Видеонаблюдение на инфраструктурни обекти

В съвременните условия на усложнена криминологична обстановка сигурността на гражданите и инфраструктурните обекти може да се подпомогне от системи за видеонаблюдение. Много градове са в процес на изграждане или разрастване на такива системи с цел избягване на нежелани сценарии. Освен за сигурността, те могат да се използват и за управление на трафика, както и за мониторинг на комунални мрежи като водо-, газо- и електроснабдяващи.
Ще разгледаме разнообразните камери и системи за видеонаблюдение, които могат да се използват с такова приложение, с техните характеристики, предимства и недостатъци, както и най-добрите технологични постижения в областта.

Системите за видеонаблюдение на инфраструктурни обекти са ключов механизъм в управлението на населени места, транспортни артерии, стратегически обекти и паметници на културата. Те обезпечават засилени мерки за сигурност на места с масово събиране на хора, подобряват ефективността на правоприлагащите служби, използват се в борбата срещу тероризма и престъпността, позволяват ефективен мениджмънт на транспортния трафик и предпазват от посегателства широк обхват от инфраструктурни съоръжения.

В концепцията за устойчиво управление на урбанизираните територии съществено място заема системният подход, т.е. интегриране на архитектурата към централизирано управление на инфраструктурата. Това е възможност всички задачи и решения за всевъзможни съоръжения (пътища, мостове, тунели, стратегически обекти, летища, пристанища, детски градини, училища, паркове и градини, архитектурни, културни и исторически паметници, спортни съоръжения и т.н.) да са обединени в една глобална система с общ интерфейс. Съвременните системи за видоенаблюдение предоставят големи възможности в това отношение. Освен в управлението на градската инфраструктура системите за видеонаблюдение се използват и в друг тип инфраструктурни обекти като междуселищни пътни артерии, тръбопроводи, язовирни стени, гранични и крайбрежни съоръжения и площадки за опасни отпадъци.

В София, например, се наблюдават 250 обекта в 24 часов режим. В оперативния дежурен център, откъдето операторите следят ситуацията, има станция на Общинска полиция, така че при нужда да се реагира по-бързо. За общинските администрации съществуват и нови възможности за финансиране на системи за видеонаблюдение по различни международни проекти за сигурност, какъвто е случаят с Варна. Там поетапно ще се изгражда система за видеонаблюдение в паркове, детски площадки, училища, музеи и в морската градина, ще се създава база данни и система за обратна връзка с критични инфраструктурни обекти по проект на Европейската комисия по програма за сигурността.

Британската система за наблюдение пък включва около 2 милиона камери в цялата страна и в този смисъл е модел за световната общност. Почти целият Лондон е под видеонаблюдение, особено главните улици и площади. Това се прави, за да се намалят престъпленията - уличните грабежи, продажбата на наркотици и посегателства над важни обекти. Оператори и други оторизирани органи могат да получат информация от камерите в реално време, винаги и независимо къде се намират чрез безжична връзка и лаптоп или таблет.

Камери и системи за видеонаблюдение – видове, особености, възможности
При камерите и системите за видеонаблюдение съществуват различни варианти и технически решения. Камерите могат да бъдат аналогови, цифрови, фиксирани, преносими, управляеми (PTZ), електрооптични, куполи и други разновидности, които могат да участват в компютърно базирани системи, кабелни и безжични мрежи.

Аналогови камери и системи
Аналоговите камери са доста популярни заради цената си. С тях може лесно да се организира проста система за видеонаблюдение като камерата се свърже с телевизор, а видеоизображенията се записват на DVR (дигитални видео рекордери), които работят чрез компютърен харддиск. Аналоговата система може да е и компютърно базирана чрез PCI платки – компютърни контролери за обработка, компресиране и запис на видеосигнала върху харддиск. Чрез управляващ софтуер се определя графика на снимане и записване и се задават параметри на изображенията. Тези контролери имат интернет функционалност и позволяват мрежова връзка с външен потребител и управление на PTZ камери. Различават се в зависимост от това колко камери могат да се свържат с тях и какъв е броят на кадрите в секунда при запис. Обикновено са от 2 до 16 канала, но има и до 64, а за добра визуализация в реално време са нужни 25 кадъра. Освен това контролерите са софтуерни (използват компютърен процесор) и хардуерни (имат собствен процесор). Първите се използват за по-малки системи, а вторите са необходими при голям брой камери и нужда от по-ясна картина.
Основни видове аналогови камери са куполните, корпусните и капсулованите. Куполните камери са предназначени предимно за вътрешно приложение, монтират се на тавана и могат да се използват за обществени сгради, търговски обекти, училища и други. Те добре се интегрират към всеки интериор, а куполът ги прави по-трудни за счупване. Имат варианти и за външен монтаж – водоустойчиви, а също и вандалоустойчиви – с инфрачервена светлина. Корпусните камери също нямат ограничения в приложението, използват се както за външно, така и за вътрешно наблюдение. Предимство при тях е че могат да им се поставят всякакви обективи, с ръчна и автоматична бленда, а може да им се постави и кожух, ако се монтират навън. Другата разновидност – капсулованите водоустойчиви камери с инфрачервено осветление, са предназначени за външно видеонаблюдение на места с ниска видимост и агресивна среда – например за нощно наблюдение на паркове, или на замърсени транспортни линии. Херметически затвореният им корпус ги прави устойчиви при неблагоприятни климатични условия. Инфрачервената светлина, която излъчват, позволява на камерата да получи изображение на обекти, дори в непрогледен за човешкото око мрак.

Мрежови камери и системи
Цифровите камери са свързани с повече разходи, но пък дават и повече възможности. При тях се получава и предава цифров сигнал без необходимост от конвертиране. Цифровите камери имат голям брой регулируеми параметри и слот за карти с памет. Те могат да се свържат в мрежови системи за видеонаблюдение кабелно и безжично. Безжичните системи са със специални модули за безжичен пренос на сигнали. Въпреки своите предимства, видеонаблюдението на базата на безжични канали е по-уязвимо спрямо недоброжелатели, които могат да получат достъп до мрежата и да възпрепятстват предаването на информация.

През последните две десетилетия много силно развитие и разширено приложение получиха мрежовите IP системи, които се определят като бъдещето във видеонаблюдението. Те цифровизират сигнала и го пренасят през LAN/WAN/Wimax и други среди до централно записващо устройство (NVR – Network Video Recorder) с вграден диск за запис на видеосигналите. NVR устройствата поддържат 4, 8, 16, 32, 64 камери и могат да са самостоятелни устройства или да са компютърно базирани. Те имат редица предимства като отлично качество на изображението, дигитален пренос на информация, без загуби, видеонаблюдение в реално време и на запис в мегапикселова резолюция и в HDTV формат и пряка връзка с кабелна или безжична IP-базирана мрежа. Лесно се инсталират и са подходящи за експлоатация навън, при различни климатични условия. Поддържат стандартни формати за компресиране на видеоизображението, включително H.264, MPEG-4 и Motion JPEG. Имат възможност за вграждане на интелигентни функции като алармиране при засичане на нерегламентирани действия. Някои от тях използват технологията Power over Ethernet, която намалява разходите за монтаж и осигурява надеждно захранване. При тях съществуват мощни инструменти за управление, които позволяват дистанционно конфигуриране и изменение на статуса. Удовлетворяват се разнообразни изисквания на наблюдението и съхраняването чрез няколко видепотока с индивидуални настройки. Така една IP мрежова камера може да замени няколко аналогови камери.

В мрежовите системи могат да се използват различни камери. Фиксираните мрежови камери имат приложение при широко разнообразие от инфраструктурни обекти. Освен това, конвенционалният им дизайн не привлича нарушителите. Ъгълът на изображението се фиксира при монтиране на камерата. Съществуват модели с варифокални и сменяеми обективи, които значително обогатяват функционалните възможности на камерата. Варифокалните обективи автоматично могат да променят фокусното си разстояние и да дават приближено изображение от движещи се обекти на различно разстояние от камерата. Фиксираните мрежови камери имат и варианти със защитни кожуси, например срещу вандализъм или водоустойчиви, за външно приложение.

Фиксираните куполни мрежови камери представляват компактни решения с корпуси от куполен тип. Тяхно предимство е, че камерата е защитена и трудно може да се определи накъде е насочена. Корпусите осигуряват безопасността и дългосрочна, безпроблемна работа на системата, дори при екстремни климатични условия, което е съществен плюс за външно видеонаблюдение. Недостатък при тях е, че куполът ограничава пространството за обектива и от там изборът на обектив е ограничен.

Механичните мрежови PTZ (Pan, Tilt and Zoom) камери дават широк спектър от възможности на системите за видеонаблюдение. Те са изключително гъвкави благодарение на различните режими на работа – панорама, наклон и ръчно или автоматично приближаване. Те имат широк обзор от 360о, ъгъл на наклона до 320о, повишени способности за увеличаване на изображението и усъвършенствана структура, която позволява постоянно движение. Отлично проследяват движещ се човек или превозно средство. Те лесно се управляват чрез включен в мрежата компютър. Движенията им са предварително програмирани или се управляват от оператор.

В зависимост от нуждите могат да се изберат PTZ камери, чиито направление и движения са ясно забележими, или по-дискретни, монтирани в корпуси, както и такива с пълно отсъствие на подвижни части. Така например, при електрооптичните PTZ камери режимът на панорама, наклон и приближаване се избира от оператора, без каквото и да е движение на камерата. Повечето от PTZ камерите имат варифокални обективи, автоматични бленди и възможност за бързо и бавни въртене – от 500 до 0.04 градуса в секунда. Използват се за наблюдение на пътен трафик, пристанища, градски центрове, паметници на културата и други ключови места от градската и транспортната инфраструктура.

Термичните камери създават изображения въз основа на температурно диференцирана информация за обекти, хора и превозни средства. Телесната температура на хората създава разлика с температурата на средата, която може да се визуализира чрез тези камери. Те работят при пълна тъмнина, мъгла и други неблагоприятни външни условия, позволявайки на операторите по всяко време на денонощието да следят за подозрителни събития и да реагират на тях.

Ако вече е направена инвестиция в аналогова система, а в същото време предимствата на цифровото изображение чрез IP-базирана мрежа за даден проект са неоспорими, аналоговите камери могат да се запазят като се интегрират в мрежата чрез кодиращо видео устройство, наречено видеоенкодер. Видеоенкодерите дигитализират видеосигналите от аналоговите системи и ги предават на IP-мрежа (LAN/Internet), като по този начин правят аналоговите камери мрежови. Операторите получават изображението в реално време, навсякъде и по всяко време от уеб браузъри на оторизирани компютри.

Софтуер за управление на видеона-блюдението
Новите решения в софтуерните продукти за управление на видеонаблюдението предлагат разширен обхват от възможности като висококачествена HD резолюция, интелигентно възпроизвеждане на картината, разпознаване на регистрационни номера, дистанционно наблюдение чрез смартфони, 3D изглед на картата и ONVIF (Open Network Video Interface Forum – стандартизираща организация в областта на мрежовото видеонаблюдение) съвместимост, което гарантира съвместимост на продуктите независимо от техния производител. Осен това, те имат широк спектър от инструменти за добавяне, конфигуриране и менажиране на устройства, конфигуриране на канали и наблюдавани зони, преглед на живо, спиране на преглед на живо, цифрово увеличаване на части от картината, фрагментиране на изображенията в няколко прозореца, запис, преглед и търсене в записаните файлове и управление на потребителските права. Съществено предимство е вграждането на интелигентни аналитични функции, които избирателно намаляват количеството на записите и задействат програмирани отговори. Това съществено улеснява прегледа на записаната информация като намалява времето за извършването му.

Нови технологии
HD видеонаблюдението е сравнително нова технология. Тя е привлекателна, тъй като позволява предаване на изображения с висока разделителна способност на картината (HD) до 2.2MP, без компресиране във формати 720p и 1080p през коаксиални линии. Използваният за тази цел HD-SDI цифров интерфейс може значително да разшири възможностите на съществуващите аналогови системи, тъй както резолюцията на HD камерите за видеонаблюдение може да надвишава пет пъти тази на аналогови камери. Предимства на технологията са, че могат да се използват съществуващи системи с коаксиални кабели, а също така високото качество на картината и голямата честота на кадрите – 60 в секунда.

Технологията Power Over Ethernet (POE) е решение за мрежовите системи за видеонаблюдение, което позволява един Ethernet-кабел да се използва както за предаване на данни, така и за захранване. Това значително опростява монтажа, а системата продължава да работи дори при изключване на електричеството, при условие че POE е свързан към друг източник за непрекъснато електрозахранване. Технологията е определена от стандарта IEEE 802.3af и е проектирана по такъв начин, че да не влошава преноса на данни или нивото на достъпност на мрежата. Стандартът IEEE 802.3af осигурява до 25.5 Вт мощност, което е от съществено значение за захранване на устройства с голямо енергопотребление като PTZ и куполни камери. Предаването на захранването се включва автоматично при засичане на съвместим терминал и се блокира при несъвместими устройства. Това позволява лесно и безопасно интегриране към съществуващата мрежа на нови POE устройства.

Технологията P-Iris е за автоматично и точно управление на ирисова диафрагма. В решението влизат обектив P-Iris и софтуер за оптимизиране качеството на изображението. Системата е предназначена за премахване на недостатъците на обективите с автоматични бленди, за подобряване на контраста, разделителната способност и яснотата на картината. При ярко осветление P-Iris диафрагмата ограничава светлинния поток и предотвратява размазването (дифракцията). Използването на тази функция е особено полезно при мегапикселови камери, които поддържат формат HDTV, а също и в области, където видеонаблюдението е с високи изисквания.

Форматът H.264, известен също като MPEG-4 Part 10/AVC (Advanced Video Coding) е съвременен стандарт за кодиране на видеосигнали. Това е технология на компресиране на видеоизображения на ново ниво – без да се нарушава качеството, размера на цифровата информация се намалява до 80% в сравнение с Motion JPEG и до 50% в сравнение с MPEG-4 Part2. От друга страна качеството се подобрява при запазване на скоростта на предаване на данните.