Firma de Paza si sisteme de securitate-Sibiu ORDIS SRL

Utile-Efractie si supraveghere video

Sisteme de supraveghere video

Sistemele de supraveghere video au devenit, cu timpul, o componente cheie pentru asigurarea sigurantei si securitatii pentru foarte multe organizatii. Odata cu cresterea riscului de securitate, nevoia de monitorizare video si de inregistrare a evenimentelor a devenit din ce in ce mai importanta. Ca rezultat multe organizatii implementeaza astfel de sisteme pentu o gama larga de aplicatii si nu doar in domeniul strict al sistemelor de securitate. Trebuie spus de la inceput ca aceste sisteme vin sa completeze sistemele « traditionale« de securitate si siguranta – detectie efractie, control acces , detectie incendiu- sistemele de supraveghere functionand in relatie de colaborare cu acestea, asigurand elementul de monitorizare in timp real si posibilitatea de vizualizare post-eveniment precum si inregistrare, afisarea si transmisia informatiei video catre diversi beneficiari ai acesteia.

Industria sistemelor de televiziune cu circuit inchis –TVCI- (CCTV- Closed Circuit Television) a avut ca principala sursa de dezvoltare industria televiziunii. Pe parcursul timpului tehnologia din industria TV a fost «importata« si folosita pentru dezvoltarea industriei TVCI. Datorita progreselor tehnologice inregistrate de a lungul timpului in industria electronicii si, in principal, in domeniul tehnologiei informatiei industria TVCI si-a schimbat foarte multe din principiile de baza, trecand de la sistemul complet analogic la cel complet digital, centrat in jurul conceptulului de retea.

 

Scurta evolutie sisteme de supraveghere video

 

In continuare vom face scurta trecere in revista a evolutiei si dezvoltarii sistemelor de TVCI . Ca etape de dezvoltare a sistemelor de supraveghere video se poate vorbi de patru generatii de sisteme video.

 

1.1. Sistem complet analog

Prima generatie de sisteme de supraveghere a fost in intregime analogica. Camerele transmit semnalul in format analogic, care apoi este comutat si inregistrat folosind echipamente analogice precum matricea video analogica si VCR-ul (Video Cassettte Recorder sau TLR –Time Lapse Recorder). Inregistrarea semnalului video se facea pe suport analogic – caseta video - in format multiplexat in timp. Acest tip de sistem permitea operatii de baza, de monitorizare si inregistrare. Dezavantajele acestor sisteme erau datorate faptului ca nu se facilita inregistrarea si playback-ul simultan pe acelasi echipament, pentru playback fiind necesar un echipament VCR suplimentar sau oprirea inregistrari pe timpul perioadei de vizualizare. Mai mult, procesul de inregistrare era susceptibil de greseli datorate operarii dificile a mediilor de stocare (casetelor) si a stoparii/repornirii procesului de inregistrare care se facea manual. Deasemenea era necesara o evidenta a casetelor pentru perioade lungi de stocare, procesul de derulare a acestora fiind strict liniar, secvential, acest proces consumand destul de mult timp si resurse.

Vizualizare de la distanta era un proces imposibil. Calitatea inregistrarilor era de tip VHS sau S-VHS.

 

Figura 1.1 Sistem complet analog

 

1.2. Sistem analog cu inregistrare digitala

Un prim pas in evolutia sistemelor de supraveghere a fost inlocuire sistemului de inregistrare cu unul digital. In continuare semnalul analogic de la camera este transmis folosind cablul coaxial sau fibra optica iar comutarea si afisarea semnalelor se face analog (matice video, quad, multiplexor, distribuitor/amplificator video, monitor CRT) dar sistemul de inregistrare a fost inlocuita cu un sistem digital. Digital Video Recorder-ul, (DVR), inregistratorul video digital, a inlocuit sistemul analogic VCR. Acest echipament, DVR, primeste semnalul analogic pe care il converteste in format digital si apoi il stocheaza pe hard disk-ul intern sau pe un mediu de stocare extern (caseta digitala, matrice de hard disk-uri, CD). Astfel, multe din operatiile asociate cu operarea manuala a VCR-ului au fost eliminate sau reduse ca frecventa.

Primul pas a constat in inlocuirea doar a VCR-ului prin introducerea unui DVR de un singur canal, acest DVR ramane conectat la echipamentul de multiplexare care preia toate semnalele video si le « furnizeaza » DVR-ului sub forma multiplexata. Pasul urmator a constat in introducerea functiilor de multiplexare in functiile de baza ale DVR-ului astfel incat, in acest moment DVR-ul devine un echipament care poate executa in acelsi timp functii precum : vizualizare imagini in timp real, inregistrare, playback, arhivare, conectare prin retea a unui software client, etc.

Functiile acestor echipamente au devenit din ce in ce mai variate, iar o descriere mai detaliata se face in capitolul referitor la aceste echipamente.

 

 

Figura 1.2 Sistem analog cu inregistrare digitala

 

1.3. Sistem hibride - analog/digitale

Urmatorul pas in dezvoltarea sistemelor de televiziune cu circuit inchis a constat in introducerea elementelor cu conectare IP in structura sistemelor analogice, acest lucru ducand la aparitia sitemelor hibride Aceste elemente sunt : camere IP, encodere (video server), decodere, DVR-uri hibride (accepta semnale analogice cat si stream-uri de date de la camere IP sau encodere). Aceasta etapa este una intermediara, vazuta ca un mijloc economic viabil de trecere la generatia a patra de sisteme, cele complet digitale.

 

 

 

 

 

Figura 1.3 Sistem hibrid analog-digital

 

1.4. Sistem complet digital

Sistemul complet digital este sistemul din generatia a patra, bazat pe tehnologii de retea si pe protocolul TCP/IP. In acest tip de sistem conversia analog/digitala se face la nivelul camerei, « semnalul« de iesire din camera fiind, de fapt, un stream de date, un sir de pachete IP. In acest moment se poate vorbi de “matricea virtuala”, acelasi stream de date fiind transmis catre mai multe destinatii in acelasi timp sau succesiv, afisat, iunregistrat, vizualizat, exportat. Practic reteau devine « matricea virtuala«. Comparativ cu sistemele de generatia a doua si a treia acest tip de sisteme ofera cateva avantaje care il fac din ce in ce mai mult o optiune pentru proiectantii si specialistii in CCTV. Acest tip de sisteme, principiile de functionare, specifictiile si elementele constituitive vor fi detaliate in capitolul 4, referitor la sistemele Video-IP, sau sistemele digitale.

 

Figura 1.4 Sistem complet digital

PROCESE IN SISTEMELE VIDEO. ELEMENTE COMPONENTE

Procesele principale ce au loc intr-un sistem de supraveghere video pot fi descrise ca fiind :

• procesul de achizitie a imaginii si de producere a semnalului video
• transmisia semnalului video, folosind diverse medii de transmisie
• procesul de afisare, inregistrare, conversie, distributie a semnalului video.

Intr-un sistem de supraveghere video se pot distinge, conform cu procesele mentionate anterior urmatoarele elemente componente:

• elementul de achizitie a imaginii – obiectiv (lentila) si camera video
• mediul de transmisie a semnalului video : cablul coaxial, perechea torsadata, fibra optica, etc.
• elemente de achizitie, prelucrare si afisare a semnalelor video. Aici gama de echipamente este extrem de larga si diversa. O parte dintre cele mai reprezenttive echipamente vor fi descrise in capitolele urmatoare.

 

In continuare pentru fiecare dintre aceste elemente se va face o descriere a principiilor de functionare si a principalelor carcteristici ale acestor elemente componente.

Pentru inceput cateva cuvinte despre lumina ca factor determinant al supravegherii video.

Folosirea luminii este, practic, un element cheie in implementarea unui sistem video. Acest lucru, pe langa altele, influentand in mod direct calitatea imagini afiasate si/sau inregistrate. Lumina este o forma de energie formata din sapte componente de baza

 

Rosu 620–750 nm

Portocaliu 600–620 nm

Galben 580–600 nm

Verde 490–580 nm

Albastru 460–490 nm

Indigo 430–460 nm

Violet 390–430 nm

 

Aceste componente formeaza un spectru, din care ochiul uman poate percepe doar o portiune cuprinsa intre aprox. 400nm si 700 nm. Aceata lumina este folosita pentru « sensibilizarea« elementelor fotosensibile (senzorul de imagine) . Mai jos se poate vedea gama de radiatii, in care se incadreaza radiatia luminoasa

Figura 2.1 Spectrul de radiatii

 

Radiatia infrared se situeaza in afara spectrului vizibil. Acest tip de radiatie este emisa de catre toate obiectele, oameni, animale, etc. Obiectele « calde » apar evidentiate pe un fundal « rece« in conditii slabe de iluminat, de exemplu noaptea.

Unitatea de masura a lumini este lux-ul. Mai jos sunt date cateva valori tipice ale fluxului luminos in diferite conditii de iluminat. Aceste valori trebuie avute in vedere atunci cand, pentru anumite conditii de mediu, se alege un anumit tip de camera si lentila, care trebuie sa se conformeze conditiilor diverse si variabile de iluminat. Aceste valori pot fi folosite atunci cand se doreste alegerea unei camere cu o anumita sensibilitate pentru un anumit mediu de instalare.

Tabel cu valori de iluminat tipice

2.2 Camera Video

Principiul de baza de functionare al unei camere video consta in transformarea luminii reflectate de catre « scena » supravegheata in semnal electric. La baza acestui proces sta senzorul de imagine. Senzorul de imagine este un circuit integrat specializat care are rolul de a transforma « informatia« luminoasa in semnal electric. Acest semnal electric este apoi prelucrat de circuitele de procesare digitala a semnalului (DSP-Digital Signal Processor). Semnalul video rezultat la iesirea camerei este asa numitul semnal video compozit.

Figura 2.2 Schema de principiu camera video

 

Pana de curand circuitele de procesare a semnalelor erau circuite analogice dar, odata cu dezvoltarea circuitelor specializate de procesare a semnalelor, majoritatea camerelor de astazi folosesc « chip set«-uri specializate – DSP - care ofera facilitati si optiuni ce permit o mai usoara instalare, reglare si cu rezultatul final –calitatea imaginii- mult mai buna decat precedenta serie de camere analogice.

 

Senzorul de imagine este format dintr-o « matrice « de elemente fotosensibile numite elemente de imagine sau pixeli. Pixel-ul este elementul de baza al imaginii, care transforma lumina cazuta pe el in semnal electric, intensitatea acestui semnal este direct proportionala cu cantitatea de lumina care cade pe elementul de imagine. CCD-ul este scanat de la stanga la dreapta de 312,5 de 50 de ori pe secunda. Intensitatea luminii ce cade pe CCD este « translatata« intr-o mixtura de culori : rosu, verde si albastru din care se obtin valorile de luminanta (Y) si diferenta de culoare (U, V) ce compun semnalul video complex. In specificatiile camerelor numarul de pixeli ai unui CCD este specificat ca numar de pixeli orizontalaXnumar de pixeli pe verticala (De exemplu :752HX582V).

 

Senzorul de imagine tip CCD (Charged Coupled Device)

Tehnologia senzorilor tip CCD este una dezvoltata special pentru industria camerelor video. Principalul avantaj, comparativ cu tehnologia CMOS, consta in sensibilitatea ridicata in conditii de iluminare scazuta ceea ce inseamna imagini de calitate mai buna pentru conditii de iluminat scazut. Tehnologia CCD presupune un proces mai complex de producere si incorporare in camerele video.

 

Senzorul de imagine tip CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)

Tehnologia CMOS este una larg raspandita pentru componentele electronice. Senzorii tip CMOS pot fi produsi in dimensiuni variabile, de la camere miniaturale pana la camere tip megapixel. In ultimul timp distanta intre cele doua tipuri de tehnologii s-a redus, astfel incat calitatea imagini se apropie de cea a celor CCD, totusi – atunci cand cea mai buna calitate este dorita- tehnologia tip CCD este recomandata. Principalul dezavantaj al acestui tip de senzor de imagine este sensibilitatea scazuta pentru conditii de iluminat scazut. In conditii de iluminat constant acest lucru nu este o problema dar in conditii de iluminat scazut imaginea rezultata este intunecata sau de calitate slaba (perturbata de « zgomot«).

Formate de CCD

Standardul de imagine folosit in industria CCTV este 4:3 (H :V). Cele mai des intalnite formate pentru senzorii de imagine CCTV sunt urmatoarele : 1”, 2/3”, 1/2”, 1/3”, 1/4”. Cu cat dimensiunea CCD-ului este mai mare cu atat imaginea rezultata va avea o calitate mai buna. Totusi, din motive economice, cele mai des folosite sunt cele de 1/3” si 1/4”.

Figura 2.3 Formate de senzori CCD

Semnalul video complex (composit)