Systemy Telewizji Dozorowej

Rodzaje systemów Telewizji Dozorowej

Bardzo ważnym elementem monitoringu jest telewizja przemysłowa CCTV, (Closed Circut TeleVision telewizja o układzie zamkniętym), znana również pod nazwą telewizja dozorowa lub użytkowa.

O odpowiedni dobór systemu CCTV zadba Nasz doradca, jednakże chcielibyśmy najpierw przedstawić Państwu podstawowe rodzaje systemów tak, aby mieli Państwo pełną jasność przy wyborze sprzętu odpowiedniego dla firmy bądź domu.

Systemy telewizji przemysłowej dzielimy na 3 podstawowe rodzaje:

  • Systemy oparte na magnetowidzie poklatkowym
  • Cyfrowym rejestratorze DVR
  • Komputerowej karcie DVR

Systemy telewizji dozorowej oparte na magnetowidzie poklatkowym

Rozwiązanie oparte na magnetowidzie funkcjonuje na rynku już od bardzo dawna, Rejestracja obrazu jest analogowa i od pewnego czasu zaczyna ustępować systemom DVR (digital video recorder), czyli cyfrowego zapisu Wideo

Wadami takiego rozwiązania są:

  • Zapis analogowy materiału wideo, większe ryzyko utraty
  • Brak możliwości bezobsługowego działania
  • Mała liczba dodatkowych funkcji
  • Duże koszty rozbudowy takiego systemu
  • Brak możliwości pracy w sieci

Rozwiązanie droższe dające stosunkowo niewielkie możliwości spotykane najczęściej w starszych instalacjach telewizji przemysłowej. Ustępuje miejsca na rynku rozwiązaniom cyfrowego monitoringu.

Rejestrator Cyfrowy

 

W odróżnieniu od Magnetowidu rejestrator cyfrowy może nam zaoferować dużo więcej. Jest to oddzielne urządzenie przechwytujące obraz z kamer, pełniąc funkcje quad umożliwia wyświetlenie podzielonego obrazu z kamer na jednym monitorze, lub sekwencyjnie jednocześnie rejestrując materiał wideo na dysku twardym. Materiał video jest zapisywany w wybranej przez nas rozdzielczości, ilości klatek na sekundę oraz kompresji, co daje duże możliwości w zakresie dostosowania jakości obrazu do zajmowanej powierzchni na dysku.

Systemy telewizji dozorowej wyposażone w rejestrator cyfrowy mogą działać bezobsługowo na zasadzie zapisywania najstarszego materiału najświeższym. Podgląd oraz administracje przez siec jak i Internet również znacząco podnoszą funkcjonalność takiego systemu monitoringu.

Oto funkcje i możliwości, jakie może nam zaoferować rejestrator cyfrowy:

  • Bezobsługowe działanie
  • Detekcja ruchu
  • Wyjścia alarmowe, na czujki ruchu
  • Różne metody oraz stopnie kompresji zapisu
  • Wybór rozdzielczości, ilości klatek
  • Praca, konfiguracja przez siec oraz Internet
  • Różne tryby pracy i zapisu
  • Zaawansowane opcje przeglądania zapisanego materiału
  • Możliwość nagrywania materiału video na nośnikach optycznych (cdrw)
  • Obsługa kart pamięci (łatwy i szybki sposób przenoszenia materiału video)\
  • Przeglądanie materiału w dowolnym komputerze (system FAT 32)
  • Obsługa urządzeń usb (napędy dyski)
  • Sterowanie głowicami obrotowymi PTZ
  • Obsługa kont użytkowników

Podstawowym parametrem rejestratora jest szybkość przechwytywania obrazu oraz ilość kamer, jakie możemy do niego podłączyć W dalszej kolejności jest jakość kompresji, tryby pracy, możliwości konfiguracyjne. Funkcje takie jak detekcja ruchu, wyjścia alarmowe, obsługiwanie wielu dysków, nagrywarek kart pamięci, oraz praca w sieci i przez Internet.

Rejestrator cyfrowy jest idealnym rozwiązaniem dla ludzi ceniących funkcjonalność oraz bezawaryjne działanie Ceny rejestratorów są bardzo zróżnicowane od 1200 zł za rejestrator na 4 kamery z bardzo podstawowymi funkcjami do 8000 za rejestrator na 16 kamer posiadający większość wymienionych wcześniej funkcji. Większość instalowanych systemów monitoringu oparta jest właśnie na rejestratorze cyfrowym.

Karty komputerowe DVR

W raz z rejestratorami rynek zaczęły zdobywać komputerowe karty DVR Urządzeniem tym jest karta ze złączem PCI instalowana w komputerze klasy PC. Taka karta wraz z oprogramowaniem jest potężnym narzędziem i z powodzeniem może być sercem systemu telewizji przemysłowej.

Co zyskujemy, jeżeli zdecydujemy się oprzeć nasz system telewizji dozorowej na karcie DVR ? – Przede wszystkim system taki oferuje nam bardzo dużo możliwości przy przeważnie mniejszych nakładach finansowych niż na rejestratorze czy magnetowidzie poklatkowym

Możliwości, jakie może nam zaoferować karta DVR:

  • Nagrywanie w trybie cyklicznym (Bezobsługowe działanie systemu cctv)
  • Rozbudowa o kolejną kartę jest tańsza
  • Zaawansowana detekcja ruchu
  • Wyjścia alarmowe, na czujki ruchu
  • Wejścia audio (rejestruje również dźwięk)
  • Różne metody oraz stopnie kompresji zapisu
  • Wybór rozdzielczości, ilości klatek
  • Praca, konfiguracja przez siec oraz Internet
  • Różne tryby pracy i zapisu
  • Zaawansowane opcje przeglądania zapisanego materiału
  • Możliwość nagrywania materiału video na nośnikach optycznych (cdrw)
  • Obsługa kart pamięci (łatwy i szybki sposób przenoszenia materiału video)
  • Przeglądanie materiału w dowolnym komputerze (system FAT 32)
  • Obsługa urządzeń usb (napędy dyski)
  • Sterowanie głowicami obrotowymi PTZ
  • Konta użytkowników
  • Powiadamianie o zdarzeniu na telefon

Wśród komputerowych kart dvr występują ogromne różnice cenowe podyktowane są one różnicami w możliwościach funkcjonalności, prędkości (kl/s) stabilności pracy. Najprostsze modele można nabyć już za ok. 200 zł a najdroższe firmowe karty mogą kosztować nawet 8000zł

Podstawowym parametrem karty DVR jest jej prędkość przechwytywania obrazu. Spotykamy karty o prędkościach 16, 25, 50, 100, 200 kl/s Lecz prędkość nie jest jedynym wyznacznikiem ceny karty.

Inną ważna cecha jest Kompresja sprzętowa wideo. Pozwala ona na kompresje materiału video już na poziomie jego przechwytywania, co powoduje mniejsze obciążenie serwera CCTV oraz pozwala na przesyłanie obrazu z wielu kamer o dobrej jakości na jednej karcie.

Kompresja programowa również ma ogromne znaczenie Dobry algorytm kompresji, mnogość ustawień prędkości i rozdzielczości zapisu Video pozwala na optymalne ustawienie jakości do rozmiaru zapisywanego materiału.

Równie ważną rzeczą jak sama karta jest dołączone do niej oprogramowanie. Mimo iż większość funkcji jak jest porównywalna wśród różnych kart istnieją znaczące różnice albowiem, mimo iż tanie karty maja bardzo dużą ilość dodatkowych funkcji są one bardzo proste, mało konfigurowalne i przez to często nie użyteczne, lub zawodne.

Stabilność i niezawodność oprogramowania dołączonego do karty jest niezmiernie ważna i często też w znacznym stopniu dyktuje cenę karty

System telewizji dozorowej oparty na komputerze PC z kartą DVR pracującym pod systemem Windows jest bardzo narażony na niestabilność: błędy, zawieszenia systemu, wirusy komputerowe i wiele innych), dlatego oprogramowanie, które dostajemy z kartą musi być wysokiej jakości, aby pracowało stabilnie i nie powodowało problemów z praca komputera Droższe karty DVR firmy Geovision posiadają funkcje „watch dog” monitorująca stan oprogramowania i stabilność pracy całego systemu w razie potrzeby eliminując przyczynę niestabilności lub uruchamiając system ponownie.

Komputerowa karta DVR jest idealnym rozwiązanie m dla ludzi pragnących mieć potężne narzędzie do monitorowania domu, firmy, kontroli pracowników czy uczciwości klientów również przez Internet, przy niedużych nakładach finansowych

 

Rozwój systemów telewizji dozorowej (od analogowych do cyfrowych)

Aby zrozumieć budowę i istotę działania współczesnych systemów telewizji przemysłowej (CCTV), konieczne jest nie tylko zapoznanie się z podstawową terminologią obowiązującą w tych instalacjach, ale także z przemianami w ich budowie, które nastąpiły na przestrzeni lat. Z tego też względu na początku chciałbym przestawić podstawowe definicje oraz przemiany w budowie systemów CCTV, jakie następowały od początku ich powstania po dzień dzisiejszy.

1.1. Podstawowa terminologia

  • CCTV - (z ang. Closed-Circuit TeleVision - telewizja w układzie zamkniętym), inne nazwy to: telewizja dozorowa, telewizja przemysłowa, monitoring wizyjny, nadzór wideo. CCTV to system przekazywania obrazu (obecnie coraz częściej w połączeniu z przekazywaniem dźwięku) z określonych pomieszczeń lub obszarów w zamkniętym systemie odbiorczym, służący do nadzoru oraz zwiększenia bezpieczeństwa pomieszczeń lub przestrzeni, w obrębie których zostały zainstalowane kamery telewizji przemysłowej. Każdy system telewizji przemysłowej składa się z kilku niezbędnych elementów: kamer (analogowe lub cyfrowe), urządzenia rejestrującego obraz (np. rejestrator cyfrowy DVR, rejestrator sieciowy NVR), urządzenia wyświetlającego obraz (monitor lub telewizor), medium transmisyjnego (np. kabel koncentryczny, skrętka).
  • Kamera przemysłowa – urządzenie wizyjne, odpowiednio przystosowane do pracy w systemach CCTV. Kamera przemysłowa składa się z: przetwornika (element odpowiedzialny za przetwarzanie obrazu obiektu na sygnał elektryczny), obiektywu, zestawu urządzeń elektronicznych, które dokonują obróbki sygnału elektrycznego oraz innych elementów, np. wbudowany serwer WWW i FTP (kamery IP).
  • Obiektyw - układ optyczny służący do projekcji obrazu pożądanej sceny na powierzchnię światłoczułą przetwornika obrazu.
  • Rejestrator cyfrowy DVR (z ang. Digital Video Recorder) - urządzenie nagrywające analogowy sygnał wideo w cyfrowym formacie na dysku twardym lub na innym medium. Ze względu na budowę i funkcje można wyróżnić cyfrowe rejestratory wideo na bazie komputera klasy PC (wykorzystuje tzw. karty DVR z oprogramowaniem) oraz urządzenia w specjalnej obudowie wyprodukowane tylko i wyłącznie do celów nagrywania wideo w systemie telewizji przemysłowej.
  • Rejestrator sieciowy NVR (z ang. Network Video Recorder) – urządzenie nagrywające cyfrowy strumień wideo z kamer IP na dysku twardym lub na innym medium. Występuje w postaci samodzielnego urządzenia (z wyglądu jak rejestrator DVR) lub oprogramowania, które instaluje się na platformie komputera PC.
  • Monitor - urządzenie pozwalające na zamianę sygnału elektrycznego na sygnał optyczny, odpowiedni dla zmysłów człowieka.
  • Serwer wizyjny – urządzenie kodujące analogowy sygnał wideo z kamer telewizji przemysłowej do standardu cyfrowego (MJPEG, MPEG-4), tworząc z kamer analogowych kamery IP. Za pomocą serwerów wideo można zmodernizować analogową instalację telewizji przemysłowej do postaci cyfrowej (CCTV IP).
  • Medium transmisyjne – nośnik informacji, używanym do transmisji sygnałów w telekomunikacji i jest podstawowym elementem systemów telekomunikacyjnych (w tym także systemów telewizji przemysłowej). Możliwości transmisji zależą od parametrów użytego medium. Wyróżnia się media przewodowe (np. kabel koncentryczny, skrętka komputerowa) i bezprzewodowe (np. łącza radiowe).

1.2. Rozwój systemów telewizji przemysłowej

Systemy telewizji przemysłowej istnieją już od blisko 30 lat. Pierwsze tego typu instalacje złożone były tylko i wyłącznie z urządzeń analogowych. Z czasem dzięki rozwojowi technologicznemu instalacje CCTV stopniowo zmieniały się w cyfrowe. Współczesne systemy telewizji przemysłowej przeszły bardzo długą drogę od wczesnych lamp analizujących podłączonych do magnetowidów, do instalacji sieciowych, bazujących na kamerach IP/serwerach wizyjnych i oprogramowaniu. Pomiędzy systemami analogowymi i cyfrowymi istniało wiele rozwiązań pośrednich, a niektóre z nich wykorzystywane są po dzień dzisiejszy.

1.2.1. Analogowe systemy CCTV wykorzystujące magnetowidy VCR

Pierwszym rozwiązaniem jest budowa całkowicie analogowych systemów telewizji przemysłowej. Najprostszy, analogowy system CCTV składa się z analogowej kamery przemysłowej, magnetowidu VCR, monitora analogowego oraz okablowania koncentrycznego.

 

Schemat 1.1. Analogowy system telewizji przemysłowej (CCTV) zbudowany w oparciu o magnetowid VCR

Tego typu system jest instalacją całkowicie analogową, w której obraz z kamer przemysłowych jest rejestrowany przez magnetowid na nośnikach typu VHS. Sygnał wideo z kamer nie jest poddawany kompresji, co sprawia że materiał wizyjny zajmuje bardzo dużo przestrzeni na wykorzystywanym nośniku (podczas zapisu w trybie pełnoklatkowym jedna kaseta VHS wystarcza jedynie na 8 godzin nagrania). W przypadku budowy większych analogowych systemów CCTV (np. składających się z 4 kamer) należy zastosować specjalny podzielnik obrazu quad lub multiplekser. Podzielnik obrazu pozwala na rejestrację materiału wideo z więcej niż jednej kamery analogowej. Wizja z kamer przemysłowych przedstawiana jest na zwykłym analogowym monitorze. Rozwój technologiczny sprawił, że całkowicie analogowe systemy CCTV wyszły z użytku.

1.2.2. Analogowe systemy CCTV wykorzystujące rejestratory cyfrowe (DVR – ang. Digital Video Recorder)

Drugi ze sposób budowy systemów telewizji przemysłowej, będący połączeniem techniki analogowej i cyfrowej. Systemy nadzoru wideo tego typu przeważnie bazują na cyfrowych rejestratorach wizji.

 

Schemat 1.2. Analogowy system telewizji przemysłowej (CCTV) zbudowany w oparciu o rejestrator cyfrowy (DVR)

Schemat 1.2. przedstawia analogowy system telewizji przemysłowej z rejestratorem cyfrowym, zapisujący dane wideo na wbudowanych dyskach twardych HDD. Zastąpienie kaset VHS dyskami HDD, pozwala na wielogodzinne, a nawet wielotygodniowe rejestrowanie obrazu bez konieczności wymiany nośnika. Ponadto, w tak zaprojektowanym systemie CCTV obraz jest poddawany kompresji, a także cyfrowej obróbce, co pozwala na zmniejszenie jego rozmiarów i kosztów archiwizacji danych. W przypadku budowy systemu CCTV w oparciu o rejestrator cyfrowy (DVR) nie ma potrzeby używania quad/multiplekserów, ponieważ rejestrator spełnia też funkcję quad (podzielnika obrazu) lub multipleksera. Najistotniejsze zalety rejestratorów DVR to: brak konieczności wymiany taśm, eliminacja quad/multiplekserów, stała jakość obrazu, stabilna praca, obsługa dużej liczby kamer CCTV.

1.2.3. Analogowe systemy CCTV rejestratory cyfrowe z wbudowanym interfejsem sieciowym Ethernet

Kolejny model analogowego systemu CCTV z rejestratorem cyfrowym, który dodatkowo rozbudowano o interfejs sieciowy Ethernet, pozwalający na pracę w sieci lokalnej LAN lub globalnej Internet (obecnie najczęściej spotykany model systemu telewizji przemysłowej).

 

Schemat 1.3. Analogowy system telewizji przemysłowej (CCTV) zbudowany w oparciu o rejestrator cyfrowy z wbudowanym interfejsem sieciowym Ethernet

W tak zaprojektowanym systemie CCTV analogowy sygnał wideo jest przekształcany w rejestratorze DVR do formy cyfrowej i kompresowany, a następnie przesyłany przez sieć komputerową i oglądany na ekranie komputera, który może znajdować się nawet w bardzo dużej odległości od miejsca pracy systemu. Niektóre tak zbudowane systemy telewizji przemysłowej wymagają specjalistycznego oprogramowania klienckiego, zaś innym do zdalnego monitorowania wystarcza jedynie systemowa przeglądarka internetowa (przeważnie Internet Explorer). Możliwość prowadzenia zdalnego monitoringu za pomocą przeglądarki internetowej sprawia, że jest to rozwiązanie bardziej funkcjonalne od modelu przedstawionego na schemacie 1.2. Najważniejsze cechy użytkowe analogowego systemu CCTV z rejestratorem cyfrowym, posiadającym interfejs sieciowy Ethernet: zdalna obsługa systemu, podgląd obrazu przy pomocy komputera PC, palmtopa, telefonu komórkowego z dowolnego miejsca na świecie (po zapewnieniu dostępu do sieci Internet).

1.2.4. Systemy CCTV wykorzystujące serwery wizyjne

Analogowo-cyfrowy model systemu wizyjnego, zbudowany w oparciu o serwer wizyjny, przełącznik sieciowy oraz komputer PC ze specjalnym oprogramowaniem zarządzającym.

 

Schemat 1.4. Analogowo-cyfrowy system CCTV, wykorzystujący serwer wizyjny

W tym modelu systemu CCTV kamera analogowa jest podłączona do serwera wizyjnego, który przekształca obraz do postaci cyfrowej i kompresuje go. Serwer wizyjny jest podłączony do sieci: przesyła obraz poprzez przełącznik sieciowy do komputera, gdzie następnie jest on zapisywany na jego dyskach twardych. Jest to swojego rodzaju rozwiązanie hybrydowe, ponieważ pozwala w jednym systemie na pracę zarówno kamer analogowych, jak i cyfrowych (kamery IP). Zalety tego typu instalacji wizyjnych to: możliwość zdalnego rejestrowania obrazu, wykorzystanie standardowej sieci IP, skalowalność, możliwość rozbudowy systemu o nowoczesne kamery IP.

1.2.5 Sieciowe systemy CCTV IP wykorzystujący kamery IP i oprogramowanie

Najnowszy z modeli współczesnych systemów telewizji przemysłowej, bazujący na kamerach IP (urządzenia cyfrowe z wbudowanym serwerem WWW i FTP) i specjalnym oprogramowaniu zarządzającym.

 

Schemat 1. 5. Sieciowy system telewizji przemysłowej (CCTV IP), wykorzystujący kamery IP i oprogramowanie

W takim układzie kamera samodzielnie przekształca obraz do postaci cyfrowej i kompresuje go, natomiast dzięki wbudowanemu serwerowi WWW i FTP może pracować w sieci LAN lub Internet. Obraz z kamery jest przesyłany przez sieć IP bezpośrednio do komputera PC, wyposażonego w specjalne oprogramowanie zarządzające. Tak skonstruowany system telewizji przemysłowej jest instalacją całkowicie cyfrową, nie posiadającą ani jednego elementu analogowego (stąd też nazwa sieciowy system telewizji przemysłowej CCTV IP). Podstawowe zalety użytkowe tego typu instalacji telewizji przemysłowej: stała jakość obrazu (brak strat jakości po przesłaniu go z kamery do obserwatora, niezależnie od miejsca w jakim się znajduje), możliwość stosowania nowoczesnych kamer IP (np. kamer megapikselowych), pełna uniwersalność oraz skalowalność. Obecnie systemy CCTV IP cieszą się coraz większą popularnością (ze względu na swoje możliwości), stąd też w niedalekiej przyszłości całkowicie zastąpią instalacje analogowe i analogowo-cyfrowe (hybrydowe).