Разработка защищенной автоматизированной системы видеонаблюдения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Тема дипломного проектирования: «Разработка защищённой автоматизированной системы видеонаблюдения».

Целью данного дипломного проекта является разработка защищённой автоматизированной системы видеонаблюдения.

Для достижения поставленной цели было решено несколько задач:

- проектирование системы видеонаблюдения

- расчёт характеристик видеокамер

- расчёт характеристик видеоархива

- расчёт характеристик линий связи

В процессе разработки проекта проводился анализ организационной структуры предприятия, рынка систем видеонаблюдения, актуальных угроз, законодательства в сфере информационной безопасности и способов защиты.

В результате проекта была спроектирована защищённая автоматизированная система видеонаблюдения

Основные конструктивные и технико-эксплуатационные показатели: уменьшение вероятности реализации угроз, уменьшение коммерческих потерь в случае чрезвычайных ситуаций, улучшение состояния защищенности систем безопасности.

Эффективность разработанного проекта защищённой автоматизированной системы видеонаблюдения, определяется предотвращением значительного экономического ущерба на предприятии. Период окупаемости инвестиций в систему видеонаблюдения - 2года

Содержание

Введение

Приятые сокращения

1. Аналитическая часть

1.1 Описание объекта защиты

1.1.1 Описание помещений

1.1.2 Описание системы контроля и управления доступом

1.1.3 Описание системы охранно-пожарной сигнализации

1.2 Постановка задания на проектирование системы видеонаблюдения

1.3 Анализ существующей аппаратуры системы видеонаблюдения на рынке

1.3.1 Аналоговые видеокамеры

1.3.2 IP-видеокамеры

1.3.3 Видеорегистраторы

1.3.4 Видеосерверы

1.4 Вывод

2. Проектирование системы видеонаблюдения

2.1 Разработка структуры системы видеонаблюдения

2.2 Расчет характеристик видеокамер

2.3 Разработка схемы расположения видеокамер с зонами обзора

2.3.1 Схема расположения наружных видеокамер

2.3.2 Схема расположения внутренних видеокамер

2.3.3 Выбор камер по рассчитанным характеристикам

2.4 Проектирование системы видеозаписи

2.4.1 Расчет характеристик системы видеозаписи

2.4.2 Выбор технических средств системы видеозаписи по рассчитанным характеристикам

2.5 Проектирование видеоархива системы видеонаблюдения

2.5.1 Расчет объема видеоархива

2.5.2 Выбор технических средств видеоархива

2.6 Проектирование линий связи системы видеонаблюдения

2.6.1 Расчет характеристик линий связи

2.6.2 Выбор линий связи

2.7 Средства защиты системы видеонаблюдения

3. Безопасность жизнедеятельности

3.1 Анализ условий труда работающего и оценка безопасности рабочего места

3.2 Опасные и вредные производственные факторы

3.3 Источники опасных и вредных производственных факторов, причина их возникновения и воздействие на организм работника

3.4 Расчет показателей безопасности опасных и вредных производственных факторов

3.4.1 Расчет параметров шума

3.4.2 Расчет параметров освещенности рабочей зоны

3.4.3 Расчет параметров температуры воздуха рабочей зоны

3.4.4 Расчет параметров относительной влажности воздуха рабочей зоны

3.4.5 Расчет значения напряжений прикосновения и токов, протекающие

через тело человека при аварийном режиме электроустановки

3.4.6 Расчет комплексного показателя безопасности для рабочего места

3.5 Вывод

4. Экономическая часть

4.1 Определение экономического эффекта

4.2 Смета расходов на проектирование

4.3 Расчёт показателей эффективности

4.3.1 Расчёт чистого дисконтированного дохода

4.3.2 Определение индекса доходности

4.3.4 Определение внутренней нормы доходности

4.3.5 Срок окупаемости проекта

4.4 Вывод

Заключение

Список используемых источников

Введение

Появление новых информационных технологий и развитие мощных компьютерных систем хранения и обработки информации повысили уровни защиты информации и вызвали необходимость в том, чтобы эффективность защиты информации росла вместе со сложностью архитектуры хранения данных. Так постепенно защита экономической информации становится обязательной: разрабатываются всевозможные документы по защите информации; формируются рекомендации по защите информации; действует Федеральный Закон о защите информации, который рассматривает проблемы защиты информации и задачи защиты информации, а также решает некоторые уникальные вопросы защиты информации.

Таким образом, угроза защиты информации сделала средства обеспечения информационной безопасности одной из обязательных характеристик информационной системы.

На сегодняшний день существует широкий спектр устройств, для построения системы видеонаблюдения. В данном дипломном комплекте разработана защищённая автоматизированная система видеонаблюдения с использованием оптимальных по цене и характеристикам устройств.

Целью данного дипломного проекта является разработка защищённой автоматизированной системы видеонаблюдения.

Для достижения поставленной цели было решено несколько задач:

- проектирование системы видеонаблюдения

- расчёт характеристик видеокамер

- расчёт характеристик видеоархива

- расчёт характеристик линий связи

Принятые сокращения

ЭВМ - электронно-вычислительная машина

ИБП - источник бесперебойного питания

ПО - программное обеспечение

ПЭВМ - персональная электронная вычислительная машина

СКУД - система контроля и управления доступом

СНиП - санитарные нормы и правила

ТСО - технические средства охраны

ТУ - технические условия

БД - база данных

ОЗУ - Оперативное запоминающее устройство

ПЗС - прибор с зарядовой связью

ВНД - внутренняя норма доходности

1. Аналитическая часть

1.1 Описание объекта защиты

1.1.1 Описание помещений

ООО «Ресурс» имеет частную форму собственности. Основной деятельностью предприятия является:

- производство общестроительных работ;

- сдача внаем собственного недвижимого имущества;

- оптовая торговля лесоматериалами;

- монтаж инженерного оборудования зданий и сооружений;

- производство прочих строительных работ.

ООО «Ресурс» располагается в г. Чусовой Пермского края, в офисном здании по адресу ул. Ленина 31. С запада и востока офисного здания, находятся жилые дома. С севера проходит сеть теплотрассы и линия подземного водопровода. С лицевой стороны здания, на расстоянии 10м, располагается двух полосная дорога. Линии электросети проходят вдоль этой дороги.

Объект защиты расположен в офисном здании на первом этаже двухэтажного здания. Стены объекта выполнены из газобетонного блока толщиной 400мм, внутренние стены выполнены из кирпича, толщина кирпичной кладки составляет 1 кирпич. На объекте защиты установлены окна с двойным остеклением и с металлическими решётками. На входе в ООО «Ресурс» установлена металлическая дверь. В распоряжении организации находится 8 помещений:

Вход на объект расположен в центральной части здания. Охрана объекта осуществляется круглосуточно собственной охраной.

В здании смонтированы и находятся в рабочем состоянии следующие инженерные системы: отопления; холодного и горячего водоснабжения; вентиляции и кондиционирования воздуха; автоматической пожарной сигнализацией; тревожной сигнализации; системы оповещения и управления эвакуацией. Расположение помещений со спецификацией кабинетов указан на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 Расположение помещений

Спецификация помещений:

1.Пункт приёма пищи;

2.Отдел снабжения;

3.Сметный отдел;

4.Выставочный зал;

5.Помещение уборщицы;

6.Пункт охраны;

7.Бухгалтерия;

8.Кабинет директора;

9.Кабинет секретаря;

10.Комната переговоров;

11.Мужская уборная;

12.Женская уборная;

13.Коридор;

14.Холл.

1.1.2 Описание системы контроля и управления доступом

Общее количество пользователей системы:

В организации на постоянной основе работает 12 сотрудников. Среднее количество прибывающих в организацию клиентов - 2 человека в час.

Объекты, оснащенные системой контроля и управления доступа:

1.Пункт охраны;

2.Бухгалтерия;

3.Кабинет директора;

4.Кабинет секретаря;

5.Сметный отдел;

6.Отдел снабжения.

СКУД решает следующие задачи:

1.Предотвращение проникновения в защищаемые помещения лиц не имеющих для этого допуска.

2.Контроля и управления доступом сотрудников в ряд помещений;

автоматического ведения баз данных доступа в пределах защищаемого объекта.

Доступ посетителей в приемную свободный.

Для управления СКУД используется одно автоматизированное рабочее место, расположенное на посте охраны. АРМ поста охраны защищено от НСД и вредоносного программного обеспечения с помощью DeviceLock и антивирус KasperskyAntyVirus 2014. Соединение с другими АРМ по ЛВС отсутствует.

Система контроля и управления доступом согласована с системой охранно-пожарной сигнализации при помощи интегрированной системы безопасности.

Структура приоритетности защищаемых помещений:

Высший приоритет: Бухгалтерия, пост охраны.

Средний приоритет: Кабинет руководителя, сметный отдел,

Описание работы системы

Сотрудники которым разрешен доступ в помещения оборудованные считывателем карт имеют карту доступа. Попасть в данные помещения можно поднося карту к считывателю карт и открыв ключом помещение. Факт идентификации личности записывается на АРМ СКУД (регистрируется время идентификации и Ф.И.О. сотрудника).

Доступ в бухгалтерию имеют только бухгалтер и руководитель предприятия. Их карта-пропуск запрограммирована соответственным образом, чтобы они могли получить доступ к кабинету бухгалтерии и архиву.

Доступ в серверную имеют администратор безопасности и руководитель предприятия.

Доступ к кабинету руководителя предприятия имеет только руководитель предприятия. Доступ осуществляется при помощи предъявления соответствующего пропуска.

Система поддерживает возможность дальнейшего расширения, путем установки дополнительных считывателей.

Запасной универсальный ключ доступа храниться под строгим учетом в комнате охраны.

Функциональные возможности системы контроля и управления доступом:

1.Регистрацию и протоколирование тревожных и текущих событий;

2.Приоритетное отображение тревожных событий;

3.Задание временных режимов действия идентификаторов;

4.Защиту технических и программных средств от несанкционированного;

5.Автоматический контроль исправности средств, входящих в систему, и линий передачи информации;

6.Установку режима свободного доступа с пункта управления при аварийных ситуациях и чрезвычайных происшествиях;

7.Блокировку прохода по точкам доступа командой с пункта управления.

Бухгалтерия:

Рубеж исполнен в виде стальной двери с двумя замками. Первый замок открывается соответствующей картой доступа. Второй замок механический, открывается ключом. Ключ имеется у бухгалтера и руководителя предприятия. Запасные ключи хранятся в комнате охраны. Имеется резервное питание 12В.

Архив при бухгалтерии.

Рубеж исполнен в виде стального сейфа. Ключ имеется у бухгалтера и руководителя предприятия. Запасной механический ключ хранится в комнате охраны, а запасная ключ карта есть у администратора безопасности. Однако поскольку администратор не имеет механического ключа, он не имеет доступа в архив.

Комната охраны:

Рубеж исполнен в виде стальной двери с двумя замками. Первый замок открывается соответствующей картой доступа. Второй замок механический, открывается ключом. Ключ имеется у руководителя предприятия и специалиста по защите информации. Запасные ключи хранятся в кабинете руководителя. Имеется резервное питание 12В.

Комната переговоров:

Рубеж исполнен в виде стальной двери с двумя замками. Первый замок открывается соответствующей картой доступа. Второй замок механический, открывается ключом. Ключ имеется только у руководителя предприятия. Запасной ключ хранится в сейфе при бухгалтерии.

Кабинет руководителя:

Рубеж исполнен в виде стальной двери с двумя замками. Первый замок открывается соответствующей картой доступа. Второй замок механический, открывается ключом. Ключ имеется только у руководителя предприятия. Запасной ключ хранится в сейфе в архиве при бухгалтерии.

1.1.3 Описание системы охранно-пожарной сигнализации

Системой охранно-пожарной сигнализации оборудованы:

- Коридор;

- Холл;

- Комната охраны;

- Кабинет руководителя;

- Бухгалтерия;

- Сметный отдел;

- Отдел снабжения;

- Пункт приёма пищи;

Наиболее уязвимыми местами для несанкционированного доступа на объект из-за пределов защищаемой зоны, являются: Окна и оконные проемы.

Описание периметра защищаемой территории:

С запада и востока офисного здания, находятся жилые дома. С севера проходит сеть теплотрассы и линия подземного водопровода. С лицевой стороны здания, на расстоянии 10м, располагается двух полосная дорога. Линии электросети проходят вдоль этой дороги. Ограждения и заборы отсутствуют.

Периметр защищаемой территории здания 58,7м. Площадь защищаемой территории здания 187 м2.

Основные ценности (материальные, денежные, ценные бумаги) хранятся в огнеупорном сейфе в бухгалтерии. Доступ к сейфу имеет только руководитель предприятия и бухгалтер. Доступ к сейфу имеет администратор безопасности и начальник службы безопасности. Наиболее уязвимые места для проникновения нарушителя на эти объекты являются двери.

Электропитание системы.

Электропитание системы ОПС осуществляется от двух независимых источников.

Основное питание осуществляется от электрического щита, расположенного в пункте охраны, через понижающий трансформатор. Резервное питание предусмотрено от двух аккумуляторных батарей.

Электропроводки пожарной сигнализации выполняются кабелем, не распространяющим горение, прокладываемым в монтажных коробах.

Посты охраны

Пост охраны с круглосуточным дежурством расположен при входе в здание. Пункт охраны оборудован пультом централизованного наблюдения, синхронизированного с интегрированной системой безопасности. Оборудован телефоном, телефонная коробка находится на посте охраны.

Функциональные возможности охранно-пожарной системы.

Зонами охраны являются помещения, содержащие материальные ценности, кроме мест общего пользования (коридоры, туалеты).

Зоны охраны:

- Комната охраны;

- Кабинет руководителя;

- Бухгалтерия;

- Сметный отдел;

- Отдел снабжения;

- Пункт приёма пищи;

Приоритетными зонами защиты являются кабинет руководителя, пункт охраны и бухгалтерия с сейфом.

Описание системы пожарной сигнализации:

Пожарной сигнализацией оборудованы все помещения, за исключением туалетов. Применяются два три типа пожарных извещателей: дымовой, тепловой и ручной. Ручные извещатели установлены на путях эвакуации. Дымовые извещатели установлены в коридоре, и других помещениях. Кабинет директора бухгалтерия и пункт охраны дополнительно оборудованы тепловыми извещателями. В случае получение на пульт сигнала «Пожар», автоматически подается сигнал тревоги, при помощи системы оповещения о пожаре, которая включает в себя 2 комбинированные сирены (звуковая и световая сирена). На стенах коридора указаны пути эвакуации при пожаре. Дополнительно, раз в три месяца, проводятся учебные тревоги.

Описание системы охранной сигнализации:

Кабинет руководителя, бухгалтерия, кабинет секретаря и пункт охраны оборудованы датчиками движения. В случае срабатывания датчика подаётся сигнал на пульт оператора, который принимает решение о дальнейших действиях (вызов охраны по тревожной кнопке, или задержание нарушителя силами личного состава охраны).

Кабинет руководителя, бухгалтерия ипункт охраны оборудованы магнитоконтактными извещателями на открытие двери. Данные помещения являются приоритетными объектами защиты, поэтому при их проектировании учитывалось, что попытка проникновения должна быть обнаружена на самых ранних этапах. Магнитоконтактные извещатели реагируют при попытке открытия двери, что так же дает возможность обнаружить попытку проникновения до попадания нарушителя в охраняемое помещение. В случае обнаружения попытки проникновения подается сигнал на пульт оператора, который принимает решение о дальнейших действиях.

Пункт охраны оснащен тревожной кнопкой для вызова сотрудников частного охранного предприятия.

Система охранно-пожарной сигнализации интегрирована в общую систему безопасности.

Возможность расширения системы: Присутствует. Для расширения системы понадобится установка дополнительных технических средств обнаружения, сигнальных линий, источников резервного питания и приемо-контрольных приборов.

1.2 Постановка задания на проектирование системы видеонаблюдения

При проектировании защищённой автоматизированной системы видеонаблюдения ООО «Ресурс» необходимо

1.Обеспечить непрерывность работы системы видеонаблюдения

- Необходимо защитить оборудование от несанкционированного доступа,

- Обеспечить бесперебойное электропитание (в том числе и резервное)

- Система должна выполнять свои функции вне зависимости от внешних условий - времени суток, уровня освещенности, температуры и влажности воздуха, силы ветра и так далее. Кроме того,

2.Обеспечить сплошное покрытие территории - без «дыр» и «мертвых зон».

Разработать правильную логику совместного использования фиксированных и управляемых камер, а также необходимую длительность и качество видеоданных в архиве.

3.Обеспечить рациональный выбор аппаратуры

Провести анализ существующих на данный момент на рынке видеокамер, технических средств видеозаписи, технических средств видеоархива.

4.Обеспечить безопасность коммуникаций системы видеонаблюдения

-Спроектировать оптимальные линии связи, электропитания.

- Расчёт отказоустойчивости

1.3 Анализ существующей аппаратуры системы видеонаблюдения на рынке.

1.3.1 Аналоговые видеокамеры

Все аналоговые видеокамеры имеют BNC-разъем и передают видеосигнал по коаксиальному кабелю. Отдельные модели могут быть снабжены передатчиком видео по витой паре или оптоволокну и способны без промежуточных усилителей транслировать видеосигнал на расстояния от 300 метров до 50 км.

Формирование и преобразование видеосигнала. Аналоговые телевизионные камеры представляют собой оптико-электронные устройства, которые преобразуют свет наблюдаемой сцены в электрические сигналы с целью передачи изображения на монитор и/или записывающее устройство. Сфокусированные объективом видеокамеры световые лучи попадают на светочувствительный преобразователь свет - сигнал, роль которого выполняет ПЗС-матрица. С помощью электронной схемы зарядовая информация периодически считывается из ПЗС и преобразуется в видеосигнал, который обрабатывается специальным процессором DSP (Digital Signal Processor) и на BNC-выходе видеокамеры формируется аналоговый видеосигнал, качество которого можно настраивать с помощью того же DSP.

Центральным элементом любой видеокамеры является ее чувствительный элемент - матрица, от типа и качества которой зависит чувствительность и качество видеоизображения. В аналоговом оборудовании используются, как правило, ПЗС-матрицы, а также чувствительные элементы с технологией PIXIM и телевизионные матрицы. Особое значение имеет формат ПЗС-матрицы - округленное значение длины диагонали матрицы, выраженное в дюймах. В настоящее время выпускаются матрицы форматов 1”, 2/3”, 1/2”, 1/3” и 1/4”, но наиболее часто в аналоговые видеокамеры устанавливают 1/3-дюймовые матрицы. Чем больше ее размер по диагонали, при одинаковом количестве пикселей, тем меньше их взаимное влияние, меньше уровень шумов и выше качество видеосигнала.

ПЗС-матрица (прибор с зарядовой связью, англ. charge-coupled devices, CCD) Основной тип формирователя видеоизображения видеокамеры. Она представляет собой двумерный массив фотоэлементов, которые накапливают электрический заряд пропорционально падающему на них свету и передают его на выходной каскад, после чего начинается накопление заряда для формирования нового видеокадра.

PIXIM-матрица -использующая технологию раздельной экспозиции пикселей Pixim™ и обладающая широким динамическим диапазоном, за счет которого аналоговые видеокамеры формируют сбалансированное изображение с хорошей детализацией, особенно, если в кадре присутствуют области с резким перепадом освещенности.

Неохлаждаемый микроболометр - матрица тепловизионных видеокамер, регистрирующая тепловое излучение объектов в абсолютной темноте, при плохой погоде (при дожде, тумане) и позволяющая осуществлять видеонаблюдение в тепловом (инфракрасном) диапазоне. Специальная микросхема регистрирует электрическую проводимость полупроводниковых терморезистивных «мостиков» на основе оксида ванадия, соединяющих теплочувствительные элементы, изменяющуюся при поглощении ими тепла, и тепловизор формирует изображение за счет разницы температур объекта и окружения.

Черно-белые и цветные аналоговые видеокамеры наблюдения.

В современных охранных видеосистемах чаще применяются цветные аналоговые видеокамеры, разрешение которых сопоставимо с показателями черно-белых устройств. Их устанавливают, как правило, для видеоконтроля в помещениях и видеонаблюдения на объектах, где цветность изображения является одним из главных требований для идентификации объектов наблюдения.

Видеокамеры «день/ночь» для круглосуточного видеоконтроля.

Этот тип аналоговых устройств является сегодня наиболее популярным, поскольку они могут автоматически переходить в режим черно-белой съемки при определенном уровне освещенности. Современные видеокамеры «день-ночь» широко применяются для видеосъемки в помещениях и в уличных системах видеонаблюдения, поскольку они способны передавать информативное изображение, как в дневное, так и в вечернее/ночное время суток.

Цифровая обработка видеосигнала.

Все аналоговые видеокамеры оснащены цифровым сигнальным процессором DSP, на базе которого осуществляется цифровая обработка видеосигнала, поступающего с матрицы. От применяемого процессора зависит не только разрешение, но и качество изображения и цена видеокамеры. Современный процессор DSP имеет достаточно много функций, повышающих качество аналогового видеосигнала в зависимости от условий освещенности. Более мощные процессоры оптимизируют качество изображения и реализуют такие важные функции видеокамеры, как компенсация фоновой засветки, коррекция «шумовых» пикселей, гашение обратного хода строчной и кадровой развертки, инверсия ярких засветок, апертурная коррекция и др.

Основные технические характеристики и параметры

Назначение, функциональные возможности и цена аналоговой видеокамеры во многом определяется ее техническими характеристиками, главными из которых являются:

Разрешение - измеряется в телевизионных линиях (ТВЛ). Различается разрешение по горизонтали (это максимальное число вертикальных линий, которое способна передать видеокамера, например, на видеомониторы) и по вертикали (определяется телевизионным стандартом, для России - PAL, 625 строк). Горизонтальное разрешение зависит, в первую очередь, от количества пикселей в ПЗС-матрице по горизонтали, а также от электронной схемы аналоговой видеокамеры. Как правило, этот параметр не превышает число пикселей в строке, умноженное на 0,75. Чем выше разрешение, тем проще идентифицировать объекты в кадре.

Чувствительность - чаще всего под чувствительностью понимают минимальную освещенность зоны наблюдения, при которой на выходе видеокамеры формируется аналоговый видеосигнал с амплитудой 1 В и определенной глубиной модуляции при установленном отношении сигнал/шум. При оценке чувствительности важно учитывать относительное отверстие объектива, при котором делаются замеры, а также его отражательную способность, так как светлые предметы в темноте видны лучше, чем темные.

Автоматическая регулировка усиления - ПЗС-матрица видеокамеры не всегда формирует сигнал достаточной амплитуды, поэтому наличие автоматической регулировки усиления (АРУ) позволяет довести выходной аналоговый сигнал до уровня 1Вольт. При этом следует учитывать, что, усиливая видеосигнал, АРУ в равной степени усиливает и шумы, оставляя соотношение сигнал/шум неизменным.

Автодиафрагма и электронный затвор - электронный затвор изменяет время, за которое накапливается заряд на ПЗС-матрице, и позволяет, регулируя время накопления заряда от 1/50 с. до 1/100000 с, отрабатывать изменения освещенности в 2000 раз.

Отношение сигнал/шум - измеряется в децибелах (дБ) и численно равно десятичному логарифму отношения амплитуды напряжения аналогового видеосигнала к среднеквадратичному значению напряжения фона, умноженному на 20. Этот показатель говорит о качестве видеосигнала аналоговой видеокамеры. Значение этого показателя зависит от уровня освещенности объекта, светосилы применяемой оптики, качества матрицы и цифровой фильтрации шумов в электронных схемах видеокамеры.

Компенсация встречной засветки - эта функция позволяет передать темные участки изображения на ярком фоне, чтобы, например, рассмотреть номер автомобиля с включенными фарами, выезжающего навстречу камере. В простейшем случае электронная система видеокамеры наблюдения устанавливает автодиафрагму, электронный затвор и АРУ не по средней освещенности изображения, а по его части. Это может быть центр или область, которая задается программно. Тогда на видеомонитор аналоговая видеокамера будет передавать два предельно ярких пятна от фар, а также изображение номера автомобиля при нормальной контрастности.

Баланс белого - для точной передачи цвета объекта, независимо от источника освещения, аналоговый видеосигнал обрабатывается системой баланса белого. Параметры настройки баланса белого могут устанавливаться автоматически или вручную. При автоматическом балансе белого аналоговая видеокамера определяет эти параметры однократно и потом использует их при дальнейшей работе. Если освещение объекта часто меняется в течение суток, то применяют модели с автоматическим отслеживанием баланса белого, которые непрерывно корректируют параметры настройки.

1.3.2 IP-видеокамеры

Сетевые камеры представляют собой устройства с собственным IP-адресом, которые подключаются непосредственно к сети Ethernet и могут быть установлены в любом месте, где возможно их подключение. Основными электронными компонентами IP-камеры являются: чувствительный элемент (матрица), один или несколько процессоров и память. Объектив может входить в комплект поставки или подбирается отдельно. Поступающий с матрицы камеры видеосигнал сначала оцифровывается, а затем сжимается процессором в различные форматы (чаще всего в H.264, MPEG-4 или M-JPEG) для его передачи на другие сетевые устройства. Мощность процессора определяет производительность и скорость передачи видеопотока по сети. По ряду характеристик, таких как тип матрицы, чувствительность, настройки изображения (баланс белого, АРУ, гамма-коррекция и др.), IP-камеры сопоставимы с аналоговыми, однако наличие сетевого интерфейса и дополнительных процессоров позволяет им выполнять видеоанализ, масштабирование изображения, наложение на него титров и передачу цифрового видео на большие расстояния и др.

Удаленный и безопасный доступ к видеоизображению.

Видеокомплексы на базе сетевого оборудования наиболее экономичны и обеспечивают гибкость управления, благодаря тому, что доступ к сетевым камерам и их видео в режиме реального времени и/или к записи возможен с любого сетевого устройства в любое время. Вместе с тем, IP-камеры надежно защищены от неавторизованного доступа и поддерживают все необходимые функции управления безопасностью данных в сети, среди которых фильтрация IP-адресов, цифровая аутентификация и парольная защита на уровне пользователя.

На сегодняшний день, все присутствующее на рынке программное обеспечение можно условно разделить на две группы:

ПО, которое поддерживает IP-камеры и IP-видеосерверы только одной марки, например, русифицированное ПО AXIS Camera Station, способное управлять работой до 50 IP-камер и видеосерверов марки AXIS на один сервер; или русифицированное ПО AV100 компании Arecont Vision и другие.;

Охранные функции современных сетевых камер.

Системы видеонаблюдения, в составе которых задействованы IP-камеры, автоматически отслеживают события и реагируют на нештатные ситуации в зависимости от типов тревог и угроз. Каждая сетевая камера снабжена видеодетектором движения (модели с аудиоканалом - также и детектором звука), имеют тревожные входы для внешних охранных датчиков и релейные выходы для подключения исполнительных устройств. Многие модели используют систему оповещения о попытках взлома, порчи корпуса, закрытия/закрашивания объектива IP-камеры, и поддерживают различные алгоритмы оповещения оператора. Это позволяет значительно уменьшить нагрузку на персонал, понизить требования к пропускной способности сети и объему памяти, и создать более надежную и эффективную систему охранного видеонаблюдения.

Видеоаналитические встроенные функции IP-камеры.

При проектировании систем охранного видеонаблюдения и безопасности для различных объектов все чаще используются сетевые камеры с функциями встроенной видеоаналитики. Модели с интеллектуальными видеотехнологиями позволяют выделять отдельные зоны видеонаблюдения в поле зрения IP-камеры, в пределах которых возможно обнаружение и идентификация людей и предметов, слежение за многочисленными объектами (до 100. Кроме того, IP-камера с процессором видеоаналитики способна подсчитать число людей, проходящих через определенные двери, выявить праздношатающихся, отследить пересечение человеком определенной зоны, оставленные предметы, движение людей/транспортных средств в запрещенном направлении и др.

Возможность передачи видеосигнала и питания по одному кабелю.

Сетевые камеры работают со стандартными IP-сетями, компьютерами и серверами, при этом многие современные модели, как и другое сетевое оборудование, поддерживают технологию Power over Ethernet (PoE). При использование этой технологии электропитание на IP-камеры подается по свободным жилам той же витой пары, по которой транслируется и видеосигнал. Отсутствие необходимости прокладки кабеля питания не только расширяет возможности размещения камер, но и позволяет значительно снизить затраты на приобретение, установку, управление оборудованием, а также совокупную стоимость владения видеосистемой в целом.

Возможность выбора видеокодека.

Для сохранения и передачи видеоизображения на значительные расстояния профессиональные IP-камеры видеонаблюдения используют передовые алгоритмы видеосжатия, обеспечивающие существенное снижение «веса» видеофайла без видимых потерь в качестве изображения.

Основные технические характеристики и параметры

Назначение, функциональные возможности и цена IP видеокамеры во многом определяется ее техническими характеристиками, главными из которых являются:

Motion JPEG (M-JPEG) - формат записи потока отдельных кадров, каждый из которых сжат по алгоритму JPEG независимо от остальных. При использовании видеокодека M-JPEG средний коэффициент сжатия видеосигнала составляет около 1:5, а скорость передачи видео от IP-камеры с разрешением 720х576 пикселей - до 5 Мбит/с. В M-JPEG каждый кадр представляет собой завершенное JPEG-изображение, при этом все они имеют одинаковое гарантированное качество, определяемое уровнем сжатия, выбранным для IP-камеры или видеосервера. Единственное ограничение кодека M-JPEG - высокая ресурсоемкость.

MPEG-4 - группа стандартов кодировки аудио- и видеосигналов камеры или видеосервера. MPEG4 использует технологию так называемого фрактального сжатия изображений, подразумевающего выделение из изображения контуров и текстур объектов. Большинство функций в MPEG-4 открыты, поэтому разработчики могут сами решать, какими из них пользоваться.

H.264 - прогрессивный стандарт сжатия аналогового видео (другое название - MPEG-4 Part 10), который отличается более высоким разрешением, чем Motion JPEG или MPEG-4, при той же скорости передачи данных и полосе пропускания, или таким же качеством изображения при более низкой скорости передачи данных.

Высокое разрешение видеоизображения.

Одним из основных преимуществ IP-камеры перед аналоговой является возможность получения видео с более высоким разрешением. Современная IP-камера способна формировать изображение с разрешением более HDTV, форматным соотношением 16:9 и полностью соответствующим требованиям стандарта SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers) для HDTV. Более того, для охраны объектов, управления транспортными потоками и контроля технологических процессов все шире стали применяться мегапиксельные IP-камеры, разрешение которых достигает 10-15 MPx, позволяя осуществлять точную идентификацию объектов.

Многопотоковая трансляция видео и создание «виртуальных камер»

Большинство современных IP-видеоустройств может передавать по сети одновременно от 2 до 8 и более видеопотоков с настраиваемым разрешением и фреймрейтом каждого.

1.3.3 Видеорегистраторы

Для записи видео от камер, а также хранения, поиска и воспроизведения записанного, в системах видеонаблюдения используются видеозаписывающие устройства. В зависимости от типа видеосистемы, это могут быть цифровые, сетевые или гибридные видеорегистраторы, а также устройства, поддерживающие стандарт HD-SDI. Цифровые модели (DVR) выполняют оцифровку видеосигнала от аналоговых камер, его запись в различных форматах и трансляцию по сети. Сетевые модели (NVR) записывают видео от IP-камер, а гибридные устройства могут обслуживать как аналоговые, так и сетевые камеры видеонаблюдения.

Все устройства видеозаписи различаются между собой числом видеоканалов, поддерживаемыми скоростью и разрешением записи/отображения, максимальным объемом видеоархива, наличием охранных и других функций.

Каждый видеорегистратор принимает видеосигнал, сохраняет его в форматах H.264 и/или MPEG-4, M-JPEG, JPEG-2000 и др., транслирует видеозаписи по сети и предоставляет возможность просмотра «живого»/архивного видео. Разрешение записи от аналоговых камер может составлять до 720х576 пикс. по каждому каналу, а сетевые, гибридные и HD-SDI видеорегистраторы способны записывать изображение с разрешением 1920х1080 пикс. (Full HD).

Цифровые видеорегистраторы (DVR).

Для записи, хранения и воспроизведения изображения, а при необходимости и звука, передаваемого аналоговыми камерами, служат цифровые регистраторы (DVR - Digital Video Recorder), оснащенные BNC-видеовходами. Каждый DVR совместим с любыми аналоговыми камерами, которые подключаются к нему с помощью коаксиального кабеля. Перед записью видеорегистратор подвергает оцифрованное изображение компрессии для удобства последующей работы с ним и уменьшения объема видеоархива.

Запись видео в IP-системах видеонаблюдения.

Сетевые устройства видеозаписи (NVR - Network Video Recorder) предназначены для записи изображения, поступающего от IP-камер по сети Ethernet. В отличие от цифровых моделей, сетевые модели получают цифровое видео в одном из форматов сжатия, могут подключаться к локальной сети в любом месте и обеспечивают простое и гибкое наращивание системы видеонаблюдения до неограниченных масштабов.

Гибридные устройства видеозаписи.

HVR-видеорегистраторы способны записывать и архивировать видеопотоки как от аналоговых камер по коаксиальному кабелю, так и от IP-устройств по сети. Эти устройства используются, когда модернизация и расширение существующей видеосистемы осуществляется путем добавления сетевого оборудования без демонтажа имеющегося аналогового.

Создание видеоархива требуемого объема.

Локальную запись изображений от камер видеорегистраторы осуществляют на жесткие диски (HDD), которые могут быть установлены как производителем, так и самим пользователем. Тип, количество и максимальная емкость HDD зависят от конкретной модели видеозаписывающего устройства, а при наличии у него порта eSATA объем архива можно увеличить, подключив внешнее хранилище или .При необходимости более значительного объема архива целесообразно воспользоваться сетевыми хранилищами, к которым могут подключаться устройства.

Цифровые интерфейсы для трансляции высококачественного видео.

Все современные устройства видеозаписи оснащаются интерфейсами HDMI и DVI, предназначенными для передачи на монитор видео в цифровом виде. Благодаря отсутствию вторичного цифро-аналогового преобразования, происходящего при трансляции изображения через интерфейс VGA, такие модели способны передавать через HDMI/DVI видеосигналы в исходном виде и без потери качества. Кроме того, через порты HDMI/DVI можно соединить видеорегистратор и монитор для полноэкранного просмотра изображения высокой четкости, а также для вывода в мультиэкранном режиме видео с максимальным качеством картинки в каждом из окон.

Охранные функции и оповещение оператора о тревогах.

Многие устройства видеозаписи имеют детектор движения, а также входы и выходы тревоги для подключения внешних охранных датчиков и исполнительного оборудования. Также выпускаются модели, способные сохранять событийное видео с выбранным разрешением, оповещать оператора о тревогах путем вывода сообщения на экран монитора или отправки его на заранее выбранный е-mail. В дополнение к стандартным режимам записи, такие видеорегистраторы, как правило, обеспечивают запись предтревожных и посттревожных кадров с предварительно настроенными параметрами.

Удаленный доступ к видео.

В комплекте поставки каждого видеозаписывающего устройства входит специализированное программное обеспечение для удаленной настройки оборудования и мониторинга видеосистемы. Такое ПО обеспечивает удаленный просмотр текущего или архивного видео с выводом его в полноэкранном или мультиэкранном режиме, поиск через видеорегистратор требуемых кадров по календарю/дате/времени/событиям и др. Кроме того, для удаленного доступа к видео и настройкам некоторые видеорегистраторы позволяют воспользоваться мобильными клиентами для КПК и смартфонов с различными ОС.

1.3.4 Видеосерверы

Видеосервер - это устройство, предназначенное для работы в составе аналогово-цифровой системы видеонаблюдения и преобразования аналогового видеосигнала с камеры в цифровой формат для последующей передачи его по компьютерной сети или записи на жесткий диск или другой цифровой носитель информации.

Применение видеосерверов.

Видеосерверы применяются, как правило, там, где уже работает аналоговая система видеонаблюдения, но возникает необходимость в передаче по сети изображения с одной или нескольких аналоговых камер или записи его на жесткий диск.

Многие видеосерверы имеют встроенный детектор движения и входы для подключения внешних охранных датчиков, а также могут восстанавливать события, предшествующие сигналу тревоги и следующие за ним.

Архитектура и принцип работы видеосервера.

В сегодняшнем видеосервере реализованы все необходимые для обработки и передачи видеоизображения компоненты. В зависимости от разрешения картинки и пропускающей способности сети, видеосервер может передавать по сети Ethernet видеоизображение со скоростью до 25 кадров в секунду на канал в формате PAL. На вход видеосервера поступают аналоговые сигналы от одной или нескольких аналоговых видеокамер (в зависимости от числа входов), которые затем оцифровываются и сжимаются. В состав видеосервера входит веб-сервер, который позволяет передавать потоковое видео или последовательность кадров по сетям LAN/WAN/Internet.

Видеосервер - это комплексное устройство, которое включает в себя следующие блоки обработки/передачи изображения:

- блок оцифровки изображения;

- блок сжатия;

- веб-сервер;

- интерфейсы для подключения к сети;

- последовательные порты.

Оцифровка аналогового видеосигнала.

Изображение с аналоговой видеокамеры сначала поступает в блок оцифровки видеоизображения - на интегрированную в видеосервер плату видеозахвата, которая преобразует аналоговый сигнал в цифровой. Типом платы видеозахвата определяется такой параметр, как стандарт сигнала цветности (PAL/NSTC), с которым работает видеосервер. Плат видеозахвата может быть несколько, и от этого зависит, сколько камер можно подключить к видеосерверу.

Сжатие видеоизображения.

Оцифрованный видеосигнал передается в блок компрессии видеосервера, где происходит преобразование видео в один из форматов сжатия. Процесс сжатия может быть реализован аппаратно или программно. Видеосерверы с программной реализацией сжатия дешевле, но в них обработка сигнала происходит с задержкой, которая обусловлена повышенной нагрузкой на центральный процессор.

Флэш-память служит для хранения программного обеспечения, управляющего работой видеосервера: операционной системы, управляющих программ, различных приложений и пользовательских HTML-страниц.

ОЗУ видеосервера.

ОЗУ служит для хранения временных данных, которые генерируются при выполнении программ. В большинстве видеосерверов некоторая часть ОЗУ (от 2 до 9 Мб) представляет собой так называемый видеобуфер, куда записываются текущие видеокадры.

Передача и хранение видеоинформации.

Суммарная скорость передачи данных зависит от таких факторов, как количество подключенных к видеосерверу камер наблюдения, выбранный уровень качества видеоизображения и способ подключения видеосервера к сети. Существенное влияние на этот параметр может оказать реализованный в видеосервере алгоритм сжатия. Например, MPEG-4 или Wavelet позволяют передавать высококачественное изображение даже по низкоскоростным сетям, тогда как JPEG предъявляет довольно высокие требования к полосе пропускания канала.

Оцифрованный и сжатый видеосигнал может храниться на жестких дисках и картах флэш-памяти, что значительно облегчает процесс поиска информации. При заполнении диска устаревшая видеоинформация может удаляться, освобождая место для новых кадров.

Основные технические характеристики и функциональные возможности видеосервера.

Количество подключаемых к видеосерверу видеокамер.

Число каналов видеосервера может варьироваться для разных моделей от одного до шестнадцати. Этот параметр зависит от числа интегрированных в видеосервер плат видеозахвата.

Скорость передачи видеоизображения.

Этот параметр зависит от разрешения передаваемых кадров, используемого алгоритма сжатия и количества подключенных к видеосерверу камер. В технических характеристиках на видеосерверы, как правило, приводится таблица соответствия разрешения кадра и скорости передачи видеоизображения. Например, кадры с разрешением 640х480 пикселей могут передаваться со скоростью 25 кадров в секунду, тогда как скорость передачи видео с более высоким разрешением может не достигать этого предела.

Управление телеметрией.

Встроенный приемник телеметрии позволяет управлять поворотным устройством подключенной аналоговой видеокамеры и изменением фокусного расстояния объектива. Управление телеметрией дает возможность фокусировать видеокамеру на отдельных деталях и наблюдать за обширным пространством с разных ракурсов. Видеосерверы поддерживают множество различных протоколов телеметрии для видеокамер наиболее известных производителей.

Встроенный детектор движения.

Детектор движения - это программный или аппаратный модуль, основной задачей которого является обнаружение объектов, перемещающихся в поле зрения видеокамеры. Детектор движения не только обнаруживает движение в поле изображения, но и определяет габариты объекта и скорость его движения. В зависимости от задач видеонаблюдения, детектор движения настраивают на обнаружение движения объектов с предельной минимизацией ложных срабатываний (фильтрацией помех), задают гибкую логику обработки тревог (тревожная запись, интеграция с другим охранным оборудованием).

Подключение к видеосерверу внешних охранных датчиков.

Почти все видеосерверы ведущих производителей имеют блок цифровых входов, которые служат для подключения к видеосерверу внешних охранных датчиков (например, контактного/инфракрасного датчика или концевых переключателей). Таким образом оператор может настроить видеосервер на срабатывание по внешнему событию. С помощью релейного выхода можно установить выполнение определенных действий, например, подачу питания на электромеханический замок двери.

Сохранение текущей видеоинформации.

Видеобуфер - это часть ОЗУ, используемая для временного хранения текущей видеоинформации. Наличие видеобуфера предоставляет оператору возможность восстановления видеоинформации, ассоциированной с сигналом тревоги. В процессе работы видеосервер записывает поступающую видеоинформацию в видеобуфер и постоянно ее обновляет.

Программное обеспечение видеосервера.

Просмотр видеоизображения и управление видеокамерой при наличии видеосервера можно осуществлять с любого сетевого компьютера, на котором установлен стандартный веб-браузер. Тем не менее, многие фирмы-производители поставляют вместе с видеосерверами эксклюзивное программное обеспечение, помогающее удаленно просматривать видеоинформацию, осуществлять настройку различных параметров камер, а также обновлять управляющее программное обеспечение видеосервера. Как правило, такое программное обеспечение совместимо только с видеосерверами и другим сетевым оборудованием того же производителя.

Возможность передачи аудиоинформации.

Большинство видеосерверов оснащено аудиоканалом для однонаправленной или двунаправленной передачи звука по сети. Как правило, такие видеосерверы передают по сети аудиосигнал, синхронизированный с видео.

1.4 Вывод

Аналоговые и IP камеры.

По сумме характеристик цифровые системы видеонаблюдения, даже со всеми имеющимися минусам, предпочтительнее аналоговых систем, так как интеграция в системы любой сложности возможна только лишь для цифровых систем. Цена сетевой камеры действительно может быть выше аналоговой, если рассматривать только камеры. Но если сравнивать стоимость за канал, то система, построенная на сетевых камерах, превосходящих аналоговые по функциональности и гибкости, становится сопоставима с аналоговыми системами, использующими DVR, а зачастую оказывается дешевле их.

Более низкая стоимость систем IP видеонаблюдения получается из-за использования в них сетевого и компьютерного оборудования, поддерживающего открытые отраслевые стандарты, которые используют все производители в IT секторе, в отличии от аналоговых систем. Это радикально упрощает управление и затраты на оборудование, в особенности для больших систем, где устройства хранение и серверы - существенная часть общей стоимости решения. Дополнительную экономию обеспечивает использование единой инфраструктуры.

Видеорегистраторы и видеосерверы

Для обеспечения надежного и бесперебойного функционирования центрального оборудования малых и средних систем выбор стоит делать в пользу HVR. При необходимости дальнейшего наращивания системы в части функционала, большого количества камер в системе или необходимости увеличения их числа, наличия интеллектуальных функций, интеграции с другими решениями и возможности использования реакций на события - выбор за видеосерверами. Последние также дают возможность более плавно и менее затратно перейти к использованию IP-видеокамер, так как позволяют создавать гибридные системы, состоящие из аналоговых и IP-камер одновременно.

Гибридные видеорегистраторы используются для построения систем видеонаблюдения на основе IP и аналоговых камер. Регистраторы отвечают за сбор, запись и хранение данных, полученных с камер наблюдения. Современное оборудование этого типа обладает следующими возможностями: интеллектуальный детектор движения, запись по составленному расписанию, просмотр событий по времени, удаленный доступ. HVR-видеорегистраторы изначально адаптированы для интеграции в существующие сети. Они отлично взаимодействуют с охранными системами всех типов и позволяют настраивать централизованную комплексную систему безопасности объекта любых размеров и назначения.

Видеосерверы могут использоваться для преобразования видеосигнала формата CCTV в цифровой, что актуально если на охраняемом объекте установлены аналоговые камеры. Также это оборудование отвечает за сжатие изображения с камер, что позволяет хранить на жестком диске больший объем информации.

2. Проектирование системы видеонаблюдения

2.1 Разработка структуры системы видеонаблюдения

Основная задача разрабатываемой системы видеонаблюдения - получение, запись и воспроизведение визуальной информации о текущих событиях на охраняемом объекте.

Разработанная система видеонаблюдения является комбинированной и состоит: из аналоговых и IP видеокамер, среды передачи данных, преобразователей сигнала(видеосервер) записывающего устройства (видеорегистратор)устройства отображения и видеоархива. Количество IP видеокамер в системе - шесть, количество аналоговых видеокамер - шесть. Система видеонаблюдения имеет возможность расширяться путём добавления новых компонентов . Преимуществом комбинированной системы видеонаблюдения является то, что в одной системе можно использовать видеокамеры с разными параметрами, разными разрешениями матрицы, разных производителей. Таким образом, на ключевые точки обзора на объектах целесообразно установлены видеокамеры высокого разрешения, а в местах общего обзора: коридоры, периметр достаточно использовать видеокамеры с небольшим разрешением и более доступные по цене. Структура системы видеонаблюдения представлена на рисунке 2.

Структура системы видеонаблюдения состоит из:

- IP видеокамер

- Аналоговых видеокамер

- Видеосервер

- Видеорегистратор

- Видеоархив

- Персональный компьютер



Рисунок 2.1 Структура системы видеонаблюдения

Соединение IP камер с видеорегистратором осуществляется при помощи витой пары.

Соединение аналоговых камер с видеосервером осуществляется при помощи коаксиального кабеля.

2.2 Расчет характеристик видеокамер

Расчет величины максимального удаления зоны наблюдения.

При построении системы видеонаблюдения всегда необходимо определить максимальное расстояние, на которое могут быть отнесены друг от друга видеокамеры для организации непрерывной зоны видеоконтроля. Это расстояние в значительной степени определяет общее количество устанавливаемых на заданной территории (периметре) видеокамер. Как известно, применяя объектив с большим фокусным расстоянием, можно проводить видеонаблюдение за участками, расположенными на значительном удалении от места установки видеокамеры. Однако существенное ограничение на величину удаления при этом накладывает степень освещенности объекта в темное время суток. На рисунке 3 схематично показано расположение видеокамеры и осветительного прожектора на участке территории.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 2.2. Схематичное положение видеокамеры, осветительного прожектора и объекта наблюдения на участке территории

Основываясь на реальных технических параметрах видеокамер, осветительного оборудования и характеристиках местности, можно расчетным методом определить величину максимального удаления видеокамеры от объекта наблюдения. Для этого необходимо воспользоваться формулой, по которой определяется уровень освещенности на объективе видеокамеры, создаваемый осветительным прожектором:

ЕТК = I Cos K\(R1 +R2)2, (2.1)

где ЕТК - минимально-допустимый уровень освещенности на объективе видеокамеры;

I - сила светового потока, создаваемого прожектором;

= 17 град - угол (в конкретном примере), под которым прожектор освещает объект наблюдения;

К - коэффициент отражения светового потока

R1 +R2 суммарное расстояние, преодолеваемое световым лучом от источника света до объектива видеокамеры.