System nadzoru wizyjnego CCTV (Closed Circuit Television) to zespół urządzeń przeznaczonych do odbioru, przetwarzania, archiwizowania oraz wyświetlania obrazu i dźwięku w obiektach monitorowanych. Systemy monitoringu wizyjnego znajdują zastosowanie w budynkach użyteczności publicznej, a także wielo- i jednorodzinnych.
Najprostszy system bazuje na pojedynczej kamerze, która pozwala na obserwowanie najbliższego otoczenia. Efekt monitoringu można oglądać na ekranie telewizora, monitora CCTV lub komputera PC. Istotną rolę odgrywają również urządzenia komutacyjne, modulatory oraz przetworniki A/C. Obraz może być archiwizowany za pomocą urządzenia rejestrującego.
Zaawansowane systemy CCTV są znacznie bardziej rozbudowane. Bazują na kamerach analogowych lub cyfrowych, sieciowych, a także na urządzeniach komutacyjnych, multiplekserach, dzielnikach i przetwornikach A/C. W takich instalacjach stosowane są rejestratory lub komputery PC. Istotną rolę w systemie odgrywa specjalne oprogramowanie komputerowe.
Kamery i ich funkcje
Dostępne są kamery czarno-białe lub kolorowe, standardowe lub o wysokiej rozdzielczości (powyżej 480 TVL), wewnętrzne lub zewnętrzne (przystosowane do pracy w różnych temperaturach, w odpowiednio szczelnych obudowach) oraz przeznaczone do pracy dziennej (zwykłe), dualne (dzienno-nocne) i z oświetlaczami IR (podczerwień).
Coraz większym uznaniem cieszą się kamery IP. Dzięki urządzeniom tego typu możliwy jest podgląd obrazu z kamery za pomocą dowolnego komputera osobistego podłączonego do sieci Internet. Nowoczesne kamery IP pozwalają na rejestrowanie obrazu w pełnej rozdzielczości VGA, który potem może być przesyłany siecią Internet. W zależności od rozdzielczości urządzenia obraz najczęściej jest transmitowany z prędkością 18 klatek na sekundę (rozdzielczość VGA) oraz 25 klatek na sekundę przy rozdzielczości QVGA. Sygnał wizyjny kodowany jest w oparciu o standard MPEG4. Niektóre modele kamer pracują przy minimalnym oświetleniu wynoszącym 1,7 lx. Należy zwrócić uwagę na niewielkie rozmiary i estetyczne wykonanie urządzeń, dzięki czemu można je łatwo wkomponować w otoczenie. W wielu kamerach przewidziano zaawansowane funkcje, związane z wykrywaniem ruchu. Zasilanie najczęściej bazuje na napięciu 12 V DC lub 24 V AC. Pobór mocy kształtuje się na poziomie około 6 W. Przydatne rozwiązanie stanowi możliwość dwukierunkowej transmisji sygnału audio. Kamery IP dostępne są również ze złączami, takimi jak Ethernet 10 BaseT/100 BaseTX (RJ-45), kompozytowe analogowe wyjście wideo czy port I/O.
W mniej rozbudowanych systemach monitoringu znajdują zastosowanie kamery kopułkowe. Dzięki niewielkim rozmiarom zapewniają one dyskrecję. W niektórych modelach przewidziano zmiennoogniskowy szklany obiektyw. Bardziej zaawansowane wersje to urządzenia pracujące zarówno w dzień, jak i w nocy. Komfort użytkowania zapewnia menu ekranowe.
W niektórych kamerach przewidziano przyciski umieszczone na tylnym panelu. Przeznaczone są do parametryzowania urządzenia. Przydatne rozwiązanie stanowi wbudowany mikrofon.
Spośród dostępnych w kamerach funkcji można wymienić: ATW, AES, BLC, AGC oraz AWB.
Funkcja ATW (ang. Auto Tracing White Balance) odpowiada za automatyczne dopasowanie bieli. Dzięki niej monitorowane jest światło, a kolory są dostosowane po to, aby utrzymać białe obszary o możliwie najlepszej jakości.
Używając funkcji AES (ang. Auto Electronic Shutter), zyskuje się elektroniczną migawkę, działającą w sposób automatyczny. Funkcja ta najczęściej jest używana w celu dostosowania zmian oświetlenia bez użycia obiektywu auto.
Przy użyciu funkcji BLC (ang. Backlight Compensation) można kontrolować światło wsteczne. Takie rozwiązanie pozwala na automatyczne wyrównanie światła tak, aby uzyskać więcej szczegółów na ciemnych obszarach obrazu. Przykładem zastosowania tej funkcji może być chociażby skupienie się na szczegółach twarzy osoby, która jest oświetlona światłem słonecznym z tyłu.
Funkcja AGC (ang. Auto Gain Control) stanowi automatyczne dopasowanie poziomu wzmocnienia. Poziom jasności jest zatem dostosowany do optymalnej wydajności i najwyższej jakości obrazu.
Z pewnością przydatna jest też funkcja AWB (ang. Auto White Balance). Pozwala ona na automatyczne dopasowanie balansu bieli. Funkcja bazuje na elektronicznym procesie zachowującym ostre kolory o żywym nasyceniu w pełnej palecie barw.
W niektórych urządzeniach uwzględniono specjalny system mocowania obiektywów, co zapewnia możliwość ich szybkiej wymiany oraz odpowiednie dobranie pola widzenia. Interesującą możliwość stanowi wbudowany sterownik kontroli przysłony do obiektywów. Kamera może być więc używana w warunkach, które cechują się dużymi zmianami oświetlenia.
Rejestratory
Obraz przechwycony przez kamerę może być rejestrowany. Najprostsze rejestratory współpracują z komputerem klasy PC przez port USB. W takim przypadku do komputera można podłączyć źródło sygnału audio-wideo. Systemy tego typu często nazywa się minirejestratorami. Są one zasilane z portu USB. Urządzeń tego typu używa się również do innych celów, takich jak nagrywanie ulubionych programów telewizyjnych czy kopiowanie kaset VHS na dysk komputera. Instalacja odbywa się poprzez technologię plug & play.
Profesjonalne rejestratory to urządzenia cyfrowe, łączące w sobie najwyższą jakość przechowywanego obrazu, elastyczność oraz bezawaryjną pracę. W zależności od modelu rejestratory są w stanie zapisywać kilka, a nawet kilkanaście sygnałów wideo i audio. Niektóre modele współpracują zarówno z kamerami analogowymi, jak i IP.
Istotną cechą nowoczesnych rejestratorów jest wspomniany wysoki stopień kompresji, dzięki czemu nie ma potrzeby uwzględniania specjalnych wymagań w stosunku do łącza transmisji danych. Zmniejsza się także zapotrzebowanie na pamięć, dzięki czemu jej ilość może być zredukowana o 30%. Dane najczęściej są zapisywane na dyskach twardych. Napęd można w prosty sposób wymienić przez przedni panel rejestratora.
W niektórych modelach wmontowana jest nagrywarka DVD, dzięki której wykonywana jest archiwizacja zgromadzonego materiału. Wybrane fragmenty nagrania mogą być eksportowane za pomocą złącza USB.
W rejestratorach pracujących w sieci Ethernet zwraca się uwagę na zapewnienie najwyższego poziomu bezpieczeństwa. Nie ma potrzeby instalowania dodatkowego oprogramowania antywirusowego. Interesujące rozwiązanie stanowi możliwość nadawania uprawnień do sterowania kamerami, a w szczególności do ustawiania ich pozycji.
Dobierając rejestrator, w pierwszej kolejności należy zwrócić uwagę na liczbę kamer podłączanych do urządzenia. Ważny jest również typ monitora, który będzie współpracował z rejestratorem. Trzeba się zastanowić, czy rejestrator ma zapisywać dźwięk. Na etapie wyboru urządzenia należy zdecydować, czy będzie ono obsługiwane również za pomocą sieci Ethernet. Ważna jest jakość obrazu, która ma być zachowana, oraz to, jak długi będzie czas rejestracji. Od tego zależny jest bowiem standard kompresji danych.
Oprogramowanie
Oprogramowanie komputerowe usprawnia pracę całego systemu. Zalet wynikających ze stosowania takich rozwiązań jest wiele. Przede wszystkim możliwe jest automatyczne powiadamianie o zdarzeniach operatora oraz osób, które znajdują się poza monitorowanym obiektem. Zwraca się uwagę na zmniejszenie obowiązków operatora dzięki przejęciu przez system funkcji śledzenia zdarzeń. Dzięki aplikacji komputerowej wyeliminowane są błędy ludzkie spowodowane obniżeniem koncentracji i monotonnością nadzorowania. Oprogramowanie komputerowe jest w stanie reagować na takie zdarzenia, jak utrata sygnału, detekcja ruchu, pojawienie się obcego obiektu czy zniknięcie przedmiotu. Na ekranie monitora zostanie wyświetlona odpowiednia informacja, operator powiadamiany jest za pomocą sygnalizacji dźwiękowej. Mogą być wysyłane wiadomości SMS i e-mail do wybranych osób.
Odpowiedni wybór
Dostępna na rynku oferta systemów wizyjnych jest bardzo bogata, dlatego inwestycja w tym zakresie powinna być dobrze przemyślana. Oferowane na rynku kamery są ciągle udoskonalane, a coraz większym uznaniem cieszą się interfejsy cyfrowe.
Elementy systemu również są identyfikowane cyfrowo. Chodzi głównie o adres IP oraz możliwość wglądu do obrazu za pomocą strony WWW. Jest to niewątpliwie korzyść, bowiem sieć Ethernet bardzo często już istnieje w obiektach, natomiast łącza analogowe niejednokrotnie wymagają wykonania odpowiedniej instalacji. Jeżeli informacje będą przesyłane na większe odległości, warto wybrać łącze cyfrowe. Cyfrowe modele kamer mają przynajmniej kilka funkcji, które są niedostępne dla urządzeń analogowych. Chodzi przede wszystkim o kompresję danych i rozpoznawanie ruchu.
Przy wyborze kamery trzeba zwrócić uwagę na jej rozdzielczość. Na rynku dominują kamery o rozdzielczości 640 × 480 pikseli, przy szybkości rejestracji wynoszącej 30 razy na sekundę. Chcąc zwiększyć rozdzielczość, należy liczyć się ze spadkiem częstotliwości przesyłu obrazu.
Ważną rolę odgrywa zoom optyczny. Jest on szczególnie istotny dla prowadzenia aktywnej obserwacji obiektów o dużej powierzchni. Nie bez znaczenia pozostaje również kąt widzenia. To właśnie ten parametr decyduje, czy w systemie znajdzie zastosowanie jedna, czy też więcej kamer ze stałym lub ruchomym obiektywem. Najczęściej kamery cechują się kątem widzenia w zakresie od 50 do 60°. Kamery obracane dają możliwość podglądu w zakresie 360°.
Na etapie wyboru trzeba określić, co będzie obserwowane. Przede wszystkim istotna jest pożądana ilość szczegółów w obrazie. Właśnie ten parametr decyduje o rozdzielczości kamery. Na wybór jej rodzaju wpływają również warunki oświetleniowe, w których przebiega obserwacja. Należy określić, czy rejestracja będzie się odbywała przy świetle sztucznym lub słonecznym, czy też przy skrajnie zmiennych warunkach.
Istotne jest określenie, jak szybko będą się poruszały obserwowane obiekty. Chodzi o to, czy są to przemieszczające się pojazdy, ludzie czy też obiekty nieruchome. Od tego zależy bowiem konieczność spowolnienia migawki. Inny rodzaj kamery będzie zastosowany w przypadku, gdy rejestracja odbywa się nocą.
Trzeba rozważyć nabycie rejestratora obrazu. Należy określić, czy rejestracja jest ciągła, czy też zainicjowana detekcją ruchu lub wykonywana w wybranych przedziałach czasowych. Nie mniej ważne jest określenie konieczności rejestracji obrazu w wysokiej rozdzielczości.
Dobierając obiektyw, należy zwrócić uwagę na jego wymiary oraz sposób montażu. Dużą popularnością cieszą się obiektywy ze zmienną ogniskową.
Bardzo ważne jest również określenie, czy kamera ma działać także w nocy. W przypadku podświetlenia biernego, obiektywy przełączają się na rejestrowanie światła w podczerwieni w momencie, kiedy widzialne oświetlenie zmniejszy się poniżej progu czułości. Takie rozwiązanie pozwala na rejestrowanie obrazu niemal w całkowitej ciemności. W niektórych modelach przewidziano promienniki podczerwieni. Najczęściej są one umieszczone wokół obiektywu. Ich zadaniem jest oświetlanie pola widzenia. Jednak w podczerwieni obraz przekazywany jest jako czarno-biały.
Manipulatory, zasilacze i akcesoria
Manipulatory pozwalają na nadzorowanie ruchu kamery. Sterowanie nimi odbywa się za pomocą joysticka. W trójfunkcyjnych modelach kamer przy użyciu joysticka możliwe jest również korzystanie z zoomu. W urządzeniu istotną rolę odgrywa zestaw klawiszy funkcyjnych oraz wyświetlacz LCD, który informuje o funkcjach realizowanych przez urządzenie. Manipulator pozwala na sterowanie ruchem kamer we wszystkich kierunkach.
Dostępne na rynku kamery najczęściej są zasilane napięciem 12 V DC, 12 V AC oraz 230 V AC. W zależności od funkcjonalności urządzenia pobór prądu mieści się w zakresie od 150 do 300 mA. Z pewnością w urządzeniach, gdzie zastosowanie znajdują oświetlacze, zapotrzebowanie na energię elektryczną będzie większe. Odpowiednią moc należy dostarczyć, jeżeli w obudowie kamery przewidziana jest grzałka (implementacja kamery na zewnątrz lub w niskich temperaturach). Zasilanie kamer powinno być oddzielone od zasilania rejestratora. W przeciwnym razie można zastosować separację.
Jeżeli zasilanie będzie przesyłane na większą odległość, trzeba liczyć się ze spadkiem napięcia. Podaje się, że każde 100 m skrętki (pary), przy prądzie 100 mA, powoduje spadek napięcia o ok. 1,7 V. W takich przypadkach lepsze rozwiązanie stanowią kamery zasilane wyższym napięciem.
Autor: Damian Żabicki – dziennikarz, redaktor, autor tekstów, specjalizujący się w tematyce technicznej i przemysłowej. Specjalista public relations firm z branży technicznej.
Tekst pochodzi z nr 3/2015 magazynu „Inteligentny Budynek”. Jeśli Cię zainteresował, ZAREJESTRUJ SIĘ w naszym serwisie, a uzyskasz dostęp do darmowej prenumeraty w formie drukowanej i/lub elektronicznej.
