Сетевое видеонаблюдение

В наше время уже никого нельзя удивить камерой видеонаблюдения, висящей под потолком в метрополитене, магазине, подъезде жилого дома, образовательном учреждении, производственном помещении, где угодно. Встает вопрос: "Чем мы обязаны такому широкому распространению систем видеонаблюдения?"

Видеонаблюдение

Камеры везде!

Основной причиной повсеместного использования камер видеонаблюдения является стремление к повышению безопасности людей и объектов, и, несомненно, камеры достигли здесь большого успеха. Как показывает практика, только факт присутствия камер видеонаблюдения может отпугнуть потенциального правонарушителя. Но даже если нарушение все-таки произошло, то в дальнейшем имеющиеся видеозаписи могут оказать неоценимую помощь в поимке преступника. Сложная криминогенная обстановка, угроза терроризма, рост социальной неудовлетворенности все это требует от нас применения самых современных систем безопасности.
Но обеспечение безопасности не единственная сфера применения систем видеонаблюдения. Промышленность все больше нуждается в надежных средствах контроля и управления людьми и процессами. Тенденции последних десятилетий показывают, что техника становится все дешевле, а человеческий труд все дороже, поэтому внедрение в производство современных технологий становится все более рациональным и эффективным капиталовложением. При помощи систем видеонаблюдения становится возможным управление и контроль многими производственными процессами, особенно теми, где присутствие человека, в принципе, невозможно из-за неблагоприятных условий.
Системы видеонаблюдения находят все большее применение во многих отраслях. Например, они используются больницами для постоянного видеонаблюдения за тяжело больными, образовательными учреждениями для контроля студентов, магазинами для наблюдения за покупателями, в транспорте, общественных местах, банках, местах отдыха и развлечений. Повсюду и везде видеонаблюдение находит себе применение и приносит ощутимую пользу.
Но какие бывают системы видеонаблюдения и в чем их отличия, какие возможности они предоставляют своему пользователю и насколько дорого обходятся те или иные преимущества конкретного типа системы видеонаблюдения?

От CCTV к IP-мониторингу

Еще не так давно на рынке господствовал только один тип систем видеонаблюдения: CCTV (Closed Circuit TeleVision), что дословно означает "системы замкнутого телевидения"), и аналоговые камеры.
В основе этих систем лежат аналоговые камеры, соединенные с устройствами записи и воспроизведения коаксиальным кабелем. Очевидными преимуществами этих систем были простота, невысокая стоимость, удовлетворительное качество изображения. Несмотря на ряд недостатков: использование большого количества сложного коммутационного оборудования, низкое качество и ненадежность записи на видеокассеты, недостаточные возможности расширения и наращивания систем, сложность автоматического анализа получаемого видеоизображения и т.д., эти системы просуществовали довольно долго. Но времена меняются, от систем видеонаблюдения требуется все большая функциональность и гибкость, которых трудно достичь без применения новых технологий. Появились новые устройства, расширяющие возможности аналоговых камер.
С более глубоким проникновением персональных компьютеров в нашу жизнь, стали появляться компьютерные системы видеонаблюдения. Эти системы представляют собой обычные компьютерные платы (устанавливаемые, как правило, в PCI слоты PC), к которым через BNC разъемы подключаются аналоговые камеры, и программное обеспечение. Эти системы устраняют некоторые недостатки обычных аналоговых систем. Так запись ведется не на видеокассеты, а на жесткий диск компьютера или другое устройство, позволяющее хранить информацию в цифровом виде. Появились возможности анализа изображения, улучшились возможности расширения и наращивания систем. Но главные недостатки сохранились: для создания системы используются те же аналоговые камеры, которые требуют прокладки коаксиального кабеля, нетривиальными остаются задачи по передаче звука и управлению устройствами поворота и наклона камер, масштабированию изображения и некоторые другие.
Как разновидностью компьютерных систем можно считать системы, построенные на DVR (хотя, по сути, компьютерные системы и DVR понятия синонимичные, многие предпочитают различать их по принципу PC DVR, т.е. компьютерные системы, и non-PC DVR, далее пойдет речь о non-PC DVR). DVR - digital video recorder, что означает цифровое записывающее устройство. По сути DVR представляет собой компьютерную систему, выполненную как законченное решение в одном корпусе, с определенным количеством входов, как правило, кратным 4, и в силу этого имеющее соответствующие ограничения. Для DVR характерны все недостатки присущие компьютерным системам, а также худшая расширяемость и меньшая функциональность.
По настоящему новой вехой в развитии систем видеонаблюдения стало появление систем IP мониторинга, построенных на базе сетевых камер. Эти системы являются полностью цифровыми. Видеоизображение, полученное приемником излучения, обрабатывается процессором и передается от камеры в сжатом виде по обычному сетевому кабелю (витой паре) посредством IP протокола. Так устраняется очень важный недостаток, присущий другим системам видеонаблюдения: необходимость в специализированной среде передачи данных. Далее сигнал от сетевой камеры можно просматривать и сохранять при помощи компьютера.
Компьютерные IP сети давно приобрели повсеместную распространенность, поэтому трудно себе представить более выгодную и удобную среду передачи изображения от камеры видеонаблюдения, чем витая пара, разве что совсем отказаться от проводов. Что и сделали сетевые камеры, начав использование беспроводных сетей Wi-Fi для передачи изображения. Но давайте рассмотрим эти системы более подробно.

Сетевые камеры

Итак, как было сказано выше, в основе системы IP видеонаблюдения лежат сетевые камеры. Внешне сетевые камеры могут очень мало отличаться от своих аналоговых предшественниц, однако, у них есть важная особенность: наличие разъема RJ-45 для подключения к сети Ethernet и/или возможность беспроводного подключения к сети Wi-Fi. Некоторые модели для совместимости имеют разъемы BNC. В несжатом виде цифровое изображение, полученное от камеры, имеет достаточно большой объем, поэтому для удобства передачи по сети и последующего хранения, оно сжимается. В современных цифровых камерах наибольшее распространение получили форматы сжатия Motion JPEG и MPEG-4.
Формат Motion JPEG сжимает изображение и передает его в виде последовательности кадров. Он начал применятся в системах IP видеонаблюдения несколько раньше формата MPEG-4, поэтому иногда является единственным форматом, поддерживаемым сетевой камерой. Несмотря на свое более раннее проявление он имеет важное преимущество: сли необходимо высокое качество статического изображения, то Motion JPEG значительно ревосходит MPEG-4. В качестве недостатков этого формата является изменение потока от камеры, в зависимости передаваемого изображения, меньшая плавность, в сравнении с MPEG-4, видеоизображения.
Формат MPEG-4 сжимает изображение, но передает его не в виде последовательности полных кадров, а в виде потока содержащего изменения изображения. Затем декодер, получив полный кадр, достраивает его в соответствии с кадрами, содержащими изменение изображения. Разумеется, такой алгоритм требует большей вычислительной мощности, зато позволяет создавать равномерный поток и получать плавное изображение независимо от состояния полосы пропускания. Недостатками данного протокола являются худшее качество неподвижного изображения, в сравнении с Motion JPEG, а также то, что при использовании данного протокола придется оплатить стоимость лицензии.
Некоторые современные сетевые камеры могут одновременно работать с потоками обоих типов. Так, для непосредственного наблюдения на мониторе, можно использовать MPEG-4, а для регистрации Motion JPEG.
В некоторых, как правило, специализированных камерах существует возможность использования формата сжатия MPEG-2. Этот формат позволяет получить DVD качество изображения и звука, однако, применение этого формата весьма ограниченно в связи с высокими требованиями к полосе пропускания.
Но протокол IP позволяет легко передавать не только видео, но и звук. Так в сетевых камерах нередко можно встретить поддержку аудио. Причем, встречаются модели как с односторонней передачей звука, т.е. звук передается от камеры, так и с двухсторонней (Two Way Audio) передачей звука, т.е. пользователь может не только слышать все происходящее на объекте, но и передавать на объект звуковые сообщения.
Итак, IP камера может передавать как изображение, так и звук (в дальнейшем, в тексте часто упоминается только изображение, хотя подразумевается и наличие звука, например, если говорится, что "позволяет просматривать изображение", то подразумевается и "прослушивать звук") но на этом ее возможности далеко не исчерпываются. Но, перед тем как рассматривать другие функциональные возможности сетевых IP камер, надо сказать пару слов о работе камеры в сети.
Сетевая камера является полноценным сетевым устройством. Ей назначается IP адрес, причем назначение IP адреса может происходить как в ручном режиме, так и с использованием динамического распределения адресов DHCP (помимо этого, существуют специальные сервисы для назначения камерам IP адресов в нетривиальных случаях, но их рассмотрение выходит за рамки данной статьи). Практически все современные IP камеры оснащены встроенным web-сервером, благодаря чему, набрав в web-обозревателе IP адрес камеры, вы увидите изображение с камеры (а также, при поддержке соответствующих функций, сможете работать со звуком, управлять камерой и пр.). А что, если несколько пользователей одновременно подключатся к камере? Никаких проблем. Большинство сетевых камер поддерживают многопользовательский режим. Также, без особых усилий, вы сможете использовать изображение от сетевой камеры на вашем Интернет сайте, причем, для этого вам не потребуется глубоких знаний программирования. Достаточно добавить к коду странички простой скрипт, и посетители смогут видеть живое изображение.
Подведем некоторые итоги: изображение от web-камеры можно просматривать на PC с использованием Интернет-обозревателя или специального программного обеспечения (об этом чуть ниже), причем, для передачи можно использовать не только локальную сеть, но даже Интернет.
Нередко в компьютерной сети присутствует много пользователей, но не все из них должны иметь доступ к изображению и управлению сетевой камерой. Для ограничения доступа к камере могут использоваться следующие приемы: ограничение уровня доступа паролем, фильтрация IP адресов. При ограничении уровня доступа паролем при попытке присоединения к камере запрашивается пароль. На основании пароля камерой принимается решение о разрешении доступа и степени полномочий: может быть разрешен только просмотр изображения или управление только определенными функциями. Каждый пользователь сети имеет свой IP адрес, анализируя этот адрес, камера может принимать решение о разрешении доступа к изображению и настройкам. Если задать диапазоны IP адресов, то пользователи, чьи IP адреса будут попадать в тот или иной диапазон будут иметь (или наоборот не иметь) доступ к камере. Для защиты данных передаваемых камерой может применяться шифрование, например, с использованием HTTPS протокола.
Для решения целого ряда задач весьма полезной является возможность камеры поворачиваться и изменять угол наклона, а также масштабировать изображения. Одним из решений данной задачи является установка обычной камеры на специальную платформу, которая оснащена механизмами поворота и наклона. Более функциональным решением является совмещение в одном корпусе механизма изменения ориентации, камеры и вариофокального объектива (объектива с переменным фокусным расстоянием - Zoom). Такие решения повсеместно применяются, но, в случае применения аналоговых камер, появляется необходимость в дополнительных соединениях и устройствах для управления камерой. При использовании сетевых PTZ (Pan / Tilt / Zoom - панорамирование / наклон / масштабирование) или купольных камер, управляющие сигналы передаются по той же IP сети. Таким образом, исчезает необходимость прокладки дополнительных кабельных соединений. Для управления такой камерой можно обойтись без дорогостоящих пультов, ограничившись возможностями web-интерфейс или программного обеспечения для сетевого видеонаблюдения. При необходимости, можно не просто поворачивать камеру, но и задать определенную последовательность перемещений, тем самым, обеспечив непрерывное автоматическое "патрулирование" определенной территории.
Сетевые камеры способны выполнять множество дополнительных функций. Так, они могут быть оснащены детектором движения, который позволит камере в случае срабатывания отправить уведомление по электронной почте, сохранить видеозапись на сервере, включить тревожную сигнализацию. Встроенный буфер сетевой камеры позволяет начать запись за некоторое время до срабатывания сигнала, тем самым, исключив возможность пропуска начала события. На изображение от web-камеры может быть наложен текст, дата, время, другое изображение. Сетевым видеокамерам доступны все функции и возможности, что и аналоговым: возможность работы в условиях низкой освещенности, поддержка сменных объективов, использование кожухов и другие.

Пару слов о программном обеспечении сетевого видеонаблюдения

Расширить возможности сетевых камер видеонаблюдения и повысить их функциональность помогает специализированное программное обеспечение. Несмотря на то, что эта тема заслуживает отдельной стать, рассмотрим некоторые её аспекты.
Как уже отмечалось, подавляющее большинство сетевых камер видеонаблюдения имеют встроенный web-сервер, который позволяет просматривать изображение с камеры и управлять большинством ее функций через стандартный web-обозреватель, а также использовать изображение на web-сайтах. Но часто этих возможностей недостаточно. Тогда на помощь приходит специализированное ПО, которое позволяет вести запись, контролировать изображение с большого количества камер, строить сложные распределенные системы и многое другое.
Большинство производителей, помимо камер собственного производства, предлагают и фирменное программное обеспечение. Оно позволит должным образом настроить работу сетевых камер видеонаблюдения и построить полноценную систему видеонаблюдения. Если в системе используется оборудование различных производителей, то возможно использование программного обеспечения третьих фирм. Нередко, оно превосходит по функциональности фирменное программное обеспечение.
Специализированное программное обеспечение сетевого видеонаблюдения позволяет работать с сетевыми видеокамерами не только с использованием PC. Есть версии для работы с КПК (карманным персональным компьютером) и, даже, с мобильными телефонами. Так что контролировать происходящее вы сможете отовсюду.

Плавный переход

Так или иначе, становится, очевидно, что системы сетевого видеонаблюдения гораздо более функциональны и эффективны, нежели другие типы систем. Но что делать, если уже имеется система видеонаблюдения, построенная на аналоговых камерах? На первый взгляд, кажется, что при переходе на сетевую архитектуру крупные затраты неизбежны. Но это не так. Именно для таких случаев существуют сетевые видеосерверы.
Сетевой видеосервер - устройство, получающее сигнал от аналоговой камеры, оцифровывающее его и передающее в сеть. Иными словами, вы подключаете имеющиеся аналоговые камеры к сетевому видеосерверу (на видеосервере имеются BNC разъемы, к которым подключаются аналоговые камеры) и получаете от устаревшего оборудования гибкость и функциональность, сопоставимую с современными сетевыми камерами при минимуме расходов.
Сетевые видеосерверы обладают большинством функций, доступных сетевым видеокамерам, поддерживаются программным обеспечением сетевого видеонаблюдения, позволяют контролировать купольные и PTZ аналоговые камеры и устройства. В некоторые модели видеосерверов возможно устанавливать накопители информации (кстати, такой функцией могут оснащаться и сетевые камеры), что позволяет сохранить видеозапись даже в случае неисправности сети.

Долой провода или новые тенденции

Несмотря на повсеместное распространении сетей, существуют места, где доступ к сетевому кабелю Ethernet затруднен или невозможен. Тогда на помощь приходят беспроводные сети. Наиболее распространенный, в настоящее время, тип беспроводных сетей - Wi-Fi. Этот стандарт приобрел популярность благодаря хорошим характеристикам передачи и низкой стоимости используемого оборудования. Для создания беспроводной сети достаточно приобрести точку доступа и беспроводные сетевые карты Wi-Fi. Данный тип сетей описывается стандартом IEEE802.11a/b/g/и т.д. (в России наибольшую распространенность получил IEEE802.11b). Таким образом, если сетевую камеру видеонаблюдения оснастить беспроводной сетевой картой, то она будет функционировать и выполнять свои функции и в беспроводной сети.
Беспроводные сетевые карты могут быть как интегрированными сетевую видеокамеру, так и устанавливаться в качестве модуля. Они поддерживают шифрование и прочие функции поддерживаемые характерные для Wi-Fi сетей, а также полностью совместимы со стандартным оборудованием. Аналогичным, беспроводным, образом можно подключать и сетевые видеосерверы.
Если же беспроводное подключение к сети камер видеонаблюдения и сетевых видеосерверов не требуется, то можно воспользоваться стандартом IEEE802.2af. Оборудование, соответствующее этому стандарту, позволяет передавать по обычному сетевому кабелю (витой паре), не только данные, но и электричество. Таким образом, отпадает необходимость в кабеле питания.

Цена вопроса

Итак, пришло время покупать систему видеонаблюдения. Первый вопрос, который возникает - на каком типе систем остановить выбор? Учитывая все преимущества сетевого видеонаблюдения, на первый взгляд, кажется, что эти системы стоят гораздо дороже. Но так ли это на самом деле?
Стоимость системы видеонаблюдения складывается, главным образом, из стоимости оборудования, стоимости установочных и пусконаладочных работ и стоимости владения.
Сетевые камеры видеонаблюдения стоят несколько дороже аналоговых, но эта разница непрерывно сокращается. Стоимость сетевого кабеля витая пара (для Wi-Fi сетей, вовсе, не требуется) ниже стоимости коаксиального, используемого аналоговыми видеокамерами. Также значительно ниже по стоимости и сетевое коммутационное оборудование в сравнении с аналоговым. Нередко вся необходимая сетевая инфраструктура полностью или частично существует, что тоже существенно снижает стоимость оборудования и монтажных работ.
Для использования аналоговых камер, также может потребоваться приобретение аналоговых мониторов, оборудования регистрации или специализированных компьютерных плат и ПО. В случае сетевого видеонаблюдения потребуется лишь PC и, при необходимости, программное обеспечение.
Установка и настройка сетевых камер видеонаблюдения значительно проще, а, следовательно, и дешевле, установки и настройки систем с использованием аналоговых камер, благодаря использованию стандартного сетевого оборудования. Эту задачу вполне по силам решить даже штатному системному администратору. Добавьте к этому возможность использования существующей сетевой инфраструктуры и вы увидите значительную экономию средств.
Стоимость владения сетевым видеонаблюдением крайне невысока, благодаря тому, что в основе системы лежит стандартная сеть. Гибкость, возможности расширения и наращивания систем видеонаблюдения не идет ни в какое сравнение с другими системами. Для расширения системы требуется просто добавить сетевые камеры. Становится возможным создание сложнейших распределенных систем видеонаблюдения с единым центром управления и контроля. Не имеет значения, в каких странах и на каких континентах находятся подразделения вашей компании. Наблюдение за ними можно объединить в единую систему посредством Интернета.
Решение о выборе системы видеонаблюдения, как всегда, остается за покупателем. Но имеет ли смысл вкладывать средства в технологии вчерашнего дня, когда доступны новые более совершенные системы и технологии, обеспечивающие большую гибкость и эффективность.
Вы можете задать любой вопрос, позвонив по телефону +7 (495) 225-57-11.