Вы находитесь в разделе Типовых решений систем безопасности
4.1. системообразующие блокиМатричные коммутаторы Являются базовыми блоками для построения систем охранного телевидения, сопрягаемых со средствами охранной сигнализации, и позволяют создавать развитую систему с независимыми постами наблюдения. Принцип функционирования устройства – коммутация любого из m видеовходов на любой из n видеовыходов – является хорошим доказательством того, что сложная микропроцессорная техника вполне может сочетаться с простым логичным и ориентированным на пользователя управлением. Вне зависимости от фирмы-производителя матричные коммутаторы имеют следующие основные особенности , , :
Подключение источников видеосигнала Для подключения телевизионных камер, мониторов и другого оборудования используются коаксиальные кабели (табл. 4. . Кабели подключаются к матричному коммутатору посредством разъемов типа BNC. Для большинства внутренних соединений должен быть использован кабель со сплошным центральным проводником из чистой меди и диэлектриком из вспененного полиэтилена. При наружной проводке необходимо использовать коаксиальный кабель с твердым полиэтиленом в качестве диэлектрика. В любом случае в кабеле должно обеспечиваться экранирование центрального проводника не мене чем на 95%. Если коаксиальный кабель будет подвержен деформациям, например при подключении к сканирующей камере, желательно использовать коаксиальный кабель с плетеным центральным проводником. Крайне нежелательно использовать кабель с центральным проводником из обмеднённой стали или алюминия, поскольку такой кабель передает низкочастотные составляющие видеосигнала с большими потерями. Таблица 4.1  Наиболее часто в настоящее время используется кабель типов RG-59/U и RG-11/U. В действительности же под этими марками существует семейство кабелей с различными электрическими параметрами, в том числе и не удовлетворяющими требованиям к системам видеонаблюдения. Критерии допустимого ухудшения качества сигнала при использовании коаксиального кабеля устанавливаются соответствующими стандартами : Несмотря на различия в области действия, оба стандарта оговаривают допустимые параметры любых соединительных линий, являющихся элементами телевизионного тракта. Требования этих стандартов весьма жесткие и рассчитаны на идеальное качество сигналов в условиях студийного вещания. В случае охранного ТВ допустимое ухудшение качества определяется вероятностными характеристиками обнаружения , так что границы допустимого могут быть значительно шире. К примеру, при использовании оборудования класса VHS нет смысла предъявлять к остальным элементам тракта требования, многократно превышающие показатели данного формата записи. Длина одной кабельной линии в метрах, вносящей максимально допустимые потери, приведена в таблице 4.2. Таблица 4.2  Видно, что при обеспечении вещательного качества максимально допустимые длины кабеля значительно ниже обычных рекомендаций установщикам охранного ТВ . При прохождении линии связи видеосигнал получает различные искажения, которые можно разделить на линейные и нелинейные. Линейные искажения в большинстве случаев являются обратимыми и поддаются коррекции. Нелинейные искажения не всегда обратимы и их коррекция может представлять собой достаточно сложную задачу. Линейные искажения одинаково влияют на все элементы сигнала, нелинейные могут воздействовать на них по-разному. Такие искажения довольно хорошо изучены и могут быть рассчитаны теоретически.  Переотражения Одно из основных требований к коаксиальным линиям - согласование сопротивлений источника и приемника с волновым сопротивлением кабеля. В противном случае в точках соединения кабеля с источником и потребителем, а также на неоднородностях кабеля (например, при соединении кабелей различного типа), будет наблюдаться отражение волны, что на временной характеристике тракта видно как запаздывающие переотражения (рис.4. . Но даже при идеальном согласовании сопротивлений могут возникать искажения из-за несовершенной конструкции самого кабеля. Стабильность волнового сопротивления кабеля связана с точностью его изготовления, при этом даже самые лучшие кабели имеют отклонения геометрических размеров в различных сечениях порядка 2 %. Уже при длинах в 5-10 метров в некоторых типах кабелей можно заметить характерные искажения, видимые как небольшие затягивания фронтов.  Для частотной коррекции, как правило, применяются регулируемые частотнозависимые цепи в обратной связи усилителя-корректора. Они обеспечивают возрастание коэффициента передачи с ростом частоты по закону, обратному показанному на рис. 4. Реальная форма искажений рассчитывается или измеряется для каждого конкретного типа кабеля. Многие производители корректоров, предполагая, что будет использоваться определенный тип кабеля, предлагают стандартные цепи коррекции, что дает возможность оператору установить регулятор в положение, соответствующее длине линии, и, тем самым, произвести оптимальную коррекцию в необходимой полосе частот. Если заранее неизвестен тип используемого кабеля, пользователю обычно предоставляется возможность корректировать АЧХ в нескольких точках, добиваясь оптимальной коррекции искажений. Подключение к источникам сигналов тревог Сигналы тревог могут быть непосредственно подключены к соответствующему интерфейсу коммутатора. Для подключения каждого сигнала тревоги необходима двухпроводная линия. Тип провода и его параметры не специфицируются производителями; важно, чтобы общее сопротивление шлейфа не превышало 1 кОм. В матричных коммутаторах обычно имеется сигнальное слаботочное реле для подключения внешних устройств, которое активируется любым из сигналов тревоги (так называемый тревожный выход). Для обеспечения совместной работы в тревожном режиме коммутатора и видеомагнитофона тревожный вход видеомагнитофона должен быть соединен с тревожным выходом матричного коммутатора.  Частотные искажения, вносимые в сигнал коаксиальным кабелем, обусловлены в диапазоне частот до 20 кГц переменным волновым сопротивлением и неоднородностью кабеля, а в диапазоне выше 20 кГц - затуханием в кабеле, возрастающим с ростом частоты вследствие скин-эффекта. Это явление вызывает во временной области затягивание фронта прямоугольного импульса (рис.4. , а в частотной области выглядит, как уменьшение с ростом частоты коэффициента передачи тракта (рис.4. . Еще одна проблема, возникающая при передаче сигналов по коаксиальным линиям - это проникновение помех в проходящий сигнал. Эти помехи могут быть синфазными, наводящимися как на центральную жилу, так и на оплетку кабеля, или дифференциальными, складывающимися с полезным напряжением сигнала. Основным источником помех с частотой 50 Гц является разность потенциалов земли на приемном и передающем концах. Таким образом, при проектировании протяженных коаксиальных линий связи необходимо решить следующие задачи:
 Для правильной установки параметров коррекции используют сигналы тестовых строк (ГОСТ 18471-8 , вводимые в передаваемые изображения и телевизионный осциллограф с блоком выделения строки на приемном конце. Анализируя искажения различных элементов тест-строки, можно отрегулировать корректор для достижения максимальной достоверности передачи сигнала. Типичная картина искажений различных элементов тест-строки (затягивание фронтов прямоугольного импульса ( , уменьшение амплитуды контрольных пакетов ( , 2-Т ( и 20-Т ( импульсов после прохождения длинной коаксиальной линии приведена на рисунке 4. На рисунке 4.5 показана эта же строка после коррекции. Для грубой настройки можно использовать любой телевизионный сигнал, содержащий высокочастотные элементы - резкие переходы, фронты импульсов белого.  В дежурном режиме на каждый из видеомониторов системы может выводиться изображение от предварительно заданной камеры или последовательность изображений. Каждая из последовательностей может включать в себя видеосигналы всех камер в любом порядке, причем любой из них может иметь свое время отображения. В большинстве коммутаторов профессионального уровня может быть реализовано так называемое залповое переключение – переключение нескольких мониторов сразу. Это может оказаться удобным при организации режима видеопатрулирования, например когда на мониторах последовательно отображаются видеосигналы всех камер, установленных на первом этаже, затем – на втором и т. д. Наибольшая эффективность применения матричного коммутатора обеспечивается в том случае, когда система охранного телевидения должна автоматически предоставлять оператору информацию о тревожных ситуациях и рекомендации реагирования. Информация о сигналах тревоги представляется на мониторах в виде изображений и текстовой информации. Текстовая информация о сигнале тревоги может указывать причину и место выработки такого сигнала, а также предоставлять оператору текущие инструкции. Все сигналы тревоги могут сортироваться системой в группы (сигналы несанкционированного доступа, вторжения, пожара и т. д.). Каждая группа сигналов тревоги может выводиться на свои мониторы. Для любого из сигналов тревоги может быть организовано залповое переключение нескольких видеовходов. Это позволяет оперативно контролировать не только тревожную зону, но и примыкающие к ней зоны наблюдения. В тревожных ситуациях оператор СФЗ должен оперативно выполнить большое количество различных действий. Для сокращения времени реагирования системы совместно с матричными коммутаторами используются сканирующие ТВ-камеры с предварительным позиционированием. При поступлении сигнала тревоги они автоматически устанавливаются в заданное положение для наблюдения за тревожной зоной. На случай одновременного прихода нескольких сигналов тревоги устанавливаются приоритеты последних и задаются необходимые режимы отображения. Сканирующие камеры управляются с помощью приёмников телеметрии, преобразующих кодовые посылки сигналов управления в релейные сигналы. Команды управления могут передаваться как по коаксиальному кабелю, так и по выделенному проводу типа витая пара. При передаче сигналов управления по коаксиальному кабелю они передаются во время кадрового гасящего импульса или за пределами полосы частот видеосигнала. Такой способ управления сканирующими камерами экономит общее количество коммуникаций, но дуплексный характер связи исключает возможность разветвления кабельной сети и накладывает ограничение на длину кабеля. Поэтому системы с телеметрией по коаксиальному кабелю используются на небольших объектах. При передаче сигналов управления по выделенной линии связи используется один из стандартных протоколов обмена данными (RS-422, RS-485 и т. д.). Системы с телеметрией по выделенной шине используются при создании многокамерных систем видеонаблюдения на объектах категорий А и Б. Конкретная модель матричного коммутатора выбирается следующим образом. Вначале определяются: размерность матрицы mвход nвых, общее количество постов наблюдения, уровни доступа операторов к видеоинформации. Затем необходимо определить количество ТВ-камер с телеметрическим управлением, протокол, по которому осуществляется это управление, а также протокол, используемый для системной интеграции. На заключительной стадии определяются: опции, необходимые для требуемой функциональности системы видеонаблюдения (возможность синхронной коммутации видео- и аудиоканалов), горячее резервирование центрального процессора и т. д. Профессиональные видеомультиплексоры Мультиплексирование является эффективным методом непрерывной записи изображений от нескольких видеокамер на один видеомагнитофон , . При этом используется присущее видеосигналам свойство временной дискретности. В процессе мультиплексирования передаваемые ТВ-камерами кадры видеосигнала заносятся в память прибора, откуда они потом извлекаются в соответствии с установленной последовательностью для формирования видеосигнала с целью последующей регистрации (рис. 4. . Достоинством метода мультиплексной видеозаписи является значительная экономия средств магнитной записи, недостатком – увеличение интервалов времени между записанными кадрами от единичной камеры. Так, если ведется непрерывная запись сигнала от одной камеры в 3-часовом режиме (50 полей/с), то и временной интервал между соседними записанными кадрами составляет 0.02 с. В случае, если в таком режиме производится запись сигналов от 16 камер, то теоретически временной интервал между двумя кадрами одной камеры должен составлять 0.32 с; при записи видеоинформации в 12-часовом режиме – 1/28 с, 24-часовом – 256 с. Таким образом, при видеорегистрации в системе может быть потеряна информация о движущихся объектах, в частности – о нарушителях.  Поэтому, исходя из выбранной модели действий нарушителя, разработчик ТВ-системы должен определить, на какое максимально возможное расстояние может переместиться человек между циклами опроса ТВ-камеры, а значит, какой интервал временной дискретизации допустим в системе. Необходимо подчеркнуть, что, нарушая временную структуру входных видеосигналов, мультиплексор должен практически без искажений передавать пространственную структуру входных изображений, т. е. обработка видеосигналов в мультиплексорах не должна приводить к снижению разрешающей способности ТВ-системы в целом. Особенности временной дискретизации Визуальная информация является особенно ценной, когда в поле зрения ТВ-камеры возникает нештатная ситуация. Поэтому при возникновении сигналов тревог видеомультиплексор должен обеспечивать обновление информации с максимальной скоростью. Ограничение мультиплексоров по скорости обновления вызвано тем, что часто к ним подключаются видеокамеры, несинхронизированные по частоте кадров. Вследствие этого при переключении процессора мультиплексора от одного видеовхода к другому возникает пауза, необходимая для завершения передачи предыдущего поля.  В зависимости от типа процессора требуется удвоение или утроение числа отображаемых полей, что усиливает строб-эффект (рис. 4. . В более совершенных моделях мультиплексоров реализовано параллельное использование двух поочередно коммутируемых видеопроцессоров, что приводит к увеличению количества информации, записываемой на видеоленту (рис. 4. .  Количество повторов одного и того же поля (field delay) в различных режимах записи является важнейшей характеристикой мультиплексора. К сожалению, этот параметр практически невозможно встретить в спецификациях фирм-производителей, поскольку даже для одной конкретной модели он зависит от типа используемого видеомагнитофона и способа синхронизации всей ТВ-аппаратуры. На практике этот параметр легко определяется при входе в меню программирования мультиплексора; необходимо задать только временной режим записи и конкретную марку средства видеорегистрации. Особенности пространственной дискретизации Основным техническим параметром мультиплексора, влияющим на разрешающую способность ТВ-системы в целом, является частота дискретизации. В общем случае она должна быть минимум в два раза выше самой высокой из частотных составляющих видеосигнала ТВ-камеры. Для мультиплексоров может быть использован более простой критерий – количество отсчётов, используемых для запоминания активной части одной ТВ-строки, должно быть больше количества элементов ПЗС-фотоприемника или равно этому количеству. Сегодня промышленностью выпускаются монохромные видеокамеры двух типов – стандартного (380 лин) и высокого (580 лин) разрешения. Практически это означает, что в них установлены ПЗС-матрицы с количеством элементов в строке 500 или 752 и частотой горизонтального регистра 9.5 или 14 МГц. Поэтому необходимо, чтобы частота дискре-тизации мультиплексора (sample rate) была равна частоте горизонтального регистра ПЗС-фотоприемников, используемых в телевизионной системе, или превосходила эту частоту. Потребительские качества мультиплексоров Различают три основных режима работы видеомультиплексоров – запись информации, просмотр ранее записанных сюжетов и полиэкранное отображение в реальном времени. В соответствии с этими режимами приборы разделяются на симплексные, дуплексные и триплексные. В первом случае в заданный момент времени возможна работа только в одном из перечисленных режимов, во втором – комбинация из двух любых режимов, и, наконец, в третьем – одновременно могут производиться запись, воспроизведение и полиэкранное наблюдение живой картины. Однако далеко не всегда существует необходимость одновременного задействования всех трех режимов, поэтому триплексные модели не получили пока широкого распространения. В связи с тем, что мультиплексорами используются цифровые методы обработки сигналов, то в них, как правило, реализован ряд специальных функций, призванных облегчить работу оператора системы. К ним относятся:
Для различного времени суток администратор системы может запрограммировать расписание автоматического переключения режимов записи. Парольная защита установок режимов работы позволяет обезопасить систему от преднамеренного или случайного вмешательства в её функционирование. При пропадании видеосигнала предусматривается возможность оповещения оператора (титры, звуковой сигнал). Видеомультиплексоры управляются с помощью функциональных клавиш, клавиатур удаленного управления или персональных компьютеров. Некоторые модели мультиплексоров позволяют управлять камерами на поворотных устройствах. Цифровые видеодетекторы движения Видеодетекторы движения являются эффективным средством обнаружения вторжения в охраняемую зону. Принцип действия этих устройств основан на постоянном формировании сигнала межкадровой разности между текущим и опорным видеосигналами и последующем сравнении разностного сигнала с заданным порогом , . Простейшее межкадровое вычитание является основой для большого числа более современных алгоритмов обработки видеосигнала, использующих критерии размеров объекта, его скорости, направления движения и т. д. Большое число критериев обнаружения, параллельно реализуемых в одном устройстве, позволяет эффективно детектировать малоконтрастные объекты в широком диапазоне скоростей их перемещения. К основным достоинствам ТВ-детектора движения следует отнести пассивный принцип его работы и возможность создания зоны обнаружения сложной конфигурации. Особо следует подчеркнуть высокую обнаружительную способность детекторов, обусловленную большой зоной чувствительности, обход которой для нарушителя затруднен (рис. 4. . Наряду с выполнением основной задачи – формирования рубежа видеоохраны – видеодетекторы движения способствуют снижению влияния утомляемости оператора при работе с системой наблюдения. Известно, что человек наблюдает фиксированное черно-белое изображение без снижения концентрации внимания не более 60 мин, для цветного изображения время эффективного наблюдения удваивается. Автоматическая возможность визуальной привязки причины тревоги к ее источнику обеспечивает адекватную реакцию оператора на нештатную ситуацию вне зависимости от времени наблюдения и числа мониторов в системе. Основными недостатками устройств являются подверженность влиянию метеопомех, обязательное наличие в системе охранного освещения, а также высокая стоимость профессиональных моделей. По принципу обработки сигнала детекторы движения можно разделить на две большие группы – аналоговые и цифровые. Аналоговые детекторы движения реализуют простейшие пороговые алгоритмы обработки сигнала и требуют постоянного уровня освещенности в контролируемой зоне. Практически все аналоговые детекторы являются одноканальными устройствами и используются в качестве обнаружителей движения внутри помещений на объектах категории В. Во всех остальных случаях необходимо применение цифровых селекторов подвижных объектов.  При обработке видеосигнала цифровым детектором все изображение разбивается на прямоугольные области, каждая из которых, в свою очередь, разбивается на ячейки меньшего размера , . Опорное изображение обычно периодически обновляется в памяти с частотой, задаваемой пользователем, – это позволяет существенно снизить уровень ложных тревог, вызванных изменением естественной или искусственной освещенности объекта. Зона обнаружения также задается пользователем и может состоять из одной области или нескольких; минимальный размер обнаруживаемого объекта определяется размером ячейки. Когда детектор обнаруживает изменения видеосигнала в заданной зоне, производится анализ последнего по двум дополнительным компонентам – геометрическим размерам и продолжительности. Сигнал тревоги вырабатывается в случае, если выполняются все три предварительно заданных условия обнаружения. Пороговая чувствительность детекторов движения составляет примерно 5% от уровня входного видеосигнала. Встроенный таймер позволяет создавать различные алгоритмы работы приборов для разного времени суток и разных дней недели. Все устройства имеют программируемые тревожные входы и выходы, что облегчает их сопряжение с другой аппаратурой интегрированной системы безопасности (охранные датчики, матричные коммутаторы, аппаратура видеорегистрации и т. д.). Возможность подсветки тревожной зоны, встроенный генератор даты/времени/титров, а также детектор пропадания видеосигнала, создают дополнительные удобства в использовании детекторов движения. Детекторы движения обеспечивают, как правило, двухуровневую систему паролей доступа к меню программирования. Система паролей не влияет на доступ к обычным рабочим функциям. Пароль администратора предназначен для использования диспетчером всей системы безопасности, тогда как пароль оператора обеспечивает доступ пользователя к ряду конкретных функций. Особенностью некоторых устройств является наличие двух режимов работы – режима обнаружения движения и режима музей. В режиме детектирования движения в зоне чувствительности прибора обнаруживается любой подвижный объект. В режиме музей зона обнаружения создается вокруг неподвижного объекта и детектор будет проверять, не покинул ли объект пределы этой зоны. Модели среднего класса имеют от одного входа до шестнадцати для подключения ТВ-камер и один процессор обработки видеосигнала. Поскольку для обнаружения движения необходима обработка как минимум двух кадров, то даже при одной подключенной телекамере время детектирования составит 0.08 с и будет увеличиваться прямо пропорционально числу камер в системе. Например в системе из 16 камер, синхронизированных по кадровой частоте, интервал между вычислениями межкадровой разности для одного источника видеосигнала составит 1.28 с и возрастет еще в полтора раза при переходе к аппаратуре с автономной синхронизацией. Это может оказаться неприемлемым для ТВ-камер с узкими полями зрения: быстро перемещающийся нарушитель пересечет зону контроля незамеченным. В наиболее совершенных детекторах движения видеосигнал каждой из ТВ-камер обрабатывается отдельным процессором. Это позволяет реализовать сложные алгоритмы обработки, обеспечивающие не только обнаружение нарушителей, но и определение их скорости и направления перемещения. Алгоритмы включают в себя:
Читайте далее:  От 2 до 5 тыс. usd На россиян заведут досье Как не проморгать нарушителя Без компромиссов. обнаружение пожароопасной ситуации – это всегда компромисс между эффективностью об Основы работы с videocad часть 3 Не улыбайтесь, это не поможет Дымовые пожарные извещатели для взрывоопасных зон Не свое Детекторы дыма - в воздуховодах Безопасность и противопожарная защита зданий и сооружений Интернет и информационные системы Судебная психофизиологическая экспертиза с использованием полиграфа
|
