Система видеонаблюдения у вас дома на базе ПК

Каждый раз, когда вам звонят в дверь, вы хотите знать, кто вас беспокоит. Можно по старинке спрашивать "кто там?", можно просто посмотреть в глазок. Но даже взгляд в дверной глазок не даст вам полную картину, ведь в этот глазок вы видите только одну проекцию изображения, а это значит, что за широкими плечами вашего товарища, улыбающегося вам в дверь, могут находиться один-два посторонних человека, которых вы не увидите в обычный дверной глазок. Если такая ситуация вам, не то чтобы знакома, а просто может случиться, вам уже потребуется получать изображение из другой плоскости - видеть профиль стоящего к вам лицом человека, ну или не обязательно профиль: главное - видеть площадку перед дверью под другим углом. И единственное возможное решение здесь - использование камер видеонаблюдения.

Усложним ситуацию и представим себе частный дом, будь то дача, коттедж в городе или просто жилой домик. Здесь пространство, которое вам надо контролировать, многократно увеличивается. Это не только входная дверь, но и периметр вокруг дома, гараж, место для парковки автомобиля, дополнительные пристройки и т.д. Чтобы одновременно наблюдать за всеми этими участками, придётся либо нанимать сторожа, либо сторожевых собак, либо ставить систему видеонаблюдения.

Частная автостоянка, подъезды жилого дома, автомобильный гараж во дворе, который видно только с балкона под ужасным углом и ещё десятки и сотни случаев, когда необходимо получать визуальную информацию об обстановке. Ведь видеть то, что происходит, ещё на стадии до того, как что-то начнёт происходить - это возможность подготовиться и принять необходимые меры. Результатом принятия этих мер станет сэкономленное время, деньги, здоровье и, может быть, даже жизнь.

Ещё одно преимущество систем видеонаблюдения - это сбор данных в ваше отсутствие. Система запишет, кто к вам приходил или пытался прийти, пока вас не было дома или на охраняемом объекте. А это очень значительный плюс. Но повсеместному распространению систем видеонаблюдения мешают устоявшиеся и принципы. Основной миф - это отсутствие необходимости в подобных системах. Ну что тут сказать? Насильно никого не заставишь заботиться о своей безопасности. Человек должен сам понять преимущества видеонаблюдения и контроля над своей территорией. Ещё один миф в том, что эти системы стоят чрезвычайно дорого. А вот с этим утверждением мы и поспорим.

Системы видеонаблюдения на базе персональных компьютеров

На сегодняшний день персональные компьютеры могут выполнять или контролировать любые задачи. И системы видеонаблюдения, выполнявшиеся ранее на базе аналоговых видеомагнитофонов, сегодня можно строить, используя простой персональный компьютер. Конечно же, это не относится к банкам и государственным учреждениям, имеющим специальные требования по безопасности, которые зачастую устанавливают специальное сертифицированное оборудование. В таких случаях, как правило, вопрос цены обсуждается чуть ли не в последнюю очередь.

Но для домашнего использования, для небольших офисов или складов не обязательно устанавливать охранные системы в стоечных корпусах, рассчитанные на обслуживание десятков камер слежения. Зачастую для небольших объектов достаточно устанавливать от одной до восьми камер слежения, а обработка такого количества камер - задача, с которой может справиться и современный компьютер.

Чтобы лучше понять, как работает простая охранная система на базе персонального компьютера, давайте проведём некоторое абстрактное сравнение. Камеры слежения, аналоговые чёрно-белые или цветные, выполняют роль "глаз" вашего электронного охранника. Не всегда чем больше камер, тем лучше, ведь в конечном итоге за камерами наблюдает человек, чьё внимание не безгранично. К тому же увеличение числа камер слежения непременно приведёт к удорожанию охранной системы в целом. Камеры слежения питаются от сети, через блоки питания. Камеры могут управляться с компьютера, но необходимость их поворота не всегда оправдана стоимостью оборудования, поэтому чаще всего камеры устанавливаются статически.

Каждая камера представляет собой "канал", передающий на компьютер поток видео в формате PAL с частотой 25 кадров в секунду. Разрешающая способность камеры измеряется в телевизионных линиях (ТВЛ). Распространены камеры с разрешением 300, 420, 570 и 600 твл. плюс камера характеризуется таким параметром, как чувствительность (измеряется в люксах). Чем меньше чувствительность, тем меньше окружающего света требуется чтобы камера давала достаточно различимую картинку. Видеочипы, установленные на платах, которые управляют камерами и обрабатывают принимаемые с них данные, производят захват в разрешениях 320x240, 352x288, 640x480 или 704x576 в зависимости от модели и настроек. Так как пропускная способность каждого канала видеоплаты ограничена, то обычно запись ведётся с частотой от 10 до 30 кадров в секунду, чего вполне достаточно для видеонаблюдения.

Мозг системы - это компьютер, в нашем случае - ПК на платформе IBM PC. Камеры слежения подключаются к специальным платам расширения, каждая из которых может контролировать несколько каналов. Компьютер, как универсальное устройство, может записывать видео в различных форматах на различные носители с различными установками. При использовании дополнительных устройств и специального программного обеспечения компьютер сможет посылать сигналы тревоги на мобильный телефон или даже транслировать видео через интернет, чтобы пользователь находясь в любой точке мира, мог видеть, что происходит в его доме, гараже или на складе.

Программное обеспечение - очень существенная часть охранной системы, так как многие функции реализуются именно засчёт ПО. В современных условиях программное обеспечение способно выполнять большинство функций, доступных дорогим комплектам видоенаблюдения, таким как установлены в банках и государственных организациях с ограниченным доступом. Программное обеспечение обладает достаточной гибкостью, чтобы сохранять возможность модернизации и расширения охранной системы.

Помимо рассмотренных частей охранных систем, существуют так же камеры со встроенными микрофонами, кнопки звонка, электрические замки с программным управлением и др. Использование этих компонентов обуславливается условиями, которые налагает охраняемый объект: надо ли общаться с гостями через дверь, надо ли открывать двери удалённо и тому подобными. Мы же не будем останавливаться на частных случаях и посмотрим, что необходимо для того, чтобы построить охранную систему на базе персонального компьютера.

Какой персональный компьютер выбрать?

Какого компьютера будет необходимо и достаточно для охранной системы? Здесь конфигурация зависит от того, будет ли охранная система основной задачей компьютера или помимо неё будут использоваться и другие приложения. Никаких специфических требований к конфигурации охранные системы не выдвигают. В самом простом случае вам потребуется компьютер с SVGA видеокартой, работающий под управлением современной операционной системы Windows (98/ME/XP/2000) с одним свободным PCI слотом для платы видеонаблюдения. Вот от типа используемой платы видеонаблюдения и стоит отталкиваться при рассчёте конфигурации ПК. Если вы планируете использовать плату, которая будет принимать сигнал от камер слежения и аппаратно его кодировать в нужный формат, чтобы запись на жёстком диске не занимала много места, то ничего сверхъестественного от компьютера не потребуется. Это может быть ПК на недорогих процессорах класса Celeron или Duron, а может быть и на более серьёзных Pentium 4 или Athlon XP. Главное, чтобы на этом компьютере работала операционная система Windows. Вся работа по сжатию видеопотоков будет выполняться платой видеонаблюдения на аппаратном уровне, без расходования ресурсов центрального процессора. Но если вы захотите использовать решения, требующие программной компрессии потока, то тут уже готовьтесь к покупке современного компьютера более высокого уровня.

Поток данных от одного канала не слишком большой, тем более, он компрессируется и записывается как в формате видео, так и отдельными кадрами. То есть, нет необходимости устанавливать на такой компьютер жёсткие диски с частотой вращения шпинделя 7200 оборотов в минуту. Для таких ПК хватит и 5400 оборотов. К оперативной памяти тоже дополнительные требования не предъявляются. Здесь всё на уровне, рекомендуемом производителями операционной системы. Остаётся SVGA видеокарта, монитор и клавиатура с мышью. То есть, при использовании аппаратной платы видеонаблюдения, можно легко использовать ваш домашний компьютер, просто установив в него эту плату, а можно собрать ещё один недорогой в корпусах ATX, MicroATX или даже SFF (Barebone-компьютеры) для экономии места и денег.

Платы видеонаблюдения

Как вы, наверное, уже поняли, обычный домашний компьютер отличается от компьютера охранной системы лишь программным обеспечением и платой видеонаблюдения, к которой подключаются камеры. Платы видеонаблюдения, прежде всего, характеризуются по количеству каналов (числу подключаемых камер слежения), обрабатываемых платой. Так же имеет значение число звуковых входов, то есть, сколько камер могут транслировать звуковое сопровождение. Остальные характеристики уже более специфичны для каждой модели. Это поддерживаемые разрешения, возможности по сжатию видео, возможности по записи в разных форматах, реагирование на событие и другие. Для того, чтобы вам было более понятно о том, что представляют собой и что могут платы видеонаблюдения, рассмотрим цифровую систему ВидеоБастион EXP.

Плата ВидеоБастион EXP предназначена для построения цифровых систем видеонаблюдения на базе обычного персонального компьютера платформы IBM PC. К каждой плате можно подключить до четырёх цветных или чёрно-белых видеокамер, работающих в системе PAL или NTSC. В один компьютер может быть установлено до четырёх плат ВидеоБастион EXP, что позволяет вести наблюдение и обрабатывать изображения с 16 камер одновременно. Кроме того, каждая плата ВидеоБастион EXP имеет по два независимых аудио входа, т.е. для трех из четырёх подключаемых к плате камер видео ряд может быть записан со звуковым сопровождением ( два аудиовхода размещены непосредственно на видеоплате, и один — третий, через линейный вход звуковой карты ПК).

Запись данных в системе ВидеоБастион EXP может вестись на любые накопители, доступные в операционной системе. Для каждого накопителя есть возможность указать объём свободного места, который должен остаться незаполненным. При полном заполнении накопителей запись данных на них можно продолжить, автоматически удалив старые файлы, либо прервать вовсе, предоставив возможность администратору системы сделать резервную копию архива.

Размер базы данных, необходимый для хранения информации, зависит в первую очередь от того, насколько активны изменения в контролируемых видеокамерами зонах. Суточный архив, полученный с одной камеры, направленной на безлюдную улицу, пустующее помещение офиса или коридор займёт на жёстком диске около 30 мегабайт. В более реальных условиях суточный архив с четырёх камер занимает примерно 1 гигабайт дискового пространства. Данные приведены для режима записи двух кадров в секунду с разрешением 352х288 пикселя в цвете при уровне качества 14 (всего 16 уровней установки качества). Также доступен режим записи при разрешении 704х576 для видео камер системы PAL и 640х480 для NTSC.

Скорость записи видео ряда обуславливается количеством камер, подключаемых к каждой плате. Для одной и двух видеокамер, подключенных к одной плате, обеспечивается скорость записи по 25 кадр/сек на камеру. При четырёх камерах количество кадров в секунду падает до 15 кадр/сек для каждой камеры. Если камер три, то одна из них будет писаться со скоростью 25 кадр/сек, две другие - по 15 кадр/сек. За счёт аппаратной реализации алгоритма компрессии SMICT работа в таких режимах возможна даже на компьютерах с процессорами до 1 ГГц. Во многих случаях нет необходимости записывать видео ряд с максимально доступной для системы скоростью. Поэтому приложения позволяют снизить эту скорость, например, до 2-х кадров в секунду. В то же время при событии в кадре скорость записи может быть увеличена до максимума.

Запись данных в файл ведётся фрагментами по 100 кадров. Если не принять специальных мер по защите компьютера от перепадов напряжения в сети, то в результате сбоя и перезагрузки операционной системы из записываемого видео ряда пропадут максимум 100 последних кадров. Для защиты системы видео наблюдения от зависаний операционной системы, на плате ВидеоБастион EXP предусмотрен выход, который соединяется с аппаратным входом Reset на системной плате компьютера. Приложение можно настроить таким образом, чтобы компьютер автоматически перегружался по составленному расписанию в указанное время. Если приложение ВидеоБастион EXP поставлено пользователем в режим автозагрузки, то после сбоя и перезапуска операционной системы все прерванные процессы будут восстановлены и работа приложения будет продолжена.

Файлы из архива могут быть получены с удалённого компьютера через модем или по локальной компьютерной сети по протоколу TCP/IP. На диске файлы хранятся в своём собственном формате, могут быть скопированы средствами операционной системы и просмотрены только при помощи родных приложений. Здесь же файлы можно отредактировать, а так же распечатать на принтере отдельные кадры. Если система находилась в режиме непрерывной записи, то при обнаружении движения в кадре скорость записи в кадрах в секунду может быть увеличена до заданного уровня (если позволяют возможности системы). По факту события система может:

• приступить к записи видеофайла;

• начать выдавать звуковой сигнал;

• делать отдельные снимки в формате *.BMP, которые не содержат следов компрессии, свойственных сжатым видео данным;

• оповестить удалённый компьютер через модем или по локальной сети по протоколу TCP/IP.

Для наглядности в системе можно завести рисунок с изображением плана контролируемой территории и расположить на нём иконки, соответствующие видеокамерам, которые будут сигнализировать о наступлении событий. Детектор движения может быть включен или выключен в соответствии с заданным для каждой камеры расписанием.

Для каждой камеры в отдельности можно ввести имя, задать степень компрессии, а следовательно качество, с которым будет записано видео, а так же установить параметры детектора движения. Детектор движения имеет две настройки: чувствительность и количество последовательных кадров, в которых должны произойти изменения, которые будут зафиксированы как событие. Параметр "чувствительность" детектора движения отвечает так же за то, какого порядка изменения в кадре считать существенными для записи их на диск. Таким образом, можно воспрепятствовать записи и сохранению в файле различного рода шумов и наводок, не являющихся информационными и плохо поддающихся компрессии.

Система ВидеоБастион EXP позволяет по локальной сети или через модем получить доступ к базам данных и камерам видео наблюдения, установленным на удалённых компьютерах. Для работы по локальной сети, на любом из компьютеров, подключенных к сети, устанавливается приложение сервера. Запустив это приложение, администратор должен зарегистрировать на нём все компьютеры с установленными в них платами видео наблюдения и всех пользователей, которые будут иметь к ним доступ. Соединившись с сервером, удалённый пользователь получит список всех компьютеров, работающих в данный момент в системе ВидеоБастион EXP, и сможет подключиться к любому из них. В зависимости от прав доступа пользователь может получить доступ к выбранным камерам, файлам базы данных, к PTZ и управлению настройками системы.

По сети передаётся только изображение. Звук можно прослушать, получив из архива уже сформированный файл.

Видеоданные передаются по сети в том же виде, в котором они записываются в файл. Таким образом при размере кадра 352х288 в цвете и частоте два кадра в секунду поток видеоданных в среднем будет составлять 20-30 kbit/sec с одной камеры.

Плата ВидеоБастион EXP поставляется в комплекте с единой интегрированной программной оболочкой, работающей под управлением операционных систем Windows2000/XP.

Мы благодарим компанию "Антарес", официального поставщика систем ВидеоБастион, за помощь, оказанную при написании статьи.

LIKE OFF

26/01.2004

светодиодное освещение комнат