Торокин А.А. Инженерно-техническая защита информации, 2005

цессы взятия под охрану и снятия с охраны. Вся тревожная и слу­ жебная информация (время, номер объекта, вид извещения) авто­ матически фиксируется. В системе предусмотрена работа с 4 АТС и обслуживание до 1000 номеров.

21.2. Средства телевизионной охраны

Основными средствами телевизионной охраны являются теле­ визионные камеры и мониторы.

Обычное разрешение аналоговых телевизионных камер для видеоконтроля составляет для черно-белых 380-450 TBJ1 и цвет­ ных меньше — 300-320 TBJI, в системах высокого разрешения при­ меняют камеры с повышенной четкостью, равной 500-600 и 375— 450 линиям соответственно. Для обычного формата кадра (разме­ ров по вертикали и горизонтали) 3 : 4 изображение при разреше­ нии 400 TBJI состоит из 1200000 пикселей.

Спектральная характеристика ПЗС матриц по сравнению с ха­ рактеристикой глаза сдвинута в сторону более длинных лучей и захватывает инфракрасную область. Поэтому при инфракрасной подсветке возможно видеонаблюдение, незаметное для злоумыш­ ленника. Эта особенность телевизионных камер на ПЗС камерах используется для создания ловушек злоумышленнику, который, выбирая для движения темные места, попадает в зону видеонаблю­ дения.

Камеры обычной чувствительности позволяют наблюдать в сумерках, при освещенности 0,1-0,5 лк для черно-белых камер и 1-3 лк для цветных камер, а камеры высокой чувствительности — в условиях лунной ночи (порядка 0,01 лк).

Для обеспечения приемлемого качества изображения в ши­ роком диапазоне освещенности объекта, в том числе мерцающем свете газоразрядных ламп, телевизионные камеры системы виде­ онаблюдения оснащаются дополнительными устройствами: элект­ ронным затвором, автоматической диафрагмой (автоирисом), авто­ матической регулировкой усиления сигналов ПЗС-матрицы, гам­ ма-коррекции, компенсации засветки и внешней синхронизации.

Так как для дежурного освещения все чаще используются га­ зоразрядные лампы, мигающие с частотой питающего напряже­ ния 50 Гц, то при наблюдении с помощью телевизионных камер,

611

частота кадровой синхронизации которых отличается от частоты сети, возникает стробоскопический эффект. Он заключается в том, что на экране монитора в последовательные моменты времени на­ блюдаются разные части изображения, которые зрительная систе­ ма оператора интерпретирует как движущееся изображение в вер­ тикальном направлении со скоростью, соответствующей разности мигания освещения и кадровой развертки камеры. Кроме того, при последовательном подключении нескольких камер с разной часто­ той кадровой развертки к монитору в его блоке синхронизации возникает переходной процесс подстройки под частоту подключаемой камеры. В течение этого процесса на экране монитора наблюдает­ ся искаженное хаотическое изображение, утомляющее оператора. Для исключения этих явлений к блоку синхронизации камеры по­ даются сигналы внешней синхронизации от питающей сети или внешнего синхронизатора коммутатора или мультиплексора.

По конструктивному признаку телевизионные камеры делятся на корпусные и бескорпусные. Бескорпусные телевизионные ка­ меры имеют малые габариты и устанавливаются в различных бы­ товых предметах для скрытого наблюдения. Камеры для открыто­ го наблюдения размещаются в защитных кожухах. Кожухи камер, устанавливаемых в отапливаемых помещениях, имеют разнооб­ разную конструкцию, обеспечивающую установку на стене, в углу помещения или на потолке. Защитные свойства кожухов класси­ фицируются в соответствии с международным стандартом двух­ разрядным номером. Первая цифра в интервале 0-6 указывает на степень защиты кожуха от проникновения посторонних предме­ тов (твердых тел диаметром от 1 мм до 50 мм, песка, пыли), вто­ рая (в интервале 0-8) — от проникновения воды. Кожухи камер, применяемые на открытом воздухе, имеют прочный («вандалоустойчивый») корпус и устойчивое к удару стекло окошка перед объ­ ективом. Шлицы винтов на кожухе имеют нестандартную форму или спиливаются. Для работы в широком диапазоне климатичес­ ких условий они герметизируются, на них укрепляется солнцеза­ щитный козырек, в них оборудуется подогрев. Некоторые кожухи имеют дополнительное оборудование — вентиляторы, дворники, омыватели стекла. Кожухи наружного наблюдения для исключе­ ния возможности изменения злоумышленником ориентации каме­

612

ры жестко закрепляются на стенах, столбах и других конструкци­ ях по возможности на большой высоте (4-5 м).

Для осмотра пространства территории или помещения с по­ мощью средне- и длиннофокусных объективов телевизионные ка­ меры устанавливаются на дистанционно управляемых поворот­ ных платформах с углом поворота в горизонтальной плоскости до 350 градусов и до 180 градусов в вертикальной плоскости. Если в процессе наблюдения наряду с получением панорамных изображе­ ний требуется рассматривать детали объектов наблюдения, то ис­ пользуются объективы с переменным фокусным расстоянием, уп­ равляемые с пульта оператором.

Аналоговые телевизионные камеры со временем будут вытес­ нены цифровыми камерами, в которых видеосигнал на выходе ПЗС оцифровывается и вся последующая обработка производится с сиг­ налами в цифровой форме.

В простейшем варианте видеосигналы с телекамеры непос­ редственно подаются на вход монитора по коаксиальному электри­ ческому кабелю. При размещении телевизионных камер на боль­ шом расстоянии от монитора передача видеосигнала может осу­ ществляться по радиоканалу.

Мониторы, так же как и телекамеры, делятся на черно-белые и цветные. Они имеют размер экрана 7, 9, 12, 14, 15, 17, 21 дюйм и разрешающую способность выше разрешающей способности те­ левизионных камер. При использовании в системе видеоконтроля обычных черно-белых камер используют мониторы с разрешени­ ем 500-800 TBJI, для цветных — 300-400 ТВЛ. В системах высо­ кого разрешения применяют черно-белые мониторы с разрешени­ ем 900-1000 ТВЛ, цветные — 450-500 ТВЛ.

Основным элементом монитора, определяющим его размеры, разрешающую способность, цветовую гамму, яркость и контраст изображения, является электронно-лучевая трубка (кинескоп), жидко-кристаллическая или плазменная панели.

ЖК-мониторы имеют по сравнению с мониторами на ЭЛТ ряд преимуществ:

•не излучают опасные электромагнитные поля, что существенно повышает скрытность информации, отображаемой на экране;

•отсутствуют вредные для здоровья излучения (рентгеновские, электрические, магнитные, электромагнитные);

613

•не чувствительны к внешним магнитным полям;

•более полно используется видимая поверхность экрана (поверх­ ность экрана 15-дюймовых ЖК-мониторов соответствует повер­ хности 16-дюймовых мониторов на ЭЛТ);

•имеют равномерное разрешение экрана по всей поверхности;

•отсутствует дрожание изображения по вертикали;

•значительное (на 40-50%) меньшее энергопотребление, боль­ шая компактность и меньший вес.

Но ЖК-мониторы пока проигрывают мониторам на ЭЛТ по яр­ кости и насыщенности красок цветного изображения, углу его об­ зора и цене.

Лучшими яркостными характеристиками обладают мониторы на плазменных панелях. Яркость и контрастность плазменных па­ нелей сопоставимы с аналогичными характеристиками электрон­ но-лучевых трубок, но они имеют меньшие габариты, массу, боль­ ший срок службы и излучают вредные электромагнитные поля су­ щественно меньшего уровня. Преимущества плазменных панелей особенно ощутимы при создании больших экранов. Поэтому про­ слеживается тенденция постепенной замены мониторов на ЭЛТ на жидкокристаллические, а в будущем — на плазменные.

По мере увеличения количества установленных телевизион­ ных камер возникает необходимость в повышении числа мони­ торов. Однако при установке на рабочем месте охранника более 4-6 мониторов у него во время наблюдения быстро наступает пси­ хологическая усталость, особенно при использовании мониторов с электронно-лучевыми трубками. Так как дрожание изображения на них становится особенно заметным в периферической области зрения, то при увеличении количества мониторов возрастает вред­ ное влияние дрожания изображения на зрение. Поэтому для охран­ ного телевидения предпочтительными являются более дорогие мо­ ниторы с частотой кадровой развертки в 100 Гц.

С целью снижения нагрузки на оператора и повышения эф­ фективности видеоконтроля применяют видеокоммутаторы, ви­

деоквадраторы, мультиплексоры, детекторы движения, специ­ альные видеомагнитофоны и так называемые видеоменеджеры

на базе компьютеров.

Современные видеокоммутаторы делятся на коммутато­ ры последовательного действия и матричные видеокоммутаторы.

614

Видеокоммутаторы последовательного действия подключают не­ сколько (4-20) телекамер к одному монитору с последовательным автоматическим «листающим» и ручным режимами работы, поз­ воляющие просматривать изображения всех камер или выборочно от некоторых из них. В современных коммутаторах предусматри­ ваются: регулировка времени просмотра изображения каждой ка­ меры; входы для сигналов тревоги от извещателей для быстрого подключения к монитору сигналов от ближайшей к извещателю камеры; «залповый» режим, который позволяет наблюдать участ­ ки охраняемой зоны, на каждом из которых устанавливаются нес­ кольких камер. Видеокоммутаторы последовательного действия являются простыми устройствами с ограниченными возможностя­ ми и постепенно вытесняются матричными видеокоммутаторами с существенно большим набором функций.

Матричные видеокоммутаторы имеют встроенный процессор и обеспечивают дополнительно к функциям последовательных ви­ деокоммутаторов вывод на экран монитора: изображений от камер в любом порядке с управлением их поворотными устройствами и вариообъективами, номеров камер и названий помещений, в ко­ торых они установлены, сообщений о сигналах тревоги, текуще­ го времени, даты, инструкции оператору и др. Указанные функции позволяют создавать гибкие и наращиваемые системы охраны объ­ ектов защиты.

Видеоквадраторы (разделители экранов) уменьшают коли­ чество используемых мониторов путем одновременного показа на одном экране монитора нескольких изображений (4 и более). При этом экран делится на части по количеству телекамер. Различают видеоквадраторы «реального времени», обеспечивающие смену изображений одновременно на всех квадратах экрана монитора, и видеоквадраторы последовательного типа с последовательным пе­ реключением изображений в квадратах. Квадраторы имеют также дополнительные (по количеству камер) тревожные входы для под­ ключения средств сигнализации, обеспечивают вывод на полный экран изображения от соответствующей камеры, остановку кадра, передачу сигналов тревоги на другие средства и запись на видео­ магнитофон.

Видеомультиплексоры — устройства, выполняющие времен­ ное мультиплексирование, первоначально создавались для обеспе­

615

чения записи видеосигналов от нескольких (до 16) камер на одну видеокассету и непрерывное воспроизведение видеосигналов од­ ной камеры. Современные дуплексные и триплексные мультиплек­ соры обладают широкими функциональными возможностями, в том числе позволяют просматривать на экране мониторов изобра­ жения от одних камер и записывать на видеомагнитофон сигна­ лы от других камер. Записанные изображения могут просматри­ ваться в полноэкранном формате, режимах квадрированного экра­ на, «картинки в картинке» и мультиэкрана. Многие мультиплек­ соры имеют дополнительные функции, в том числе: двухкратно­ го увеличения воспроизводимого изображения и просмотра ранее сделанных записей одновременно с текущей записью изображений с работающих камер, встроенные детекторы движения, генерато­ ры титров, даты и времени. Широкий набор встроенных функций и возможность программирования микропроцессора с помощью функциональных клавиш или клавиатуры персонального компью­ тера позволяют использовать мультиплексор как устройство уп­ равления до 256 камер системы видеоконтроля.

Видеодетектор движения представляет собой автономный или встроенный в мультиплексор электронный блок, который за­ поминает текущий кадр изображения, сравнивает его с последу­ ющим и выдает сигнал тревоги при несовпадении сравниваемых изображений. Различают аналоговые и цифровые детекторы дви­ жения. В аналоговых детекторах сравниваются уровни сигналов одинаковых элементов изображения. При попадании в зону наблю­ дения объекта, отсутствующего на предыдущем изображении, из­ меняются соответствующие яркости элементов его изображения и уровни сигналов. Если эти изменения превышают установленный порог, детектор движения выдает сигнал тревоги. Введение поро­ га снижает вероятность ложных тревог из-за электрических помех или природных явлений в зоне наблюдения (дождя, снега и др.). Сигнал тревоги подается при превышении этой разности более по­ рогового значения.

В цифровых извещателях создаются предпосылки для сущест­ венного повышения помехоустойчивости путем введения в память микропроцессора участков изображения, изменения в которых вы­ зывают сигнал тревоги. Для этого поле изображения разделяет­

616

ся на большое количество ячеек, из которых составляют участки сравнения произвольной конфигурации. В эти участки не включа­ ются, например, качающиеся ветви деревьев, пол, помещения, по которому могут пробегать грызуны и другие объекты, не связан­ ные с злоумышленником или его действиями. В ряде видеодетек­ торов можно задавать программным путем также характеристи­ ки прогнозируемого движения злоумышленника: начало, направ­ ление и скорость движения человека, время суток и др. Например, все входящие в помещение люди вызывают сигнал тревог, а вы­ ходящие — нет. Видеодетектор в виде автономного блока может быть сопряжен с любым средством системы видеоконтроля.

Для регистрации и документирования изображений видеока­ мер применяются специализированные видеомагнитофоны, ко­ торые в отличие от бытовых обеспечивают существенно большую длительность записи: от 24 часов до 40 суток. Увеличение продол­ жительности записи достигается за счет записи с пропуском кад­ ров (Time-laps recording), с уплотненной записью и записью по тре­ воге.

Наиболее распространенный вариант — записывается не каж­ дый кадр, а выборочно. В видеомагнитофоне с длительностью до 24 часов записывается каждый 8-й кадр, а в варианте наиболее дли­ тельной записи — каждый 320-й кадр. Но при этом способе речь не записывается. На каждом кадре регистрируется дата и время, что позволяет с точностью до минут восстановить события в случае возникновения нештатных ситуаций. По тревоге может осущест­ вляться также переход из медленных «time-lapse» режимов в один из более быстрых, вплоть до номинальной скорости.

Ввидеомагнитофонах с уплотненной записью устанавлива­ ются уменьшенные видеоголовки и применяются видеокассеты с улучшенными характеристиками. За более продолжительную за­ пись, например до 12 часов с тройной плотностью на одну кассе­ ту, приходится платить ухудшением качества записи и несовмести­ мостью со стандартом VHS.

Вмагнитофонах с записью по тревоге для обеспечению малого времени от подачи сигнала «Запись» до начала записи предусмот­ рен режим ожидания. В этом режиме лента видеокассеты заправ­ лена, а видеоголовка постоянно вращается. Для исключения про­

617

тирания ленты вращающейся головкой лента медленно продвига­ ется со скоростью 6 полукадров за 3 мин.

Современные методы М-JPEG сжатия цифрового видеосигна­ ла в 15-25 раз без ухудшения качества обеспечили существенные преимущества цифровой видеозаписи:

•запись практически не подвержена старению и может хранить­ ся сколь угодно долго;

•при копировании не происходит ухудшения качества изображе­ ния копий;

•простота выбора любого^садра изображения, его вставки в до­ кумент и распечатывания изображения на обычном принтере.

Для регистрации отдельных кадров видеоизображения на бу­ маге применяются видеопринтеры, которые позволяют зафикси­ ровать изображение контролируемой зоны на бумаге.

Провода кабелей электропитания, передачи видеосигналов, управления для исключения возможности их перерезывания или вытягивания помещаются в металлические рукава или трубы.

21.3. Средства освещения

Средства освещения включают:

•осветительные приборы;

•устройства управления освещением;

•кабели электропитания.

Вкачестве осветительных приборов применяются светиль­ ники подвесные и консольного типа, а также прожекторы.

Светильники наружного освещения закрываются небьющимися колпаками (плафонами) или металлической сеткой. Прожектор

представляет собой осветительный прибор дальнего действия, в котором свет концентрируется посредством светооптической сис­ темы — металлического зеркала или линзы, в фокусе которых раз­ мещается источник света. В зависимости от мощности прожектора диаметр отражателя составляет 25-50 см.

В качестве источников света используются различные лампы накаливания, газоразрядные лампы и ИК-прожекторы.

Вакуумные, криптоновые и галогенные лампы накалива­ ния напряжением 220 В выпускаются мощностью до 1000 Вт. Криптоновые лампы содержат нейтральный газ криптон, умень­

618

шающий испарение вольфрама из раскаленной нити лампы. В га­ логенной лампе температура нити повышена на 400-500 граду­ сов относительно температуры вакуумных, что увеличивает све­ тоотдачу приблизительно в 1,5 раза. Сохранение более раскален­ ной вольфрамовой нити от перегорания в течение длительного (в 3-5 раз большего, чем вакуумных) времени эксплуатации достига­ ется в результате так называемого галогенного цикла. С этой це­ лью в колбу лампы вводят йод. Пары йода, взаимодействуя с па­ рами вольфрама, образуют йодистый вольфрам — галоген, кото­ рый вблизи нити при температуре 2700-2900°С разлагается на йод и вольфрам. Вольфрам оседает на нити и снова испаряется — гало­ генный цикл повторяется. Так как колба лампы разогревается до температуры 600-700°С, то ее изготавливают из кварцевого стек­ ла. Она имеет меньшие размеры и не боится влаги.

• Основной недостаток ламп накаливания — низкая световая фтдача (10-26 лм/Вт) и сравнительно малый срок службы (1000- |000 ч).

?Разрядные лампы имеют световую отдачу в 5-10 раз, а срок

службы в 10-20 раз больше. В зависимости от того, что являет­ ся основным источником излучения, разрядные лампы делятся на следующие группы:

•газо- и паросветные, в которых излучение вызвано возбуждени­ ем атомов, молекул или рекомбинацией ионов газов, паров ме­ таллов (ртути, натрия) и их соединений;

•люминесцентные, источником света которых являются люми­ нофоры, возбуждаемые излучением разряда;

•электродосветные, в которых свет излучают электроды, раска­ ленные в разряде до высокой температуры.

Газоразрядные лампы широко применяются для освещения

улиц и открытых пространств, а люминесцентные лампы — для Ьсвещения закрытых помещений (комнат, коридоров). В зависи­ мости от спектра излучения люминофора люминесцентные лампы Делятся на лампы дневного света (ЛД) со средней цветовой темпе­ ратурой 6740°К, белого света (ЛБ) — 3500°К, холодного белого све­ та (ЛХБ) — 4300°К и теплого белого света (ЛТБ) — 2700-2800°К. Для сравнения цветовая температура ламп накаливания составля ­ ет 2700-2800°К, а солнечного света в полдень — 5400-5800°К. Под

619

цветовой понимается температура раскаленного тела, спектр излу­ чения которого совпадает со спектром рассматриваемого источни­ ка света. Но следует иметь в виду, что люминесцентные лампы со­ здают широкополосные электромагнитные помехи и нуждаются в специальном пускорегулирующем устройстве.

Световой поток от разрядных ламп изменяется с частотой электропитания 50 Гц, что вызывает ухудшение качества изобра­ жения при наблюдении с помощью телевизионных камер. При не­ совпадении частот электропитания лампы и кадровой развертки телевизионной камеры изображение на экране монитора мелькает и изменяются цвета цветного изображения. Хотя в ряде телевизи­ онных камер принимаются меры по устранению этих недостатков, например с помощью электронного затвора, для освещения объек­ тов телевизионного наблюдения используются чаще лампы нака­ ливания.

Для скрытого телевизионного наблюдения за действием зло­ умышленника применяются также ИК-осветители. В качестве исч точников ИК-света применяют лампы накаливания, закрытые не­ прозрачными для видимого света фильтрами, и полупроводнико­ вые приборы (светодиоды). Светодиоды по сравнению с лампами имеют меньшие габариты, большую надежность и срок службы (5000 ч), но мощность их излучения мала. Поэтому в ИК прожек­ торах размещается большое количество светодиодов в виде мат­ риц. Мощность оптического излучения ИК прожекторов составля­ ет 50 Вт при угле рассеянии (10-20)°.

Кабели электропитания осветительных приборов прокладыва­ ются, как правило, под землей или в металлических трубах вдоль забора и стен зданий. Допускается использование воздушных се­ тей электропитания, расположенных на территории таким обра­ зом, чтобы исключалась возможность их повреждения, прежде все­ го, из-за ограждения.

21.4. Средства нейтрализации угроз

В качестве звуковых охранных оповещателей применяются электромеханические звонки громкого боя, электромагнитные и пьезоэлектрические сирены с громкостью звука до 120 дБ. В си­ ренах звук создают колеблющиеся мембрана электромагнита и по­

620