При проектировании видеонаблюдения необходимо найти решение семи основных задач. Данное руководство поможет читателю понимать основные варианты при решении каждой из этих задач, а также осуществлять рациональный выбор различных возможностей.
Данный обзор предназначен помочь новичкам в области видеонаблюдения. Его целью является быстрое определение ключевых аспектов при проектировании видеонаблюдения, не углубляясь при этом во множество деталей и частных случаев, какие встречаются в проектах.
Семь основных задач соответствуют следующим вопросам:
1. Какой тип видеокамер необходимо использовать?
2. Как следует подключать камеры к системам управления видеонаблюдением?
3. Какой тип системы управления видеонаблюдением нужно использовать?
4. Какой тип хранилища следует применять?
5. Какой тип видеоаналитики необходимо использовать?
6. Каким должен быть вариант отображения информации?
7. Как следует интегрировать видеосистему с другими системами?
Образно говоря, камеры являются глазами системы видеонаблюдения. Для получения соответствующего видеоизображения камеры должны размещаться в критических областях.
При размещении камер используются два основных принципа:
Точками прохода являются зоны, через которые люди и транспорт должны пройти для попадания в определенные области. Примерами являются дверные проемы, коридоры и проезды. Размещение камер в точках прохода является экономически оправданным способом фиксации всех, кто попадает в здание.
Ценными являются специфические объекты, которые требуют повышенной безопасности. Примерами ценного являются такие физические объекты, как сейфы, а также области, где размещаются товары; кроме того, это такие области, в которых осуществляются важные действия - например, это зоны с кассовыми аппаратами, места парковок машин или приемные. Что является ценным, определяется потребностями и приоритетами конкретной организации.
После того, как выбраны зоны наблюдения, необходимо определиться с четырьмя параметрами видеокамер.
1. Стационарная или PTZ (поворотная) камера
Камера может быть установлена для наблюдения только одного заданного ракурса, либо это может быть камера, обеспечивающая поворот, наклон и увеличение изображения (например, поворот влево или вправо, вверх или вниз, изображение ближе или дальше).
Большинство используемых в видеонаблюдения камер является стационарными. Поворотные камеры главным образом используются при широких углах обзора, и должны использоваться лишь когда ожидается, что оператор ежедневно будет активно использовать камеры. Главной причиной широкого использования стационарных видеокамер является их цена, которая в 5... 8 раз ниже цены поворотных видеокамер (стационарные видеокамеры в среднем стоят 200... 500 USD, в то время как стоимость поворотных видеокамер может превышать 2000 USD).
2. Цветные, инфракрасные или тепловизионные
В телевидении изображение может быть цветным или черно-белым. В настоящее время производство черно-белых камер для видеонаблюдения оправдано лишь тем, что они могут использоваться при очень низкой освещенности (например, в ночное время). В этих условиях инфракрасные камеры или тепловизионные камеры создают черно-белое изображение.
Для создания в темноте четкого изображения инфракрасные камеры требуют специальных ИК-осветителей; они стоят сравнительно недорого.
Для тепловизионных камер не требуется подсветка, однако они обеспечивают лишь отображение силуэтов объектов, и они являются очень дорогими (в среднем 5000… 20000 USD).
Для наблюдения в дневное время или в освещенных местах цветные камеры являются естественным выбором, поскольку преимущество цветного изображения над черно-белым очевидно.
3. Стандартное разрешение или мегапиксели
Этот выбор аналогичен выбору телевизоров. Исторически все потребители использовали камеры стандартного разрешения, однако в настоящее время пользователи все больше склоняются в сторону камер высокого разрешения. В то время как телевидение высокой четкости ограничивается 3 мегапикселами, камеры видеонаблюдения могут обеспечивать разрешающую способность до 16 мегапикселов. В 2008 году мегапиксельные камеры составляли лишь примерно 4% в общем объеме продаж видеокамер, однако их использование возрастает очень быстро.
Здесь демонстрируются довольно большие пространства – от 100 до 300 футов (примерно от 30 до 90 метров) в ширину и несколько сотен футов в глубину.
В традиционном проекте для этих целей обычно используется 3 или 4 фиксированных камеры в местах прохода и наблюдения за наиболее ценным, а также поворотная камера в центре для активного мониторинга или общего следования по предустановкам.
4. IP-камера или аналоговая
Главной тенденцией современного видеонаблюдения является переход от аналоговых камер к IP-камерам. Хотя для просмотра и записи на компьютере оцифровываются сигналы от любых камер видеонаблюдения, только в IP-камерах происходит оцифровка внутри самих камер. В то время, как большинство инфракрасных камер и тепловизионных камер по-прежнему реализуются в виде аналоговых камер, мегапиксельное разрешение достижимо лишь при использовании IP-камер. В настоящее время 20% всех продаваемых камер являются IP-камерами, и это число быстро возрастает.
В большинстве инсталляций смешиваются, сочетаются камеры различного типа. Например, на объекте могут использоваться инфракрасные фиксировано установленные аналоговые камеры для видеонаблюдения за периметром и аналоговая поворотная камера для обзора места парковки. Внутри здания может использоваться фиксированная мегапиксельная камера для наблюдения за складом и большое число фиксированных IP-камер для наблюдения за входом и коридорами.
В профессиональном видеонаблюдении с целью записи и выбора отображения почти всегда камеры подключатся к системам управления видеонаблюдением. Имеются две основные характеристики, позволяющие выбрать вариант подключения.
IP или аналог
Видеоизображение может быть передано либо по компьютерной сети (IP), либо может быть передано в естественной форме аналогового видеосигнала. В настоящее время большей частью осуществляется аналоговая передача сигнала, однако переход на IP происходит достаточно быстро. С помощью технологии IP можно передавать информацию как от IP-камер, так и от аналоговых камер. IP-камеры могут быть непосредственно подключены к компьютерной сети (точно так же, как к ней подключаются компьютеры). Аналоговые камеры так подключать нельзя. Однако в этом случае для передачи аналогового сигнала по компьютерной сети можно использовать кодер (encoder). У кодера имеется вход для подключения аналоговой камеры и выходы цифрового потока для передачи по IP-сети.
Провода или беспроводное подключение
Видеосигналы можно передавать, используя кабели, либо по эфиру, вне зависимости от того, что используется – IP или аналоговое видео. Более 90% видеосигналов передается с помощью кабелей, поскольку, как правило, это наиболее простой и надежный способ передачи видео. Однако беспроводная передача является важной опцией при передаче видео, поскольку использование проводов может оказаться неприемлемым по цене для некоторых проектов, например, при наблюдении за местами парковок, заборами, удаленными зданиями.
Система управления видеонаблюдением является основой видеонаблюдения. Она принимает сигналы от видеокамер, сохраняет их и управляет распределением видео между наблюдателями.
Существуют четыре фундаментальных варианта системы управления видеонаблюдением. На большинстве объектов используется один из этих вариантов, однако в отдельных случаях может применяться несколько вариантов - когда необходимо иметь возможность перехода от одного варианта к другому.
DVR (Digital Video Recorder - цифровой видеорегистратор) - специализированный компьютер, сочетающий в себе три составляющие: аппаратуру, программное обеспечение и видеохранилище. По определению видеорегистраторы имеют входы только для подключения аналоговых видеокамер. В настоящее время почти все видеорегистраторы поддерживают удаленное наблюдение через интернет. Видеорегистраторы очень просты в установке, однако они имеют существенные ограничены в части расширения или изменения оборудования. Вплоть до настоящего времени видеорегистраторы наиболее часто применяются среди профессионалов. Тем не менее, популярность видеорегистраторов определенно падает, и тенденцией является переход к одной из нижеследующих категорий.
HDVR (hybrid DVR – гибридный видеорегистратор) – это видеорегистратор, который поддерживает и IP-камеры. Гибридные видеорегистраторы имеют полностью всю перечисленную функциональность обычных видеорегистраторов и, кроме того, они поддерживают IP-камеры и мегапиксельные камеры. Большинство видеорегистраторов допускают обновление своего программного обеспечения, благодаря чему DVR превращается в HDVR. Возможность таких обновлений является важной, привлекательной тенденцией вследствие низкой цены такого перехода, обеспечивающего непосредственную поддержку аналоговых и IP-камер.
NVR (Network Video Recorder - сетевой видеорегистратор) аналогичен обычному видеорегистратору за исключением поддерживаемых им камер. В то время, как DVR поддерживает только аналоговые камеры, NVR поддерживает только IP-камеры. Чтобы он мог поддерживать аналоговые камеры, необходимо использовать кодер (encoder).
Программное обеспечение для IP-видеонаблюдения – это программное приложение, подобное Word или Excel. В отличие от DVR или NVR, программное обеспечение для IP-видеонаблюдения не поставляется с каким-то оборудованием - пользователь должен загрузить программное обеспечение в компьютер или сервер и настроить его. Это обеспечивает намного большую свободу и потенциально меньшую стоимость, чем при использовании DVR или NVR. Однако это влечет за собой существенно большую сложность и большее время для настройки и оптимизации системы. Программное обеспечение для IP-видеонаблюдения является в настоящее время главной тенденцией в системах управления видеонаблюдением – его чаще всего выбирают при большом числе камер (сотни и более).
При видеонаблюдении почти всегда осуществляется видеозапись – для последующего поиска и просмотра. Среднее время хранения записей составляет от 30 до 90 суток. Тем не менее, небольшая часть компаний хранит видеозаписи более короткое время (7 суток), а некоторые компании – очень долго (несколько лет).
Наиболее важными факторами, которые определяют время хранения записей, являются стоимость хранения и возможные угрозы безопасности фирмы.
Хотя стоимость хранения становится все ниже, видеонаблюдение требует огромных объемов памяти. Для сравнения, служба электронной почты Google предлагает бесплатно около 7 Гбайт дискового пространства. Считается, что для электронной почты это более чем достаточно. Однако для записи с одной камеры такой объем памяти может быть израсходован за одни сутки. Довольно общим фактом для систем видеонаблюдения является потребность иметь несколько терабайт памяти даже при наличии всего нескольких десятков камер. Поскольку стоимость хранения записи является важным фактором, то существует большое число технологий для оптимизации использования памяти
Тип угрозы безопасности также влияет на длительность хранения записи. Например, главной угрозой банкам является отчет о расследованиях фактов мошенничества. Эти отчеты подчас не доводятся до сведения пострадавших клиентов в течение 60… 90 дней после произошедшего инцидента. Поэтому у банков существует серьезная потребность длительного хранения видеозаписей. В отличие от этого, в казино узнают о прошедшем сразу же, и если появились проблемы, там изучают их в течение недели. Поэтому в казино очень часто используется более короткое время хранения записей (как правило, несколько недель).
Существует три основных варианта хранения записей.
1. Внутреннее хранилище – это жесткий диск внутри DVR, NVR или сервера. В настоящее время это наиболее распространенная форма хранения записей. При наличии существующих сегодня жестких дисков объемом до 1 Тбайта, внутреннее хранилище может образовывать общий объем дискового пространства до (2… 4) Тбайт. Внутреннее хранилище является наиболее дешевым вариантом, но как правило, менее надежным и масштабируемым по сравнению с другими вариантами. Тем не менее, в видеонаблюдении оно используется наиболее часто.
2. Напрямую подключенное хранилище (DAS - Directly Attached Storage) – это жесткие диски, размещенные вне DVR, NVR или сервера. Для управления жесткими дисками используются такие устройства, как NAS или SAN. Как правило, это обеспечивает большую масштабируемость, гибкость и резервирование. Однако стоимость такого решения в пересчете на терабайты обычно выше, чем у внутреннего хранилища. Наиболее часто напрямую подключенное хранилище используется в проектах с большим числом камер.
3. Кластерное хранилище– это объединенное на базе IP хранилище, ориентированное на хранении видеозаписей от большого числа камер. Множество DVR, NVR или серверов может отправлять потоковое видео на эти кластеры для хранения. Они обеспечивают эффективное, гибкое и масштабируемое хранилище для очень большого числа камер. Кластерное хранилище является наиболее важной из новых тенденций в области хранилищ.
Видеоаналитика осуществляет анализ поступающих видеопотоков:
Оптимизация записей – это наиболее часто используемое приложение видеоаналитики.
В простейшем виде видеоаналитика проверяет видеопотоки на предмет наличия в них изменений. На основании наличия или отсутствия движения система управления видеонаблюдением может принимать решение вообще не запоминать в данный момент видео или запоминать его с малой скоростью обновления, либо с низким разрешением. Поскольку видеонаблюдение может фиксировать длительные промежутки отсутствия активности (когда, например, коридоры или лестницы, здания закрыты), с помощью анализа движения можно уменьшить использование памяти на (60… 80)% по сравнению с непрерывной памятью.
Более интересной формой видеоаналитики является выявление угроз или интересуемых событий. Действительно, как правило, если специалисты обсуждают видеоаналитику, то это соответствует их потребности в данной информации. Типичными примерами этого является нарушение периметра, оставленные предметы, подсчет людей и распознавание автомобильных номеров.
Целью этих видов видеоаналитики является проактивное выявление случаев нарушения безопасности с целью предотвращения их развития (например, нарушение периметра привлекает внимание к тому, как вор преодолевает забор, что позволяет сразу же остановить его; функция распознавания автомобильных номеров позволяет обнаруживать транспортные средства, находящиеся в розыске, что помогает задерживать их).
Эта видеоаналитика в целом разочаровала. Хотя многие наблюдатели полагают, что видеоаналитика будет улучшаться, рынок видеоаналитики в настоящее время сокращается (в ответ на его проблемы и спад).
В конечном итоге, видеонаблюдение предназначено для просмотра людьми. Большая часть это видео никогда и никем не смотрится, а та часть, которая смотрится, обычно используется лишь для последующих расследований. В основном, только в розничной торговле (для обнаружения магазинных воров) и при наблюдении общественных мест (с целью выявления криминальных угроз) просмотр живого видео осуществляется непрерывно. Как правило, живое видеонаблюдение осуществляется лишь периодически - в качестве отклика на вызвавшую его угрозу или для проверки состояния удаленного объекта.
Существуют четыре основных возможности просмотра видео.
Локальное наблюдение непосредственно с выхода DVR, NVR или сервера является идеальным для мониторинга территории небольших объектов. Это позволяет использовать систему управления видеонаблюдением в качестве станции наблюдения, экономя деньги на использовании компьютера и его настройку. Такое решение чаще всего применяется в розничной торговле, банках и на предприятиях малого бизнеса.
Удаленное наблюдение с помощью компьютера применяется наиболее часто для просмотра видео. В этом случае для просмотра живого или записанного видео используются обычные компьютеры. Применяют либо установленное на компьютере специальное приложение, либо веб-браузер. Большей частью компьютерное наблюдение осуществляется с помощью специальных приложений, так как они обеспечивают наибольшую функциональность. Однако по мере совершенствования веб-приложений все больше поставщиков предлагают наблюдение именно с помощью мощного веб-приложения. Достоинством просмотра видео с помощью веб-браузера является то, что при этом не требуется установка и обновления клиентского ПО.
Мобильное наблюдение позволяет охраннику, находящемуся на территории объекта, мгновенно проверить, что отображает видеонаблюдение. Мобильное наблюдение имеет большой потенциал, поскольку группы быстрого реагирования и мобильная охрана широко распространены в индустрии безопасности. Хотя мобильные устройства доступны уже не менее 5 лет, они не становились главной тенденцией из-за решения проблем КПК и мобильных телефонов. Оптимизм и возобновление интереса к подобным устройствам вызвало появление Apple iPhone.
Видеостена - это идеальное решение для больших ситуационных центров, имеющих для просмотра сотни и тысячи камер. Видеостена образует очень большой экран, что позволяет осуществлять наблюдение сразу группе людей. Это особенно важно при чрезвычайных ситуациях. Видеостена, как правило имеет возможность переключения между камерами, а также автоматически демонстрировать изображения от камер, где произошла тревога.
Во многих компаниях видеонаблюдение применяется самостоятельно - за счет использования клиентского приложения системы управления видеонаблюдением. Однако для больших объектов и компаний с повышенными требованиями к безопасности такое решение является неэффективным. Взамен этого подобные организации предпочитают использовать подход, аналогичного принятому у военных в картах оперативной обстановки (COP - common operational picture), когда с помощью единого интерфейса отображается информация от нескольких систем безопасности. Имеются три способа обеспечить подобную интеграцию видеонаблюдения.
1. В качестве ядра используется система контроля доступа. Во многих организациях используется обычные электронные или IP-системы контроля доступа. Такие системы разрабатывались в течение многих лет для интегрирования их с другими системами безопасности, такими как охранные системы и видеонаблюдение. Это наиболее частый способ интегрирования видеонаблюдения, и он является сравнительно недорогим (10000 - 50000) USD. Однако системы контроля доступа зачастую имеют ограничения по количеству систем и глубине интеграции, которые они поддерживают.
2. В качестве ядра используется PSIM (physical security information management) - специализированные приложения управления информацией от систем физической защиты. Их основное назначение - собирать информацию от систем безопасности (таких, например, как видеонаблюдение) и предоставлять наиболее релевантную информацию с оптимальной стратегией отклика. Эти приложения, как правило, стоят гораздо дороже (100000 - 1000000) USD, однако они поддерживают намного более широкий диапазон систем безопасности и обеспечивают реализацию сложных функций.
3. В качестве ядра используется система управления видеонаблюдением. Все чаще системы управления видеонаблюдением допускают поддержку других систем безопасности и выполнение функций управления безопасностью. Если требуется лишь ограниченная интеграция, то существующая система управления видеонаблюдением может обеспечить недорогое (хотя и ограниченное) решение.
Результат
Если вы чувствуете себя уверенно в принятии ключевых решений при проектировании, то, возможно, вас заинтересует имеющийся анализ компаний, которые предоставляют товары для этих решений.