда оптимальным является решение с размещением данного оборудования в антивандальном шкафу с замком, возможно с обогревом.
Что касается оптики, то на сегодня цена оптического кабеля для уличной прокладки с кордом внутри стала ниже, чем медного кабеля UTP кат 5 Е.
Медиаконверторы для такой оптики также стали доступны (от 2 тыс. комплект), поэтому вполне можно выбрать и оптические линии при длинах более 20 м.
Питание камер можно организовать как централизованно, так и по месту установки. Стоит заметить, что в смете системы видеонаблюдения прокладка кабельной сети является самой дорогой и трудоемкой и составляет до 70 % сметы.
Поэтому кабельную систему надо оптимизировать максимально, исходя из возможностей инсталлятора, наличия у него оборудования, опыта и квалификации.
Вернемся к Техническому заданию на систему. Мы должны определить, во-первых, сколько в ней будет видеокамер, их тип, параметры видеосигнала.
Второе – какой функционал нужен в системе, а это зависит от ее назначения и наших целей и технических возможностей.
ТЗ – главный этап воплощения системы. От ТЗ зависит, какую систему вы получите. Потом уже поздно будет менять кабели, перекомпоновывать шкафы и увеличивать смету. Особенно, когда при возникновении происшествий, к вам придут и спросят- кто был, когда и что делал на объекте, а запись не найти, либо надо часами сидеть и просматривать ее полдня.
Оптимальная постановка задачи, будь то любая сфера деятельности, является залогом успеха. И люди, умеющие это делать, –особенно востребованы в наше время. Не деньги, бездарно потраченные, а знания и скорость принятия верного решения определяют всё.
Вернемся к нашей узкой задаче. Предположим, мы имеем ограниченный бюджет от 70 до 100 тысяч. И ограниченные временные рамки, например, 2 месяца от ТЗ до сдачи системы.
Хотим построить систему из 4-8 видеокамер, с возможностью дальнейшего их наращивания до 10-16. Не правда ли – до боли знакомая ситуация?
Итак, работаем, чтобы и задачи выполнить, и средств хватило.
Малые системы могут решать охранные и технологические задачи в части видеонаблюдения.
Главный объект видеонаблюдения – люди, их фиксация на записи, просмотр их действий до и после происшествия, либо анализ действий человека во время техпроцесса.
Поэтому возникает желание зафиксировать появление человека в зоне наблюдения, еще лучше, обнаружить его лицо и запомнить в архиве.
Еще 4 года назад регистраторы с камерами вообще не обнаруживали лица, это «умели» только сервера с интеллектуальными модулями.
На сегодняшний день появились бюджетные регистраторы, которые в своем ПО обнаруживают и запоминают лица и прямоугольные объекты, которые похожи на людей (так называемое «гуманоидное обнаружение»). Для этого данные функции делятся между камерами, соответствующего типа, и регистраторами. Это новое направление, и оно стремительно развивается.
Бывает необходимость обнаруживать автотранспорт, регистрировать номера проехавших. Появляются и регистраторы с камерами для распознавания автомобильных номеров. По цене они значительно дороже регистраторов с обнаружением людей.
Итак, регистраторы создают конкуренцию серверам в небольших системах видеонаблюдения своей простотой, ценой, габаритами.
В следующей части мы затронем конкретные модели таких камер и регистраторов, подробнее обсудим их возможности в распределенных системах, обсудим тонкости их инсталляции и эксплуатации.
Выбираем регистратор
Итак, мы определились с функционалом регистратора – он должен как минимум обнаруживать людей как в реальном времени, так и в архиве.
С автомобильными номерами – более редкая задача, она актуальна для бизнес-центров, гаражных кооперативов, промышленных предприятий. Как правило, там устанавливаются сервера, так как помимо видеонаблюдения имеются и другие слаботочные системы
Но если очень хочется, для шлагбаума или въездной зоны можно установить 1-2 камеры с обнаружением автомобилей и двухколесных средств с автономным ПО для этих задач. Они недавно появились, Китай не спит.
Вернемся к регистратору. Что у него с конструктивом?
Выбираем конструктив регистратора
Предполагается установка регистратора в шкаф.
Все предлагаемые на рынке модели являются либо настольными, либо 19-дюймовыми для установки в стойку.
Но тогда вариант стойки – это почти сервера, они не пригодны для компактного монтажа.
Вариант настольный крайне неудобен для установки в монтажный шкаф.
Разъемы подключения находятся сзади корпуса, индикаторы на передней панели.
Поэтому регистраторы известных брендов в настольном исполнении трудно монтировать в обычный малогабаритный телекоммуникационный шкаф или электрический щит.
Времена установки регистраторов в тумбочку или на офисный стол (охранный столик) давно прошли – это некрасиво, неудобно, шумно и не скрытно. Тем более, помимо регистратора, часто нужен сетевой коммутатор и источник питания для всех нагрузок, в том числе видеокамер. Итого минимальный комплект – это 3 корпуса, скажем для десятка камер это уже объем – на стол не поставишь, плюс- до 16-33 патч-кордов и сетевые или питающие шнуры.
Весь этот объем надо прятать в шкаф. Самый простой вариант – крепление на дин-рейку. Вообще, такие регистраторы появились, они имеют промышленное исполнение: РСП- регистратор сетевой промышленный.
Необходимо также установить в шкаф блок питания, коммутатор, силовой автомат, а при желании- нагреватель с термореле.
Итак, с конструкцией регистратора мы определились и знаем требование к нему- промышленное исполнение с установкой на дин-рейку.
Переходим к функционалу системы видеонаблюдения
Функционал системы видеонаблюдения определяет дальнейший выбор регистратора и видеокамер.
В настоящий момент существует возможность использования двух типов систем видеонаблюдения:
-
на основе IP –технологий;
-
улучшенных аналоговых систем стандартов AHD, TVI, CVI.
Не будем долго обсуждать этот выбор, это тема отдельная. Есть плюсы и минусы у каждой. Поэтому вспомним о кабельной сети и остановимся на IP c медными UTP кабелями. Если длины большие – используем оптику с медиаконверторами.
В основе функционала нашей системы хотелось бы иметь:
-
«Умный» поиск в архиве по лицам, фигурам людей, что резко сокращает время поиска происшествий и событий.
-
Возможность мобильного просмотра видеокамер и архива со смартфонов, а также настройки видеосистемы, включая сам регистратор и сетевые видеокамеры.
-
Возможность установки винчестеров как 2,5, так и 3,5 дюйма объемом до 14 ТБ.
-
Стандарты видеозаписи Н264 и Н265, с экономией объема записи в 2 раза.
Камеры для подобной малой системы могут быть любые, стационарные и поворотные, с разрешением от 2 Мп и более. Это определяется задачами системы и бюджетом.
Однако, для «умного» поиска необходимы смарт–камеры, обеспечивающие интеллектуальные функции совместно с регистратором.
В большинстве случаев достаточно в основе системы иметь набор бюджетных всепогодных камер с широкоугольными фиксированными объективами и поддерживаемыми смарт-функциями.
Остановимся на таких камерах.
| Характеристика | Значение |
|---|---|
| Матрица | 2.0М 1/3” Black light illumination CMOS матрица, цвет 0,0001 лк при F1.2, ч/б 0,0001 лк при F1.2 |
| Разрешение | Основной поток: 1920х1080 при 25 к/сек, 1280х720 при 25 к/сек; дополнительный: 704х576 при 25 к/сек |
| Формат сжатия | H.265Al/H.265+ (совместимы с H.265/H.264), 2 потока, AVI; 0,1 – 8 Мб/сек; 1 – 30 к/сек |
| Переход в режим «ночь» | Механический ИК-фильтр |
| Шумоподавление | Поддержка 2D/3D |
| WDR | Поддержка, цифровой |
| Сетевой интерфейс | 10/100M Ethernet; ONVIF / RTSP / FTP / DHCP / NTP / UPnP и другие |
| Аналитика | Поддержка обнаружения фигур и лиц людей |
| Другие функции | Поддержка ВЕБ, экранное меню, передача видео в реальном времени, обнаружение движения, привязка изображений, захват JPEG, программное обеспечение для удаленного мониторинга CMS |
| Мобильный просмотр | Поддержка множественного доступа на iOS и Android |
| Питание видеокамеры | 12 В DС |
| Диапазон температуры окружающей среды при эксплуатации, °С | -40 ÷ +50 |
Эти камеры достаточно неплохие. Особенно мне нравится их уникальная чувствительность в цвете. Это так называемые сверхчувствительные матрицы Старлайт – «Звездный свет». Название говорит само за себя – камеры не уходят в ч/б режим даже при малой освещенности, например, в глубоких сумерках.
Эта картинка в 2 часа ночи в Санкт-Петербурге во время белых ночей.
Если при этом объект подсвечен, то круглые сутки его можно наблюдать в цвете.
Это позволяет получить высококачественное цветное изображение в 2-5 Мп (стандарт подобных систем), а не низкое разрешение и черно-белое изображение в ИК-лучах подсветки с известными проблемами переотражений, засветок и переконтрастов от препятствий в ближней зоне (например, веток деревьев, кабелей, встречных фонарей).
Для сравнения:
Таким образом камеры, совместно с подобными регистраторами, закрывают проблему низкого разрешения изображения в ночное время, долгое время не имевшую решения при классической инфракрасной подсветке.
Можно использовать и другие камеры с моторизованным объективом с разрешением 3Мп, управляемым из приложения или с регистратора.
| Матрица | 5.0М 1/2.8” Black light CMOS матрица, цвет 0,0001 лк при F1.2, ч/б 0,0001 лк при F1.2 |
| Разрешение | Основной поток: 2304×1296 при 20 к/сек, 1920х1080 при 25 к/сек; дополнительный: 800х448 при 25 к/сек |
| Формат сжатия | H.265Al/H.265+ (совместимы с H.265/H.264), 2 потока, AVI; 0,1 – 8 Мб/сек; 1 – 30 к/сек |
| Затвор | от 1/50(1/60) с до 1/10000 с |
| Объектив, фокусное расстояние, мм | Моторизированный, F2,8-12 |
Основные функции смарт- камер и регистратора
Умные («смарт») камеры обладают интеллектом, способным заменить целую группу операторов, контролирующих ситуацию на объекте. Интеллектуальное видеонаблюдение, благодаря встроенным в видеокамеры аналитическим модулям, позволяет минимизировать объемы загрузки на каналы связи и систему видеонаблюдения в целом, и максимально расширить функционал безопасности.
Система видеонаблюдения превращается в мощный инструмент, который автоматически анализирует видеопоток, выбирает наилучшие параметры записи исходя из заданных целей и подает сигнал тревоги в случае необходимости.
Если раньше каждый видеопоток с камеры наблюдения регистратор обрабатывал отдельно, то теперь на него приходят видео сразу с нескольких камер, да еще и информация о зашедших на охраняемую территорию людей.
Детекция лиц
Технология распознавания лиц сегодня является распространенным инструментом видеоаналитики. В дополнение данная функция может поддерживать различные тревожные сценарии- вести запись, делать фото, включать подсветку белого цвета, голосом будить как оператора, так и приветствовать нарушителя (при опциях в камерах в виде звука или двойной подсветки).
Детекция фигур людей
Технология распознавания пропорций объекта, которые соответствуют фигуре человека. Данная функция может поддерживать различные тревожные сценарии, например, описанные ниже.
Вторжение в выделенную зону
Если оператор отметит на изображении на мониторе замкнутый участок из любых ломаных линий, то при перемещении в него объекта, включится тревога. Типичный пример замкнутого участка – границы охраняемой территории.
Пересечение линии
Похоже на вторжение в выделенную зону. Проводится линия на изображении. При ее пересечении сработает тревожный сигнал. В совокупности с обнаружением фигуры, тревога будет только на вошедшего в зону человека, а не мухи или кота. Это избавляет от ложных срабатываний все систему.
Заслон объектива (функция регистратора)
Камера поднимает тревогу, когда изображение закрыто. Примеры срабатывания: камеру пытаются закрыть рукой, надеть носок, залить из баллончика с краской. Это очень старая функция, но ее тоже называют смарт.
Перейдем к рассмотрению этих функций применительно к данному оборудованию.
Обнаружение фигур и лиц людей
Удобный поиск в записях по конкретным людям, что резко сокращает время поиска происшествий службами безопасности.
Что значит «обнаружение» лиц? Это свойство искусственного интеллекта трактовать область видеоизображения как объекта, похожего на лицо человека с определенной долей вероятности.
Порог обнаружения регулируется в настройках видеокамеры-регистратора.
Если регистратор и камера обнаруживают такой фрагмент, тогда производятся следующие операции.
Регистратор маркирует данный участок записи как «тревожный».
Если производится «запись по тревоге» – тогда начинается запись с предзаписью в несколько секунд.
Это свойство предзаписи позволяет увидеть события до факта тревоги. Таким образом до проявления тревоги, например, разбития камеры, будет видно в записи, как злодей подкрадывается к ней.
Тревога может быть отображена голосом с камеры на объект, голосом или звуком из регистратора оператору, загоранием знака тревоги по лицу на экране монитора при подключении к нему напрямую, а также уведомлением на мобильное устройство сообщением в приложении. В темное время суток некоторые камеры при этом переключают подсветку из инфракрасной в белую и освещают в цвете место события. Но самое важное, это именно метка времени записи и сохранение кадра (фото) с изображением обнаруженного объекта.
Далее эти фото и метки позволяют оперативно просмотреть все эпизоды появления человека.
Рассмотрим подробнее как производить поиск по лицам на данном регистраторе со смарт-камерой.
Процедура «Поиск по лицам»
При поиске подозрительных посетителей выполняется такая процедура.
При подключенном к монитору регистраторе в режиме «Поиск по лицам» задаем дату (17-05-1922) и номер камеры (3).
Получаем фото всех зафиксированных лиц на экране. Выбираем того, кто нас
интересует.
Например, в синей рамке, с указанием времени фиксации. Кликаем мышью по фото.
Просматриваем видео с предзаписью в несколько секунд с конкретным человеком. Таким образом, оперативно получаем информацию о деятельности данного посетителя.
В обычном варианте поиска по детектору движения нам бы пришлось отсмотреть длительные видеозаписи в несколько часов.
Это универсальное преимущество поиска по лицам по сравнению с поиском по детектору движения. Экономия времени, минуты вместо часов, очевидна.
Мы получаем удобный поиск в записях по конкретным людям, что резко сокращает время поиска происшествий службами безопасности.
Удобны и следующие смарт-функции.
Вторжение в выделенную зону
Если оператор отметит на изображении на мониторе замкнутый участок из любых ломаных линий, то при перемещении в него фигуры человека, включится тревога.
Пересечение линии
Проводится линия мышью на изображении на мониторе. При ее пересечении фигурой человека сработает тревога.
В совокупности с обнаружением фигуры, эти тревоги будут только на вошедшего в зону человека, а не мухи или кота. Это избавляет от ложных срабатываний всю систему.
Далее эта тревога позволяет озвучить сообщение голосом с колонок монитора оператору, начать запись видео, отметить в архиве этот фрагмент, даже отправить письмо на почту или push в телефон.
Итак, мы определились с функционалом, составом, особенностями настройки малой системы видеонаблюдения на основе бюджетных, но в чем-то уникальных смарт-камер и регистратора.
Стоимость такого регистратора около 10 000 рублей, видеокамера находится в таком же ценовом сегменте.
Оперативная замена регистратора при «разборе полетов»
Важное свойство регистратора – возможность его оперативного снятия или подмены для скачивания и поиска информации.
Типичная ситуация на объекте- зима, происшествие. Открываем всепогодный шкаф, вынимаем 2 штекера (питания и сети), снимаем регистратор с дин-рейки.
Если есть ЗИП- комплект- ставим второй регистратор на время отсутствия первого.
Отвозим регистратор в нужное место и не торопясь производим разбор ситуации в архиве. С помощью «мыши» и монитора с HDMI или VGA входом.
Если регистратор в сети, то можно сделать поиск удаленно через компьютер и даже мобильный телефон через облачный сервис (кстати, бесплатный).
Но профессионалы знают, что удаленный доступ требует большего времени на просмотр и скачивание, и самое лучшее – это регистратор у тебя на столе.
Экономический итог
Итак мы подобрали регистратор и камеры для интеллектуальной системы видеонаблюдения.
На регистратор и 4 камеры с фиксированными объективами вполне хватит 50 тыс.рублей.
Если у вас не бывает -40°С, можно сэкономить и купить камеры по 2,5 тыс. до -20°С.
На шкаф, блок питания, коммутатор и кабели с работой осталось 25-50 тыс.рублей.
Таким образом, мы построили автономную, всепогодную, сверхчувствительную, масштабируемую до 16 /32 видеокамер, бюджетную систему видеонаблюдения с возможностью обнаружения лиц и фигур людей как в реальном времени, так и в архиве.
Петров Роман Владимирович
Главный инженер проекта ООО “Тахион”