Структурная схема построения IP системы видеонаблюдения

Особенности систем видеонаблюдения

Современное цифровое оборудование — это устройства с самым разнообразным набором возможностей и характеристик.

Это можно понять, даже рассматривая обозначение камеры видеонаблюдения на схеме.

Отдельно взятая точка фиксации может оснащаться:

1. устройством в герметичном корпусе;
2. поворотной камерой PTZ;
3. купольной камерой;
4. корпусной моделью.

Структурная схема IP видеонаблюдения может показать основные конструкционные особенности отдельных узлов, а также их взаимное расположение.

В частности, на чертеже указываются пульты управления поворотными механизмами (если они используются), точки монтажа преобразователей сигналов, установки видеорегистраторов, аппаратных детекторов движения и многое другое.

Особенностью применения цифровых решений является значительное упрощение всей системы мониторинга. Структурная схема видеонаблюдения теряет множество узлов.

Это происходит по очень простой причине: современные камеры зачастую имеют на борту датчики движения, могут заменить пульты, принимая сигналы внешних детекторов.

Кроме этого, цифровое управление позволяет избавиться от отдельных пультов, а в результате использования единого стандарта передачи сигналов — схема IP видеонаблюдения теряет большинство преобразователей. Их применение осуществляется только при решении специфических задач, к примеру, трансфера видеопотока на большие расстояния.

Составные части

В зависимости от требуемой функциональности и сложности, построение IP систем видеонаблюдения может производится с применением:

• панорамных, поворотных, направленных камер;
• датчиков движения, дыма, огня, протечки;
• линейных коммутаторов-хабов, проводных или беспроводных;
• управляемых свичей для контроля каналов передачи данных;
• персональных компьютеров или серверов для хранения видеоархива;
• цифровых видеорегистраторов для сегментирования структуры;
• сетевых хранилищ;
• средств преобразования сигнала, трансляторов, усилителей для передачи данных на требуемые расстояния.

Среднестатистическая организация IP видеонаблюдения достаточно проста. В нее входят камеры, хаб в роли единой, централизованной точки подключения (проводной или беспроводной).

Комплектующие элементы IP системы видеонаблюдения

Для решения задачи ведения локального видеоархива, при условии организации сегмента большой структуры и снижения нагрузки на основное хранилище, линии связи — применяется видеорегистратор.

Устройство IP камеры

Чтобы правильно понимать, как происходит построение системы видеонаблюдения на IP видеокамерах, стоит подробно остановиться на возможностях отдельно взятого устройства в сети.

Цифровое оборудование соединяет в себе систему преобразования светового сигнала и блок сугубо компьютерной обработки.

IP камера состоит из:

1. оптического объектива, у моделей с удаленным позиционированием — оснащается собственным сервоприводом;
2. PTZ устройства оборудуются приводами изменения положения по горизонтали и вертикали, купольные — скоростным поворотным механизмом;
3. светочувствительный сенсор, преобразующий световую картину в электрические сигналы;
4. блока обработки изображения, задачи которого — производить преобразование в нужный формат, поток определенного битрейта, с необходимой размерностью кадра. Данной аппаратной частью IP камеры производятся и дополнительные операции: изменение характеристик (яркость, насыщенность), резка картинки на несколько отдельных, корректировки цветового баланса и многое другое;
5. блока программных обработок: обнаружение объектов, детектор движения;
6. блока взаимодействия с сетями данных;
7. блока обработки сетевых протоколов;
8. транслятора сигнала беспроводных стандартов.

Данный список конструктивных особенностей — не полный. У отдельных устройств может присутствовать обработчик сигналов датчиков, работы с картами памяти, контроля параметров питания, линии и многое другое.

Схема устройства IP камеры видеонаблюдения

В общем и целом — внутри IP камеры находится оптика и небольшой персональный компьютер.

Устройство может обеспечить большинство нужных пользователю функций без участия дополнительного оборудования.

Это позволяет осуществлять построение системы видеонаблюдения максимально просто, с минимальным числом участников структуры.

Схема построения систем IP видеонаблюдения

Любая система видеонаблюдения может быть построена на основании следующих принципов:

• со значительной степенью сегментирования, использованием локальных сегментов, связанных с центральным хранилищем или точкой доступа к данным;
• с максимально простым механизмом доступа к любому видеопотоку, с возможностью подключения каждого компьютера к любой камере структуры.

В зависимости от принятого принципа организации доступа, при реализации конкретного проекта выбираются модели камер, дополнительного оборудования, линий передачи данных.

Прямая

Система видеонаблюдения прямого типа использует принцип разделения сегментов.

Простейшая схема IP видеонаблюдения

Описывая простыми словами, такую структуру можно охарактеризовать так:

1. камера (или несколько) подключается к коммутатору;
2. компьютеры, подключенные к этому же узловому сетевому устройству — могут получить доступ к видеопотоку камер;
3. для пользователей другого сегмента сети — данные видеонаблюдения соседней сетевой зоны напрямую недоступны.

Прямой принцип построения видеонаблюдения — это структура типа звезда. В ее центре находится главный узел хранения или обработки данных. Именно он является общей точкой доступа.

Все пользователи получают данные только после подключения к серверу, что позволяет прозрачно и удобно регулировать права доступа и другие политики обращения с результатами видеонаблюдения.

Перекрестная

Перекрестная схема

Схема системы видеонаблюдения предоставляет доступ к данным с камер всем участникам, где бы они не находились. Сигнал с IP-устройства направляется на любой сетевой узел. В перекрестной модели следует использовать современные модели с внутренней системой авторизации. Они могут быть участниками локальной и глобальной сети.

Схема проста, так как никакой точной последовательности здесь нет, подключение подчиняется требованиям безопасности либо удобства. Но регулировать доступ пользователя к этим данным сложно. Перестроить такую структуру тоже сложно, так как связи в ней запутаны.

Функции домашнего видеонаблюдения

Наибольшее распространение для домашнего применения или использования в малых торговых точках получили различные системы: от узкопрофессиональных, предназначенных для работы с IP и беспроводными камерами с возможностью как явного, так и скрытого расположения, до самых дешевых – бытовых устройств захвата, изначально разработанных для использования в Skype или иных программах общения и подключаемых к обычному персональному компьютеру. Причем контроль происходящего перед средствами наблюдения может производиться не только в рядом расположенном помещении, но и через интернет.

Область применения подобной аппаратуры не заканчивается контролем какой-либо территории, жилища или помещения. К примеру, можно использовать видео камер для наблюдения за состоянием пожилых или больных людей. Дети тоже будут под присмотром, если разместить в местах их игр и постоянного нахождения аппаратуру фиксации видео. Руководству любого предприятия также понравится возможность визуального контроля за выполняемой работой персоналом.

Способы организации видеонаблюдения

Есть много способов организовать видеонаблюдение с удаленным доступом: от простейшей, на основе 1 камеры, до сложных многокомпонентных систем. Рядовой пользователь обычно сталкивается с несложными схемами.

С одной IP камерой

Такую систему сложно назвать полноценной. Но если цель – слежение за обстановкой дома, этого хватит.

Любая IP-камера – это автономное сетевое устройство, способное передавать поток данных на любое другое пользовательское устройство. Где оно располагается – в локальной или внешней сети, – значения не имеет, здесь важно правильно составить маршрут.

Нужно получить статический IP-адрес. Провайдер по умолчанию предоставляет устройству динамический адрес, на который нельзя передать пакет данных. Когда статический адрес получен, камеру с помощью кабеля подсоединяют к ПК и вводят в браузер полученный адрес. Затем указывают порт для камеры – обычно 80, и устанавливают логин и пароль, которые будет использовать пользователь.

Камеру отключают от ПК и подсоединяют к ней кабель провайдера. Теперь данные с записывающего аппарата доступны.

Удаленное видеонаблюдение с использованием роутера

Беспроводная система

Если структура включает несколько камер, выгоднее использовать сетевой роутер. Камеры, маршрутизатор и другие устройства образуют собственную подсеть. Доступ выполняется за счет переброски запроса из интернета в локальную сеть.

Порядок такой: пользователю нужно получить статический IP-адрес, назначить порт переадресации к каждой камере в интерфейсе маршрутизатора. Затем нужно напрямую подключить видеокамеры и каждой назначить локальный айпи-адрес.

Так же настраивают Wi-Fi камеры.

Введение видеорегистратора

Схема с видеорегистратором

Видеорегистратор позволяет создать обширный архив записей. Пользователь может наблюдать в прямом режиме и просматривать снятые кадры. Схема построения системы IP-видеонаблюдения сложнее. Необходимо получить статический IP-адрес для роутера и для видеорегистратора и связать его с MAC-адресом. Иначе маршрутизатор может назначить другой, и переброска станет невозможной.

Адрес видеорегистратора указывают в роутере. Формируется переброска запроса с маршрутизатора на регистратор. Затем на видеорегистратор оформляют переадресацию на порт каждой камеры и прописывают их локальные адреса.

Запрос к регистратору из локальной сети осуществляется по локальному адресу, а не глобальному. Изнутри это сделать невозможно. Чтобы проверить внешний доступ, используют другое устройство с доступом в мировую сеть.

Использование облачных сервисов

Облачное видеонаблюдение

Получение статического IP-адреса все чаще становится платной услугой. Организация облачного наблюдения позволяет обойти это затруднение. Видеорегистратор постоянно подключен к облаку, пользователь может получить доступ к наблюдениям через любое устройство, если называет правильный пароль и логин. Надобность в настройках и получении статического адреса отпадает.

Минус структуры – низкая скорость соединения. Однако для тех, кто пользуется мобильными устройствами, для просмотра это не имеет значения, так как здесь скорость изначально ограничена стандартом 3G.

Определение точек установки видеокамер

Самым ответственным и трудным этапом при создании системы уличного видеонаблюдения является выбор точек установки видеокамер, так как необходимо не только обеспечить наблюдение за требуемой зоной придомовой территории, но и учесть множество дополнительных технических требований. Ведь необходимо не только выбрать надежную поверхность для крепления видеокамер, но и минимизировать длину кабелей, через которые подается питающее напряжение и передается видеосигнал на активное оборудование. Кроме того необходимо исключить попадание прямых солнечных лучей в объектив видеокамер и падение глыб снега с крыши дома. Необходимо еще подумать о защите видеокамер и активного оборудования от воров и вандалов.

Проектирование системы видеонаблюдения за придомовой территорией начинается с ее обхода и изучения зон наблюдения. После обозначения предполагаемой точки установки видеокамеры нужно взять любой фотоаппарат (подойдет даже мыльница с Zoom) и став у стены под намеченным местом установки видеокамеры посмотреть, как выглядит зона, за которой требуется наблюдать на экране фотоаппарата. Изменяя с помощью системы Zoom фокусное расстояние объектива фотоаппарата можно с большой достоверностью определить, насколько удачно выбрана точка для установки видеокамеры. Таким простым способом можно определить не только точки установки видеокамер, но и их количество. В дополнение, зная диапазон изменения фокусного расстояния объектива фотоаппарата, можно будет прикинуть, какое фокусное расстояние должен будет иметь объектив видеокамеры.

После выбора точек установки видеокамер и нанесения их на план придомовой территории получилась схема уличного видеонаблюдения, представленная на чертеже.

Как видно на схеме, система из трех видеокамер позволит с перекрытием обеспечить видеонаблюдение за всей придомовой территорией, включая шлагбаумы, входы в подъезды, стоянку автомобилей и наблюдение за местами установки самих камер. Как показала практика, для детального наблюдения за входом в пятый подъезд и расположенной рядом с ним автостоянкой необходима установка четвертой видеокамеры (ее нам обещали установить арендаторы, поэтому в рамках этого проекта камера отсутствует).

Выбор видеокамер

Главным условием жителей дома при принятии решения об установке системы видеонаблюдения было обеспечение круглосуточного просмотра видеоизображения с камер в онлайн режиме на любом мобильном или стационарном компьютере без установки дополнительного программного обеспечения. Исходя из этого требования, и с учетом современных тенденций развития систем уличного видеонаблюдения и производился выбор видеокамер.

В зависимости от типа, выходящего из видеокамеры видеосигнала, для видеонаблюдения применяются два вида видеокамер – аналоговые и цифровые. Для передачи видеосигнала с аналоговой видеокамеры в Интернет необходимо его преобразовать с помощью видеорегистратора или другого устройства в цифровой сигнал. В отличие от аналоговых видеокамер цифровые IP видеокамеры имеют встроенный WEB сервер и подключаются непосредственно к любой сети – локальной, WAN или Интернет. Поэтому видеорегистратор в системах видеонаблюдения, выполненных с применением IP камер можно устанавливать как непосредственно рядом с IP видеокамерами, так и в любом другом месте. При этом в качестве видеорегистратора можно использовать любой компьютер, подключенный к сети Интернет. Такая возможность, в совокупности с другими преимуществами, определила выбор IP видеокамер для системы уличного видеонаблюдения, так как установка видеорегистратора в подъезде дома предоставляла возможность его порчи или хищения злоумышленниками для уничтожения улик совершенного преступления.

Хотя IP видеокамеры стоят на много дороже, чем аналоговые, зато обладают, кроме выше перечисленных, рядом дополнительных преимуществ: сохраняют первоначальное качество изображения в независимости от длины кабелей, имеют более высокую детализацию картинки, позволяют осуществлять дистанционную настройку параметров и управлять правами доступа, имеют встроенный датчик движения, совместимы с сетевым оборудованием любых производителей.

Подключение и установка IP видеонаблюдения

Камеры наблюдения присоединяются специальными кабелями патч-кордами

Подключение и установка сетевой камеры – задачи, для выполнения которых требуются специальные навыки и знания. Пользователям приходится обращаться к специалистам из-за возникающих в процессе проблем.

Распиновка камеры

Камеры подсоединяются с помощью специальных кабелей «патч-кордов». Он может входить в комплект. Обжим кабеля выполняется с помощью специального обжимного инструмента – кримпера. При этом важно соблюсти распиновку.

Кабель с распиновкой по стандарту Т568А используют для подключения коммутатора или модема к компьютеру. При расположении клеммы плоской стороной вниз схема читается справа налево:

• бело-зеленый;
• зеленый;
• бело-оранжевый;
• синий;
• бело-синий;
• оранжевый;
• бело-коричневый;
• коричневый.

Для соединения двух компьютерных устройств посредством сетевой карты используется стандарт Т568B. Схема читается также справа налево:

• бело-оранжевый;
• оранжевый;
• бело-зеленый;
• синий;
• бело-синий;
• зеленый;
• бело-коричневый;
• коричневый.

Восьмижильный кабель витая пара для подключения камер

Для подключения IP камер используется 8-жильный кабель UTP – витая пара. Изоляцию с конца кабеля снимают. В разъем RJ-45 жилы вставляются в порядке, соответствующем стандарту T568B. Поскольку при простом интернет-соединении задействуются только 1, 2, 3 и 6 проводники, свободные жилы можно использовать для питания камеры, например, 4 – синий и 8 – коричневый. В этом случае коричневый и синий проводники зачищают и фиксируют в разъеме питания: коричневый – в «+», синий – в «–».

Если сетевая камера использует подключение по Wi-Fi, необходим только кабель питания.

Затем проводники обрезают до 1 см и фиксируют в коннекторе RJ-45 в соответствующей цветовой последовательности. Производят обжим кримпером.

Готовые разъемы вставляют в гнезда IP камеры и прокладывают провода до видеорегистратора, коммутатора или ноутбука/компьютера. Вторую сторону кабеля обжимают также согласно схеме и подключают к имеющемуся устройству. Провод питания подсоединяют к источнику питания обязательно соблюдая полярность.

Схема подключения

Согласно типовой схеме подключения, для создания полноценной системы айпи видеонаблюдения потребуется несколько IP камер. Изображение с них можно просматривать через интернет-соединение с помощью компьютера или телефона, планшета. Чтобы устройства работали должным образом, нужен коммутатор или свитч. Он объединяет камеры в локальную сеть. Может потребоваться сетевой видеорегистратор, функция которого состоит в записи, отображении и хранении записанных материалов. Для доступа к IP видеонаблюдению нужно организовать доступ в интернет. С этой целью коммутатор подсоединяется к маршрутизатору. В качестве сервера используется компьютер. Он необходим для прямого взаимодействия с камерами: запроса изображений, их передачи, сохранения.

Оборудование соединяется между собой с помощью витой пары: UTP, FTS и STP. Эти разновидности отличаются типом экранирования. После чего выполняются настройки для доступа к камерам и регистратору. Доступ к просмотру видео с IP камеры настраивается через интернет-браузер или программу-клиент. Первый позволяет удаленно просматривать видео, но чтобы управлять несколькими камерами, требуется специальное ПО.

Специальное программное обеспечение имеет графический интерфейс и достаточный для комфортного просмотра и анализа функционал:

• перемотка назад;
• просмотр в записи;
• изменение частоты кадров;
• извлечение видеоматериалов;
• инициирование записи;
• масштабирование;
• наклон камеры.

К популярным бесплатным программным продуктам относятся:

• XProject Go;
• Zone Minder;
• Axxon Next;
• Xeoma.

Иногда программное обеспечение поставляется вместе с камерой на диске.

Подключение напрямую к ноутбуку и через браузер

Подключение камеры напрямую к ноутбуку с помощью кабеля витая пара и блока питания

IP видеокамеру можно напрямую подключить к ноутбуку или ПК, потому что она имеет собственный веб-сервер. Однако при этом может использоваться максимум одна камера и будет занят порт LAN. Если к интернету подключаться через Wi-Fi, порт можно задействовать для подсоединения IP камеры.

Потребуются:

• камера;
• комплектный блок питания;
• кабель «витая пара».

В комплекте с видеокамерой идет соединительный шнур со сквозной распиновкой (патч корд). Одна сторона обжимается по схеме 568А, другая – по 568B. Конец патчкорда вставляется в разъем RJ-45, а другой – в ноутбук/компьютер. К камере подключается блок питания, который вставляется в розетку.

IP адрес камеры задан по умолчанию. Он может быть указан в инструкции, на коробке, на наклейке. Его можно изменить через веб-браузер. Ноутбук и устройство должны находиться в одной подсети. Это значит, что цифры IP адреса, кроме тех, что идут после последней точки, должны совпадать. Чтобы изменить IP по умолчанию, нужно открыть «Центр управления сетями и общим доступом», затем перейти на вкладку «Состояние» и зайти в «Свойства». В свойствах компонента «Протокол Интернета версии 4 (TCP/IPv4)» указывается любой адрес подсети. Иногда через двоеточие отдельно указывается порт.

Чтобы проверить соединение, нужно ввести в адресную строку веб-браузера адрес IP-камеры. При наличии соединения система потребует ввести логин и пароль для просмотра изображения. Далее устанавливается специальное ПО для записи видео. Таким образом видео с IP камеры можно просмотреть с любого устройства, осуществляющего выход в интернет через стандартный веб-браузер. В адресной строке указывается IP адрес и номер порта.

Настройка системы уличного видеонаблюдения

Перед монтажом системы видеонаблюдения целесообразно настроить видеокамеры и роутер в стационарных условиях. Это позволит быть уверенным в исправности оборудования и упростит запуск системы видеонаблюдения после монтажа в эксплуатацию.