3.1.2 Выбор уличных ip- камер.

Одной из главных проблем действующей системы видеонаблюдения является недостаточное качество изображения и отсутствие ик-подсветки на камерах уличного видеонаблюдения. Для решения этой проблемы так же заменяем старые камеры на IP-камеры APIX Bullet / M2, изображена на рисунке 23.

Рисунок 23 – внешний вид IP-видеокамеры - Apix - Bullet / M2

Уличная видеокамера корпусного типа Apix - Bullet / M2, оснащена инфракрасным механическим фильтром с подсветкой, дальность которой составляет 30 метров. Максимальное разрешение 1920х1080 пикселей при минимальной чувствительности 0.2 Люкс (цветное изображение), 0.02 Люкс (черно-белое изображение), 0 Люкс (при работающей инфракрасной подсветке).

Устройство демонстрирует четкое, яркое изображение, сжатие которого осуществляется в самом лучшем на сегодняшний день формате Н.264. Видеокамера имеет множество дополнительных опций, среди которых можно выделить функцию двойного потока, технологию HD xFrame и детектор движения. Устройство оснащено тревожным входом и выходом, а также аудио входом и выходом. Для связи с внешними носителями предусмотрено Micro CD.

Видеокамера Apix - Bullet / M2 Технические характеристики представлены в теблице 5. Прекрасно работает как в условиях улицы, так и внутри помещений. Температура эксплуатации варьируется от – 40 С до + 50 С. Преимуществом системы видеонаблюдения является встроенный вентилятор, удобный для использования при жарких погодных условиях и нагреватель, применяемый при минусовых температурах. Вес видеокамеры составляет 940 грамм с размерами 184х193 мм.

Таблица 8. Технические характеристики уличной видеокамеры APIX Bullet / M2

Хактеристика	Значение
Матрица	1/2.5” Progressive Scan CCD
Чувствительность	0.2 лк (цвет) / 0.02 лк (ч/б) / 0 лк (ИК-подсветка вкл.)
Скорость затвора	1 - 1/10000 сек.
Объектив	варифокальный 3.3 - 12 мм / фикс. 4.0 мм

Продолжение таблицы 8.

Характеристика	Значение
ИК-подсветка	24 СИД, дальность до 30 м
Метод компрессии	H.264 / MJPEG
Разрешение	1980х1080(Full HD) 1280х720(HD)
Скорость передачи	25 кадров/сек. (1980х1080) 25 кадров/сек. (1280х720)
Двойной поток	H.264 + H.264 / H.264+MJPEG
Режим день/ночь	вкл. / выкл. / авто (механический ИК-фильтр)
Динамический диапазон (WDR)	-
Компенсация засветки	авто
Система шумоподавления	вкл. / выкл.
Детектор движения	вкл. / выкл.
Маскирование приватных зон	вкл./ выкл. (цвет, прозрачность)
Баланс белого	авто / ручная настройка
Аудио	Line Out / Line In / Mic In
Тревожные входы/выходы	1/1
Аналоговый видеовыход	BNC
Сетевой интерфейс	10/100 Mbit Ethernet
Протоколы	TCP/IP, UDP, RTP, RTSP, HTTP, ICMP, FTP, SMTP, DHCP, IGMP
Браузер	Internet Explorer 6.0 и выше
Корпус	уличный IP-66
Рабочая температура	от -40°С до +50°С
Питание	12 В пост./ 24 В перем. / РоЕ (до -10°С)
Вес 940 г	940 г

3.2 Выбор видеорегистратора.

3.2.1 Общие сведения.

Традиционно системы видеонаблюдения строятся на аналоговых технологиях. Сетевые видеосерверы оцифровывают источник аналогового видеосигнала и передают цифровое видеоизображение по IP-сетям, тем самым превращая обычные аналоговые видеокамеры в сетевые. Сетевой видеосервер можно подключить к модему для передачи информации по телефонным линиям или линиям ISDN.

Основное преимущество сетевых видеосерверов перед менее гибкой аналоговой системой видеонаблюдения заключается в том, что они позволяют получить удаленный доступ к видеокамерам в режиме реального времени, используя IP-сети. Сетевой видеосервер, подключенный к компьютерной сети, предлагает широкий спектр возможностей наблюдения, передавая видеоизображение куда угодно в пределах этой сети. Независимо от местоположения объекта видеонаблюдения, будь это общественное место или производственные помещения, доступ к «живому» видео может быть получен с любой рабочей станции в пределах компьютерной сети или через Интернет лицами, имеющими на то разрешение. По сравнению с традиционными аналоговыми системами сетевые видеосерверы обладают множеством преимуществ цифровой сетевой системы:

-удаленный доступ к видеокамерам с использованием IP-сетей устраняет потребность в аналоговых мониторах в центральном офисе;

-простота интеграции с другими системами и приложениями;

-меньшая полная стоимость системы за счет использования существующей сетевой инфраструктуры и оборудования;

-система ориентирована на будущее, в дальнейшем не потребуется полной переделки системы;

-возможности легкого и быстрого поиска кадров, хранящихся в цифровом виде.

Все, что требуется для оцифровки источников аналогового видеосигнала и последующей передачи информации по компьютерным сетям, находится в одном устройстве — сетевом видеосервере. Он может передавать до 25 к/с в стандарте PAL по обычным компьютерным сетям Ethernet. Сетевой видеосервер включает в себя один или более аналоговых видеовходов, цифровой преобразователь изображения, микросхему, отвечающую за компрессию изображения (в видеосерверах используются различные алгоритмы сжатия), веб-сервер, сетевые и последовательные интерфейсы.

Для подключения к сети Интернет в настоящее время применяется несколько способов, например, с использованием стандартного модема или сети Ethernet. В дополнение к этому используются модемы мобильных телефонов и беспроводная связь. Передача видеоизображения с использованием набора протоколов TCP/IP не зависит от того, какая среда передачи выбрана. Хотя время передачи видеоизображения зависит от размера видеопотока и пропускной способности сети, которая доступна для передачи.

Цифровое видео может храниться на жестком диске, что позволяет осуществлять быстрый и эффективный поиск нужных кадров. Чтобы избежать переполнения жесткого диска, можно запрограммировать компьютер таким образом, что старые изображения будут автоматически удаляться, освобождая место для новых. В настоящее время имеется в наличии большой выбор программ, позволяющих эффективно управлять и хранить информацию, полученную с сетевых видеосерверов.

Сетевые видеосерверы позволяют пользователю перейти от существующих аналоговых систем видеонаблюдения к цифровым. Один сетевой видеосервер может подключать к компьютерной сети до 8 аналоговых камер — выгодное решение для передачи качественного видеоизображения по сети. По сути дела сетевые видеосерверы оказываются мостом, соединяющим аналоговые и цифровые технологии, и позволяют воспользоваться уже имеющимися аналоговыми камерами и избежать проблем с коаксиальными кабелями.

Сетевые видеосерверы применяются в профессиональных охранных системах, позволяя персоналу, имеющему на то разрешение, получить удаленный доступ к «живому» видео. Эти устройства легко интегрируются в большие и сложные системы, но также могут использоваться как отдельные устройства в системах начального уровня. Сетевые видеосерверы легко подключаются к уже существующим IP-сетям, позволяя получать качественное видеоизображение на любом компьютере в пределах сети.

3.2.1 Расчет объема жестких дисков.

Для того, что бы определить размер архива или суммарный объем жестких дисков, требуемый для хранения архива системы видеонаблюдения, первым делом необходимо определится с кодеком сжатия. Именно от него будет зависть размер архива.

Разные кодеки имеют разную степень сжатия информации исходного файла. Основные кодеки применяемые в системах видеонаблюдения: H.264, MJPEG, MPEG4, Motion Wavelet, JPEG2000, MxPEG.

Для того, чтобы определить степень сжатия кодеков нужно определить размер несжатого кадра изображения.

1) Определение размера несжатого кадра.

Размер кадра высчитывается по формуле (1.1). Размер кадра не зависит от того, что изображено в кадре, то есть размер файла без сжатия будет одинаков для любого изображения.

, (1.1)

где: d- размер несжатого кадра;

а-ширина изображения в пикселях;

b- высота изображения в пикселях;

c- глубина цвета изображения.

Разрешение нашего изображения: 1280х720(HD)

Глубина цвета задаётся количеством битов, используемым для кодирования цвета точки:

-для кодирования черно-белого изображения используется 1 бит ( цвета)

-для 16 цветов используется 4 бита (

-для 256 цветов используется 8 бит (256 цветов)

-для 16 миллионов цветов используется 24 бита (

Современные IP видеокамеры отображают изображение с глубиной 24 бита.

Таким образом, исходя из формулы (1.1) получаем следующий размер несжатого изображения:

1 байт = 8 бит, тогда получаем:

1 килобайт = 1024 байта, следовательно

В итоге получаем, что изображение в разрешении 1280х720 пикселей в несжатом виде составляет .

2) Определение размера сжатого кадра.

Размер будет зависеть от типа используемого кодека. Кодеки можно поделить на два типа:

1. Покадровые — выполняющие сжатие каждого кадра

-MJPEG;

- JPEG2000.

2. Межкадровые — выполняющие сжатие последовательности изображений

-H.264;

- MPEG4.

Преимущества покадровых перед межкадровыми кодеками заключается в том, что дают четкие кадры без артефактов и предсказательной логики. Любой момент можно четко рассмотреть. Нет зависимости от ключевых кадров.

Преимущества межкадровых – меньший размер кадра, соответственно уменьшение необходимой пропускной способности канала.

MJPEG и JPEG2000

Недостатками MJPEG являются более низкий коэффициент сжатия по сравнению с кодеками выполняющими сжатие последовательности изображений (H.264, MPEG4) и блочная структура данных (дробление изображения на квадраты восемь на восемь пикселей ).

Преимуществом, относительно (H.264, MPEG4) является, то, что даёт качественные стоп-кадры, позволяющие с большей вероятностью, например выяснить номер проехавшего автомобиля.

Преимущества JPEG2000 перед MJPEG:

- Изображения, при высоких степенях сжатия не содержат артефактов в виде

“решётки” из блоков размером 8х8 пикселей.

- Обеспечивает как сжатие с потерями, так и сжатие без потерь в кодек. Сжатие без потерь обеспечивается путем использования обратимого (целочисленного) вейвлет-преобразования;

- Обеспечивает эффективную организацию кодового потока, которая позволяет просматривать файл с меньшей разрешающей способностью или с меньшим качеством. Сравнение размеров кадра в MJPEG и JPEG2000 приведены в таблице 6.

Таблица 6 Размер кадра в MJPEG и JPEG2000

Кодек	Разрешение	Исходный размер, кбайт	Размер после сжатия, кбайт	Степень сжатия
MJPEG	1280х720	2700	175	15,4
JPEG2000	1280х720	2700	153,6	17,6

H.264 и MPEG4

За счет мощных математических вычислений, требует больших объемов вычислений, чем другие кодеки. Как следствие устройства, обрабатывающие потоки H.264 должны обладать высокой производительностью.

Второй нюанс, аналогичен MxPEG – сложное прогнозирование потока H.264. Благодаря таким особенностям кодирования, как сохранение в последующем кадре только изменений предыдущего, объем передаваемых данных зависит от снимаемого изображения и может меняться. Сравнение размеров кадра в H.264 и MPEG4 приведены в табалице 7.

Таблица 7 Размер кадра в H.264 и MPEG4.

Кодек	Разрешение	Исходный размер, кбайт	Размер после сжатия, кбайт	Степень сжатия
MPEG4	1280х720	2700	98,11	27,5
H.264	1280х720	2700	32,43	83.2

Размеры кадров взяты из on-line калькулятора на сайте markevich.by.

Расчет архива.

Расчет сводится к определению размеров кадра изображения, темпа записи на каждую камеру (количество кадров в секунду), необходимое количество часов записи в сутки, количество видеокамер устанавливаемых на объекте и необходимое количество суток записи.

Ориентировочный размер кадра в лучшем качестве для приведенных кодеков для любого разрешения определяем путем определения размера несжатого кадра в необходимом разрешении, после чего делим полученное изображение на степень сжатия для данного кодека.

Зная приведенные выше параметры можем рассчитать необходимую емкость жестких дисков.

Определяем требуемое место на жестком диске для записи одной видеокамеры в течении одного часа по формуле (1.2).

, (1.2)

где: - размер сжатого кадра;

- Темп записи кадров в час;

- требуемое место на жестком диске.

Размер одного сжатого кадра для разрешения 1280х720 приведен в таблице 7.

Темп записи выбранных камер 25 к/с.

В минуте 60 секунд, следовательно по формуле (1.2) требуемое место на жестком диске для записи одной видеокамеры в течении одного часа равно:

.

В часе 60 минут, следовательно

,

Требуемое место на жестком диске для записи одной видеокамеры в течении одного часа равно .

Определяем требуемый объем для записи одной видеокамеры в течении суток по формуле (1.3).

, (1.3)

где: y- требуемое место на жестком диске для записи одной видеокамеры в течении 1часа;

t- количество часов записи в сутки;

Y- требуемое место на жестком диске для записи одной видеокамеры в

течении 1 суток.

Есть смысл записывать информацию с камеры видеонаблюдения установленной, в институте в рабочее время постоянно, ночью только в случае сработки детектора движения, соответственно в расчет емкости жесткого диска нет смысла вставлять 24 часа. Поэтому берем четырнадцать часов с учетом, что рабочий день составляет восемь часов, а охрана находится в институте круглосуточно. Исходя из данных значений, можно вычислить требуемое место на жестком диске для записи одной видеокамеры в течении одних суток по формуле (1.3):

Определяем требуемое место на жестком диске для записи всех камер в течении одних суток.

, (1.4)

где: n- количество всех камер;

Y- требуемое место на жестком диске для записи одной видеокамеры в

течении 1 суток;

x- требуемое место на жестком диске для записи всех камер в течении 1

суток.

В данном проекте предусмотрено 24 видеокамеры, следовательно, по формуле (1.4), объем жесткого диска для записи 24 камер в течение одних суток равен:

Определяем требуемый объем жестких дисков для записи всех видеокамер в течении необходимого количества суток по формуле (1.5).

, (1.5)

где: x- требуемое место на жестком диске для записи всех камер в течении 1

суток;

N- необходимое количество суток;

X- требуемый объем жестких дисков для записи всех видеокамер в течении

необходимого количества суток.

По требованию заказчика глубина архива должна составлять семь суток. Следовательно, исходя из формулы (1.5) требуемый объем жестких дисков для записи всех видеокамер в течение семи суток составляет:

Для удобства восприятия переводим кбайт в мбайт, гбайт, тбайт.

1 мбайт=1024 кбайт, следовательно:

1 гбайт=1024 мбайт, следовательно:

1 тбайт=1024 гбайт, следовательно:

Расчет пропускной способности канала для системы видеонаблюдения.

Исходные данные которые понадобятся что бы выполнить расчет это:

1. Размер 1 кадра изображения в разрешении — 1280х720, 2Mp;

2. Темп записи на каждую камеру;

3. Количество видеокамер устанавливаемых на объекте.

Таблица 8 - исходные данные для расчета пропускной способности канала

видеонаблюдения.

Характеристика	Значение
Размер 1 сжатого кадра изображения в разрешении — 1280х720, кбайт	32,43
Темп записи на каждую камеру, к/с	25
Характеристика	Значение
Количество видеокамер устанавливаемых на объекте, шт.	24

Требуемый объем информации для передачи по каналу определяем по формуле (1.6), после чего кбайт/c необходимо перевести в мбит/c (скорость локальных сетей измеряется обычно в миллионах бит в секунду).

, (1.6)

где: v- Темп записи на каждую камеру;

n- Количество видеокамер устанавливаемых на объекте;

- размер сжатого кадра;

z- пропускная способность канала видеонаблюдения.

Исходя из формулы (1.6) требуемый объем информации для передачи по каналу равен:

1 мбайт= 1024кбайт, следовательно:

1 байт = 8 бит, тогда получаем:

Определение необходимого количества жестких дисков.

Необходимое количество жестких дисков высчитывается по формуле (1.7). , (1.7).

где: - необходимое количество жестких дисков;

- пропускная способность канала видеонаблюдения;

- скорость записи/чтения жесткого диска.

Из расчета пропускной способности видно, что каждую секунду поступает 19 мбайт данных. Важно учитывать - что число дисков зависит в большей степени не от глубины архива. Дело в том, что надо успевать записывать весь поток и читать архив. По методике расчетов применяемой для серверов Trassir. Считается, что средняя скорость чтения/записи составляет пять мбайт/с, следовательно исходя из формулы (1.7) необходимое количество жестких дисков равно:

Расчет необходимого объема жесткого диска.

Необходимый объем жесткого диска рассчитывается по формуле (1.8).

, (1.8)

где: - необходимый объем жесткого диска;

- требуемый объем жестких дисков для записи всех видеокамер в течении

необходимого количества суток;

– необходимое количество жестких дисков.

Исходя из формулы (1.8) необходимый объем жесткого диска равен:

Итого для записи изображения с 24 видеокамер и исправной работы системы видеонаблюдения необходимо четыре жестких диска объемом 2 тбайта.

Исходя из расчетов выбираем сетевой видеорегистратор марки TRASSIR, изображен на рисунке 24.

Рисунок 25 – внешний вид сетевого видеорегистратора TRASSIR DuoStation

TRASSIR DuoStation — гибридный сетевой видеорегистратор для систем IP видеонаблюдения (NVR). Запись до 32 каналов (25 к/с на канал) на сервер. Отображение 32 канала видео на 2 VGA. Процессор Intel Core2Duo. До 5 жестких дисков. 2GB ОЗУ (или более). Сеть 1Гбит. DVD-RW.

TRASSIR DuoStation — представитель самой мощной на рынке линейки NVR с эксклюзивными возможностями и характеристиками.

Видеорегистраторы TRASSIR могут записывать видео как с аналоговых, так и с цифровых IP видеокамер или IP видеосерверов (сетевых видео устройств). DuoStation, прежде всего регистратор для IP видеокамер.

Специальные и интеллектуальные функции. Цифровые видеорегистраторы TRASSIR могут быть оснащены дополнительно расширенным функционалом:

1. ActiveSearch – эксклюзивная разработка DSSL для работы с видеоаналитикой – поиск в архиве возведен на новый уровень удобства и скорости.

2. AutoTRASSIR — распознавание номеров транспортных средств – новая версия обладает мощным функционалом, не требует настроек и имеет высокую производительность.

3. ActiveDome – наиболее прогрессивная функция управления поворотными камерами SpeedDome (например, ActiveDome может управлять поворотными IP видеокамерами Axis). Ускоряет работу оператора в десятки раз, позволяет контролировать множество поворотных камер. В сочетании с SIMT – объектным детектором нового поколения (так же может быть использован на IP видеокамерах и IP видеосерверах Axis), дает возможность автоматического сопровождения целей скоростными поворотными камерами SpeedDome. DVR, оснащенный детектором SIMT, превращается в мощный инструмент событийного анализа видеозаписей.

4. POS – интеграция с кассовыми терминалами — позволяет в буквальном смысле спасать деньги в торговле за счет анализа действий кассиров, видеозаписей и других событий в поле зрения камер.

Видеорегистраторы TRASSIR DuoStation могут записывать до 32-х каналов видео максимального разрешения и в реальном времени 25 кадров в секунду каждый канал. Разрешение видео не имеет значения — это могут быть и многомегапиксельные IP видеокамеры.

NVR DuoStation позволяют одновременно с записью осуществлять просмотр «живого» видео – по количеству подключенных камер, воспроизведение видео из архива, передачу в сеть большому числу потребителей. Так же, все другие операции по настройке не прерывают записи. Для записи большого числа каналов видеорегистраторы используют фирменную технологию MultiStor, равномерно распределяющую записи по всем подключенным дискам. Мало того, данная технология увеличивает надежность сохранения записей при использовании всего объема дисков, так как при выходе из строя одного из дисков, будет потеряна только часть информации, в отличии, например, от технологии RAID0 или JBOD. Распределение записи по всем доступным дискам так же снижает нагрузку на каждый диск в отдельности и не позволяет третировать запись при воспроизведении или копировании данных с какого-либо из дисков. Разумеется поддерживается циклическая запись.

Воспроизведение архива. Поиск видеозаписей может осуществляться как по времени, так и по событиям. Выбранные фрагменты могут быть скопированы на съемные носители.

Операционная система. В видеорегистраторах TRASSIR используется операционная система Windows XP Embedded. Это специальная ОС для встроенных систем, оптимизированная для использования в качестве основы для надежной системы видеонаблюдения. Пользователь получает только тот интерфейс, который ему необходим для работы с DVR. При включении питания оператор увидит только интерфейс системы цифрового видеонаблюдения TRASSIR. Он не сможет играть в игры или совершать другие действия, могущие повлечь за собой отказ системы. Администратор, имея права доступа, владеет более широкими возможностями по настройке видеорегистратора.

Работа по расписанию. Запись может быть задана с точностью до минуты для каждой видеокамеры как по детектору движения, так и постоянно. События в DVR могут быть заданы с отсрочкой по времени или исполнению в определенное время.

Основные технические характеристики представлены в таблице 9.

Таблица 9 Технические характеристики видеорегистратора TRASSIR DuoStation.

Разрешение/скорость записи	Любое для IP камер, 704×576 для аналоговых
Сеть	1 Гбит Ethernet
Тип компрессии	Любой, поддерживаемый IP устройством
Габариты, мм	410*182*425 мм
Каналов видео на запись	32 канала при 2Мбит с канала (или меньше при большем битрейте).
Каналов видео на отображение	32 IP (25 Fps, Substream) + с аналоговых
Количество видео выходов	2 VGA(или DVI\HDMI)
Архив	5 SATA, несъемные
Управление	Клавиатура, мышь, USB контроллер для PTZ
Операционная система	Windows XP Embedded

3.3 Выбр дополнительного оборудования

3.3.1 Коммутатор с поддержкой функции PoE

Управляемый коммутатор 3 уровня Allied Telesis AT-8624POE, изображен на рисунке 26. Интерфейсы: 24 x 10/100 Мбит/с, 2 x 10/100/1000 и 2 x SFP. Поддержка PoE на всех 24 портах, мощность 400 Вт. Производительность: пропускная способность: 10.1 миллионов пакетов/с, коммутационная способность: 23.6 Гбит/с. Поддержка стекирования. Маршрутизация: RIPv1/v2, OSPF v2. Технические характеристики указаны в таблице 10.

Рисунок 26 – внешний вид коммутатора Allied Telesis AT- 8624POE

Таблица 10 – технические характеристики коммутатора Allied Telesis AT-

8624POE

Характеристика	Значение
Физические характеристики:
Размеры (ширина x глубина x высота), см	43.8 x 40.6 x 4.4
Вес, кг:	6.2
Параметры питания:
Напряжение:	100 - 240 В AC
Частота:	50 - 60 Гц
Максимальная потребляемая мощность:	450 Вт
Мощность PoE:	400 Вт
Интерфейсные порты:
Медные интерфейсы:	24 x RJ-45 10/100BASE-T Поддержка PoE на всех 24 портах
Оптические интерфейсы:	2 x RJ-45 10/100/1000T 2 x SFP 1000Base-X