Обеспечение безопасности на объекте защиты, будь то жилой или коммерческий объект недвижимости, закрытая или открытая территория, является безусловным приоритетом. Одним из самых эффективных методов обеспечения безопасности является применение систем видеонаблюдения. Несмотря на то, что проектирование, выбор компонентов и монтаж системы видеонаблюдения требует определенных знаний и опыта, установка видеонаблюдения для частного дома своими руками также возможна. В данной статье мы рассмотрим основные технические аспекты и предоставим советы, которые помогут создать систему видеоконтроля самостоятельно.

Как организовать систему видеонаблюдения: необходимое оборудование

Организация видеонаблюдения своими руками – это доступное решение, которое может осуществить любой пользователь ПК, если речь идет о квартире или небольшом офисе, которые не требуют больших затрат на оборудование. Однако, если объектом охраны является загородный дом или коммерческая недвижимость, стоимость и сложность установки и обслуживания оборудования возрастают.

Комплект системы видеонаблюдения, собранный самостоятельно, состоит из следующих элементов: камеры, сетевого видеорегистратора, сервера (компьютера), хранилища данных, роутера (для беспроводных устройств), кабелей (радиочастотных, электрических или витых пар, блоков питания и специализированного ПО (ядро системы видеонаблюдения, операционная система, модули видеоанализа и интеграции со сторонними программными комплексами и пр.).

Для установки системы видеонаблюдения своими руками в квартире можно обойтись и без видеорегистратора, использовав в качестве сервера обычный компьютер. В этом случае достаточно установить сетевую камеру и подключить ее к ПК или мобильному устройству посредством Wi-Fi. Wi-Fi-камеры класса Cube могут записывать информацию на флеш-карты, карты памяти microSD и microSDHC. Стоимость таких устройств варьируется от 4700 до 30 000 рублей.

Если подключение камер будет осуществляться беспроводным путем, необходимо использовать роутер. Для домашнего использования подойдет самый бюджетный вариант. Хранение данных осуществляется на жестком диске или в облачном сервисе, для которого не нужен статический IP-адрес.

Нередко продавцы предлагают комплекты проводных и беспроводных систем за цену, которая превышает стоимость оборудования, приобретаемого по отдельности. Однако, чтобы установить видеонаблюдение своими руками, необходим определенный уровень подготовки, и для недостаточно подготовленного пользователя готовые комплекты могут оказаться неоптимальным решением.

На рынке представлены многочисленные модификации видеокамер для внутреннего и наружного наблюдения. Их стоимость стартует от 1000 рублей и в среднем составляет 2000–5000 рублей для аналоговых AHD/TVI/CVI-устройств и 3500–13 000 рублей – для IP-оборудования.

Кроме открытых камер, существуют и скрытые – миниатюрные, маскируемые и потайные. Их использование регулируется статьей 138.1 УК РФ. Для применения в офисе или торговом зале необходимо получить письменное согласие сотрудников и уведомить посетителей о наличии скрытого видеонаблюдения. В туалетных комнатах, раздевалках и т.п. видеонаблюдение запрещено.

Выбирая подходящую видеокамеру, необходимо обратить внимание на ряд важных параметров, таких как разрешение, размер матрицы и частота кадров. Чем больше эти параметры, тем более детализированное изображение можно получить. Однако, имейте в виду, что высокое качество видео потребует больших объемов трафика и занимаемого места на жестком диске.

Иногда, вы можете услышать критику от некоторых пользователей, которые замечают низкую частоту кадров у камер. Такие видеокамеры могут работать всего на 8 FPS (кадров в секунду). Однако, стоит отметить, что этого будет достаточно для обеспечения безопасности на охраняемом объекте, так как злоумышленник не сможет уклониться от съемки за одну восьмую секунды.

Кроме того, помимо параметров изображения, также важно обратить внимание на микрофон (встроенный, выносной или отсутствующий) и материал корпуса (антивандальный, пластиковый и т.д.). Учтите, что выбирая камеру, необходимо учитывать не только ее технические параметры, но и особенности места, где она будет размещена.

На заметку: способы экономии при модернизации камер видеонаблюдения

Как сообщают некоторые специалисты, возможно модернизировать камеры видеонаблюдения с помощью простых и доступных материалов, которые существенно помогают снизить затраты на оборудование. Например, одним из способов является использование минусовых линз на 10-15 диоптрий, которые устанавливаются в глазную оптику камеры. Это позволяет увеличить угол обзора на 50% от номинального значения.

Также специалисты предлагают вариант герметизировать WEB-камеры во всепогодные кожухи из-под галогеновых проекторов, которые являются достаточно крепкими и долговечными материалами. Для контроля влажности внутри камеры можно добавить силикагель.

Конечно же, не все готовы и могут реализовать эти методы самостоятельно, но попытка новых решений и использование доступных материалов могут стать полезным опытом для будущих проектов.

Передача видеосигнала камеры видеонаблюдения

Передача видеосигнала камеры видеонаблюдения может осуществляться одним из двух способов - по кабелю или по беспроводным каналам. Подключение камер самостоятельно может быть выполнено при помощи этих методов. Если использовать первый метод, собственник экономит деньги на кабеле и монтажных работах, но нужно предоставить отдельное электропитание. С другой стороны, использование кабеля обеспечивает высокое качество сигнала. Однако присутствуют ограничения на его прокладку и на дальность использования.

Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель (РК, RG, DG, SAT) имеет разъем BNC и состоит из внутреннего осевого проводника, диэлектрика, фиксаторов, экранирующего проводника, и внешней изоляции. Степень экранирования, диаметр изоляции, теплостойкость и волновое сопротивление различных марок коаксиальных кабелей меняются в зависимости от их назначения. Качество кабеля и его укладка играют важную роль в помехоустойчивости и уровне сигнала на выходе.

Высококачественный медный экранированный коаксиальный кабель

Высококачественный медный экранированный коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом и правильной укладкой обеспечит устойчивую связь на расстоянии до 250-300 м. Другие виды кабеля, такие как оптоволокно и витая пара, могут позволить использование множества камер на расстоянии до 3 км и даже больше.

Витая пара

Витая пара (UTP, STP, FTP и др.) используется преимущественно для IP-видеокамер, камер с поворотными механизмами и трансфокаторами, для сложных систем видеонаблюдения. Для домашнего использования удобен комбинированный кабель (КВК+2П или КВК+4П), который позволяет передавать видео- и аудиосигнал и питать камеру видеонаблюдения.

Использование различных кабелей

Использование различных кабелей зависит от условий эксплуатации системы. Беспроводное подключение камер рекомендуется для внутреннего контроля помещений. В некоторых случаях единственный способ организации удаленного наблюдения для дачи - использование эфирного Интернета через 3G/4G. Удобная табличка показывает максимальное рекомендуемое расстояние для некоторых марок кабелей.

Монтаж системы видеонаблюдения своими руками можно разделить на несколько этапов. Сначала необходимо продумать проект будущей системы, определить ее архитектуру, емкость с учетом возможного масштабирования, выбрать соответствующие компоненты (объективы, блоки питания и т.д.). Важно учесть все условия размещения камер (угол обзора, освещенность, температурный режим), выбрать места и правильно разместить камеры, блоки питания и прокладку кабельных трасс.

С учетом местных условий и требований к электроснабжению камер необходимо выбрать соответствующие кабели и блоки питания. Отдельно нужно обратить внимание на надежность источника питания, который должен быть с сетевым фильтром, стабильной подачей номинального напряжения и способностью переносить большую емкостную, индуктивную и реактивную нагрузку на линиях большой протяженности.

Правильное размещение камер также имеет большое значение для успешной работы системы видеонаблюдения. Стандартная схема размещения оборудования в загородном доме предполагает установку 4 камер на стенах здания и еще одной камеры на крыше в специальном куполе. Угол наклона камер и их высоту подвеса нужно определить заранее, чтобы они охватывали всю территорию участка.

Важно учесть все нюансы прокладки кабельных трасс, не забывая о грозозащите и рациональном расходе кабельной продукции.

Перед переходом к пуско-наладочным работам необходимо убедиться, что все компоненты системы корректно установлены и продуманы, а также проверить качество электрического сигнала и картинки на экране монитора.

Настройка камер видеонаблюдения

Для того, чтобы настроить камеры видеонаблюдения своими руками, потребуется видеорегистратор с разрешением, не менее чем у приборов слежения. Кроме того, для удобства рекомендуется иметь помощника с рацией, который сможет следовать вашим указаниям по подбору оптимального угла обзора и резкости изображения.

В большинстве случаев устройства видеорегистрации и камеры уже комплектуются ПО с инструкцией по настройке, что значительно упрощает весь процесс. Сначала необходимо собрать и настроить локальную сеть, подключив сервер к Интернету, а затем установить одну из видеокамер, после чего программа сама обнаружит устройство и выдаст его IP- и MAC-адреса.

Затем нужно ввести IP-адрес в строку поиска на сервере и провести настройку камеры, а затем повторить процедуру для остальных устройств. Для того, чтобы можно было просмотреть видеонаблюдение через Интернет, необходимо создать удаленный доступ, что предполагает установку соединения между сервером и получателем данных через WAN-интерфейсы.

Для управления системой можно использовать стандартное ПО, которое часто поставляется вместе с устройствами. Однако такое ПО может быть достаточно сложным для работы, поэтому наиболее популярными являются приложения, имеющие широкий функционал и доступные в бесплатной версии. Например, это могут быть такие приложения, как Axxon Next, «Линия» и Ivideon. Конечно, Ivideon имеет один существенный минус - записывать видео в режиме реального времени возможно только с одной камеры. А вот система «Линия» в бесплатной версии позволяет управлять до 16 камерами, при этом ограничение по глубине архива составляет всего 1 неделю. Axxon Next, как и «Линия», позволяет записывать изображение с 16 камер и имеет ограничение по размеру архива в 1 ТБ.

Таким образом, установка камер видеонаблюдения своими руками - задача, которую можно решить. Однако для более сложных задач, таких как видеоконтроль объекта защиты, возможно потребуется профессиональное решение. Дело в том, что для решения задач среднего и крупного бизнеса может понадобиться большой опыт и знание нормативно-технической документации, в соответствии с которой происходит проектирование и монтаж систем видеонаблюдения.

Как правильно выбрать камеру для видеонаблюдения? Если вы хотите определиться со своим выбором, стоит обратить внимание на такую величину, как "пиксель на метр". Она определяется как результат деления разрешения камеры по горизонтали на ширину зоны обзора камеры.

Измерить ширину зоны обзора камеры можно самостоятельно, используя рулетку или дальномер. Если же вы знаете фокусное расстояние объектива камеры, то определить ширину зоны обзора можно и с помощью специальных онлайн-калькуляторов. Таким образом, правильное определение величины "пиксель на метр" поможет выбрать нужную камеру для видеонаблюдения.

Когда речь идет о выборе камеры для видеоконтроля, важно учитывать несколько характеристик устройства. Разрешение камеры, измеряемое в мегапикселях (Мрх), зависит от количества активных пикселей-сенсоров, размещенных на видеоматрице. Эти сенсоры преобразуют световой поток в электрические импульсы, которые затем декодируются в изображение на мониторе при помощи специального микрочипа, который также выполняет роль электронного затвора.

Для получения изображения в формате Full HD (1920х1080) достаточно разрешения 2.1 Мрх, что можно легко проверить, если умножить количество точек на дюйм. На больших территориях комбинированное применение нескольких видеокамер с разрешением 1-2 Мрх и одной-двух 3-5 Мрх может быть экономически оправданным решением. Это позволит установить устройства в местах, где может потребоваться высокая детализация и масштабирование изображения. Ориентиры для расчета количества пикселей в целях задач видеоконтроля приведены в таблице 1.

Необходимо помнить, что не количество мегапикселей определяет качество изображения. Однако количество пикселей влияет на эффективность и точность работы видеокамеры. Качество изображения зависит от технологий изготовления видеоматрицы, размеров пикселей, качества материала сенсоров, применения микролинз, ускоренной работы «электронного затвора» и других технологических факторов.

Например, современные американские CMOS-матрицы OmniVision OV2710 и Aptina AR0330 с разрешением 2,1 и 3,5 Мрх соответственно имеют существенно лучшую светочувствительность и меньший уровень шумов, чем их 5-мегапиксельные предшественники. Поэтому, при выборе камеры для видеоконтроля, важно учитывать не только количество мегапикселей, но и другие характеристики, которые также влияют на качество изображения.

Типы матриц для камер наблюдения могут быть разными: CCD (Couple Charged Device), он же — ПЗС (прибор с зарядовой связью) и CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor), который также называется К-МОП (комплементарный металл-окисел-полупроводник) или К-МДП (комплементарный металл-диэлектрик-полупроводник).

Однако матрица CCD является требовательной к климатическим условиям и не всегда подходит для использования в уличных камерах. Прямые лучи солнца или сезонные температурные перепады могут повредить ее. Кроме того, сенсоры CCD с высоким разрешением, которые превосходят по качеству изображения матрицы CMOS, стоят значительно дороже, поэтому применяются только в профессиональных камерах наблюдения, которые имеют необходимую защиту и оптику.

В свою очередь, сенсорные видеопанели CMOS последнего поколения не уступают по качеству изображения CCD-матрицам. И, хотя эксперты в спецтехнике могут заметить некоторые отличия, в целом разницу в качестве изображения не будет видно. Однако будет заметен значительный экономический эффект при создании системы видеонаблюдения своими руками, если использовать матрицу CMOS вместо CCD.

В статье рассматривается вопрос о размере матрицы по диагонали и его связи с количеством сенсорных элементов и разрешением. Размер матрицы измеряется в долях дюйма и может быть ½ (12,7 мм), ⅓ (8,47 мм) или ¼ (6,35 мм). Обычно считается, что чем больше площадь матрицы, тем большее количество сенсорных элементов она может вместить. Однако это правило не работает для бюджетных моделей камер, которые не имеют качественных светосильных объективов.

Так, например, в матрице 5 Мрх будет задействована только ее центральная область, что дает на выходе только 2,1 Мрх, формат Full HD. Это еще раз демонстрирует важность рассмотрения размера и разрешения матрицы только в комплексе с другими характеристиками камеры, прежде всего с типом и функционалом объектива.

4. Для видеонаблюдения частота кадров в секунду играет большую роль и может колебаться от 8 до 30 FPS. В зависимости от того, на что направлено видеонаблюдение, определяется необходимая частота. Если задача заключается в отслеживании "неподвижных сцен", например, на парковке, то достаточно 8 FPS. Однако, для наблюдения за оживленной трассой потребуется не менее 30 FPS, особенно, если нужно будет распознавать номера автомобилей.

Очень важным является не только указание частоты кадров, но и разрешения, при котором она поддерживается. Не редки случаи, когда в рекламных целях указывают 30 FPS, но они доступны только для разрешения 640х480, а не для желаемого Full HD. Следует обратить внимание на то, на каком разрешении поддерживается максимальная скорость записи.

Если вы знакомы с фото- и видеокамерами, то вам, возможно, известно понятие светочувствительность камеры. Обычно она обозначается в луксах (lк) и показывает, начиная с какого уровня освещенности (сумеречных или ночных условий), камера может работать. В случае сумеречных условий она начинается с 1 лк, а для ночных — с 0,01 лк. Чем больше площадь поверхности пикселей на матрице, тем выше светочувствительность камеры. Однако, можно увеличить светочувствительность и с помощью использования микролинз, которые помогают улучшить качество захвата изображения и привлечь дополнительный световой поток.

Стоит отметить, что скорость преобразования света в электричество, а затем в изображение, зависит от скорости накопления света в сенсорных элементах. Другими словами, активность пикселей зависит от освещенности. В условиях ночи заряд накапливается медленнее, чем днем — не за 1/10 000 секунды, а за 1/30 секунды. Это время, в течение которого заряд накапливается в камере, может приводить к «электронным» шумам, которые следует учитывать, когда мы говорим об определении качества изображения и его цветности. Если же частота кадров также составляет 30 FPS (1/30 секунды), приходится либо «вручную» сокращать время экспозиции (выдержки), что ведет к затемнению кадра, поскольку заряд не будет успевать накапливаться на сенсоре, либо сокращать время накопления заряда до 1/120–1/150 секунды (ночью), что возможно лишь с применением более совершенных матриц.

Также, скорость срабатывания электронного затвора видеокамеры может быть отрегулирована с помощью встроенной функции Sens-UP или DSS. А технологии подавления шума DNR (3D-DNR, 2D-DNR, SSNR) позволяют уменьшить «вес» видеопотока (объем записываемых данных) и одновременно улучшить качество картинки.

Описание оптического объектива и зума в видеокамерах

Многие видеокамеры имеют оптический объектив и зум, которые обладают следующими характеристиками:

1. Фокусное расстояние, которое может быть постоянным, изменяемым вручную или дистанционно управляемым. Обычно находится в диапазоне от 4 до 9 мм.
2. Диафрагма может быть фиксированной или управляемой. Например, Direct Drive или Video Drive.
3. Функция автоматической регулировки освещенности (ALC) путем настройки диафрагмы. Это помогает выделить объект на фоне наиболее ярких участков кадра или затемнить объект на фоне наиболее светлых участков.
4. Функция компенсации задней подсветки (BLC).
5. Автоматический баланс белого (AWB) и подстройка баланса белого под изменяющуюся освещенность (ATW).
6. Функция расширенного динамического диапазона с цифровой обработкой сигнала (D-WDR или просто WDR). Она повышает качество ярких и темных участков на одном кадре. Важно указать заявленное числовое значение данной функции, предоставляемое производителем.
7. Функция выборочной компенсации (ATR), которая улучшает контраст и цветность объекта при наличии ярких и темных участков в кадре.
8. Функция защиты от встречного направленного засвечивания (HLI). При этой функции источник света захватывается, и область попадания его лучей на матрицу затемняется.
9. Функция автоматической регулировки усиления видеосигнала (AGC) при пониженной освещенности объекта в 4-10 раз (в интервале от 12 до 20 дБ).
10. Функция цифрового увеличения (ePTZ), которая позволяет просматривать отдельные участки на увеличенном масштабе без потери качества.
11. Функция детекции движения объектов (MD). Она настраивается по уровню чувствительности и расположению объекта на картинке и повышает вероятность обнаружения нежелательных событий.
12. Также может присутствовать другие функции или их отсутствие.

Однако важно помнить, что оптический объектив является ключевым элементом, через который проходит свет до матрицы. Поэтому необходимо, чтобы его качество, светосильность и оптическое разрешение соответствовали уровню видеосенсора, а не наоборот.

Инфракрасная подсветка – это набор ИК-диодов, которые находятся вдоль объектива камеры и излучают свет инфракрасного спектра, который не виден человеческому глазу, но может быть интерпретирован видеокамерой. Это позволяет камере работать в условиях плохого освещения и дает возможность следить за объектом наблюдения в ночное время. Дальность действия ИК-подсветки может колебаться от 5 до более 100 м, а иногда используются специальные инфракрасные прожекторы для увеличения расстояния, причем это существенно снижает нагрузку на канал связи.

Для автоматизации работы ИК-подсветки была разработана функция Smart-IR, которая регулирует интенсивность излучения ИК-диодов. Проблема с заливом одной части кадра белым цветом заключается в том, что инфракрасная подсветка может приводить к такой ситуации из-за неправильного подбора мощности ИК-диодов или конструкции прожектора. Тем не менее, функция Smart-IR может решить эту проблему, контролируя мощность ИК-излучения, чтобы не допустить засвечивания отдельных областей изображения. Дополнительно, процессор выполняет работу при помощи функции D-DWR.

Другая технология для предотвращения этой же проблемы – это IR-cut (или ICR, также известная как «день-ночь»), которая является ИК-фильтром и удаляет избытки ИК-отражения, которые не видны глазом. Данная функция задействуется только в период нормальной освещенности и выключается в условиях темноты, обеспечивая доступность полного излучаемого диапазона для видеосенсора. Затем это выводится в виде черно-белого изображения, чтобы избежать искажения цветных тонов в кадре.

Фото: freepik.com