Учебное пособие 800356
.pdfрадиовещанию, а сигнал в зоне действия передатчика может принимать преступник. Этих недостатков лишены радиосистемы, работающие в сантиметровом диапазоне, а также инфракрасные и лазерные системы.
Инфракрасные системы работают следующим образом: передатчик ИК-диапазона преобразует сигнал от одной или нескольких камер в модулированнное излучение ближнего инфракрасного диапазона (780-850 нм) и выдает в виде узкого луча. Приемник, находящийся на расстоянии до 2000 м, осуществляет обратное преобразование. Такие системы не требуют разрешения на применение системы от Государственного комитета по радиочастотам России, однако они достаточно дорогостоящие, а их дальность действия в значительной мере зависит от оптической плотности среды (снег, дождь, туман, пыль и т.п.).
Большинство беспроводных систем передачи видеосигнала имеют достаточно узкие диаграммы направленности и поэтому такие системы критичны к выравниванию и установке передающих и приемных антенн. При проектировании таких систем и их монтаже упор должен быть сделан на методы выравнивания и жесткости крепления антенн. Естественные движения высоких сооружений, на которых закреплены антенны, могут серьезно воздействовать на эффективность системы передачи.
3.3. ОБОРУДОВАНИЕ УПРАВЛЕНИЯ И КОММУТАЦИИ СИГНАЛОВ ИЗОБРАЖЕНИЯ
Современные СТН могут состоять из десятков и сотен телевизионных камер. В этом случае невозможно обойтись без устройств управления и коммутации видеосигналов (рис.3.1), поскольку если выводить изображение от каждой телевизионной камеры на отдельный видеомонитор, то ни один оператор не в силах будет контролировать ситуацию на охраняемом объекте. Реально, оператор способен контролировать ситуацию на одном-двух видеомониторах. Следовательно, информация из остальных охраняемых зон будет безвозвратно потеряна.
С записью изображений ситуация та же: без использования устройств управления и коммутации в системе из 100 телевизионных камер должно быть 100 видеомагнитофонов! Даже если пользователь в силах (точнее в средствах) купить такую гору оборудования, то ему еще понадобиться несколько человек, для просмотра этих 100 видеокассет ежедневно.
Следовательно, использование устройств управления и коммутации видеосигналов не вызывает сомнения, поскольку они, даже при небольшом количестве телевизионных камер в системе, позволяют существенно облегчить работу оператора, уменьшить стоимость системы в целом, синхронизировать работу СТН с другими системами безопасности объекта (системами охраннопожарной сигнализации, контроля и управления доступом и др.)
21
Устройства управления и коммутации видеосигналов - это устройства, управляющие потоками информации в СТН сигналами изображения, сигналами тревоги и управляющими сигналами. Общая структурная схема устройства управления и коммутации приведена на рис.3.1.
Устройства управления и коммутации подразделяются на
-последовательные переключатели (Switcher),
-видеоквадраторы (Quad spliter),
-мультиплексоры (Multiplexer),
-матричные коммутаторы (Matrix switcher)/
Рис 3. 1. Общая структурная схема устройства управления и коммутации
Последовательный переключатель - это устройство, позволяющее последовательно автоматически или вручную подключать источники видеосигнала к входу видеомонитора на определенное время (по ГОСТ 515582000).
Последовательный переключатель - самый простой тип устройств управления и коммутации, позволяющий строить системы, в которых оператор будет последовательно наблюдать за всеми охраняемыми зонами объекта, а видеомагнитофон - записывать только то, что в данный момент времени видит оператор на экране видеомонитора (рис. 3. 2). В итоге информация из охраняемых зон, изображений которых в данный момент времени нет на экране видеокоммутатора, бесследно теряется.
КОММУТАТОР
22
Рис.3. 2. Схема работы последовательного переключателя
Приведем пример:
Допустим последовательный переключатель на 4 входа переключает изображения от телевизионных камер с временем предъявления изображений 10с. Тогда охраняемая зона находится без наблюдения 75% времени, т.е. под наблюдением 10 с и без наблюдения 30 с. За эти 30 с в охраняемой зоне могут происходить любые события, а оператор, честно следящий за изображением на экране видеомонитора, ничего не увидит. Данный недостаток последовательных переключателей можно компенсировать двумя способами:
1. Уменьшить время предъявления изображений. Однако, уменьшая время предъявления изображений, мы тем самым увеличиваем нагрузку на оператора, т.к. за короткое время ему сложно будет разобраться в ситуации в охраняемой зоне.
2. Помочь оператору увидеть тревожную ситуацию. Для этого в последовательных переключателях имеется возможность подключения извещателей охранной сигнализации и связи их с телевизионными камерами (т.е. каждый извещатель связывается с той телевизионной камерой, в зоне наблюдения которой он находится). Тогда при срабатывании какого-либо охранного извещателя изображение от телевизионной камеры, связанной с этим извещателем, будет немедленно выведено на экран основного или дополнительного ("тревожного") видеомонитора, не зависимо от текущего изображения на экране.
Современные последовательные переключатели имеют также ряд дополнительных функций, помогающих оператору:
1.Наличие встроенного генератора символов, времени, даты.
2.Наличие входа синхронизации.
3.Автоматическое и ручное "замораживание" кадра на экране видеомонитора.
4.Контроль пропадания видеосигнала. Т.е. пропадание входного видеосигнала последовательный переключатель воспринимает как тревожную ситуацию.
Квадратор - это устройство, позволяющее одновременно выводить на экран видеомонитора изображения от четырех источников видеосигнала, размещая их в соответствующих сегментах экрана (по ГОСТ 51558-2000).
23
В отличии от последовательного переключателя, с помощью квадратора оператор видит постоянно изображения всех четырех охраняемых зон объекта
(рис.3.3).
Рис. 3. 3. Схема работы квадратора
Квадратор осуществляет цифровую обработку видеосигнала (квадрирование), поэтому на входе сигнал от телевизионных камер представляется в цифровом виде, а на выходе квадратора формируется аналоговый полный видеосигнал.
Существуют два типа квадраторов: квадраторы последовательного действия и квадраторы реального времени.
Вквадраторе последовательного действия "оцифровка" изображений происходит последовательно по одному кадру от каждой телевизионной камеры, затем обработка (формирование квадрированного изображения) и формирование выходного полного видеосигнала. При этом период смены изображений на экране видеомонитора будет равен 0,16 с, т.е. частота кадров будет равна 6,25 Гц. Из-за этого изображение на экране видеомонитора получается "дерганым", что приводит к преждевременной усталости оператора.
Вквадраторе реального времени "оцифровка" изображения от всех телевизионных камер происходит параллельно, поэтому и частота кадров не меняется и равна 25 Гц.
Существенным недостатком всех квадраторов является то, что изображение на экране видеомонитора имеет разрешение в 2 раза ниже исходного. Т.е. если разрешение телевизионных камер в системе 400 ТВЛ, то после прохождения видеосигналов через квадратор в режиме квадрированного видеоизображение на экране видеомонитора будет уже 200 ТВЛ (это без учета потерь в линиях связи, видеомониторе и других технических средствах СТН). При этом качество изображения на экране видеомонитора ухудшится, т.е. не будут различаться мелкие детали изображения.
24
Данный недостаток квадраторов устраняется с помощью подключения к квадратору извещателей охранной сигнализации и связи их с телевизионными камерами (рис. 3.4). Тогда при срабатывании охранного извещателя, изображение от связанной с ним "тревожной" телевизионной камеры выводится на дополнительный ("тревожный") видеомонитор в полноэкранном режиме, т.е. без потери разрешения и записывается на видеомагнитофон (рис.
3.5).
Рис. 3.4. Схема совместной работы извещателей охранной сигнализации и СТН
Рис. 3.5. Схема совместной работы извещателей охранной сигнализации и СТН с записью на видеомагнитофон
Современные квадраторы имеют также ряд дополнительных функций, помогающих оператору:
25
1.Автоматическое и ручное "замораживание" кадра на экране видеомонитора.
2.Контроль пропадания видеосигнала. Т.е. пропадание входного видеосигнала квадратор воспринимает как тревожную ситуацию.
3.Цифровое увеличение изображения на экране видеомонитора.
4.Встроенный последовательный переключатель.
5.Балансировка яркости изображения от всех телевизионных камер (т.е. создание равнояркого квадрированного изображения).
Мультиплексор - это устройство, позволяющее записывать сигналы о нескольких ТВК на один видеомагнитофон (мультиплексирование) путем записи последовательно по одному кадру изображения от каждой ТК, воспроизводить мультиплексированное изображение и обрабатывать сигналы извещения о тревоге (по ГОСТ 51558-2000).
Мультиплексор - это цифровой последовательный переключатель с периодом предъявления изображения равным времени кадра изображения (0,04 с) и возможностью создания полиэкранного изображения на экране видеомонитора. Схема работы четырехканального мультиплексора приведена на рис 3. 6.
Кадры изображения от телевизионных камер последовательно "оцифровываются". Из ―цифрованных" кадров формируется полиэкранное изображение (2х2, 3х3, 4х4, картинка в картинке и др.) на экране видеомонитора. А на видеомагнитофон записывается последовательно по кадру изображения от каждой телевизионной камеры, что, в отличие от квадратора, не ухудшает разрешения изображения от телевизионных камер.
26
Рис. 3. 6. Схема работы СТН с мультиплексором
Существуют два типа мультиплексоров симплексные и дуплексные. Симплексный мультиплексор позволяет в один момент времени выполнять только одну операцию: либо мультиплексировать изображения от телевизионных камер системы для записи его на видеомагнитофон, либо демультиплексировать изображение, получаемое от видеомагнитофона, для просмотра ранее записанных видеокассет.
Дуплексный мультиплексор содержит два канала мультиплексирования (как бы два симплексных мультиплексора). Поэтому в одно и то же время с помощью дуплексного мультиплексора возможно записывать мультиплексированные изображения от телевизионных камер на один видеомагнитофон, и просматривать ранее записанные видеокассеты на другом видеомагнитофоне
Запись кадров изображения на ленту видеомагнитофона схематично представлена на рис. 3.7а). Недостатком данного способа записи является потеря части видеоинформации при большом количестве подключенных камер.
27
Рис. 3.7. Варианты записи кадров изображения на ленту видеомагнитофона
Рассмотрим пример:
Имеется 16 канальный мультиплексор. Время одного кадра изображения равно 0,04 с. Т.е. кадр изображения от каждой телевизионной камеры записывается на видеомагнитофон через каждые 0,04х15 = 0,6 с. Человек, движущийся со скоростью 1,5 м/с пройдет за это время 0,9 м. Вроде бы не так много. Но теперь представим, что видеомагнитофон находится в режиме длительного времени записи 24Н. Тогда это расстояние увеличиться в 8 раз и составит 7,2 м! А если объектом наблюдения будет не человек, а машина (скорость движения 60 км/ч) проедет за это время расстояние 10,2 м (81,6 м - если видеомагнитофон в режиме 24-часого времени записи).
В результате этого можно сделать вывод, что мультиплексор возможно использовать только при наблюдении ситуаций со слабой динамикой. При наблюдении быстро изменяющихся ситуаций мультиплексор в сочетании с видеомагнитофоном, находящимся в режиме длительного времени записи, может оказаться не пригодным.
Для устранения выше указанного недостатка в большинстве современных мультиплексоров имеется встроенный обнаружитель активности. При обнаружении перемещений в охраняемой зоне обнаружитель активности (в отличие от обнаружителя движений) не выдает сигнал тревоги, а настраивает мультиплексор для более частой записи "тревожной" телевизионной камеры (на рис. 3.7 Б) ТК 1). В этом случае информация от этой телевизионной камеры практически не теряется.
Также как последовательные переключатели и квадраторы, мультиплексоры имеют входы для подключения извещателей охранной сигнализации. В этом случае, при срабатывании извещателя, связанного с какой-либо телевизионной камерой, изображение от нее выводится на дополнительный видеомонитор в полноэкранном режиме, видеомагнитофон переводится в режим записи в реальном времени, оператору выдается сигнал "Тревога".
28
Современные мультиплексоры имеют также ряд дополнительных функций, помогающих оператору, таких как:
1.Автоматическое и ручное "замораживание" кадра на экране дополнительного видеомонитора.
2.Контроль пропадания видеосигнала. Т.е. пропадание входного видеосигнала квадратор воспринимает как тревожную ситуацию.
3.Цифровое увеличение изображения на экране дополнительного видеомонитора.
4.Балансировка яркости изображения от всех телевизионных камер (т.е. создание равнояркого квадрированного изображения).
Матричный коммутатор - это многофункциональное устройство, позволяющее подключать любой вход к любому выходу системы, управлять СТН системы и обрабатывать сигналы извещения о тревоге по определенной программе (по ГОСТ 51558-2000).
Матричные коммутаторы предназначены для построения гибких и легко наращиваемых СТН.
При программировании матричного коммутатора администратор системы задает:
•последовательности вывода видеосигналов от телевизионных камер на видеомониторы и видеомагнитофоны;
•предустановки для поворотных устройств и трансфокаторов;
возможность (или невозможность) доступа к изображению (управлению) группами телевизионных камер с различных клавиатур;
•систему паролей доступа к информации;
последовательность вывода "тревожных" телевизионных камер и "тревожные" видеомониторы и др.
Матричные коммутаторы могут хранить несколько
последовательностей работы, которые могут быть запущены автоматически в прямом или обратном направлении в заданное время суток или день недели. Например, после закрытия выставки или музея в 19-00 необходимо последовательно вывести на экран видеомонитора изображение от всех телевизионных камер, расположенных в экспозиционных залах.
Программирование и управление матричными коммутаторами осуществляется с помощью встроенных (на лицевой панели) или выносных клавиатур. Поскольку к матричному коммутатору возможно подключение нескольких клавиатур управления, возможно при программировании системы формирование нескольких рабочих мест с определенными правами доступа и обязанностями например:
1.Рабочее место дежурного оператора группы телевизионных камер. Здесь доступны только функции просмотра изображения от определенной группы телевизионных камер и, возможно, управление ими.
2.Рабочее место дежурного оператора. Здесь доступны функции просмотра изображения от всех групп телевизионных камер и, возможно, управление ими.
29
3.Рабочее место администратора системы. Доступны функции программирования и настройки системы.
4.Рабочее место собственника объекта.
Здесь доступны все функции просмотра изображений, управления телевизионными камерами, программирования и настройки системы.
При выборе того или иного устройства управления и коммутации проектировщику СТН необходимо ответить на следующие вопросы:
1.Какое устройство управления и коммутации должно быть в системе?
При числе телевизионных камер до 4 при проектировании системы для объекта с небольшими материальными ценностями и слабой динамической обстановкой рекомендуется использовать последовательные переключатели совместно с установленной на объекте системой охранной сигнализации.
При необходимости записи на видеомагнитофон изображений с телевизионных камер числом до 4 используются квадраторы (возможно совместно с системой охранной сигнализации), числом от 4 до 16 и слабой динамической обстановкой - видеомультиплексоры.
При количестве телевизионных камер в СТН более 16 независимо от динамики событий на охраняемом объекте рекомендуется использовать матричные коммутаторы.
2.Необходима ли связь СТН с системой охранной сигнализации? Если связь необходима, то в любом типе устройства управления и коммутации должны быть входы для подключения извещателей охранной сигнализации и выходы для управления видеомагнитофоном или оповещателем.
3.Возможно ли в дальнейшем расширение системы?
Если в дальнейшем предполагается расширение системы за счет подключения дополнительных телевизионных камер, необходимо предусмотреть устройства с большим количеством видеовходов и "тревожных" входов. Например, если проектируемую систему из 8 телевизионных камер в дальнейшем предполагается расширять до 16, то рекомендуется сразу заложить в проект системы видеомультиплексор на 16 входов (иначе, если сейчас заложить мультиплексор на 9 входов, то потом при расширении системы придется покупать еще один на 9 входов и дополнительный видеомагнитофон для записи).
4. Необходимо ли формировать несколько независимых постов охраны?
При положительном ответе на данный вопрос рекомендуется в качестве устройства управления и коммутации применять матричный коммутатор.
3.4. ОБОРУДОВАНИЕ ВИДЕОЗАПИСИ И АРХИВИРОВАНИЯ
Когда видеосигнал с камеры наблюдения сформирован, передан по линии связи и обработан с помощью устройств управления и коммутации,
30