Техническое руководство по сетевому видеонаблюдению Axis PDF

Техническое руководство по сетевому видеонаблюдению. Технологии и факторы, которые необходимо учитывать для правильного развертывания систем сетевого видеонаблюдения и дистанционного мониторинга.  2 Техническое руководство по сетевому видеонаблюдению от компании Axis Точкой отсчета стремител...

Техническое руководство по сетевому видеонаблюдению. Технологии и факторы, которые необходимо учитывать для правильного развертывания систем сетевого видеонаблюдения и дистанционного мониторинга.  2 Техническое руководство по сетевому видеонаблюдению от компании Axis Точкой отсчета стремительного развития рынка оборудования сетевого видеонаблюдения стало появление первой в мире сетевой видеокамеры, представленной компанией Axis в 1996 году. Растущая популярность сетевого видеонаблюдения наглядно демонстрирует, что процесс перехода с устаревшей аналоговой аппаратуры на передовые сетевые тех- нологии необратим, потому что последние намного эффективней, современней, удобней и проще. Нельзя не отметить значительный шаг, сделанный в направлении повышения качества видеоизображения. Уже никого не удивишь видеокамерами наблюдения, поддерживающи- ми стандарт изображения высокой четкости (HDTV), так же постоянно появляющимися новыми моделями, которые предлагают всё большее и большее разрешение. Существуют видеокамеры, способные хорошо работать как в условиях недостаточной освещенности, и даже полной темноте, так и сложных условиях освещенности, например, при наличии в кадре участков, сильно отличающихся по контрастности. Благодаря всему этому системы видеонаблюдения становятся все совершенней и эффективней. Устанавливаемые в видео- камеры и видеокодеры процессоры, становятся и быстрей, и “умней”. Кроме того, активно применяются различные технологии сжатия изображения и разрабатываются новые алго- ритмы управления диафрагмой объектива видеокамеры, в частности P-Iris. С каждым днем расширяется ассортимент продукции, способного удовлетворить расту- щие требования потребителей. Это и миниатюрные, а некоторые даже практически со- вершенно незаметные видеокамеры для скрытого наблюдения, и тепловизионные сетевые камеры. Огромный выбор объективов, имеющих разное поле зрения, от длиннофокусных до панорамных (360°). Отличительная черта всей продукции компании Axis - это удобство монтажа и эксплуатации. Например, предлагаемые компанией уличные видеокамеры уже имеют всепогодные кожухи. Практически все видеокамеры и видеокодеры компании Axis поддерживают технологию питания по сети (PoE), поэтому не требуют отдельных кабелей питания, а значит, такие видеокамеры проще устанавливать. Многие модели фиксиро- ванных видеокамер с варифокальной оптикой (обычных и купольных) предусматривают возможность дистанционной фокусировки и настройки углов обзора с компьютера. Кроме того, многие фиксированные видеокамеры могут передавать видеопотоки в специальном формате, когда лишние части изображения устраняются путем переориентации изобра- жения в вертикальное положение, что зачастую позволяет и увеличить зоны покрытия, например в коридорах и на лестничных площадках. Управление видеокамерами и видеопотоками стало значительно проще. Спектр поддержи- ваемых современных функций видеонаблюдения постоянно расширяется. На рынке име- ется широкий выбор специализированного программного обеспечения для самых разных систем видеонаблюдения, начиная от небольших систем, насчитывающих несколько ви- деокамер и устанавливаемых в магазинах, и заканчивая огромными системами, в состав которых входят сотни видеокамер, установленных зачастую на нескольких объектах, гео- графически разнесенных друг от друга. Оборудование, поддерживающее стандарт ONVIF, легко интегрируется в другие системы, в состав которых входят устройства и программ- ное обеспечение других производителей, которые также поддерживают стандарт ONVIF.  3 Объемы передаваемых по сети данных увеличиваются, и соответственно совершенству- ются технологии, призванные сделать передачу данных по проводным и беспроводным сетям более надежной и безопасной. Технический прогресс не обошел и устройства хране- ния данных, особенно те, что предназначены для небольших систем видеонаблюдения. На рынке имеются сравнительно недорогие современные сетевые хранилища (NAS) большого объема, способные хранить терабайты данных, и карты памяти, которые устанавлива- ются прямо в видеокодеры или видеокамеры и могут хранить видеозаписи, сделанные в течение недели и больше. Ассортимент оборудования сетевого видеонаблюдения постоянно расширяется, и его воз- можности и функционал также постоянно растут. Все эти темы будут подробно рассмо- трены в настоящем Техническом Руководстве, в котором будет рассказано о разных тех- нологиях сетевого видеонаблюдения и профильном оборудовании, имеющемся на рынке. 4 СОДЕРЖАНИЕ 1. Сетевое видеонаблюдение: введение, преимущества и области применения 9 1.1 Введение в сетевое видеонаблюдение 9 1.2 Преимущества10 1.3 Области применения 14 1.3.1 Торговля14 1.3.2 Транспорт14 1.3.3 Банки и финансы 15 1.3.4 Уличное наблюдение 15 1.3.5 Общеобразовательные учреждения 15 1.3.6 Государственные учреждения 16 1.3.7 Лечебно-оздоровительные учреждения 16 1.3.8 Промышленность16 1.3.9 Стратегические объекты 16 2. Сетевые видеокамеры  17 2.1 Что такое сетевая видеокамера? 17 2.1.1 Платформа AXIS Camera Application Platform 19 2.1.2 Интерфейс программирования 20 2.1.3 Спецификация ONVIF 20 2.2 Технологии для сложных условий 20 2.2.1 Светосильность объектива (f-число) 20 2.2.2 Диафрагма20 2.2.3 Круглосуточная работа (день/ночь) 21 2.2.4 Инфракрасная подсветка 21 2.2.5 Технология Lightfinder 22 2.2.6 Разрешение/мегапиксель22 2.2.7 Контроль экспозиции 23 2.2.8 Широкий динамический диапазон 23 2.2.9 Тепловое излучение 24 2.3 Особенности видеокамер, облегчающие установку 24 2.3.1 Уличное исполнение 24 2.3.2 Настроенный фокус 24 2.3.3 Дистанционная настройка фокуса и оптического увеличения25 2.3.4 Дистанционная настройка заднего фокуса 25 2.3.5 Регулирование видеокамеры по трем осям 25 2.3.6 Коридорный формат 25 2.3.7 Функция подсчета количества пикселей 26 2.4 Типы сетевых видеокамер  26 2.4.1 Фиксированные сетевые видеокамеры 27 2.4.2 Фиксированные купольные сетевые видеокамеры 27 2.4.3 Возможности фиксированных и фиксированных купольных видеокамер с матрицей 1Мп+ 28 2.4.4 Малозаметные сетевые видеокамеры 30 2.4.5 Сетевые PTZ-видеокамеры 31 2.4.6 Сетевые тепловизионные камеры 35 2.5 Критерии выбора сетевой видеокамеры 37  5 3. Характеристики видеокамеры 41 3.1 Светочувствительность41 3.2 Характеристики объектива 42 3.2.1 Поле зрения 42 3.2.2 Совместимость объектива и матрицы 44 3.2.3 Стандартные крепления объективов 45 3.2.4 F-число и экспозиция 45 3.2.5 Типы управления диафрагмой: фиксированная диафрагма, ручное или автоматическое управление, точное управление (P-Iris) 46 3.2.6 6 Глубина резкости 48 3.3 Отключаемый инфракрасный фильтр (функция день/ночь) 49 3.4 Матрицы50 3.5 Технологии развертки изображения 52 3.5.1 Чересстрочная развертка 52 3.5.2 Прогрессивная развертка 52 3.6 Контроль экспозиции 53 3.6.1 Приоритет экспозиции 53 3.6.2 Зоны экспозамера 54 3.6.3 Динамический диапазон 54 3.6.4 Компенсация контровой засветки 55 3.7 Установка сетевой видеокамеры 55 4. Видеокодеры59 4.1 Что такое видеокодер? 59 4.1.1 Компоненты видеокодера и критерии выбора 60 4.1.2 Обработка событий и функции видеонаблюдения 61 4.2 Корпусные видеокодеры 62 4.3 Бескорпусные видеокодеры 62 4.4 Видеокодеры для аналоговых PTZ-видеокамер 63 4.5 Устранение чересстрочности 64 4.6 Видеодекодер Axis 65 5. Защита от внешних факторов 67 5.1 Защита и классы защиты 67 5.2 Кожухи68 5.3 Прозрачные кожухи  69 5.4 Установка фиксированной видеокамеры в кожух 70 5.5 Защита от вандалов и попыток порчи видеокамеры 70 5.5.1 Антивандальная защита 70 5.5.2 Конструкция видеокамеры/кожуха 71 5.5.3 Установка71 5.5.4 Место установки видеокамеры 71 5.5.5 Специальные функции видеонаблюдения 71 5.6 Типы установки 72 5.7 Крепление на потолок 72 5.8 Крепление на стену 72 5.9 Крепление на столб 72 5.10 Крепление на парапет 73 6 6. Разрешение видеоизображения 75 6.1 Разрешения стандартов NTSC и PAL 75 6.2 Разрешения стандарта VGA 76 6.3 Разрешения более одного мегапикселя 77 6.4 Разрешения стандарта высокой четкости (HDTV) 78 7. Сжатие изображения 79 7.1 Принципы сжатия изображения 79 7.1.1 Видеокодек79 7.1.2 Сжатие изображения и сжатие видео 80 7.2 Форматы сжатия 83 7.2.1 Формат Motion JPEG 83 7.2.2 Формат MPEG-4 83 7.2.3 Формат H.264 или MPEG-4 Part 10/AVC 84 7.3 Переменный и постоянный битрейт  84 7.4 Сравнение стандартов 85 8. Звук87 8.1 Применение звука в системах видеонаблюдения  87 8.2 Поддержка звука и оборудование 88 8.3 Режимы передачи звука 89 8.3.1 Симплексный режим 89 8.3.2 Полудуплексный режим 90 8.3.3 Дуплексный режим 90 8.4 Обнаружение звука 90 8.5 Сжатие звука 90 8.5.1 Частота дискретизации 91 8.5.2 Битрейт91 8.5.3 Аудиокодеки91 8.6 Синхронизация звука и видео 91 9. Сетевые технологии 93 9.1 Локальная сеть и сеть Ethernet 93 9.1.1 Типы сетей Ethernet 94 9.1.2 Подсоединение сетевых устройств и сетевой коммутатор 95 9.1.3 Технология питания по сети (PoE) 97 9.2 Передача данных по Интернет 99 9.2.1 IP-адресация100 9.2.2 Сетевые адреса IPv4 101 9.2.3 Сетевые адреса IPv6 104 9.2.4 Протоколы передачи данных в сетевом видеонаблюдении 106 9.3 Виртуальные сети (VLAN) 106 9.4 Сервис QoS 107 9.5 Сетевая безопасность 108 9.6 Аутентификация по имени пользователя и паролю 108 9.7 Список разрешенных сетевых адресов 108 9.8 Стандарт IEEE 802.1X 109 9.9 Методы шифрования HTTPS и SSL/TLS 109 9.10 Сеть VPN (виртуальная частная сеть) 110  7 10. Беспроводная связь 111 10.1 802.11 Стандарты беспроводной связи (WLAN) 111 10.2 Безопасность беспроводной сети 112 10.2.1 Стандарт шифрования WEP (Wired Equivalent Privacy) 112 10.2.2 Стандарт защищенного доступа Wi-Fi Protected Access 112 10.2.3 Рекомендации113 10.3 Беспроводные мосты 113 10.4 Беспроводные ячеистые сети 113 11. Программное обеспечение видеонаблюдения 115 11.1 Типы программного обеспечения видеонаблюдения 116 11.1.1 Децентрализованная программа видеонаблюдения AXIS Camera Companion для небольших систем видеонаблюдения 116 11.1.2 Сервис видеохостинга для системы видеонаблюдения на нескольких мелких объектах 117 11.1.3 Централизованная программа видеонаблюдения AXIS Camera Station с архитектурой клиент-сервер для систем видеонаблюдения среднего масштаба 118 11.1.4 Приложения для больших и малых систем видеонаблюдения от партнеров компании Axis 119 11.2 Возможности программ видеонаблюдения 120 11.2.1 Просмотр изображения 120 11.2.2 Передача нескольких видеопотоков 120 11.2.3 Видеозапись121 11.2.4 Запись и хранение 122 11.2.5 Обработка событий и функции видеонаблюдения 122 11.2.6 Администрирование и управление 126 11.2.7 Безопасность126 11.3 Интегрированные системы видеонаблюдения 127 11.3.1 Кассово-платежные системы (POS-системы) 127 11.3.2 Системы контроля и управления доступом 128 11.3.3 Система управления зданием 128 11.3.4 Системы управления технологическими процессами 129 11.3.5 Системы радиочастотной идентификации 129 12. Полоса пропускания и хранение видеозаписей 131 12.1 Расчет необходимой ширины канала и объема памяти для хранения видеозаписей 131 12.1.1 Расчет пропускной способности сети 131 12.1.2 Расчет объема памяти для хранения видеозаписей 132 12.2 Хранение видеозаписей на локальном накопителе 134 12.2.1 Хранение видеозаписей на картах памяти SD или сетевых хранилищах 135 12.3 Хранение видеозаписей на сервере 136 12.4 Сетевое хранилище и сеть хранения данных 136 12.5 Хранилища с резервированием 137 12.6 Конфигурации систем видеонаблюдения 138 8 13. Утилиты и источники информации 143 14. Axis Communications’ Academy 145 ГЛАВА 1 Сетевое видеонаблюдение: введение, преимущества и области применения 9 1. Сетевое видеонаблюдение: введение, преимущества и области применения Сетевое видеонаблюдение, равно как и другие виды передачи дан- ных, например, электронная почта, сетевой серфинг и IP-телефония, осуществляется по проводным и беспроводным сетям (по протоколу IP). Цифровые аудио- и видеосигналы передаются по той же сети, что и остальные данные. Сетевое видеонаблюдение предлагает множе- ство преимуществ по сравнению с традиционными аналоговыми си- стемами видеонаблюдения (CCTV), особенно когда речь идет об охра- не и обеспечении безопасности. В этой главе мы подробнее рассмотрим, что такое сетевое видеона- блюдение, узнаем его недостатки и преимущества, а также как и где оно применяется. В тексте будут часто встречаться примеры срав- нения сетевого и аналогового видеонаблюдения, чтобы читатели на- гляднее видели возможности и потенциал цифровой системы сетево- го видеонаблюдения. 1.1 Введение в сетевое видеонаблюдение Цифровое видеонаблюдение, также известное как сетевое видеонаблюдение, применяется для охраны и обеспечения безопасности, используя для передачи цифровых аудио/виде- осигналов и других данных проводные и беспроводные сети. В случае применения тех- нологии Power over Ethernet (PoE), подключение устройств видеонаблюдения в такую сеть позволит им получать от нее питание. Система сетевого видеонаблюдения позволяет записывать видео, воспроизводить виде- озаписи и просматривать изображение с видеокамер, находясь где угодно. Для этого до- статочно просто иметь компьютер, подсоединенный к соответствующей локальной (LAN) или глобальной (WAN) сети, например Интернет. Ключевыми компонентами любой системы сетевого видеонаблюдения являются сетевая видеокамера, видеокодер (при помощи которого аналоговые видеокамеры подсоединяют- ся к сети), сеть, сервер, хранилище данных и программное обеспечение для видеонаблю- дения. Поскольку сетевая видеокамера и видеокодер являются компьютеризированным оборудованием, иначе говоря, работают во взаимодействии с компьютером, аналоговая видеокамера не имеет тех возможностей и функций, которые имеют они. Сетевая виде- окамера, видеокодер и программное обеспечение видеонаблюдения - это краеугольные камни любой системы сетевого видеонаблюдения.  10 ГЛАВА 1 Сетевое видеонаблюдение: введение, преимущества и области применения Сетевые камеры Axis Видеокодеры Axis IP-СЕТЬ INTERNET PS1 P ower-one 0 - NETWORK PS2 FNP 30 ACTIVITY 0 - Power-one 1 2 3 FANS 100-240 AC AXIS Q7900 Rack 4 FNP 30 Компьютер с ПО 50-50 Hz Удаленный доступ LOOP 4-2 A 100-240 AC 50-50 Hz 4-2 A AC POWER POWER AXIS Q7406 Video Encoder для управления через веб-браузер видео Blade AXIS Q7406 Video Encoder Blade Аналоговые камеры РИС 1.1a В состав системы сетевого видеонаблюдения входят разные компоненты, например, сетевые ви- деокамеры, видеокодеры и программное обеспечение видеонаблюдения. Все другие компоненты являются стандартным IT оборудованием, включая хранилища данных, серверы и сетевую аппаратуру. Сеть, сервер и хранилища данных - это стандартное IT оборудование. Одно из главных преимуществ сетевого видеонаблюдения как раз и состоит в том, что можно использовать обычное оборудование, которое легко найти в магазинах. К остальным составляющим си- стемы сетевого видеонаблюдения относятся различные принадлежности, например, кре- пления, инжекторы питания (PoE), пульты видеонаблюдения. Каждый компонент системы сетевого видеонаблюдения будет рассмотрен подробнее в следующих главах. 1.2 Преимущества Полностью цифровая система сетевого видеонаблюдения имеет расширенный функцио- нал и предлагает огромное количество преимуществ по сравнению с традиционной ана- логовой системой видеонаблюдения. В частности, среди преимуществ можно отметить высокое качество изображения, удаленный доступ, обработку событий и современные функции видеонаблюдения, возможность интеграции в другие системы, лучшую масшта- бируемость, эксплуатационную гибкость и сниженные расходы. > Высокое качество изображения: Система видеонаблюдения должна обеспечивать вы- сокое качество изображения, чтобы можно было четко рассмотреть происшествие и идентифицировать личности людей и объекты, принимающие в нем участие. Сетевая видеокамера, поддерживающая прогрессивную развертку, оснащенная матрицей с од- ним и более мегапикселями и поддерживающая стандарт HDTV, обеспечивает более высокое качество и разрешение изображения, чем аналоговая видеокамера. Подробнее о качестве изображения см. главы 2, 3 и 6. Кроме того, качество изображения гораздо проще сохранить в системе сетевого виде- онаблюдения, чем аналоговой системе. В современных аналоговых системах видеона- блюдения, в которых в записывающем устройстве используется цифровой видеореги- стратор (DVR), происходит очень много аналого-цифровых преобразований. Сначала видеокамера преобразует аналоговый сигнал в цифровой, затем преобразует его об- ратно в аналоговый для передачи на другое устройство, а перед записью аналоговый сигнал снова преобразуется в цифровой. Качество изображения ухудшается после каждого преобразования видеосигнала из аналогового в цифровой, и наоборот. Кроме того, на качество изображения влияет длина кабеля: чем больше расстояние передачи аналогового видеосигнала, тем слабее он становится. В полностью цифровой системе ГЛАВА 1 Сетевое видеонаблюдение: введение, преимущества и области применения 11 сетевого видеонаблюдения видеосигнал с сетевой видеокамеры оцифровывается только один раз, поэтому нет никаких лишних преобразований видеосигнала, и нет ухудшения качества изображения в зависимости от расстояния, на которое он передается. > Удаленный доступ: Сетевые видеокамеры и видеокодеры предусматривают возмож- ность удаленного доступа и конфигурирования, поэтому в любое время разные поль- зователи, находящиеся за любыми подсоединенными к сети компьютерами, которые географически могут находиться практически где угодно, могут воспроизводить виде- озаписи или просматривать изображения прямо с видеокамер. Это очень важное пре- имущество, особенно когда нужно предоставить доступ к видеоматериалам сторонним лицам или организациям, например, органам охраны правопорядка или центру экс- тренного реагирования. > Обработка событий и современные функции видеонаблюдения: традиционные систе- мы видеонаблюдения обычно записывают слишком много видеоматериала, на анализ которого зачастую просто не хватает времени. В сетевом видеонаблюдении и эта про- блема решается разными способами. Например, сетевые видеокамеры и видеокодеры можно запрограммировать таким образом, чтобы видеозапись включалась только в определенной ситуации. Это может происходить по расписанию или при возникнове- нии определенного события. Таким образом, записывается только видеоматериал, ко- торый представляет реальный интерес. Видеозаписям можно назначать метки (мета- данные), по которым будет гораздо проще найти среди них ту, которая нужн. Устройства видеонаблюдения компании Axis поддерживают такие современные функ- ции видеонаблюдения, как обнаружение движения, активное оповещение о попытках порчи видеокамеры, детекция звука и пересечение виртуальной контрольной линии. За счет установки поддерживаемых приложений от сторонних разработчиков, можно до- полнительно получить такие функции как регистрация и подсчет количества людей, составление карты зон наибольшей активности. Кроме того, устройства имеют входы и выходы, предназначенные для подсоединения внешних устройств, например, осве- щения. Поскольку устройства поддерживают такие полезные функции, достаточно про- сто указать условия или события, при которых будет формироваться сигнал тревоги. Когда произойдет определенное событие, устройства могут автоматически выполнять заданные на этот случай действия. В частности, это может быть включение видеозапи- си на одном или нескольких охраняемых системой объектах, включение внешних устройств, например, аварийной сигнализации, освещения, запирание/отпирание дверных замков, рассылка предупредительных сообщений по указанным адресам. Настройка параметров обработки событий может выполняться в браузере через до- машнюю страницу устройства видеонаблюдения или в программном обеспечении ви- деонаблюдения. Подробнее о программном обеспечении для видеонаблюдения см. главу 11. > Легкая интеграция и перспективность: Сетевые устройства видеонаблюдения, под- держивающие открытые стандарты, можно легко интегрировать в разные системы управления видеонаблюдением. Кроме того, видеосигнал с сетевой видеокамеры мо- жет передаваться в другие системы безопасности, например, систему управления зда- нием, систему контроля и управления доступом, POS-систему магазина. А вот анало- говые системы очень редко поддерживают открытые стандарты и могут интегрироваться в другие системы. Подробнее об интеграции в другие системы см. главу 11.  12 ГЛАВА 1 Сетевое видеонаблюдение: введение, преимущества и области применения РИС 1.2a Настройка параметров события в браузере на домашней страничке сетевого устройства видеона- блюдения. > Масштабируемость и эксплуатационная гибкость: систему сетевого видеонаблюдения со временем можно расширять, даже по одной видеокамере, а в аналоговые системы видеонаблюдения обычно нельзя добавлять по одной видеокамере. Базовое оборудо- вание можно добавлять из расчета на 4 или 16 камер. В сетевых системах видеона- блюдения передача аудио/видеосигнала и обмен данными между разными сетевыми устройствами, программами происходит по одной проводной или беспроводной сети. Видеосигналы, аудиосигналы, команды PTZ-управления, входящие/исходящие коман ды, питание и другие данные передаются по одному кабелю, таким образом в систему сетевого видеонаблюдения можно добавить любое количество устройств без необхо- димости значительной и дорогостоящей модернизации сетевой инфраструктуры. А вот в аналоговой системе всё по-другому. В аналоговой системе приходится проклады- вать отдельный кабель (обычно коаксиальный) от каждой видеокамеры до места, где происходит запись/просмотр видеосигнала. Также могут потребоваться отдельный аудиокабель и кабель для передачи команд PTZ-управления. Сетевые устройства можно разместить и подключить к сети практически в любом ме- сте, а сама система видеонаблюдения может быть по желанию открытой или закры- той. Поскольку система сетевого видеонаблюдения использует стандартное сетевое оборудование и сетевые протоколы, это служит явным преимуществом при ее рас- ширении. Например, в целях повышения сохранности видеоматериала, видеозаписи можно хранить на резервируемых серверах, размещенных в разных местах. Также можно использовать средства автоматического распределения нагрузки, сетевого управления и обслуживания. Ничего из вышеперечисленного в рамках аналоговой си- стемы видеонаблюдения реализовать невозможно. > Снижение расходов: как правило, суммарные эксплуатационные расходы на систему сетевого видеонаблюдения ниже, чем на традиционную аналоговую систему видеона- блюдения (CCTV). Обычно в эксплуатирующей организации уже имеется действующая сетевая инфраструктура, которая используется в собственных целях, поэтому ее мож- но использовать для внедрения сетевого видеонаблюдения. Кроме того, развертыва- ние проводной или беспроводной сети обходится намного дешевле прокладки тради- ционных коаксиальных и оптоволоконных кабелей, используемых в аналоговой системе видеонаблюдения. Кроме того, цифровые видеосигналы можно передавать по всему миру через любые взаимодействующие между собой инфраструктуры. ГЛАВА 1 Сетевое видеонаблюдение: введение, преимущества и области применения 13 Стоимость оборудования и обслуживания тоже получается ниже, потому что про- граммное обеспечение и хранение данных осуществляется на стандартных серверах, а не на собственном оборудовании, например, цифровом видеорегистраторе, как в ана- логовых системах видеонаблюдения. Кроме того, система сетевого видеонаблюдения открывает дополнительные возмож- ности, способствующие повышению эффективности коммерческой деятельности. Например, есть очень полезные для магазинов и маркетов функции видеоанализа, ко- торые позволяют составить картину перемещения покупателей по торговым площа- дям и повысить объемы продаж товаров. Кроме того, сетевое оборудование видеонаблюдения может поддерживать технологию питания по сети (PoE). Такие сетевые устройства могут получать электропитание от инжектора питания или коммутатора с поддержкой технологии PoE по тому же Ethernet-кабелю, по которому передаются данные (и видеосигналы). Таким образом, нет необходимости устанавливать источник питания вблизи видеокамеры. За счет применения технологии PoE можно существенно сократить расходы на установку и повысить надежность системы видеонаблюдения. Подробнее о технологии питания по сети см. главу 9. Сетевая камера с поддержкой PoE 3115 Сетевая камера без поддержки PoE Источник Коммутатор с бесперебойного Активный сплиттер поддержкой технологии PoE питания (ИБП) Мощность Ethernet Power over Ethernet РИС 1.2b Система, где реализована технология питания по сети (PoE). > Защищенное соединение: можно разными способами обеспечить безопасность сете- вых устройств видеонаблюдения и передаваемых видеопотоков. В частности, можно использовать защиту в виде имени пользователя и пароля, списка разрешенных сете- вых адресов, аутентификации по IEEE 802.1X и шифрование данных по HTTPS (SSL/TLS) или VPN. Аналоговые видеокамеры не предусматривают возможности шифрова ния передаваемых данных или использования имени пользователя и пароля. Любой может подсоединиться к линии передачи видеосигнала или подменить видеосигнал с анало- говой видеокамеры на другой видеосигнал. Кроме того, сетевые устройства видеона- блюдения поддерживает разграничение прав доступа по уровням. Подробнее о сетевой безопасности см. главы 9 и 10. Необходимо отметить, что действующие аналоговые системы видеонаблюдения можно частично модернизировать в системы сетевого видеонаблюдения при помощи видео- кодеров и медиаконверторов, которые могут выступать соединительным звеном между имеющимися коаксиальными кабелями и сетью Ethernet. Подробнее о видеокодерах и декодерах см. главу 4.  14 ГЛАВА 1 Сетевое видеонаблюдение: введение, преимущества и области применения 1.3 Области применения Сетевое видеонаблюдение находит применение практически во всех областях. Чаще всего оно применяется в целях обеспечения безопасности или дистанционного наблюдения за людьми, собственностью, какой-либо деятельностью. Все большую популярность сетевое видеонаблюдение приобретает как средство повышения эффективности бизнеса и ком- мерческой деятельности, потому что поддерживает большое количество разных полезных функций. Далее приведены некоторые типовые области применения в ключевых отраслях. 1.3.1 Торговля Системы сетевого видеонаблюдения в магазинах позволяют значительно сократить количество краж, повысить безопасность персонала и оптимизировать работу склада. Главное преимуще- ство системы сетевого видеонаблюдения заключается в том, что ее можно легко интегрировать в системы электронного коди- рования товаров (электронными бирками) и автоматизирован- ные кассово-платежные системы (POS-системы), что позволит получить более полную общую картину. Система может быстро выявить потенциальную угрозу и сокращает количество ложных сигналов тревоги. Система сетевого видеонаблюдения имеет очень высокий уровень взаимодействия с другими системами и очень быстро окупается. Система сетевого видеонаблюдения, поддерживающая современные функции видеона- блюдения, поможет выявить самые посещаемые витрины и прилавки магазина и опреде- лить потребительский спрос на товары. Получив такую информацию, владелец магазина сможет оптимально распределить прилавки и выставочные витрины в торговом поме- щении. Кроме того, система сетевого видеонаблюдения может подсчитывать количество людей, входящих и покидающих магазин. Эта информация будет полезна, например, для анализа необходимого количества персонала магазина и количества касс, чтобы покупа- тели долго не стояли в длинных очередях. 1.3.2 Транспорт Сетевое видеонаблюдение помогает обезопасить пассажиров, персонал и имущество на всех видах транспорта. На обществен- ном транспорте все видеокамеры наблюдения, установленные на вокзалах, станциях, автобусах, поездах и железнодорожных тоннелях, можно подсоединить к диспетчерской. При любом про- исшествии сотрудники службы безопасности в диспетчерской смогут в реальном времени просмотреть изображение с соответ- ствующей видеокамеры и оперативно принять решение. В аэро- портах помимо обеспечения безопасности, сетевое видеонаблю- дение становится важным средством повышения эффективности предоставления различных сервисов, например, на парковках, в магазинах, зонах регистрации на рейс, местах общественного питания. В портах и таможенно-логистических терминалах очень востребованы функции обнару- жения движения, поддерживаемые системами сетевого видеонаблюдения. Системы ав- томатически предупреждают сотрудников службы безопасности о нарушении периметра. Кроме того, система сетевого видеонаблюдения помогает оперативно реагировать на про- исшествия и может отслеживать потоки автомашин, чтобы они меньше стояли в очередях ГЛАВА 1 Сетевое видеонаблюдение: введение, преимущества и области применения 15 и правильно распределялись. Компания Axis выпускает самые разные сетевые видеокаме- ры, пригодные для установки внутри и снаружи помещения, и выдерживающие различные виды воздействий. Например, для подвижных составов, таких как поезда и автобусы, ком- пания Axis предлагает сетевые видеокамеры, выдерживающие разные критические тем- пературы, высокую влажность и запыленность, сильную вибрацию и попытки вандализма. 1.3.3 Банки и финансы В банковских учреждениях видеонаблюдение используется уже давным-давно, и хотя пока еще большая часть систем анало- говые, при установке новых систем и модернизации старых, предпочтение отдается сетевым системам. При помощи такой системы банки могут эффективнее отслеживать работу своих подразделений, филиалов и банкоматов из центральной дис- петчерской. Система может автоматически передавать сигнал тревоги при попытке порчи банкомата или его неисправности (подсоединение скиммера, застревание в банкомате карточки или денежных купюр). Все изображения передаются в качестве HDTV, поэтому впоследствии при расследовании можно в деталях рассмотреть место и лица участников происшествия. 1.3.4 Уличное наблюдение Сетевое видеонаблюдение считается одним из самых эффек- тивных способов борьбы с криминальными происшествиями и защиты жителей. Такая система одновременно и обнаруживает происшествия, и служит в качестве превентивного средства. При помощи беспроводных сетей такое видеонаблюдение можно развернуть по всему городу. За счет применения сетевых виде- окамер можно ощутимо снизить расходы на установку, потому что они очень быстро и легко устанавливаются, а также предус- матривают возможность удаленной настройки фокуса и параме- тров по сети. Благодаря возможностям, предлагаемым сетевым видеонаблюдением, офицеры полиции могут оперативно выезжать на происшествия, уви- дев их в реальном времени на экранах мониторов. 1.3.5 Общеобразовательные учреждения Системы сетевого видеонаблюдения предотвращают акты ван- дализма и надежно защищают персонал, учеников и посетите- лей самых разных общеобразовательных учреждений, начиная с детских садов и заканчивая университетами. Они ведут надежное наблюдение внутри помещений и на прилегающей территории, и обеспечивают высокое качество изображения, которое позво- ляет легко идентифицировать личность человека и рассмотреть мелкие детали. Кроме того, сетевые видеокамеры могут авто- матически подавать сигналы тревоги. Например, при попытке порчи (изменения ее направленности, заслонаобъектива и т.д.) или в случае подозрительного шума или движения внутри помещения после окончания рабочего дня, видеокамера может в реальном времени передавать изображение в комнату охраны. Кроме того, сетевое видеонаблюдение можно использовать и в «мирных» целях, например, для дистанционного обучения студентов, которые по каким-либо причинам не могут лично посещать занятия. Такую систему можно очень легко внедрить в имеющуюся сетевую инфраструктуру, сэкономив на установке и обслуживании.  16 ГЛАВА 1 Сетевое видеонаблюдение: введение, преимущества и области применения 1.3.6 Государственные учреждения Сетевое видеонаблюдение может использоваться органами ох- раны правопорядка, военными и пограничниками. Кроме того, такие системы прекрасно защищают самые разные обществен- ные места, начиная от зданий музеев и библиотек, и заканчивая зданиями суда и тюрьмами. Видеокамеры, размещенные у входов и выходов, могут в круглосуточном режиме регистрировать всех входящих и выходящих из здания. Они помогут защититься от вандализма и повысить безопасность персонала и посетителей. 1.3.7 Лечебно-оздоровительные учреждения В больницах и лечебно-оздоровительных учреждениях сетевое видеонаблюдение позволяет повысить общий уровень безопас- ности персонала, пациентов и посетителей. В случае тревоги со- трудники службы безопасности и персонал учреждения смогут получить изображение с камер наблюдения в приемном отде- лении, психиатрическом отделении, комнате медицинского иму- щества, и составить картину текущей обстановки. Кроме того, видеокамеры, обеспечивающие высокое качество изображения, могут использоваться для удаленного наблюдения за пациента- ми, дистанционного обучения и т. д. 1.3.8 Промышленность Сетевое видеонаблюдение является не только эффективным средством обеспечения безопасности и охраны периметра, но и контроля технологических процессов, повышения эффективно- сти производственных линий и систем логистики. В помещениях, где производятся работы с опасными веществами, и стерильных помещениях дистанционное видеонаблюдение позволяет опера- тивно реагировать на происшествие и устранить опасность. На больших предприятиях, имеющих подразделения, географически удаленные друг от друга, система сетевого видеонаблюдения значительно упрощает и ускоряет решение технических вопросов, потому что нет необходимости выезжать лично. 1.3.9 Стратегические объекты а солнечной электростанции, электроподстанции или заводе по переработке отходов - система сетевого видеонаблюдения вез- де обеспечит высочайший уровень безопасности, спокойствие и нормальную работу без происшествий. К рабочим данным, пере- даваемым на удаленные объекты, можно прикрепить видеома- териалы - это будет гораздо информативней. Системы сетевого видеонаблюдения повышают безопасность и открывают новые перспективные возможности во всех обла- стях. Узнайте больше из практических примеров компании Axis по адресу www.axis.com/success_stories/  ГЛАВА 2 Сетевые видеокамеры 17 2. Сетевые видеокамеры Сегодня на рынке представлено великое множество самых разных сетевых видеокамер, отличающихся по конструкции, назначению, светочувствительности, разрешению и климатическому исполнению. В этой главе рассматриваются сетевые видеокамеры, их возможно- сти, отличия и виды: фиксированные, фиксированные купольные, скрытые, тепловизионные и PTZ-видеокамеры. В конце главы приве- дены критерии выбора подходящей видеокамеры для конкретной си- туации. Подробнее о характеристиках видеокамер см. главу 3. 2.1 Что такое сетевая видеокамера? Основное назначение сетевой видеокамеры состоит в том, чтобы передавать звук/видеои- зображение по сети, например, локальной сети (LAN) или Интернет. Сетевая видеокамера может показывать изображение в реальном времени или записывать его в разных режи- мах: запись по расписанию, запись по команде или при возникновении определенного со- бытия, непрерывная запись. Видеозаписи можно хранить локально и/или в другом месте, а если видеозаписи хранятся в сети, то можно ограничить к ним доступ. LAN LAN/Интернет Сетевая камера Axis Коммутатор с поддержкой PoE Компьютер с ПО для управления видео РИС 2.1a Сетевая видеокамера, подключенная к локальной сети. Сетевую видеокамеру можно представить как устройство, внутри которого есть и камера, и компьютер. К числу основных компонентов сетевой видеокамеры относятся матрица, объектив, один или несколько процессоров и память. Процессоры предназначены для об- работки и сжатия изображения, выполнения видеоанализа и сетевых функций. Память в основном служит для хранения микропрограммного обеспечения сетевой видеокамеры (компьютерной программы), но может использоваться и для кратковременного или про- должительного хранения видеоматериала.  18 ГЛАВА 2 Сетевые видеокамеры Как и компьютер, сетевая видеокамера имеет собственный сетевой адрес, напрямую под- соединяется к проводной или беспроводной сети и может устанавливаться в любом месте, где есть возможность подсоединения ее к сети. Этим она отличается от веб-камеры, кото- рой требуется подключение к компьютеру через порт USB или IEEE 1394, а на самом ком- пьютере должно быть установлено соответствующее программное обеспечение. Сетевая видеокамера поддерживает протоколы веб-сервера, FTP (File Transfer Protocol), электрон- ной почты и другие сетевые протоколы, а также протоколы безопасности. Кроме непосредственно видеосъемки, сетевые видеокамеры Axis поддерживают обработку событий и современные функции видеонаблюдения, например, обнаружение движения, детекцию звука, активную сигнализацию при попытке порчи видеокамеры, автомати- ческое слежение. Многие сетевые видеокамеры имеют входы и выходы, через которые подсоединяются внешние устройства, например, датчики движения и реле (скажем, для отпирания и запирания дверей). Под обработкой событий подразумевается, что можно выбрать некое событие, которое может быть результатом работы какой-либо функции видеонаблюдения самой сетевой видеокамеры или других систем. Как только это событие произойдет, устройство или система будет автоматически выполнять заданное пользова- телем действие, например, включать видеозапись, рассылать предупредительные сообще- ния указанным адресатам, включать периферийные устройства, например, освещение или открывать/запирать двери. При желании можно сделать так, что сетевая видеоаппаратура будет включаться на запись только в определенных ситуациях. Таким образом, за счет механизма обработки событий система сетевого видеонаблюдения может эффективней расходовать место на накопителях данных и оптимизировать нагрузку на сеть. Среди других особенностей сетевой видеокамеры стоит отметить возможность передачи звука, встроенную поддержку технологии питания по сети (PoE), наличие разъема под кар- ту памяти, на которой могут храниться видеозаписи. Кроме того, сетевые видеокамеры компании Axis имеют современные механизмы обеспечения сетевой безопасности и се- тевого управления. Кольцо зума Внутренний микрофон Гнездо для Аудиовход карт памяти Аудиовыход Сетевой Кольцо разъем PoE Объектив с фокуса поддержкой P-Iris Разъем диафрагмы Разъем RS-485/422 Разъем питания Клеммная колодка вводов- выводов РИС 2.1b Сетевая видеокамера: вид спереди, сзади и снизу.  ГЛАВА 2 Сетевые видеокамеры 19 К сетевой видеокамере можно получить доступ по сети, введя ее сетевой адрес в адресной строке браузера на компьютере. Когда соединение с сетевой видеокамерой будет установ- лено, на экране компьютера автоматически загрузится ее ‘домашняя страница’ со ссылка- ми на разделы настройки параметров. Кроме всего прочего, на встроенных веб-страницах устройства Axis можно настроить уровни доступа, параметры конфигурации, разрешение, частоту кадров, формат сжатия (H.264/Motion JPEG) и действия, которые будут выполняться при возникновении соответ- ствующих событий. Управлять сетевыми видеокамерами через эти веб-страницы удобно только тогда, когда в состав системы видеонаблюдения входит всего несколько видео- камер. В профессиональных системах видеонаблюдения количество видеокамер намного больше, поэтому в этом случае рекомендуется пользоваться и веб-страницами, и специ- альным программным обеспечением видеонаблюдения. Подробнее о программном обе- спечении видеонаблюдения см. главу 11. Кроме того, к сетевым видеокамерам Axis выпускается огромный выбор различных ак- сессуаров, которые расширяют их возможности. Например, сетевые видеокамеры можно подсоединить к оптоволоконной сети через специальный медиаконвертер, а коаксиальные кабели можно подсоединить к сети через специальный адаптер Ethernet с поддержкой пи- тания по сети (PoE).. 2.1.1 Платформа AXIS Camera Application Platform Большая часть устройств видеонаблюдения компании Axis поддерживает платформу AXIS Camera Application Platform. Это означает, что в эти устройства можно загрузить совмести- мые программные приложения, обычно это различные функции видеонаблюдения и виде- оанализа, которые можно скачать с сайта компании Axis в Интернет. Таким образом, мож- но расширить возможности видеокамер при помощи программных приложений от компании Axis или сторонних разработчиков. В качестве примера такого приложения мож- но привести AXIS Cross Line Detection, которое позволяет создать виртуальную контроль- ную линию, пересечение которой будет считаться событием и, соответственно, будет вы- полняться действие, привязанное к этому событию. РИС 2.1c Приложение AXIS Cross Line Detection подходит для разных систем видеонаблюдения, например, отслеживающих входы в здание, парковки и подъезды к погрузочным площадкам.  20 ГЛАВА 2 Сетевые видеокамеры 2.1.2 Интерфейс программирования Вся сетевая видеоаппаратура компании Axis поддерживает интерфейс программирования (API), известный как VAPIX®. Интерфейс VAPIX позволяет разработчикам легко интегри- ровать устройства Axis и их встроенные функции в собственные программные продукты. Кроме того, благодаря интерфейсу VAPIX видеокамеры Axis с последней версией микро- программного обеспечения будут обратно совместимы, например, с текущей программой управления видеонаблюдением. 2.1.3 Спецификация ONVIF Большая часть устройств видеонаблюдения компании Axis совместима со спецификаци- ей ONVIF. Международная открытая спецификация ONVIF, основанная компаниями Axis, Bosch и Sony в 2008 году, призвана стандартизировать сетевой интерфейс устройств виде- онаблюдения разных производителей в целях обеспечения нормального взаимодействия между ними. Можно создать систему сетевого видеонаблюдения, в состав которой будут входить устройства, поддерживающие спецификацию ONVIF, от разных производителей. Спецификация ONVIF приобретает всё большую популярность, и большинство ведущих мировых производителей устройств видеонаблюдения заявило о ее поддержке. На сегод- няшний день спецификацию ONVIF поддерживает более 400 компаний. Более подробные сведения на сайте www.onvif.org 2.2 Технологии для сложных условий Камерам видеонаблюдения приходится бороться со многими проблемами, чтобы сохра- нить высокое качество изображения, необходимое для надежного обеспечения безопас- ности охраняемого объекта. Это может быть резко меняющийся или очень низкий уровень освещенности, присутствие в кадре резких перепадов контрастности, различные погодные условия, например, туман или дымка. Все это сильно осложняет получение приемлемо- го изображения. Чтобы сохранить нормальную работоспособность и обеспечить хорошее качество изображения в таких условиях, видеокамеры оснащаются различными специаль- ными технологиями (рассмотренными ниже). Эти технологии нельзя обойти вниманием, потому что они в большой степени влияют на качество изображения. 2.2.1 Светосильность объектива (f-число) Чем меньше f-число объектива видеокамеры, тем выше его светосила. В целом можно сказать, что чем меньше f-число объектива видеокамеры, тем лучше такая видеокаме- ра справляется со своей задачей в условиях низкой освещенности. При некоторых видах освещения бывают наоборот предпочтительнее модели, имеющие объективы с большим f-числом. Светочувствительность видеокамеры зависит не только от светосилы объекти- ва, но также матрицы и механизма обработки изображения. Подробнее об объективах и матрицах см. главу 3. 2.2.2 Диафрагма Объективы с ручной регулировкой диафрагмы подходят для ситуаций, когда уровень освещенности постоянный. Если уровень освещенности в кадре постоянно меняется, больше подойдет объектив с автоматическим управлением диафрагмой (DC-iris/P-Iris). Видеокамеры, поддерживающие объективы P-Iris, обеспечивают оптимальное автомати- ческое управление диафрагмой во всех условиях освещенности. Подробнее см. главу 3.  ГЛАВА 2 Сетевые видеокамеры 21 2.2.3 Круглосуточная работа (день/ночь) Сетевая видеокамера, поддерживающая так называемую функцию день/ночь, имеет ин- фракрасный фильтр, который при необходимости автоматически убирается. В дневное время фильтр работает, улучшая цветопередачу и делает ее более естественной и при- вычной человеческому глазу. А ночью фильтр убирается, чтобы видеокамера могла вос- принимать ближний инфракрасный диапазон и обеспечивать качественное черно-белое изображение. Это лишь один из способов улучшения работоспособности видеокамеры в условиях низкой освещенности. РИС 2.2a Слева показано изображение, сделанное с ИК-фильтром (день). А справа без ИК-фильтра (ночь).. 2.2.4 Инфракрасная подсветка Если освещенность очень низкая или света нет вообще, видеокамера со встроенной или отдельно установленной инфракрасной подсветкой сможет воспринимать излучение в ближнем инфракрасном диапазоне и обеспечивать качественное черно-белое изображе- ние. Человеческий глаз не способен видеть излучение в ближнем инфракрасном диапазоне от луны, уличных фонарей или инфракрасной подсветки, а матрица видеокамеры может воспринимать его (ближний инфракрасный диапазон идет сразу за видимой частью спек- тра видимого излучения и имеет большую длину волны, чем видимое излучение). Инфракрасные прожекторы имеют разную дальность подсветки. Встроенные инфракрас- ные светодиоды видеокамер Axis предусматривают возможность регулировки угла под- светки в зависимости от фокусного расстояния объектива. Они могут включаться авто- матически, когда наступает ночь, в определенной ситуации или по команде. Видеокамеры Axis со встроенной инфракрасной подсветкой стоят дешевле, чем камера без ИК подсветки плюс отдельный ИК прожектор, и проще устанавливаются. С другой стороны, на рынке представлен широкий ассортимент внешних источников инфракрасной подсветки, поэто- му можно подобрать наиболее подходящий вариант, например, приобрести прожектор с высокой дальностью подсветки и поместить его в наиболее подходящем месте, а не только непосредственно возле видеокамеры.  22 ГЛАВА 2 Сетевые видеокамеры РИС 2.2b Слева показано изображение, сделанное в ночном режиме без инфракрасной подсветки (в резуль- тате, видеокамера использует только немного света, идущего из-под двери в левом углу комнаты). А справа показано изображение, сделанное в ночном режиме с инфракрасной подсветкой. 2.2.5 Технология Lightfinder Видеокамеры, оснащенные фирменной технологией компании Axis под названием Lightfinder, обладают исключительно высокой светочувствительностью. Такие видеокаме- ры способны давать цветное изображение даже при освещенности 0,18 лк и ниже. Это достигается за счет оптимального сочетания матрицы и объектива, уникальных наработок компании Axis в области обработки изображения и собственной разработанной микро- схеме ASIC. Подробнее о технологии Lightfinder см. брошюру по адресу www.axis.com/ corporate/corp/tech_papers.htm РИС 2.2c Изображение (уровень освещенности 0,4 лк у задней стены), показанное слева, получено с видеокамеры, переключенной в ночной режим. А изображение справа получено с видеокамеры, оснащенной технологией Lightfinder и продолжающей работать в дневном режиме. Как видно, изображение цветное и достаточно детализированное, например, как на коробке, на полу у задней стены. 2.2.6 Разрешение/мегапиксель Разрешение видеокамеры определяется количеством пикселей изображения, формиру- емого матрицей. В зависимости от объектива, разрешение может предоставлять более высокую детализацию изображения или более широкое поле зрения, что позволяет виде- окамере охватывать большую территорию. Видеокамеры, оснащенные матрицами 1Мп и  ГЛАВА 2 Сетевые видеокамеры 23 больше, способны формировать изображение, имеющее один миллион пикселей и более. На коротком фокусном расстоянии такая видеокамера может охватывать большую по раз- меру территорию, чем видеокамера, матрица которого меньше одного мегапикселя. А на большем фокусном расстоянии дает более детализированное изображение, что очень по- лезно для идентификации людей и объектов. Все большую популярность приобретают ви- деокамеры стандарта HDTV 720p (1280x720 пикселей) и HDTV 1080p (1920x1080 пикселей), имеющие матрицы 1 Мп и 2 Мп соответственно, потому что они поддерживают стандар- ты, гарантирующие максимальную частоту кадров, прекрасную цветопередачу и широкий формат (16:9). Подробнее о матрицах и разрешении см. главы 3 и 6 соответственно. 2.2.7 Контроль экспозиции Когда уровень освещенности меняется, видеокамеры Axis автоматически подстраивают параметры экспозиции. Кроме того, в затруднительных ситуациях, когда автоматика виде- окамеры не справляется, можно самостоятельно изменить эти параметры. Например, при низкой освещенности можно самостоятельно увеличить усиление сигнала, чтобы повысить детализацию изображения. Однако следует помнить, что при этом увеличится количество шумов в изображении. В условиях недостаточной освещенности также можно увеличить время экспонирования, чтобы изображение стало светлее. И опять же, есть оборотная сто- рона медали - это приведет к размытию движущихся объектов. Можно настроить и зоны экспозиции, выбрав конкретную часть кадра, по которой автоматика видеокамеры будет замерять параметры экспозиции. В заключение, нельзя не отметить функцию компенсации контровой засветки, которая применяется в видеокамерах в ситуациях, когда в кадре при- сутствует объект, расположенный на оч