Ф. 4.1.2.
Уфимский государственный авиационный технический университет
Кафедра Вычислительной техники и защиты информации
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по
ТСО
Группа ЗИ 421
Студент
Мордовина В.А.
Консультант
Галеев О.Р.
Принял
Галеев О.Р.
Уфа 2007 г.
Уфимский государственный авиационный технический университет
Кафедра ВТиЗИ
факультет ИРТ
Задание
на курсовое проектирование по
Технические средства охраны
на темуВидеонаблюдение за депозитарием банка
выдано 2007 г. студенту 4
курса
ЗИ – 421
группы
Мордовиной Вере Алексеевне
Срок выполнения 2007 г.
Руководитель проекта
Галеев О.Р.
1. Технические условия
Разработать систему видеонаблюдения за депозитарием банка
2. Содержание проекта
Основная часть содержит описание современных систем видеонаблюдения. Специальная часть включает в себя предложенную мною систему видеонаблюдения с расчетами затрат на её приобретение
3. Оформление проекта
Пояснительная записка
Приложение
4. Литература
1. Гузаиров М. Б. Технические средства защиты: учебное пособие /Уфа: УГАТУ, 2005.-188 с.
2. ГОСТ Р 51558-2000 Системы охранные телевизионные. Общие технические требования и методы испытаний.
3. Гузаиров М. Б.б Шангареев Р. З. Технические средства охраны: учебное пособие /Уфа, 2002.-94 с.
4. Рекомендации Р 78.36.008-99. Проектирование и монтаж систем охранного телевидения и домофонов.
5. http://www.acorn-sb.ru/
6. http://www.chuvashcable.ru/
7. http://www.arsenal-sb.ru/
8. http://www.spycamera.ru/
9. http://www.video-vision.ru/
Зав. кафедрой
Васильев В.И.
Руководитель проекта
Галеев О.Р.
Содержание
Введение
1.Основная часть
1.1 Технические средства
1.1.1 Видеокамеры
1.1.2 Средства обработки изображения
1.1.3 Устройства записи видео
1.1.4 Мониторы
1.2 Критерии выбора средств видеоконтроля
2. Специальная часть
2.1 Описание помещения
2.2 Выбор системы видеонаблюдения
2.2.1 Выбор моделей используемых видеокамер
2.2.2 Выбор кожухов, источников питания, проводки для камер
2.2.3 Выбор устройств коммутации и записи видеосигнала
2.2.4 Выбор видеомонитор
2.2.5 Расчет стоимости
2.3 Сравнительные характеристики различных видеокамер
Заключение
Список литературы
Приложение
Введение
Современные системы безопасности немыслимы без использования подсистем видеонаблюдения. В отличие от охранных сигнализаций такие подсистемы не только сообщают о факте проникновения на охраняемый объект, но и предоставляют сотрудникам службы безопасности достаточно полную информацию о злоумышленниках. Это в свою очередь позволяет охране оценить степень опасности и принять адекватное решение, которое при определенных обстоятельствах поможет избежать бессмысленных жертв. Кроме того, ценность систем видеонаблюдения заключается также и в том, что изображение с камер может записываться на аналоговые (что сегодня встречается довольно редко) и цифровые носители, которые затем могут быть использованы в качестве доказательства вины злоумышленников и правильности действий охраны.
Привлекательным качеством так же является то, что охранное видеонаблюдение дает прекрасную возможность не только фиксировать нарушение режима охраны объекта, но и контролировать обстановку вокруг объекта, определять причины срабатывания охранной сигнализации, вести скрытое наблюдение и производить видеозапись охраняемого места или предмета, фиксируя действия нарушителя.
1.
Основная часть (теоретическая)
1.1
Технические средства
Наиболее простая классическая схема работы охранного телефидения
представляет собой несколько камер, каждая из которых соединена кабельной линией со своим монитором.
Видеокамера является источником изображения. Через объектив изображение предмета попадает на светочувствительный элемент камеры, в котором оно преобразуестя в электрический сигнал, поступающий затем по коаксиальному кабелю на монитор. Параметры кабеля существенно влияют на качество изображения.
Подключение каоксиального кабеля к монитору и камере производится специальными коаксиальными разъемами. Тщательность монтажа кабеля и разъемов в значительной степени влияет на качество изображения.
Электропитание камеры может осуществляться с помощью отдельной проводки или через кабель , по которому передается видеоизображение на монитор, что во многих случаях намного удобнее, так как камера подключается к системе охранного телевидения только одним кабелем.
1.1.1
Видеокамеры
На данный момент наибольшее применение в CCTV получили видеокамеры на основе CCD матриц (или ПЗС-матрица). Основные производители таких матриц - Sony , Panasonic, Samsung, LG, Hynix. Их использование позволило создать доступные по цене и достаточно высококачественные изделия широкого применения. Обычно разница между камерами, основанными на матрицах разных производителей проявляется в сложных условиях освещения. В линейке каждого производителя присутствуют как дешевые и стандартные по параметрам матрицы, так и матрицы повышенного разрешения и/или повышенной чувствительности.
Название ПЗС — прибор с зарядовой связью — отражает способ считывания электрического потенциала методом сдвига заряда от фотодетектора к фотодетектору. ПЗС-матрица состоит из поликремния, отделённого от силиконовой подложки, в которой при подаче напряжения через поликремневые затворы изменяются электрические потенциалы вблизи электродов. Положительное напряжение на электродах создаёт потенциальную яму, куда устремляются электроны из валентной зоны, сгенерированные фотонами. В этой потенциальной яме заряд хранится до момента считывания. Чем интенсивнее световой поток в течение экспозиции, тем больше скапливается электронов в потенциальной яме и тем выше итоговый заряд данного пикселя. Считывание итогового заряда ПЗС состоит в том, чтобы заставить поликремневые затворы, помимо функции электродов, выполнить ещё и роль сдвиговых регистров, таким образом, чтобы они образовали конвейерную цепочку вдоль одной оси. При этом если учесть, что обычно один пиксель формируется несколькими, например, четырьмя электродами, то попеременная подача на них высокого либо низкого напряжения по принципу n+1 (1-2, 2-3, 3-4 и т. д.) позволит накопленному заряду как бы перетекать по выбранной оси, не теряя своей величины. Это становится возможным благодаря тому, что, изменяя конфигурацию потенциального барьера, мы как бы сдвигаем потенциальную яму с накопленными в ней зарядами. Причём описанный цикл повторяется до тех пор, пока все содержимое выбранных осей не «перетечёт» к управляющей логике, преобразующей поступивший заряд в определённый уровень напряжения. Собственно, такой способ передачи заряда и дал название ПЗС — приборы с зарядовой связью ПЗС-сенсор.
Одной из важнейших характеристик регистрирующего устройства, будь то фотоплёнка или ПЗС-матрица, является чувствительность — способность определенным образом реагировать на оптическое излучение. Чем выше чувствительность, тем меньшее количество света требуется для реакции регистрирующего устройства. Для обозначения чувствительности применялись различные величины (DIN ,ASA), однако в конечном итоге прижилась практика обозначать этот параметр в единицах ISO (International Standards Organization— Международная организация стандартов).
Электронный «затвор» - элемент электронной части ПЗС-матрицы, обеспецивающий возможность изменения времени накопления электрического заряда. Электронный «затвор» позволяет получить приемлемое качество изображения быстродвижущихся объектов и обеспечивает работоспособность камеры в условиях высокой освещенности.
Электронная диафрагма - элемент электронной части ПЗС-матрицы, который обеспечивает автоматическую регулировку выдержки в зависимости от уровня освещенности . Принцип действия её подобен принципу действия «затвора». Обычно имеется возможность её отключения.
По исполнению камеры можно разделить на следующие типы:
Модульные камеры — бескорпусные устройства, предназначенные для установки в различные корпуса (кожухи, полусферы и т. п.).
Минивидеокамеры — видеокамеры в квадратных или цилиндрических корпусах, обычно применяемых как готовое изделие для установки внутри помещений.
Купольные видеокамеры — обычно представляют из себя полусферу, устанавливаемую на потолок в помещении.
Корпусные камеры — отдельное устройство, которое может быть использовано в различных условиях, как внутри, так и при использовании гермокожухов с подогревом вне помещения. Для функционирования данной камеры требуется объектив.
Уличные видеокамеры — любая видеокамера, установленная в соответствующий гермокожух с обогревом, либо специальная видеокамера пригодная к эксплуатации вне помещений.
Управляемые (поворотные видеокамеры) - комбинированное устройство состоящее из камеры, трансфокатора и поворотного устройства. Наибольшее распространение получили, так называемые, интегрированные камеры выполненные в виде купола.
По типу выходного сигнала видеокамеры подразделяют на аналоговые и цифровые (IP камеры).
Важным атрибутом камеры является объектив.
Объекти́в — устройство, предназначенное для фокусировки светового потока на матрице видеокамеры , равнозначное собирающей линзе, проецирующее изображение на плоскость. Состоит из набора линз (в некоторых телеобъективах - и зеркал), рассчитанных для взаимной компенсации аберраций и собранных в единую систему внутри оправы. Также, в зависимости от назначения и конструкции, может включать следующие элементы: диафрагму, для управления количеством проходящего света, систему фокусировки, затвор.
Объективы делятся на монофокальные (объектив с постоянным фокусным расстоянием), вариофокальные (объектив с изменяемым фокусным расстоянием вручную) и трансфокаторы (объектив с изменяемым фокусным расстояние дистанционно).
По способу управления диафрагмой объективы делятся на объективы с фиксированной диафрагмой, с управлением диафрагмой Direct Drive и с управлением диафрагмой Video DriveОсновными параметрами объектива являются:
1. Главное фокусное расстояние (и возможность его изменения);
2. Максимальное относительное отверстие (иногда неправильно называемое светосилой);
3. Уровень оптических искажений (аберраций);
4. Тип байонета или диаметр резьбы для крепления к камере.
Типы объективов (в зависимости от конструкции):
1. Монокль — простейший объектив, состоящий из одной собирающей линзы;
2. Перископ — симметричный объектив, состоящий из двух собирательных линз;
3. Ахромат - объектив с минимальной хроматической аберрацией;
4. Апланат — симметричный объектив, состоящий из двух ахроматических (ландшафтных) линз;
5. Триплет — ранний вариант анастигмата, состоящий из трёх несклеенных линз;
6. Анастигмат — объектив, у которого практически устранены все аберрации;
7. Апохромат — Анастигмат, у которого лучше устранена хроматическая аберрация;
8. Вариообъектив — объектив с переменным фокусным расстоянием (трансфокатор, «зум»).
Объектив может быть съемный или встроенный. Для камер с присоединительным узлом С подходят только объективы типа С, но если камера имеет узел СS, то к ней подходят не только объективы СS, но и С со специальным переходным кольцом. Подбирая объективы к камере, надо иметь ввиду, что обычно они рассчитываются на ПЗС-матрицу определенного формата.
Для обеспечения работоспособности и сохранности видеокамер в неблагоприятных условиях применяются различные кожухи, в том числе и влагозащитные, с вентиляцией и с подогревом для работы в зимнее время.
Иногда камеры дополняются специальными поворотными устройствами, которые управляются дистанционно. Они позволяют сотруднику охраны просматривать интересующие его зоны путем поворота камеры в горизонтальной иливертикальной плоскостях.
1.1.2
Средства обработки изображения
Свитчер
– это устройство, обеспечивающее последовательное переключение видеосигналов от нескольких телекамер на один монитор. Видеокоммутаторы последовательного действия имеют автоматичсекий и ручной режимы переключения камер, позволяющие проесматривать сигналы от всех камер либо выборочно от некоторых из них.
Число входных сигналов может быть от 4 до 64 на одном свитчере.
Квадратор –
это цифровое устройство, обеспечивающее размещение изображений от нескольких камер (обычно 4 или 8) на 1 монитор. Таким образом число монитор в системе значительно уменьшается. Различают квадраторы «реального времени», которые обспечивают одновременную смену изображений во всех квадрантах, и видеоквадраторы последовательного типа, обеспечивающие скорость смены изображений в каждом квадранте в 4 раза ниже номинальной частоты полей. Большинство квадрантов могут работать как свитчер, то есть подключать любую из работающих камер к монитору.
Квадраторы должны иметь дополнительные «тревожные» входы для подключения средств сигнализации и обспечивать вывод камеры на полный экран при срабатывании в её зоне наблюдения средств сигнализации; режим «заморозки» кадра, то есть возможность зафиксировать изображения в одном из сегментов, передачу сигнала тревоги другим потребителям и, при необходимости, запись на магнитофон.
Матричный видеокоммутатор
–
имеет встроенный процессор и беспечивает независимую коммутацию сигналов с большого количества входов на любой из мониторов. При наличии детектора движения коммутатор самостоятельно отслежиает ситуацию и в случае тревоги выводит изображение именно того помещения, где сработала сигнализация, а так же выдает звуковой сигнал для привлечения внимания сотрудников.
Мультиплексор
– система видеозаписи и управления, предназначенная для записи видеосигналов от нескольких камер (до 16) на одну видеокассету, воспроизведения кодированных кассет и обработки сигналов тревоги. Мультиплексоры позволяют осуществлять переключения между различными методами записи, что дает возможность либо записывать то, что появляется на экарне, либо просматривать на экране изображения от одних камер, записывая в это же время изображения от других камер. Мультиплексоры имеют множество дополнительных функций, которые облегчают и упрощают работу пользователя.
1.1.3
Устройства записи видео
Видеомагнитофоны
— устройства записи на магнитную ленту. Стандартно на кассету E-180 можно записать до 24 часов видео (в непрерывном режиме), при пониженнных требованиях к скорости записи до 960 часов.
При документировании видеозаписи должен использоваться генератор даты-времени, с помощью которого отмечается текущее время суток и дата. Важными характеристиками видеомагнитофона являются его разрешающая способность и надежность. Высокое разрешение позволяет фиксировать даже мелкие детали, а надежность важна потому , что такие видеомагнитофоны предназначены для непрерывной работы в течение нескольких лет.
Цифровые регистраторы (
DVR
) –
современные устройства записи на жёсткий диск (HDD). Подразделяются на компьютерные (основаны на обычном ПК под управлением Windows или Linux со специализированной платой видеозахвата и программным обеспечением записи и обработки видео) и некомпьютерные (non-PC или Stand-alone).
1.1.4
Мониторы
Это устройства, преобразующие видеосигналы в двухмерное изображение. Видеомониторы являются изделиями, специально предназначенными для использования в ТСВ, поэтому замена их обычными приемниками телевизионного изображения недопустима. Кроме того, многие мониторы снабжены встроенными устройствами для приема сигналов от нескольких камер – кидеокоммутаторами.
Мониторы делятся на два класса – мониторы черно-белого и цветного изображения. Основные характеристики видеомониторов – размер экрана по диагонали и разрешающая способность по горизонтали.
По строению мониторы бывают CRT и LCD.
Мониторы на основе электронно-лучевой трубки, где электровакуумный прибор преобразует электрические сигналы в световые.
Жидкокристаллические мониторы LCDTFT используют активную матрицу, управляемую тонкопленочными транзисторами. Усилитель TFT для каждого субпиксела применяется для повышения быстродействия, контрастности и чёткости изображения дисплея.
1.2 Критерии выбора средств видеоконтроля
Выбор варианта оборудования некоторого объекта средствами видеоконтроля следует начинать с его обследования. Видеонаблюдение не является средствами охраны, а применяется лишь для усиления её, при обследовании объекта определяются так же его характеристики, которые важны для выбора системы сигнализации, систем управления доступом и т.д.
При обследовании определяются характеристики значимости объекта, его строительные и архитектурные решения, условия эксплуатации системы, параметры установленных или планируемых сигнализаций и ЕСКД.
Когда основные требование к наблюдению за объектом определены, наступает второй этап принятия решения – определение сложности будущей системы.
Для этого сначала необходимо определить нужное количество камер, а затем систему условно отнести к соответствующей группе:
1. Системы, содержащие до 8 камер;
2. Системы, содержащие 9-16 камер;
3. Системы, содержащие более 16 камер.
В большинстве систем первой группы в качестве аппаратуры обработки и коммутации видеосигнала используются достаточно простые и дешевые устройства: квадраторы и видеокоммутаторы последовательного действия (желательно – имеющие входы и выходы тревоги, а также встроенный генератор даты и времени для наибольшего удобства).
Системами первой группы оборудуются в основном объекты средней защищенности. Эти системы не требуют высокой квалификации оператором и сравнительно дешевы.
Для систем второй и третьей групп чаще применяются аппаратуры специализированных фирм: черно-белые и цветные камеры повышенного разрешения, простые и сложные мультиплексоры, матричные коммутаторы, профессиональные видеодетекторы движения, специальные охранные видеомагнитофоны, ПК и т.д. Кроме этого, для систем третьей группы характерно применение аппаратуры, позволяющей объединять несколько однотипных устройств обработки и коммутации видеосигнала (последовательных и матричных коммутаторов, мультиплексоров и т.д.) в блоки с большим числом входов и выходов и единым управлением, обеспечивающие возможность обработки нескольких сотен видеокамер, приборов сигнализации управления доступом. Эти системы достаточно сложны и имеют высокую стоимость.
Правильный выбор телевизионных камер является самым важным моментом в проектировании системы. Так как именно характеристиками камер определяются в конечном счете характеристики других компонентов системы и в целом её стоимость.
При выборе телекамеры и места её установки учитываются:
- значимость зоны;
- необходимость идентификации наблюдаемого предмета;
- ориентация зоны на местности;
- освещенность объекта наблюдения;
- расположение уязвимых мест, такие как двери, окна, люки и т.п.;
- условия эксплуатации;
- вид наблюдения – скрытое или открытое.
Геометрическими размерами зоны определяется угол зрения камеры. В охране входной двери, помещений, открытых площадок применяются широкоугольные камеры с углом зрения 60 … 90° либо камеры с меньшими углами зрения, устанавливаемые на поворотных платформах. В охране периметров используются камеры с малыми углами зрения. Угол зрения камеры можно определить по формуле:
,
где α-угол зрения по горизонтали;
h-размер матрицы по горизонтали, мм;
f-фокусное расстояние объектива, мм.
Для наиболее точной идентификации необходимо знать минимальную высоту объекта, которая определяется по формуле:
,
где L-расстояние от камеры до наблюдаемого объекта, м;
S-минимальная высота объекта (детали объекта), который требуется различать, мм;
R-разрешение камеры, ТВ-линий;
α-угол зрения объектива.
Важную роль в обеспечении нормальной работы камеры играет выбор места установки камеры на объекте. При этом следует обратить внимание на два момента. Во-первых, следует исключить засветки объектива прямым или отраженным солнечным светом либо мощными источниками искусственного освещения. Во-вторых, нужно ориентировать камеру таким образом, чтобы в поле зрения попадали все уязвимые для проникновения нарушителем места, а размеры не просматриваемой зоны не позволяли нарушителю проникнуть через неё.
Для того, чтобы избежать засветок, рекомендуется:
1. Не ориентировать камеру в южную сторону;
2. Устанавливать камеру на потолке либо на стене или в углу с наклоном её вниз;
3. Использовать корпус или кожух с защитным козырьком и фильтром;
4. Не направлять камеру на блестящие, хорошо отражающие свет предметы, окна и наружные двери.
Размер не просматриваемой камерой зоны L можно определить так:
,
где h-высота установки камеры;
α-угол зрения камеры;
β-угол между оптической осью камеры и вертикалью;
L-расстояние по горизонтали – удаление выходного зрачка телевизионной камеры от поверхности её крепления;
L2-размер не просматриваемой камерой зоны без учета удаления точки установки камеры от вертикальной поверхности крепления.
1.3 Электропитание устройств видеонаблюдения
Основными напряжениями питания компонентов систем телевизионного видеоконтроля являются 220В переменного тока частотой 50 Гц и 12 В постоянного тока. От сети переменного тока напряжением 220 В питаются практически все мониторы, коммутаторы, квадраторы, мультиплексоры, видеомагнитофоны, видеопринтеры, поворотные устройства, гермокожухи, а также некоторые камеры.
Напряжением 12 В постоянного тока питаются практически все камеры, а также некоторые устройства обработки видеосигнала (квадраторы, коммутаторы и т.п.) и поворотные устройства. В редких случаях питание компонентов ТСВ осуществляется напряжением 24 В постоянного и переменного тока, а также 9 В постоянного тока.
Для питания отдельных компонентов ТСВ на рынке телевизионной техники предлагается широкий выбор сетевых адаптеров: 220/12 В и 220/9 В.
Электропитание всей ТСВ должно быть организовано таким образом, чтобы обеспечивать работоспособность системы в автономном режиме, т.е. при пропадании напряжения сети переменного тока. С этой целью питание компонентов осуществляют от источников бесперебойного питания UPS или специализированные, снабженные аккумуляторами блоки питания.
Для питания мониторов, видеомагнитофонов и т.п. также часто используют инверторы - приборы, преобразующие постоянный ток напряжением 12 В в переменный ток напряжением 220 В и частотой 50 Гц.
2.Специальная часть
2.1.
Описание защищаемого помещения
Для защиты мною был взят депозитарий одного из столичных банков общей площадью 15 м2
,находящийся на втором этаже здания. Вход в помещение защищен железной дверью и решеткой. С внешней стороны установлен пост охраны. Окна в депозитарии отсутствуют. На двери установлен датчик открытия и закрытия двери. Над потолком третий этаж банка, железобетонные плиты. Под полом первый этаж банка железобетонные плиты. Соседние помещения являются подразделениями банка, стены между ними из железобетонных плит. Значимость помещения - высокая.
Хранилища в депозитарий расположены вдоль двух стен, одна из которых напротив входа в помещение (схема 1). Высота помещения – 3 м.
Схема 1-Хранилище банка
2.2 Выбор системы видеонаблюдения
Правильный выбор телевизионных камер является принципиально самым важным моментом в проектировании системы, так как именно характеристиками камер определяются, в конечном счете, характеристики других компонентов системы и в целом ее стоимость.
Для надежной защиты нам потребуются камеры для внутреннего применения, так как температура и влажность в данном помещении, если и изменяются, то в весьма небольших количествах.
Скрытность наблюдения в данном случае не требуется, потому мы будем использовать стандартные камеры и без применения кожухов.
Оценив значимость зоны, делаем вывод, что в данном помещении необходимы камеры высокого качества и высокой прочности, несмотря на то, что помещение относится к первой группе (необходима система, содержащая до 8 камер).
Освещенность объекта в рабочее время суток достаточна для наблюдения за помещением видеокамерами со стандартной чувствительностью и разрешающей способностью. Но для наблюдения за объектом ночью мы будем использовать видеокамеры с устройством ИК-подсветки, которые будут регистрировать попытки взлома или сам факт взлома злоумышленником в нерабочее время. Выбор каждой конкретной телевизионной камеры начинают с расчета необходимого поля зрения объектива по горизонтали (W) и вертикали (H), а также расстояния до объекта контроля (D). По этим данным углы зрения необходимого объектива по горизонтали (аг
) и вертикали (ав
) определяют по формулам:
(1)
, (2)
где W, H – поле зрения объектива по горизонтали и вертикали, м;
D – расстояние до объекта контроля, м.
Затем определяют фокусное расстояние объектива f:
(3)
, (4)
где wм
и hм
– размер ПЗС-матрицы по горизонтали и вертикали, мм (см. таблицу 1);
Таблица 1 – Размеры матриц
| Оптический формат, дюймы | Ширина v, мм | Высота h, мм |
| 1 | 12,8 | 9,6 |
| 2/3 | 8,6 | 6,6 |
| 1/2 | 6,4 | 4,8 |
| 1/3 | 4,8 | 3,6 |
fг
и fв
– фокусные расстояния объектива по горизонтали и вертикали, мм.
Из значений fг
и fв
выбирают меньшее для охвата всего необходимого поля зрения. Затем выбирают стандартный объектив с ближайшим меньшим фокусным расстоянием, который обеспечивает несколько большее поле зрения.
Далее определяют минимальную деталь объекта контроля, которая может различаться с помощью выбранных камеры и объектива:
(5)
, (6)
где R- разрешение телевизионной камеры, ТВЛ;
D – расстояние до объекта контроля, м;
Sг
, Sв
– размеры минимальной различимой детали изображения (МРД) по горизонтали и вертикали, мм.
После этого рассчитанное значение размера МРД по горизонтали сравнивают с показателями, приведенными в таблице 1.
Таблица 2 – Размер МРД в зависимости от задачи видеоконтроля
| Целевая задача видеоконтроля | Размер МРД по горизонтали, мм |
| Идентификация | До 2 |
| Различение | До 15 |
| Обнаружение | Свыше 15 |
Обнаружение - это выделение объекта контроля из фона либо раздельное восприятие двух объектов контроля, расположенных на расстоянии друг от друга, соизмеримом с их размерами. Различение - это раздельное восприятие двух объектов контроля, расположенных рядом, либо выделение деталей объекта контроля. Идентификация – это выделение и классификация существенных признаков объекта контроля либо установление соответствия изображения объекта контроля, хранящемуся в базе данных.
При определении необходимой чувствительности камеры во внимание должно приниматься следующее:
- тип источника освещения (спектральная характеристика);
- освещенность объекта;
- коэффициент отражения объекта контроля;
- коэффициент пропускания объектива.
Последовательность определения чувствительности следующая:
- с помощью люксметра, который имеет спектральную характеристику, соответствующую характеристике зрения человека, измеряют освещенность объекта или выбирают ориентировочную освещенность из справочников;
- определяют значение коэффициента отражения реального объекта контроля;
- по технической документации определяют светосилу объектива для определения необходимого коэффициента прохождения света (см. Приложение 1)
- рассчитывают минимальную освещенность на датчике изображения, которая может быть получена в зоне контроля камеры по формуле:
, (7)
где Esensor
– освещенность на датчике изображения, лк;
Escene
– освещенность сцены, лк;
R – коэффициент отражения объекта контроля;
F – светосила объектива;
T – коэффициент прохождения света в объективе.
Полученный результат Esensor
должен быть выше чувствительности, указанной в паспорте на видеокамеру для данного типа источника освещения.
Если камера устанавливается в помещении, то рекомендуется использовать ручную регулировку диафрагмы, так как уровень освещенности ограничен.
Размер не просматриваемой камерой зоны L можно определить как:
, (8)
где h – высота установки камеры; - угол зрения камеры (паспортные данные); - угол между оптической осью камеры и вертикалью; L – угол зрения камеры в вертикальной плоскости; L1
– расстояние по горизонтали – удаление выходного зрачка телевизионной камеры от поверхности ее крепления (например, стены); L2
– размер непросматриваемой камерой зоны без учета удаления точки установки камеры от вертикальной поверхности крепления.
Угол можно получить по следующей формуле:
, (9)
Расчеты значений полей зрения по горизонтали, расстояние до объекта контроля были вычислены с помощью программы MicrosoftOfficeVisio 2003, которая использовалась для создания архитектурного плана объекта контроля.
2.2.1 Выбор моделей видеокамер
Я выбрала черно-белые камеры, так как они имеют лучшую разрешающую способность и чувствительность по сравнению с цветными камерами, что позволяет получать более качественную и разборчивую картинку, поскольку четкая детализация изображения чрезвычайно необходимое требование безопасности банков.
Можно использовать вместо двух камер одну с большим углом обзора, но реализовав наблюдение таким образом мы уменьшаем четкость детального рассмотрения объекта , что не может быть допустимо в нашем случае, так как охраняемое помещение является помещением особой важности и за ним нужна слежка высокого качества.
Таблица 3 – Геометрические размеры
№ камеры |
Поле зрения по горизонтали W, м | Поле зрения по вертикали H, м | Расстояние до объекта D, м |
| 1 | 0,9 | 2,4 | 3 |
В первую очередь рассчитаем углы зрения необходимого объектива:
Определяем фокусное расстояние объектива f:
Выбираем объектив с ближайшим меньшим фокусным расстоянием –
SpacecomTF4Mcf = 4 мм и аг
= 65,5° / см. Приложение 2/ .
Далее определяем размеры минимально различимой детали (МРД) с учетом того, что для данного объекта контроля достаточно обеспечить горизонтальные и вертикальные размеры до 15 мм, соответствующие целевой задаче наблюдения – различению (данное условие примем и для расчета остальных камер).
Для расчета была выбрана камера KT&C KPC-S35NV с разрешающей способностью 420 ТВЛ. (см. Приложение 3).
Для расчета истинного размера различимой детали по вертикали выведем значение угла обзора по вертикали из формулы (4):
(10)
Отсюда получаем:
Тогда
Получаем Sг
< 15 мм, что подходит для нашей задачи.
Рассчитаем минимальную освещенность на датчике изображения, которая может быть получена в зоне контроля камеры:
,
где Escene
= 300 лк (среднее значение для помещений типа офис);
R = 0,4 – средний эмпирический коэффициент отражения объекта контроля;
F = 1,2 - светосила объектива, соответствующая паспортным данным на объектив (см. Приложение 2);
T = 0,14 – коэффициент прохождения света в объективе, выбранный в соответствии с Таблицей П1 (см. Приложение 1).
Теперь рассчитаем минимальную освещенность при дежурном освещении, когда камеры работают с видеодетектором движения. В этом случае Escene
= 50 лк, остальные параметры сохраняются. Тогда получаем:
Esensor
и Eдеж.осв
превышают показатель минимальной освещенности камеры KT&C KPC-S35NV(см. Приложение 3), равный Emin
= 0,05 лк.
Для расчета размера непросматриваемой камерой зоны L воспользуемся формулой (8) и таблицей 4.
Таблица 4 – Данные для расчета непросматриваемой зоны
№ камеры |
Удаление от стены L1
, м |
Высота установки камер h, м |
угол между оптической осью камеры и вертикалью , ° | угол зрения камеры, , ° |
| 1 | 0,1 | 2,9 | 80,5 | 48,4 |
Для нахождения угла воспользуемся формулой (10):
Тогда получаем:
Произведем подсчеты для камеры 2, расположенной справа от входной двери.
Таблица 5 – Геометрические размеры
| № камеры | Поле зрения по горизонтали W, м | Поле зрения по вертикали H, м | Расстояние до объекта D, м |
| 2 | 3 | 3 | 3,6 |
Определяем фокусное расстояние объектива f:
Выбираем объектив с ближайшим меньшим фокусным расстоянием – Spacecom TF8M cf = 8 мм и аг
= 35,5° / см. Приложение 4/.
Для расчета истинного размера различимой детали по вертикали выведем значение угла обзора по вертикали из формулы (4):
Отсюда получаем:
Тогда
Получаем Sв
< Sг
< 15 мм, что удовлетворяет целевой задаче наблюдения – различению.
В данных расчетах использовались технические характеристики камеры KT&C KPC-S35NV (см. Приложение 3).
Для расчета размера непросматриваемой камерой 2 зоны L воспользуемся формулой (8) и таблицей 10. Для нахождения угла воспользуемся формулой (10):
Произведем подсчеты для камеры 3, расположенной слева от входной двери.
Таблица 6 – Геометрические размеры
| № камеры | Поле зрения по горизонтали W, м | Поле зрения по вертикали H, м | Расстояние до объекта D, м |
| 3 | 3 | 3 | 5,8 |
Определяем фокусное расстояние объектива f:
Выбираем объектив с ближайшим меньшим фокусным расстоянием – Spacecom TF8M cf = 8 мм и аг
= 35,5° / см. Приложение 4/.
Для расчета истинного размера различимой детали по вертикали выведем значение угла обзора по вертикали из формулы (4):
Отсюда получаем:
Тогда
Получаем Sв
< Sг
< 15 мм, что удовлетворяет целевой задаче наблюдения – различению.
В данных расчетах использовались технические характеристики камеры KT&C KPC-S35NV (см. Приложение 3).
Для расчета размера непросматриваемой камерой 3 зоны L воспользуемся формулой (8) и таблицей 10. Для нахождения угла воспользуемся формулой (10):
Все по отдельности они имеют большие характеристики непросматриваемых зон, но так как все камеры установлены в одном помещении, это не имеет значения, так как каждая камера компенсирует непросматриваемую зону других. Так образом может быть реализовано наблюдение в любой точке помещения.
2.2.2 Выбор кожухов, источников питания, проводки для камер
Выбранные камеры не требуют отдельных кожухов. Согласно паспортным данным, все они питаются от постоянного тока напряжением 12 В. Поэтому потребуется 3 АКБ-1,2 , а также один источник бесперебойного питания на случай внезапного отключения электроэнергии БП-3А: входное напряжение равно 220В, выходное 12В, имеется стабилизатор, выходной ток 1.2A (3.0А до 3 мин). Используем радиочастотный кабель плотной оплетки РК-75-3-34, с волновым сопротивлением 75 Ом, а также 3 BNC-коннектора (см. Приложение 5,6 ).
2.2.3 Выбор устройств коммутации и записи видеосигнала
Общая структура системы видеонаблюдения с камерами представлена на рисунке 1.
| камеры | монитор видеонаблюдения |
|
| видеорегистратор |
Рисунок 1 - Система видеонаблюдения
Наиболее удобным для данного объекта контроля является система видеонаблюдения с использованием цифрового видеорегистратора, хранящего записи с камер на съемных жестких дисках интерфейса IDE. Для данного проекта была выбрана модель, поддерживающая 4 до камер (см. Приложение 8). Данное устройство совмещает в себе функции мультиплексора, квадратора, детектора движения и специализированного магнитофона. HDD, подключаемый к регистратору, описан в приложении 7.
2.2.4 Выбор видеомонитора
Все используемые телевизионные камеры являются черно-белыми, а максимальная разрешающая способность не превышает 620 ТВЛ. Поэтому выбираемый монитор должен иметь характеристики не ниже, чем у камер. Поскольку количество камер равно 3, можно ограничиться одним монитором большой диагонали. Всем этим требованиям отвечает монитор Commax CCM-12P(см. Приложение 9).
2.2.5 Расчет стоимости
Стоимость всех компонентов разработанной системы видеонаблюдения приведена в таблице 7. Цены взяты с прайса фирмы «Видеоспецмонтаж».
Таблица 7 – Компоненты системы видеонаблюдения
| Компонент | Название модели | Цена за 1 шт., руб. | Количество, шт. | Общая стоимость, руб. |
| камера | KT&C KPC-S35NV | 2156 | 3 | 6468 |
| объектив | Spacecom TF4M (f = 4 мм, аг
|
952 | 1 | 952 |
| объектив | Avenir SSG-0812CS (f = 8 мм, аг
= 35,5°) |
840 | 2 | 1680 |
| Блок бесперебойного питания | БПП АКСАЙ | 1018 | 1 | 1018 |
| АКБ | АКБ-1,2 | 196 | 3 | 588 |
| Кабель | РК-75-3-34 (примерно 300 м. 75 Ом) | 81 | 1 | 81 |
| Коннектор | BNC | 2 | 3 | 6 |
| Видеорегис-тратор | Tantos TNT-DVR04R ity IVR-X800NE | 19320 | 1 | 19320 |
| Видеомонитор | Commax CCM-12P | 5133 | 1 | 5133 |
| HDD | 750 Gb | 13612 | 1 | 13612 |
| ИТОГО | 48858 |
Таким образом,банку для защиты депозитария необходимо потратить 48858 руб., чтобы провести систему видеонаблюдения.
2.3 Сравнительные характеристики видеокамер различных производителей
KT&C KPC-S35NV
Черно-белая корпусная камера видеонаблюдения с ИК-подсветкой в цилиндрическом корпусе. 1/3", 420ТВЛ; 0,05 Lux ; 35x90mm.
Плюсом данной камеры является встроенная ИК подсветка, наличие кранштейна для крепления видеокамеры, высокий уровень освещенности.
Sunkwang SK-2020
Черно-белая корпусная камера видеонаблюдения с ИК-подсветкой 1/3`SONY, 400ТВЛ, 0,1lux, f=3.6 мм, ИК подсветка, DC12V, влагозащ, D35,5х48 с козырьком.
Sunkwang SK-2020XC
Черно-белая корпусная камера видеонаблюдения с ИК-подсветкой 1/3", 400ТВЛ, 0,3lux, f=2,97 мм, ИК подсветка, =12В/250мА, влагозащищенная, д36х53 мм с козырьком.
Pelco MC3820-3
1/3", ч/б, >380 тв.линий, 0.1 лк(F1,2), S/N>50dB, автодиафрагма VD/DD, AES,BLC, 220B,60x65x113мм.
Заключение
В ходе выполнения данного курсового проекта были изучены аспекты выбора оборудования для видеонаблюдения за охраняемым объектом, найдены оптимальные решения и предложен вариант реализации наблюдения за банковским депозитарием.
Затраты на оборудование в данном случае составили 48858 руб., что, я считаю, оптимальным соотношением «цена-качество». При данном решении поставленной задачи мы идеально защитим помещение от тайного проникновения злоумышленников, а так же от преднамеренного нанесения ущерба, похищения информации и т.д.
Задача выполнена.
Список литературы
1.Гузаиров М. Б. Технические средства защиты: учебное пособие /Уфа: УГАТУ, 2005.-188 с.
2.ГОСТ Р 51558-2000 Системы охранные телевизионные. Общие технические требования и методы испытаний.
3.Гузаиров М. Б.б Шангареев Р. З. Технические средства охраны: учебное пособие /Уфа, 2002.-94 с.
4.Рекомендации Р 78.36.008-99. Проектирование и монтаж систем охранного телевидения и домофонов.
5.http://www.acorn-sb.ru/
6.http://www.chuvashcable.ru/
7.http://www.arsenal-sb.ru/
8.http://www.spycamera.ru/
9.http://www.video-vision.ru/
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Светосила объектива и коэффициент прохождения
Таблица П1 - Светосила объектива и коэффициент прохождения
| Светосила, F | Относительное отверстие | Коэффициент прохождения |
| 0,80 | 1:0,80 | 0,31 |
| 0,95 | 1:0,95 | 0,2 |
| 1,2 | 1:1,2 | 0,14 |
| 1,4 | 1:1,4 | 0,1 |
| 2,0 | 1:2,0 | 0,05 |
| 2,8 | 1:2,8 | 0,025 |
| 4,0 | 1:4,0 | 0,0125 |
| 5,6 | 1:5,6 | 0,00625 |
| 8,0 | 1:8,0 | 0,003125 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Объективы Spacecom TF4M
Рисунок П2 – Объектив Spacecom TF4M
Таблица П2 – Характеристики использованных в проектировании объективов Spacecom
| Характеристики | Значения |
| Формат: | 1/3" |
| Фокусное расстояние | 4 мм |
| Фокальное число | F1,3 ~ 16C |
| Max формат изображения | 6.4 x 4.8 мм (D8 мм) |
| МРО*: | 0.2 м |
| Диафрагма | ручная |
| Фокус | ручной |
| Угол обзора | Д: 67.1°; Г: 65.5°; В: 62.1° |
| Рабочая температура | -20°С ~ +50°С |
*МРО - минимальное расстояние до объекта
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Камера KT&C KPC-S35NV
Рисунок П3 - Камера KT&C KPC-S35NV
Таблица П3 - Технические характеристики видеокамеры KT&C KPC-S35NV
| Характеристики | Значения |
| ПЗС-матрица | 1/3” SONY |
| Разрешение | 420 ТВ линий |
| Фокусное расстояние | 4; 6; 8; 12 мм |
| Чувствительность | 0.05Lux (0Lux при IR on) |
| Электронный затвор | 1/50-1/100000 |
| Отношение S/N | 50 Дб |
| Видеовыход | 1В 75 Ом |
| Подсветка | 6 IR LED (10 м) 880 нм |
| Электропитание | DC 12B±10%/0,26A |
| Температурный режим | -10C...+50C |
| Габариты | 37х100 мм (с козырьком) |
| Характеристики | Значения |
| ПЗС-матрица | 1/3” SONY |
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Объективы Spacecom TF8M
Рисунок П4 – Объектив Computar H1212FICS
Таблица П4 – Характеристики использованных в проектировании объективов Computar H1212FICS
| Характеристики | Значения |
| Формат: | 1/3" |
| Фокусное расстояние | 8 мм |
| Фокальное число | F1,3 ~ 16C |
| Max формат изображения | 6.4 x 4.8 мм (D8 мм) |
| МРО*: | 0.2 м |
| Диафрагма | ручная |
| Фокус | ручной |
| Угол обзора | Д: 37.1°; Г: 35.5°; В: 32.1° |
| Рабочая температура°С | -20~ +50°С |
*МРО - минимальное расстояние до объекта
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Блок бесперебойного питания Аксай
Рисунок П4 – БПП АКСАЙ
Источник предназначен для эксплуатации в закрытых помещениях.
Источник обеспечивает выполнение следующих функций:
- питание нагрузки стабилизированным напряжением 12 В постоянного тока;
- автоматический переход на резервное питание нагрузки при снижении напряжения электрической сети ниже допустимого значения и при отключении сети;
- оптимальный заряд аккумулятора при наличии напряжения сети;
- резервное питание нагрузки с током потребления до 0,6 А;
- ограничение степени разряда аккумулятора при резервном питании нагрузки;
- встроенный фильтр помех на выходе, который гарантирует отсутствие напряжений, опасных для питаемого оборудования.
Устройство контроля напряжения на аккумуляторе имеет один порог срабатывания.
При отсутствии сетевого напряжения и разряде аккумулятора до 10,7 - 0,2 В устройство отключает выходные клеммы от аккумулятора.
Дальнейшая работа источника возможна лишь при появлении на его клеммах сетевого напряжения, при этом начинается заряд аккумулятора и продолжается до достижения на клеммах аккумулятора напряжения 13-0,2 В
Таблица П5 – Характеристики использованного в проектировании Блока питания Аксай
| Макс. рабочий ток (А) | 0,5 |
| Емкость АКБ (А/ч) | 1,2 |
| Максимальная возможная емкость АКБ (А/ч) | 1,2 |
| Входное напряжение (В) | 220 |
| Выходное напряжение (В) | 12 |
| Резервное питание | Есть |
| Защита от превышения выходного напряжения | Есть |
| Защита АКБ от глубокого разряда | Есть |
| Защита от переплюсовки АКБ | Есть |
| Габариты (мм) | 190х157х85 |
| Диапазон рабочих температур (град.) | -10...40 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 6
АКБ-1,2
Рисунок П6 – АКБ-1,2
Таблица П6 – Характеристики использованного в проектировании Блока питания Аксай
| Напряжение питания (В) | 12 |
| Ток потребления (мА) | 11,2 |
| Габариты (мм) | 96x43x52 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 7
Видеорегистратор Tantos TNT-DVR04R
Рисунок П6 – Видеорегистратор
Таблица П6 – Характеристики использованного видеорегистратора
| тип устройства: | Дуплекс/Триплекс |
| Видеовходы: | 4 |
| Аудиовходы: | нет |
| Разрешение в пикселах при отображении, ГхВ: | 720x288 |
| Разрешение в пикселах при записи ГхВ: | 360x140,360x288,720x288 |
| Суммарная скорость отображения , кадр/сек: | 100 |
| Суммарная скорость записи, кадр/сек: | 100,50,25 |
| Метод: Компрессии JPEG | 2000 |
| Разъемы: | BNC,VGA(опция) |
| наличие детектора движения: | да |
| управление по сети TCP IP: | да |
| RS-232, 485: | да |
| USB: | да |
ПРИЛОЖЕНИЕ 8
Жесткий диск для видеорегистратора емкость 750 GB
Рисунок П8 – Видеорегистратор
Характеристики HDD:
1.Сверхвысокая производительность ;
2. Практически бесшумная работа ;
3. Особо прочная и эффективная конструкция ;
4. Самый высокий в данном классе показатель устойчивости к динамическим нагрузкам в рабочем и выключенном состоянии, гарантирующий исключительную надежность ;
5. Великолепная функциональность ;
6. Соответствие требованиям директивы RoHS (ограничение использования опасных веществ).
ПРИЛОЖЕНИЕ 9
Видеомонитор Commax CCM-12P
Рисунок П9 – Видеормонитор
Характеристики :
| Характеристики | Значения |
| Производитель | Wooju Ю.Корея |
| Видеовходы | 4 входа 4 pin+1 вход RCA |
| Аудиовходы | 4 входа 4 pin+1 вход RCA |
| Видеовыходы | 1 RCA |
| Аудиовыходы | 1 RCA |
| Диагональ | 12" |
| Разрешение, твл | 800 |
| Звук | есть |
| Питание | DC17V БП в комплекте |
| Габариты | 308x310x320 |
| Масса, кг | 8,9 |
| Температурный режим | -10…+55°C |
| Индивидуальные особенности | Встроенный коммутатор |