Fot. 1. Od systemów CCTV IP wymaga się wyższej jakości obrazu i pewnego zapisu zdarzeń. Obydwie te cechy charakteryzują rozwiązania Boscha.Podstawą działania każdego systemu monitoringu są kamery. To właśnie dzięki nim możliwe jest przechwytywanie obrazu video. Pozyskany sygnał może być rejestrowany. Można go również przesłać na przykład do centrum monitoringu. Nowoczesne technologie pozwalają na przesył obrazu za pomocą kabla, eteru oraz modemów światłowodowych. Właśnie tym urządzeniom, czyli kamerom, rejestratorom oraz systemom przesyłu obrazu przyjrzymy się nieco bliżej.
Podstawowym elementem systemu CCTV są kamery. Najczęściej dzieli się je na:
- czarno-białe lub kolorowe,
- standardowe lub o wysokiej rozdzielczości (powyżej 480 TVL),
- wewnętrzne lub zewnętrzne (przystosowane do pracy w różnych temperaturach, dzięki odpowiednio szczelnym obudowom),
- do pracy dziennej (zwykłe), dualne (dzienno- nocne) oraz z oświetlaczami IR.
Fot. 2. Kamera kopułkowa z oświetlaczem IR model NVC BC2403D IR white. Podstawowe parametry to rozdzielczość pozioma: 00 TVL, czułość: 0,2 lx/F =2,0, typ obiektywu: standardowy, f = 3, mm. Opcjonalnie nabyć można pilot przewodowy.Kamery kopułkowe znajdują zastosowanie w mniej rozbudowanych systemach monitoringu. Bardziej zaawansowane urządzenia tego typu pracują zarówno w dzień jak i w nocy. Komfort użytkowania poprawi menu ekranowe. Tym sposobem możliwe jest proste parametryzowanie urządzenia. Zalety kamer tego typu to przede wszystkim niewielkie rozmiary, które zapewnią dyskrecję. W niektórych modelach przewidziano zmiennoogniskowy szklany obiektyw.
Coraz większym uznaniem cieszą się kamery IP. To właśnie dzięki nim możliwy jest podgląd obrazu z kamery, za pomocą dowolnego komputera podłączonego do internetu. Niektóre modele pozwalają na rejestrowanie obrazu w pełnej rozdzielczości VGA. W zależności od rozdzielczości urządzenia, obraz najczęściej jest transmitowany z prędkością 18 klatek na sekundę (rozdzielczość VGA) oraz 25 klatek na sekundę przy rozdzielczości QVGA. Sygnał wizyjny jest kodowany w oparciu o standard MPEG4.
Dostępne są również modele kamer, które pracują przy minimalnym oświetleniu wynoszącym 1,7 Lx. Na uwagę zasługują niewielkie rozmiary i estetyczne wykonanie urządzenia. Tym sposobem zyskuje się dobre wkomponowanie kamery w otoczenie. Przydatne rozwiązanie stanowi funkcjonalność związana z wykrywaniem ruchu. Zasilanie najczęściej bazuje na napięciu 12 V DC lub 24 V AC. Pobór mocy kształtuje się na poziomie około 6 W. Sygnał audio może być wysyłany dwukierunkowo. Kamery IP dostępne są również ze złączami takimi jak Ethernet 10BaseT/ 100BaseTX (RJ-45), kompozytowe analogowe wyjście wideo czy też port I/O.
Fot. 3. Nowoczesne rejestratory wyposażono są w kilka a nawet kilkanaście kanałów video. Funkcjonalność rejestratorów pozwala chociażby na archiwizację danych audio/wideo czy też podgląd obrazu z kamer za pomocą sieci Internet.Obraz przechwycony przez kamerę może być rejestrowany. W rejestratorach, pracujących w sieci Ethernet, zwraca się uwagę na zapewnienie najwyższego poziomu bezpieczeństwa. Nie ma bowiem potrzeby instalowania dodatkowego oprogramowania antywirusowego. Interesujące rozwiązanie stanowi możliwość nadawania uprawnień do sterowania kamerami, a w szczególności do ustawiania ich pozycji. Profesjonalne rejestratory to urządzenia cyfrowe, łączące w sobie najwyższą jakość obrazu, elastyczność oraz bezawaryjną pracę. W zależności od modelu rejestratory są w stanie zapisywać kilka a nawet kilkanaście sygnałów wideo i audio. Niektóre modele współpracują zarówno z kamerami analogowymi jak i IP.
Fot. 4. Kamera IP Dinion hD 1080p dzień/noc to nowość w ofercie produktów rozdzielczości hD. wysokiej jakości kamera osiąga najwyższą w swojej klasie wydajność. Gwarantuje obraz w rozdzielczości Full hD, doskonałą pracą w warunkach słabego oświetlenia oraz bardzo dobrą reprodukcję kolorów.Istotną cechą nowoczesnych rejestratorów jest wspomniany już wysoki stopień kompresji, dzięki czemu nie ma potrzeby uwzględniania specjalnych wymagań w stosunku do łącza transmisji danych. Zmniejsza się także zapotrzebowanie na pamięć. Stąd też jej ilość może być zredukowana nawet o 30%. Dane zapisywane są na dyskach twardych. Napęd można w prosty sposób wymienić przez przedni panel rejestratora. W niektórych modelach uwzględniono nagrywarkę DVD. Tym sposobem wykonywana jest archiwizacja zgromadzonego materiału. Wybrane fragmenty nagrania mogą być eksportowane za pomocą złącza USB. Najprostsze rejestratory współpracują z komputerem klasy PC poprzez port USB. W takim przypadku do komputera można podłączyć źródło sygnału audio/video. Systemy tego typu często nazywa się mini rejestratorami. Są one zasilane z portu USB. Zwróćmy uwagę, że urządzeń tego typu często używa się do innych celów, takich jak chociażby nagrywanie ulubionych programów telewizyjnych czy też kopiowanie kaset VHS na dysk komputera. Instalacja odbywa się poprzez Plug end Play.
Manipulatory pozwalają na nadzorowanie ruchu kamer. Stąd też na płycie czołowej umieszczony jest joystick sterujący. W trójfunkcyjnych kamerach joystick umożliwia również korzystanie z zoomu. W urządzeniu istotną rolę odgrywa zestaw klawiszy funkcyjnych oraz wyświetlacz LCD, który informuje o funkcjach realizowanych przez urządzenie. Manipulator pozwala na sterowanie ruchem kamer we wszystkich kierunkach.
W systemie telewizji zamkniętej powinniśmy uwzględnić odpowiedni sposób zasilania kamer. Stąd też dostępne na rynku kamery, najczęściej zasilane są napięciem 12 V DC, 12 V AC oraz 230 V AC. W zależności od funkcjonalności kamery, pobór prądu mieści się pomiędzy 150 a 300 mA. Z pewnością w urządzeniach, gdzie zastosowanie znajdują oświetlacze, zapotrzebowanie na energię elektryczną będzie większe. Odpowiednią moc powinniśmy dostarczyć w przypadku zastosowania grzałki w obudowie kamery. Podkreśla się, aby zasilanie kamer było oddzielone od zasilania rejestratora. Jeżeli nie ma takiej możliwości warto uwzględnić separację.
Fot. 5. Klawiatura sterująca do rejestratorów jest nieocenionym pomocnikiem w każdym monitoringu. Typowa klawiatura sterująca dane z rejestratorem wymienia za pomocą interfejsu RS 232. Sterowanie kamerami bazuje natomiast na RS485.Nowoczesne systemy wymiany informacji, pomiędzy poszczególnymi elementami systemu CCTV, powoli odchodzą od połączeń bazujących na przewodach koncentrycznych. Stąd też coraz większym uznaniem cieszy się przesył obrazu kablem typu „skrętka” lub za pomocą radiomodemów.
Fot. 6. Stałopozycyjne sieciowe kamery kopułkowe AXIS P33 7-V/-VE posiadają matrycę o rozdzielczości 5 Mpx oraz mechanizmem precyzyjnego sterowaniem przysłoną. Urządzenia te odporne są na akty wandalizmu. Oferując obraz o wysokiej szczegółowości, świetnie sprawdzą się w systemach nadzoru na dużych obszarach, takich jak terminale lotnicze, dworce kolejowe, parkingi, korytarze szkół i kampusy uczelniane.W najprostszym przesyle obrazu skrętką lub przewodem telefonicznym, zastosowanie znajdują miniaturowe transformatory z wtykiem BNC. Urządzenia te dopasowują impedancję kabla koncentrycznego o wartości 75 Ω do impedancji przewodu symetrycznego. W niektórych modelach przewidziano wbudowany filtr przeciwszumowy i przeciwzakłóceniowy. Istotną rolę odgrywa również zabezpieczenie przeciwprzepięciowe. Na rynku dostępne są transformatory z własnym zasilaniem. W takim przypadku zasięg przesyłanego prądu zależy od odległości, na którą przesyłamy obraz. Transformatory tego typu instalowane są zarówno na początku jak i na końcu linii.
Jeżeli chcemy przesłać obraz na pomocą skrętki na odległość około 2 km, zastosujmy nadajniki aktywne. Przewidziano w nich możliwość regulowania mocy wyjściowej. O realizowanych funkcjach przez urządzenie użytkownik informowany jest za pomocą diody LED. W razie potrzeby zastosować możemy rozgałęźnik video dla skrętki komputerowej. To właśnie dzięki niemu możliwe jest rozdzielenie sygnału video na kilka odbiorników BNC. Pamiętajmy, że możemy zastosować także nadajniki, którymi prześlemy sygnał audio. Nadajniki z separacją galwaniczną zapewnią ochronę przed wyładowaniami atmosferycznymi, różnicą potencjałów i zakłóceniami niesymetrycznymi.
Przesył obrazu za pomocą bezprzewodowych systemów wymiany danych bazuje na odpowiednich nadajnikach z antenami. W zależności od odległości, na którą chcemy przesłać sygnał, zastosowanie znajdują anteny prętowe, kierunkowe, panelowe oraz komunikacyjne. W zależności od uwzględnionego systemu wymiany danych zasięg przesyłu może osiągnąć nawet kilka kilometrów. Używane są w takim rozwiązaniu anteny paraboliczne.
Parametry nadajników i odbiorników bezprzewodowego systemu przesyłu obrazu to przede wszystkim zakres częstotliwości pracy, impedancja (wejścia i wyjścia oraz anteny) a także zasięg oraz parametry zasilania. Dobierając nadajnik i odbiornik zwróćmy również uwagę na możliwość pracy w szerokim zakresie temperatur.
Interesujące rozwiązanie stanowią miniaturowe, sekwencyjne odbiorniki video z automatycznym przełączaniem obrazu. Współpracują one najczęściej z anteną dookolną. Zastosowanie takiego rozwiązania pozwala na odbiór obrazu z jednego spośród kilku nadajników oraz automatyczne przełączenie na nadajnik następny, pomiędzy wcześniej zaprogramowanymi kanałami. Czas wyświetlania danego obrazu video można ustawić w zakresie mieszczącym się pomiędzy 2 a 120 s.
Fot. 7. Monitory są nieodzownym elementem systemów CCTV. Nowoczesne modele wyposażono w funkcję OSD. Przydatne rozwiązanie stanowią również wejścia audio. Dostępne są także wersje zasilane napięciem 12 V DC.Dostępne na rynku nadajniki i odbiorniki radiowych systemów przesyłu obrazu najczęściej pracują w paśmie 2,4 GHz. Są jednak urządzenia bazujące na wolnym paśmie ISM 5725 - 5875 MHz. Systemy tego typu dobrze sprawdzają się w aplikacjach, gdzie istotną rolę odgrywa wysoka jakość obrazu oraz stabilne połączenie audio-video. Zasięg wynosi do 3 km.
W przypadku konieczności przesyłu obrazu i dźwięku na odległość kilkudziesięciu kilometrów zastosujmy technologię światłowodową. To właśnie dzięki niej możliwe jest przekazywanie sygnałów nawet na dystansie 200 km. Stosując odpowiednie urządzenia wzmacniające sygnał, obraz może być przekazany na jeszcze większą odległość. Zalet wynikających ze stosowania takiego rozwiązania jest wiele. Przede wszystkim zwraca się uwagę niską tłumienność światłowodu. Wynosi ono bowiem około 0,2 dB na kilometr przy długości fali 1550 nm. Zaletą światłowodów jest również odporność na zakłócenia elektromagnetyczne. Istotna jest wysoka pojemność informacyjna pojedynczego włókna światłowodowego.
Typowy system przesyłu obrazu światłowodem pozwala na przekazywanie kilku kanałów wizji, danych w standardzie RS485 oraz sygnału audio i alarmowego. W niektórych modemach, dzięki technice WDM możliwa jest wymiana informacji za pomocą tylko jednego włókna światłowodowego. Tym sposobem zyskuje się niższe koszty instalacji. Typowy zestaw światłowodowy bazuje na nadajniku, odbiorniku oraz zasilaczach. Parametry, które określają modemy światłowodowe to między innymi typ złącza światłowodowego, zasięg, długość fali oraz czułość a także moc nadajnika. Nie bez znaczenia pozostaje także ilość kanałów, typ złącza video i standard obrazu (NTSC/PAL/SECAM).
Jan T. GrusznicBezprzewodowe systemy wymiany danych są nieodzownym elementem dostępnych na rynku systemów monitoringu. Czy stosując rozwiązania tego typu zyskuje się pewność i stabilność przesyłu informacji tak jak w przypadku instalacji opartych na kablach?
Kablowe sieci teleinformatyczne mają przewagę nad rozwiązaniami bezprzewodowymi w zakresie bezpieczeństwa czy prędkości przesyłu danych. Jednakże koszty wykonania instalacji bezprzewodowej oraz łatwość montażu czynią to rozwiązanie bardziej elastycznym. Niestety, stabilność połączeń bezprzewodowych jest niejednokrotnie problematyczna, co przekłada się również na poprawną rejestracją obrazu.
Systemy CCTV IP Boscha zapewniają utrzymanie ciągłości zapisu nawet w przypadku wad wynikających z wykorzystanej komunikacji bezprzewodowej. Usługa Automatic Network Replenishment (ANR), wykorzystująca wewnętrzną pamięć kamery, jako wielogodzinny bufor zapisywanego materiału, gwarantuje odtworzenie utraconych danych na docelowych dyskach aplikacji zapisu. W przypadku odnowienia połączenia pomiędzy kamerą a systemem archiwizacji, brakujące dane są natychmiast kopiowane bezpośrednio z karty do docelowego miejsca zapisu. Całość odbywa się automatycznie, bez udziału użytkownika systemu, zapewniając ergonomię jego pracy.
Damian Żabicki