Как выбрать тип системы видеонаблюдения: преимущества и недостатки разных решений

Система видеонаблюдения — это совокупность оборудования и коммуникаций, предназначенных для визуального наблюдения на экране монитора удаленных сцен, а также видеозаписи и архивирования событий с возможностью последующего просмотра. Позволяя силами одного оператора одновременно контролировать несколько сцен, разнесенных территориально, а также без непосредственного контакта с внешней средой, системы видеонаблюдения представляют собой очень эффективное техническое средство для решения задач безопасности, сохранности имущества, технологического контроля в условиях опасных производств, а также решения задач раскрытия преступлений и объективного расследования событий различного характера – от мелких магазинных краж до техногенных катастроф.

Кроме того видеонаблюдение позволяет эффективно решать административные задачи во всем возможном их многообразии – контроль добросовестности и эффективности работы персонала, учет рабочего времени и т.п.

Видеонаблюдение получило свое очень широкое распространение исключительно в силу экономической эффективности решения огромного перечня потребительских задач, как наиболее дешевый вариант из всех возможных при одинаковом конечном результате. Как и любой другой инструмент, оценивать оборудование вообще и видеокамеру в частности следует исключительно из соображений экономической эффективности.

Проще говоря, выбранный инструмент должен обеспечивать безусловное выполнение конечной потребительской задачи при минимизации платы за невостребованные функции. В идеале невостребованных функций быть вообще не должно, но вряд ли этого удастся добиться в реальности – в борьбе за конкурентные преимущества сегодня на любом насыщенном рынке производитель зачастую позиционирует свой товар в том числе и за счет невостребованных свойств.

Таким образом, для оценки пригодности той или иной видео-камеры должен приниматься во внимание целый ряд факторов, зависящих от поставленной задачи, требований эксплуатации и условий применения.

Аналоговые видеокамеры преобразуют оптическое изображение в аналоговый сигнал определенного стандарта, имеющий очень широкий непрерывный частотный спектр. Этот сигнал передается по каналу передачи к аппаратуре синтеза изображения и /или записи.

В качестве канала передачи часто выступает коаксиальная линия связи, по которой видеосигнал передается в исходном виде. Неизбежные в линии затухания компенсируются усилителями-корректорами, устанавливаемые как в приемной аппаратуре, так и на магистрали в зависимости от длины линии и АЧХ (амплитудно-частотная характеристика) кабеля. Самый простой, но максимально подверженный внешним наведенным помехам и влиянию земляных петель способ.

Линией передачи может выступать кабель «витая пара». При этом исходный сигнал аппаратурой передачи преобразуется в симметричный с внесением предыскажений, компенсирующих затухания в кабеле и вновь на приемном конце преобразуется в несимметричный сигнал, максимально близкий к исходному. Предыскажения могут вноситься как на передающем модуле, так и на приемном.

Такой способ передачи позволяет избежать влияния наводимых на линию электромагнитных наводок, поскольку синфазные возмущения взаимно уничтожаются.

Также аналоговый сигнал может передаваться по волоконно-оптическим линиям связи (ВОЛС), имеющим минимальные затухания в сравнении с проводными линиями, а, значит, позволяющим добиться максимальной дальности без промежуточной усилительной аппаратуры. В этом случае исходный сигнал подается на оптический модем на передающем конце линии (у камеры) и снимается с демодулятора на приемном. Волоконно-оптические линии абсолютно не подвержены влиянию каких-либо электромагнитных помех любого уровня и интенсивности, а также каким-либо опасным наведенным напряжениям. Кроме того, исключаются проблемы возможных земляных петель при наличии в системе более одной сигнальной земли.

Кроме того, видеопоток может передаваться по радиоканалу с предварительной модуляцией и преобразованием в телевизионный поток на передающем конце линии и демодуляцией на телевизионном приемнике. На этом принципе построена телевизионная трансляция.

Главные достоинства аналогового видеонаблюдения:

• Простота и надежность эксплуатации. Аналоговая система отличается стабильностью, не требует всевозможных перезагрузок, позволяет использовать любое оборудование одного и того же стандарта видеосигнала.
• Относительно низкая стоимость как видеокамер и приемного оборудования, так и каналов передачи.
• Невозможность стороннего несанкционированного подключения, что обеспечивает полную закрытость системы.
• Прямое видеонаблюдение всегда происходит в реальном времени без каких-либо задержек на оцифровку и кодирование по протоколу.
• Существенно большая дальность передачи видео по проводным линиям без промежуточной магистральной аппаратуры в сравнении с цифровым сигналом, предельная дальность которого для стандарта Ethernet не превышает 100 метров.

При этом системы аналогового видеонаблюдения имеют и ряд объективных ограничений.

1. Высокая опасность внешних электромагнитных наводок и необходимость применения целого комплекса организационно-технических мер по их исключению или минимизации для линий связи.
2. Сравнительно низкая предельная разрешающая способность передаваемого видеоизображения.
3. Невозможность удаленного доступа через Internet. Однако, если видеосигналы от AHD камер поступают на AHD-регистратор, имеющий подключение к сети Internet, возможен удаленный просмотр таких камер и управление регистратором через Internet в соответствии с его ПО.
4. Управление камерами или иными устройствами осуществляется через отдельную систему управления со своими линиями (как правило, линии интерфейса RS-485).
5. Какие-либо сервисные возможности жестко регламентированы ПО применяемой аппаратуры приема и обработки изображения и не могут быть изменены пользователем. Внедрение в систему каких-либо дополнительных функций связано с необходимостью применения отдельной специальной аппаратуры оцифровки сигнального потока и ввода в компьютер.

В цифровой видеокамере электрический сигнальный поток с матрицы поступает на аналогово-цифровой преобразователь, где происходит его оцифровка и далее на кодек для сжатия и кодирования по определенному протоколу. На сегодняшний день в системах видеонаблюдения все цифровые камеры работают по стандарту Ethernet и носят название IP-видеокамер (Internet Protocol).

В отличие от аналоговых, выходной сигнал с IP-камер представляет собой цифровой поток, что обуславливает целый ряд объективных преимуществ их применения.

• Высокое разрешение IP-видеокамер. Поскольку для аналоговых камер высокое разрешение автоматически влечет очень существенное расширение спектра в сторону высоких частот, которые имеют стремительное затухание на кабельных линиях связи.
• Относительно высокая помехозащищенность в сравнении с аналоговым видеосигналом, представляющим собой очень широкий спектр частот, и любой паразитный внешний поток на любой частоте этого спектра может создать помеху. Цифровой сигнал имеет, напротив, очень узкий частотный спектр, и вероятность случайных шумов этого же спектра крайне низкая. Хотя, для намеренного создания наводков посредством, например, средств РЭБ, при намеренном поиске рабочей частоты, проводные IP-системы полностью уязвимы.
• Возможность использовать высокую скорость видео – до 50 к/с.
• Возможность доступа и управления из любой точки сети, а при открытом доступе в Internet – из любой точки мира, имеющей выход в глобальную сеть.
• Поскольку видеокамера может представлять собой отдельный сервер, возможна организация требуемых дополнительных функций «на борту» - распознавание лиц, видеоаналитика, детекция движения, управление освещением, сигнализацией и т.п.
• Построение масштабируемых систем.
• Возможность организации «облачного» видеоархива, что исключает потерю видеозаписи из-за любых нештатных обстоятельств, в том числе попыток злонамеренного уничтожения.
• Широкий диапазон настроек с удаленного места.
• Передача аудиопотока, организация управления в единой сети с передачей видеоданных.
• Возможность подачи питания на видеокамеру по одной и той же проводной линии связи вместе с передачей данных по технологии РоЕ, если это необходимо.

Вместе с тем, для IP-видеонаблюдения существует и ряд существенных объективных ограничений, которые непременно должны учитываться при выборе системы в целом и камеры в частности.
Самое главное ограничение – задержка по времени между событием и его отображением на экране монитора. На процесс оцифровки, сжатия, кодирования по протоколу, формирование пакета, его распаковки на приемном конце, декодирования и проч. объективно требуется время, причем, вполне ощутимое. Даже при незначительных длинах линий передачи без каких-либо ограничений пропускной способности канала передачи задержка может составлять 3-5 сек.

При неоднородных каналах передачи с ограничениями по пропускной способности задержка может быть значительно больше. Проще говоря, в IP-видеонаблюдения отображается событие, которое уже произошло в лучшем случае 3-5 секунд назад, а то и больше, а не происходит в настоящий момент.
В связи с этим, IP-видеонаблюдение оказывается совершено непригодным в системах безопасности, если время адекватной реакции на замеченную угрозу исчисляется сложную высокую разрешающую способность.

Неприемлемо IP- видеонаблюдение в системе управления устройствами и механизмами, быстрыми технологическими процессами на основе видеоданных. Например, абсурдно устанавливать IP-видеокамеру на боевые дроны. Тем более, что в данном случае происходит прямое видеонаблюдение, а, значит, такое главное преимущество IP-камер, как высокая разрешающая способность, теряет смысл. Необходимый масштаб изображения в данном случае может быть получен за счет правильного выбора фокусного расстояния объектива или его установки, применив трансфокатор с системой управления. Об этом мы еще поговорим ниже более подробно.

Использование IP-видеокамер в качестве управляемых также представляется малоэффективным из-за трудностей наведения на выбранную сцену и изменение масштаба в силу задержек видеоинформации относительно команд управления. Сопровождение объекта, наведение с увеличением масштаба для детализации осуществляется в подобных случаях программно – устанавливается IP-видеокамера (или несколько) с широким углом обзора, перекрывающим всю интересующую зону и максимально возможным разрешением, а детализация обеспечивается электронным увеличением необходимой зоны. Разрешение при электронном увеличении будет объективно снижаться, но будет оставаться до определенного уровня вполне достаточным для детального просмотра. Камеры же на поворотных устройствах и трансфокаторами объективов во всем их многообразии разумно использовать в их аналоговом воплощении.

Еще одно ограничение связано с очень ограниченной дальностью передачи сигнала стандарта Ethernet по линии (кабель «витая пара»), которая не превышает 100 метров. С учетом того, что кабель на объекте прокладывается не по прямой линии, а по установленным кабельным каналам, по стенам зданий и помещений, без промежуточной магистральной аппаратуры при данном ограничении можно оснастить только небольшой объект. В реальности приходится устанавливать повторители Ethernet, промежуточные сетевые коммутаторы, дополнительные устройства защиты от импульсных наводимых напряжений, переходить на волоконно-оптические линии связи, что в целом существенно повышает перечень необходимого оборудования, сложность монтажа и пуско-наладочных работ и, конечно, стоимость системы в сравнении с аналоговым вариантом. Кроме того, с увеличением количества взаимозависимой аппаратуры в системе объективно падает ее надежность.

Система IP-видеонаблюдения не отличается высокой стабильностью работы в сравнении с системой аналоговой, поскольку зависит от всего комплекса сетевого оборудования, задействованного для работы, причем, в случае открытой системы с выходом в Internet вопросы надежной и стабильной работы могут находиться вообще вне компетенции лиц, устанавливавших и эксплуатирующих такую систему. Могут потребоваться внезапные перезагрузки сетевого оборудования от собственно видеокамер до регистраторов. Какая информация окажется потерянной на время любых сбоев в работе и какова ее актуальность, никто заранее предсказать не сможет.

В одной системе перед разными камерами могут стоять совершенно разные задачи, одни из которых можно решить посредством IP-видеонаблюдения, а другие требуют исключительно аналоговый вариант. Поэтому, большие развернутые системы нередко строятся, как гибридные, использующие, как IP-видеокамеры, так и аналоговые.

Сделав принципиальный выбор на основе всестороннего анализа всех преимуществ и ограничений, переходим к выбору варианта в зависимости от условий эксплуатации.

• Видеокамеры для внутренней установки общего назначения.
• Видеокамеры наружные всепогодные общего назначения.
• Видеокамеры для специальных условий.