Как организовать систему видеонаблюдения
Чем цифровая система видеонаблюдения отличается от аналоговой? Какие типовые решения системы видеонаблюдения существуют? Как подсчитать размер дискового пространства для хранения видео? Как рассчитать стоимость системы видеонаблюдения? ...
Чем цифровая система видеонаблюдения отличается от аналоговой
В зависимости от типа используемого оборудования системы видеонаблюдения (СВН) подразделяются на два основных вида: аналоговые и цифровые. Первый вид применяется при небольшом числе подконтрольных объектов, причем информация с видеокамер записывается на видеомагнитофон (видеорегистратор) или транслируется на монитор. Второй базируется на существующей ЛВС. Часто такие системы называют IP-решениями.
Конфигурация цифровой СВН предусматривает IP-камеры, устройства обработки видеосигналов (квадраторы, мультиплексоры), записывающие устройства (видеорегистраторы, видеорекордеры) и устройства отображения видеоинформации (видеомониторы). В качестве устройства записи можно задействовать обычный ПК с жестким диском достаточной емкости или сетевое хранилище (NAS), а картинку выводить на любой компьютер, подключенный к ЛВС.
Для цифровой СВН не нужно создавать дополнительные коммуникации, кроме того, нередко используется не только сеть, но и ее ресурсы — серверы, хранилища данных и т. д., которые, как правило, есть у любой современной компании. IP-системы способны не только фиксировать и записывать, но и анализировать информацию, поступающую от видеокамер, считывателей системы контроля доступа, охранных и пожарных датчиков, а также могут выполнять запрограммированные действия по защите охраняемого объекта, делая это в автономном режиме или по указанию оператора.
Какие типовые решения системы видеонаблюдения существуют
В зависимости от размеров объекта, требований к системе видеонаблюдения и выделенного бюджета, для ее построения можно рекомендовать различные группы оборудования.
Вариант на основе моновендорного комплекта
К числу типовых решений задачи относится использование комплекта изделий, приобретаемых у одного вендора. Можно приобретать как устройства по отдельности, так и комплектами, которые в качестве готового решения системы видеонаблюдения предлагают многие поставщики.
Комплект AXIS 207 от одноименного вендора состоит из четырех сетевых камер и программы AXIS Camera Station (с лицензиями на четыре сетевые камеры). Он позволяет организовать четыре охраняемые зоны. Комплектная камера AXIS 207 обеспечивает передачу видео со скоростью 30 кадров/с при разрешении 640×480 пикселей, снабжена встроенным микрофоном для прослушивания охраняемой зоны и удовлетворяет требованиям сетевой безопасности благодаря многоуровневому доступу с парольной защитой. ПО AXIS Camera Station реализует просмотр и запись изображения и звука с использованием технологий сжатия видео H.264, MPEG-4 и Motion JPEG. С ее помощью осуществляется и запись по расписанию или в случае регистрации событий, камера также включается при обнаружении движения или при поступлении внешнего сигнала. Windows-клиент программы AXIS Camera Station устанавливается на любой ПК. Это предоставляет возможность удаленного просмотра и управления с любого рабочего места, как из локальной сети, так и через Интернет. При необходимости СВН можно расширить — программа поддерживает до 50 камер.
Простейшую систему видеонаблюдения можно построить на основе одноканального сетевого видеорегистратора JVC VR-601E. Видеорегистраторы JVC имеют разъем для подключения к сети и встроенный веб-сервер, поэтому видеоизображение с видеорегистратора можно просматривать из окна веб-браузера. Для управления видеорегистратором и изменением настроек подключенных к нему камер можно использовать кнопки управления передней панели на самом устройстве или установить на подключенный к сети компьютер управляющее ПО, входящее в комплект поставки видеорегистратора. В составе системы видеонаблюдения JVC VR-601E осуществляет запись и трансляцию по LAN/WAN-сетям видео в формате M-JPEG со скоростью до 50 кадров/с и разрешением до 720x288 точек. Для дублирования записи видеорегистратор можно укомплектовать вторым съемным жестким диском. Встроенный слот для карт SD позволяет копировать отдельные кадры или системную информацию о настройках видеорегистратора. JVC VR-601E поставляется в комплекте с ПО, которое обеспечивает дистанционное управление и просмотр видео. К видеорегистратору можно подключить любую камеру видеонаблюдения из линейки оборудования JVC. Для одноканальной системы видеонаблюдения эконом-класса подходят модели TK-C920E(A), TK-C720E, TK-C205E.
Также можно использовать аппаратный комплекс AXIS 262+, в который входят четыре сетевые камеры AXIS 207 (или AXIS 210). Последние отличаются тем, что обеспечивают не только сетевую безопасность (многоуровневый доступ с парольной защитой и фильтрация IP-адресов), но и стандарт Quality of Service, гарантирующий необходимую для потокового видео полосу пропускания и передачу команд управления по сети, а также последнюю версию интернет-протокола (IPv6). Поставляемый в комплекте видеорекордер AXIS 262+ позволяет одновременно производить запись от восьми сетевых камер AXIS, осуществлять наблюдение в режиме реального времени и обеспечивать удаленный доступ к видеозаписям. Видео пишется по расписанию или при обнаружении движения, при частоте до 240 кадров/с с разрешением 320×240 пикселей и 352×240 пикселей в системе NTSC, 352×288 пикселей в системе PAL. Данные фиксируются на встроенном жестком диске объемом 250 Гбайт — этого достаточно для того, чтобы сохранять видео с восьми каналов с разрешением VGA и частотой 1 кадр/с в течение 13 дней, при полном отсутствии потери качества видеоизображения по сравнению с оригинальным видеоизображением, полученным от камеры. Записанная информация может быть экспортирована в виде файлов с видеорекордера на ПК.
При необходимости можно создать систему видеонаблюдения из произвольного набора компонентов — это практикуется, если готовый комплект не удовлетворяет всем требованиям к СВН. Например, решение, построенное на компонентах Smartec, может базироваться на программе IP-видеонаблюдения NVR Smartec, рассчитанной на 32 (64) канала. На основе такой программы создается сетевая видеосистема с архитектурой «клиент-сервер» или многосерверная система. Для организации системы видеонаблюдения на 32 видеоканала ПО NVR поставляется бесплатно, при необходимости система легко модифицируется и наращивается до 64 видеоканалов путем покупки дополнительных лицензий. NVR осуществляет запись до 64 IP-потоков с разрешением Full D1 (720×576 пикселей) и скоростью до 25 кадров/с и поддерживает различные режимы записи: постоянную, по тревоге, по детектору движения, по расписанию и предтревожную. Для облегчения поиска в видеоархиве требуемых фрагментов программа предлагает алгоритмы поиска по дате, времени или событию. NVR позволяет удаленно управлять поворотными или купольными камерами различных производителей, подключенными к сети через IP-видеосерверы Smartec. В качестве камер производитель предлагает использовать IP-камеры STS-IP2070 и STC-IP2070A.
Вариант на основе NAS
Иной способ решения задачи — СВН, использующая имеющиеся сетевые хранилища (NAS). Преимущества такого решения, прежде всего, в простоте и универсальности, однако данные системы характеризуются и высокой надежностью. Немалую роль играет и поддержка полноценного RAID-массива, применение высокоемких дисков с возможностью горячей замены, а также невысокая стоимость хранения данных. NAS допускают и масштабирование, благодаря чему требуемые объемы дискового пространства можно наращивать по мере необходимости. Из распространенных недостатков для неспециализированных устройств, как правило, выделяют малое количество поддерживаемого оборудования (IP-камер) и отсутствие сервисных функций по управлению камерами.
Сетевое хранилище Thecus N5200 поставляется как файл-сервер, но благодаря возможности установки дополнительных программных модулей, действует в качестве системы видеонаблюдения, поддерживая работу до 20 IP-камер различных производителей.
Модель QNAP VioStor-5020 представляет собой 5-дисковую автономную систему видеонаблюдения и записи, поддерживает 20-канальную запись в форматах M-JPEG/ MPEG-4 с IP-камер всех распространенных производителей. Это хранилище способно работать независимо от ПК и не требует установки дополнительных программных утилит.
Как промежуточное решение рассмотрим Synology DS409+. Спроектированный в качестве основного или дополнительного файл-сервера небольшого и среднего предприятия, он способен работать и как сервер видеонаблюдения, осуществлять наблюдение в реальном времени и управлять архивом видеозаписей. При помощи встроенного сервис-приложения для видеонаблюдения Surveillance Station можно выбрать способ записи видео — постоянный или только при обнаружении движения. Устройство поддерживает более 130 IP-камер различных вендоров.
Как подсчитать размер дискового пространства для хранения видео
Для того чтобы не ошибиться с выбором системы, в первую очередь необходимо знать, сколько дискового пространства понадобится для хранения информации. Во многом это зависит от ее важности: в одном случае достаточно располагать архивом за сутки, в другом — за несколько дней или более. Кроме того, на объем архива непосредственно влияет качество изображения и режим работы камеры; очевидно, что при работе в импульсном режиме потребуется меньше всего дискового пространства, при работе в постоянном — больше всего, и, наконец, в смешанном режиме (до тревоги низкое качество, после тревоги — максимально высокое) займет среднее значение.
Приблизительный расчет для одной видеокамеры показывает, что для полноценного восприятия видеоряда достаточно 15 кадров/с, это практически неотличимо от режима реального времени (25 кадров/с). При разрешении 640×480 пикселей в формате M-JPEG потребуется 1,8 Гбайт в час или 43,2 Гбайт в сутки. Для формата MPEG-4 — 700 Мбайт и 16,8 Гбайт соответственно. Для разрешения 320×240 пикселей показатели примерно вдвое меньше: 702 Мбайт и 16,8 Гбайт для формата M-JPEG; 350 Мбайт и 8,4 Гбайт — для MPEG-4.
Разумеется, указанные данные достаточно условны, поэтому рекомендуется рассчитывать емкость хранилища с запасом, не менее чем в 2,5 раза превышающим расчетный, а окончательный объем системы уточнить практическим путем, например за месяц работы СВН в требуемом режиме.
Простейший расчет стоимости СВН включает стоимость узлов системы (камер, видеорегистраторов, ПК для операторов и т. д.), а также стоимость хранилища данных. Например, для комплекта AXIS 207 (кроме самого комплекта) потребуется персональный компьютер, оснащенный жестким диском для ОС и офисных приложений, и отдельным — для хранения видеоинформации, причем желательно использовать не один накопитель, а несколько, объединенных в RAID-массив. Помимо этого, нужно предусмотреть расходы на монтаж и подключение оборудования.
При использовании решения на основе NAS, кроме стоимости IP-камер, придется учесть стоимость жестких дисков (многие NAS поставляются без накопителей) и лицензий на дополнительный модуль видеонаблюдения (если он изначально не предустановлен в NAS). Может потребоваться учесть в стоимости решения необходимость ведения архивов видео (резервных копий) на сервере, для чего придется его модернизировать, например дооснастить дисковыми накопителями. Как и в первом варианте, потребуется прокладка дополнительных кабелей до сетевых камер и расширение коммутационного оборудования (при отсутствии резервных портов), что тоже повлечет дополнительные расходы.
Точные суммы привести невозможно — они слишком зависимы от многих частных параметров, но приблизительная стоимость системы из четырех камер с использованием видеорегистратора может составить от 80 000 до 200 000 руб.
Семен Горотов
Весь номер IT Expert № 7-8 2009
Скачать pdf статьи
В зависимости от типа используемого оборудования системы видеонаблюдения (СВН) подразделяются на два основных вида: аналоговые и цифровые. Первый вид применяется при небольшом числе подконтрольных объектов, причем информация с видеокамер записывается на видеомагнитофон (видеорегистратор) или транслируется на монитор. Второй базируется на существующей ЛВС. Часто такие системы называют IP-решениями.
Конфигурация цифровой СВН предусматривает IP-камеры, устройства обработки видеосигналов (квадраторы, мультиплексоры), записывающие устройства (видеорегистраторы, видеорекордеры) и устройства отображения видеоинформации (видеомониторы). В качестве устройства записи можно задействовать обычный ПК с жестким диском достаточной емкости или сетевое хранилище (NAS), а картинку выводить на любой компьютер, подключенный к ЛВС.
Для цифровой СВН не нужно создавать дополнительные коммуникации, кроме того, нередко используется не только сеть, но и ее ресурсы — серверы, хранилища данных и т. д., которые, как правило, есть у любой современной компании. IP-системы способны не только фиксировать и записывать, но и анализировать информацию, поступающую от видеокамер, считывателей системы контроля доступа, охранных и пожарных датчиков, а также могут выполнять запрограммированные действия по защите охраняемого объекта, делая это в автономном режиме или по указанию оператора.
Какие типовые решения системы видеонаблюдения существуют
В зависимости от размеров объекта, требований к системе видеонаблюдения и выделенного бюджета, для ее построения можно рекомендовать различные группы оборудования.
Схемы организации системы видеонаблюдения
Схема 1. «Камера – монитор». В такой системе видеокамера получает и передает аналоговый видеосигнал на монитор. Никакой цифровой обработки сигнала не происходит, так как в этом нет необходимости. Соединение осуществляется по коаксиальному (антенному) кабелю.
Схема 2. «Камера – цифровой регистратор – монитор». В данной системе происходит оцифровка видеосигнала. Эту задачу выполняет видеорегистратор. Оцифровка делается для: сжатия изображения для последующей записи и хранения; одновременной работы с несколькими видеокамерами, реализации дополнительных функций (детекция движения, распознавание автомобильных номеров). Камера и цифровой регистратор соединяются также по коаксиальному кабелю.
Схема 3. «IP-камера – [ЛВС, Интернет] – [регистратор, ПК, сервер] – монитор». Данная схема позволяет создать распределенную цифровую систему видеонаблюдения (IP-видеонаблюдения) на базе стандартной сетевой архитектуры. Для анализа и обработки данных применяются современные информационные технологии. Подключение осуществляется по медному кабелю.
Вариант на основе моновендорного комплекта
К числу типовых решений задачи относится использование комплекта изделий, приобретаемых у одного вендора. Можно приобретать как устройства по отдельности, так и комплектами, которые в качестве готового решения системы видеонаблюдения предлагают многие поставщики.
Комплект AXIS 207 от одноименного вендора состоит из четырех сетевых камер и программы AXIS Camera Station (с лицензиями на четыре сетевые камеры). Он позволяет организовать четыре охраняемые зоны. Комплектная камера AXIS 207 обеспечивает передачу видео со скоростью 30 кадров/с при разрешении 640×480 пикселей, снабжена встроенным микрофоном для прослушивания охраняемой зоны и удовлетворяет требованиям сетевой безопасности благодаря многоуровневому доступу с парольной защитой. ПО AXIS Camera Station реализует просмотр и запись изображения и звука с использованием технологий сжатия видео H.264, MPEG-4 и Motion JPEG. С ее помощью осуществляется и запись по расписанию или в случае регистрации событий, камера также включается при обнаружении движения или при поступлении внешнего сигнала. Windows-клиент программы AXIS Camera Station устанавливается на любой ПК. Это предоставляет возможность удаленного просмотра и управления с любого рабочего места, как из локальной сети, так и через Интернет. При необходимости СВН можно расширить — программа поддерживает до 50 камер.
Простейшую систему видеонаблюдения можно построить на основе одноканального сетевого видеорегистратора JVC VR-601E. Видеорегистраторы JVC имеют разъем для подключения к сети и встроенный веб-сервер, поэтому видеоизображение с видеорегистратора можно просматривать из окна веб-браузера. Для управления видеорегистратором и изменением настроек подключенных к нему камер можно использовать кнопки управления передней панели на самом устройстве или установить на подключенный к сети компьютер управляющее ПО, входящее в комплект поставки видеорегистратора. В составе системы видеонаблюдения JVC VR-601E осуществляет запись и трансляцию по LAN/WAN-сетям видео в формате M-JPEG со скоростью до 50 кадров/с и разрешением до 720x288 точек. Для дублирования записи видеорегистратор можно укомплектовать вторым съемным жестким диском. Встроенный слот для карт SD позволяет копировать отдельные кадры или системную информацию о настройках видеорегистратора. JVC VR-601E поставляется в комплекте с ПО, которое обеспечивает дистанционное управление и просмотр видео. К видеорегистратору можно подключить любую камеру видеонаблюдения из линейки оборудования JVC. Для одноканальной системы видеонаблюдения эконом-класса подходят модели TK-C920E(A), TK-C720E, TK-C205E.
Также можно использовать аппаратный комплекс AXIS 262+, в который входят четыре сетевые камеры AXIS 207 (или AXIS 210). Последние отличаются тем, что обеспечивают не только сетевую безопасность (многоуровневый доступ с парольной защитой и фильтрация IP-адресов), но и стандарт Quality of Service, гарантирующий необходимую для потокового видео полосу пропускания и передачу команд управления по сети, а также последнюю версию интернет-протокола (IPv6). Поставляемый в комплекте видеорекордер AXIS 262+ позволяет одновременно производить запись от восьми сетевых камер AXIS, осуществлять наблюдение в режиме реального времени и обеспечивать удаленный доступ к видеозаписям. Видео пишется по расписанию или при обнаружении движения, при частоте до 240 кадров/с с разрешением 320×240 пикселей и 352×240 пикселей в системе NTSC, 352×288 пикселей в системе PAL. Данные фиксируются на встроенном жестком диске объемом 250 Гбайт — этого достаточно для того, чтобы сохранять видео с восьми каналов с разрешением VGA и частотой 1 кадр/с в течение 13 дней, при полном отсутствии потери качества видеоизображения по сравнению с оригинальным видеоизображением, полученным от камеры. Записанная информация может быть экспортирована в виде файлов с видеорекордера на ПК.
При необходимости можно создать систему видеонаблюдения из произвольного набора компонентов — это практикуется, если готовый комплект не удовлетворяет всем требованиям к СВН. Например, решение, построенное на компонентах Smartec, может базироваться на программе IP-видеонаблюдения NVR Smartec, рассчитанной на 32 (64) канала. На основе такой программы создается сетевая видеосистема с архитектурой «клиент-сервер» или многосерверная система. Для организации системы видеонаблюдения на 32 видеоканала ПО NVR поставляется бесплатно, при необходимости система легко модифицируется и наращивается до 64 видеоканалов путем покупки дополнительных лицензий. NVR осуществляет запись до 64 IP-потоков с разрешением Full D1 (720×576 пикселей) и скоростью до 25 кадров/с и поддерживает различные режимы записи: постоянную, по тревоге, по детектору движения, по расписанию и предтревожную. Для облегчения поиска в видеоархиве требуемых фрагментов программа предлагает алгоритмы поиска по дате, времени или событию. NVR позволяет удаленно управлять поворотными или купольными камерами различных производителей, подключенными к сети через IP-видеосерверы Smartec. В качестве камер производитель предлагает использовать IP-камеры STS-IP2070 и STC-IP2070A.
Вариант на основе NAS
Иной способ решения задачи — СВН, использующая имеющиеся сетевые хранилища (NAS). Преимущества такого решения, прежде всего, в простоте и универсальности, однако данные системы характеризуются и высокой надежностью. Немалую роль играет и поддержка полноценного RAID-массива, применение высокоемких дисков с возможностью горячей замены, а также невысокая стоимость хранения данных. NAS допускают и масштабирование, благодаря чему требуемые объемы дискового пространства можно наращивать по мере необходимости. Из распространенных недостатков для неспециализированных устройств, как правило, выделяют малое количество поддерживаемого оборудования (IP-камер) и отсутствие сервисных функций по управлению камерами.
Сетевое хранилище Thecus N5200 поставляется как файл-сервер, но благодаря возможности установки дополнительных программных модулей, действует в качестве системы видеонаблюдения, поддерживая работу до 20 IP-камер различных производителей.
Модель QNAP VioStor-5020 представляет собой 5-дисковую автономную систему видеонаблюдения и записи, поддерживает 20-канальную запись в форматах M-JPEG/ MPEG-4 с IP-камер всех распространенных производителей. Это хранилище способно работать независимо от ПК и не требует установки дополнительных программных утилит.
Как промежуточное решение рассмотрим Synology DS409+. Спроектированный в качестве основного или дополнительного файл-сервера небольшого и среднего предприятия, он способен работать и как сервер видеонаблюдения, осуществлять наблюдение в реальном времени и управлять архивом видеозаписей. При помощи встроенного сервис-приложения для видеонаблюдения Surveillance Station можно выбрать способ записи видео — постоянный или только при обнаружении движения. Устройство поддерживает более 130 IP-камер различных вендоров.
Как подсчитать размер дискового пространства для хранения видео
Для того чтобы не ошибиться с выбором системы, в первую очередь необходимо знать, сколько дискового пространства понадобится для хранения информации. Во многом это зависит от ее важности: в одном случае достаточно располагать архивом за сутки, в другом — за несколько дней или более. Кроме того, на объем архива непосредственно влияет качество изображения и режим работы камеры; очевидно, что при работе в импульсном режиме потребуется меньше всего дискового пространства, при работе в постоянном — больше всего, и, наконец, в смешанном режиме (до тревоги низкое качество, после тревоги — максимально высокое) займет среднее значение.
Приблизительный расчет для одной видеокамеры показывает, что для полноценного восприятия видеоряда достаточно 15 кадров/с, это практически неотличимо от режима реального времени (25 кадров/с). При разрешении 640×480 пикселей в формате M-JPEG потребуется 1,8 Гбайт в час или 43,2 Гбайт в сутки. Для формата MPEG-4 — 700 Мбайт и 16,8 Гбайт соответственно. Для разрешения 320×240 пикселей показатели примерно вдвое меньше: 702 Мбайт и 16,8 Гбайт для формата M-JPEG; 350 Мбайт и 8,4 Гбайт — для MPEG-4.
Разумеется, указанные данные достаточно условны, поэтому рекомендуется рассчитывать емкость хранилища с запасом, не менее чем в 2,5 раза превышающим расчетный, а окончательный объем системы уточнить практическим путем, например за месяц работы СВН в требуемом режиме.
|
Таблица. Пример расчета емкости хранилища | |||||
|
Параметры настройки видео |
Необходимая емкость хранилища* | ||||
|
Формат |
Разрешение, точек |
Скорость, кадров/с |
час |
сутки | |
|
MPEG-4 |
320х240 |
5 |
153 Мбайт |
3,6 Гбайт | |
|
15 |
350 Мбайт |
8,4 Гбайт | |||
|
640х480 |
5 |
300 Мбайт |
6,2 Гбайт | ||
|
15 |
700 Мбайт |
16,8 Гбайт | |||
|
M-JPEG |
320х240 |
5 |
234 Мбайт |
5,6 Гбайт | |
|
|
15 |
702 Мбайт |
16,8 Гбайт | ||
|
640х480 |
5 |
612 Мбайт |
14,6 Гбайт | ||
|
|
15 |
1,8 Гбайт |
43,2 Гбайт | ||
|
*Примечание. Для одной камеры | |||||
|
1. MPEG-4 — международный стандарт, используемый для сжатия цифрового аудио и видео. В основном используется для потоковое видео, записи фильмов на компакт-диски.
| |||||
Как рассчитать стоимость системы видеонаблюдения
Простейший расчет стоимости СВН включает стоимость узлов системы (камер, видеорегистраторов, ПК для операторов и т. д.), а также стоимость хранилища данных. Например, для комплекта AXIS 207 (кроме самого комплекта) потребуется персональный компьютер, оснащенный жестким диском для ОС и офисных приложений, и отдельным — для хранения видеоинформации, причем желательно использовать не один накопитель, а несколько, объединенных в RAID-массив. Помимо этого, нужно предусмотреть расходы на монтаж и подключение оборудования.
При использовании решения на основе NAS, кроме стоимости IP-камер, придется учесть стоимость жестких дисков (многие NAS поставляются без накопителей) и лицензий на дополнительный модуль видеонаблюдения (если он изначально не предустановлен в NAS). Может потребоваться учесть в стоимости решения необходимость ведения архивов видео (резервных копий) на сервере, для чего придется его модернизировать, например дооснастить дисковыми накопителями. Как и в первом варианте, потребуется прокладка дополнительных кабелей до сетевых камер и расширение коммутационного оборудования (при отсутствии резервных портов), что тоже повлечет дополнительные расходы.
Точные суммы привести невозможно — они слишком зависимы от многих частных параметров, но приблизительная стоимость системы из четырех камер с использованием видеорегистратора может составить от 80 000 до 200 000 руб.
Семен Горотов
Весь номер IT Expert № 7-8 2009
Скачать pdf статьи
Опубликовано 10.09.2009