Несомненной гарантией безопасности на территории объекта защиты, будь то проживание в жилой или использование в качестве коммерческой недвижимости, является установка системы видеонаблюдения. Настройка её компонентов и монтаж, как правило, требуют профессиональных знаний и опыта. Тем не менее, каждый владелец частного дома может установить видеонаблюдение своими руками. В данной статье рассмотрим основные технические аспекты этого процесса и приведем советы для создания системы видеоконтроля собственными силами.

Как организовать систему видеонаблюдения: необходимое оборудование

Организация видеонаблюдения своими руками – это доступное решение, которое может осуществить любой пользователь ПК, если речь идет о квартире или небольшом офисе, которые не требуют больших затрат на оборудование. Однако, если объектом охраны является загородный дом или коммерческая недвижимость, стоимость и сложность установки и обслуживания оборудования возрастают.

Комплект системы видеонаблюдения, собранный самостоятельно, состоит из следующих элементов: камеры, сетевого видеорегистратора, сервера (компьютера), хранилища данных, роутера (для беспроводных устройств), кабелей (радиочастотных, электрических или витых пар, блоков питания и специализированного ПО (ядро системы видеонаблюдения, операционная система, модули видеоанализа и интеграции со сторонними программными комплексами и пр.).

Для установки системы видеонаблюдения своими руками в квартире можно обойтись и без видеорегистратора, использовав в качестве сервера обычный компьютер. В этом случае достаточно установить сетевую камеру и подключить ее к ПК или мобильному устройству посредством Wi-Fi. Wi-Fi-камеры класса Cube могут записывать информацию на флеш-карты, карты памяти microSD и microSDHC. Стоимость таких устройств варьируется от 4700 до 30 000 рублей.

Если подключение камер будет осуществляться беспроводным путем, необходимо использовать роутер. Для домашнего использования подойдет самый бюджетный вариант. Хранение данных осуществляется на жестком диске или в облачном сервисе, для которого не нужен статический IP-адрес.

Нередко продавцы предлагают комплекты проводных и беспроводных систем за цену, которая превышает стоимость оборудования, приобретаемого по отдельности. Однако, чтобы установить видеонаблюдение своими руками, необходим определенный уровень подготовки, и для недостаточно подготовленного пользователя готовые комплекты могут оказаться неоптимальным решением.

На рынке представлены многочисленные модификации видеокамер для внутреннего и наружного наблюдения. Их стоимость стартует от 1000 рублей и в среднем составляет 2000–5000 рублей для аналоговых AHD/TVI/CVI-устройств и 3500–13 000 рублей – для IP-оборудования.

Кроме открытых камер, существуют и скрытые – миниатюрные, маскируемые и потайные. Их использование регулируется статьей 138.1 УК РФ. Для применения в офисе или торговом зале необходимо получить письменное согласие сотрудников и уведомить посетителей о наличии скрытого видеонаблюдения. В туалетных комнатах, раздевалках и т.п. видеонаблюдение запрещено.

При выборе видеокамеры для мониторинга и записи нужно обращать внимание на множество характеристик, одними из которых являются разрешение, размер матрицы и частота кадров. Чем эти параметры выше, тем более детальными будут получаться изображения, но и требования к линии связи станут выше. Поэтому следует учитывать возможные нагрузки на каналы связи и ресурсы для архивации данных.

Некоторые люди критикуют низкую частоту кадров в 8 FPS, но стоит задуматься, какой злоумышленник сможет уклониться от съемки за время менее 0,125 секунды — одной восьмой секунды? Кроме того, низкая частота кадров значительно экономит трафик и при тех же ресурсах связи можно установить несколько камер с 8 FPS вместо одной с записью в 24 FPS. Если ваша задача — обеспечить безопасность охраняемого объекта, то низкая частота кадров будет справляться с задачей достаточно хорошо.

Еще одним важным параметром является тип микрофона: он может быть встроенным, выносным или вовсе отсутствовать. Также нужно обращать внимание на тип корпуса: он может быть антивандальным, пластиковым и т.д.

Многие эксперты обладают умением модернизировать камеры видеонаблюдения простыми средствами.

Это позволяет снизить затраты на обустройство охранной системы.

Например, применение глазной оптики в виде минусовых линз с силой 10-15 диоптрий, позволяет увеличить угол обзора камеры примерно на половину от номинального.

Альтернативным решением является защита хрупких WEB-камер путем их упаковки во всепогодные корпуса из-под галогеновых проекторов.

Добавление внутрь силикагеля помогает регулировать влажность внутри корпуса.

Конечно, мастерить своими руками не под силу каждому, но у кого знает, какие решения будут выбраны при наборе опыта.

Передача видеосигнала камеры видеонаблюдения

Передача видеосигнала камеры видеонаблюдения может осуществляться одним из двух способов - по кабелю или по беспроводным каналам. Подключение камер самостоятельно может быть выполнено при помощи этих методов. Если использовать первый метод, собственник экономит деньги на кабеле и монтажных работах, но нужно предоставить отдельное электропитание. С другой стороны, использование кабеля обеспечивает высокое качество сигнала. Однако присутствуют ограничения на его прокладку и на дальность использования.

Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель (РК, RG, DG, SAT) имеет разъем BNC и состоит из внутреннего осевого проводника, диэлектрика, фиксаторов, экранирующего проводника, и внешней изоляции. Степень экранирования, диаметр изоляции, теплостойкость и волновое сопротивление различных марок коаксиальных кабелей меняются в зависимости от их назначения. Качество кабеля и его укладка играют важную роль в помехоустойчивости и уровне сигнала на выходе.

Высококачественный медный экранированный коаксиальный кабель

Высококачественный медный экранированный коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом и правильной укладкой обеспечит устойчивую связь на расстоянии до 250-300 м. Другие виды кабеля, такие как оптоволокно и витая пара, могут позволить использование множества камер на расстоянии до 3 км и даже больше.

Витая пара

Витая пара (UTP, STP, FTP и др.) используется преимущественно для IP-видеокамер, камер с поворотными механизмами и трансфокаторами, для сложных систем видеонаблюдения. Для домашнего использования удобен комбинированный кабель (КВК+2П или КВК+4П), который позволяет передавать видео- и аудиосигнал и питать камеру видеонаблюдения.

Использование различных кабелей

Использование различных кабелей зависит от условий эксплуатации системы. Беспроводное подключение камер рекомендуется для внутреннего контроля помещений. В некоторых случаях единственный способ организации удаленного наблюдения для дачи - использование эфирного Интернета через 3G/4G. Удобная табличка показывает максимальное рекомендуемое расстояние для некоторых марок кабелей.

Как установить систему видеонаблюдения своими руками

Установка системы видеонаблюдения своими руками включает в себя несколько этапов, начиная с проектирования и до пуско-наладочных работ.

Прежде всего, необходимо проектировать будущую архитектуру системы, ее емкость с учетом возможного масштабирования, включая объем хранилища данных и скорость его чтения/записи. Перед установкой камер видеонаблюдения следует также определиться с тем, будет ли система строиться на базе компьютера (сервера) либо без него, например, на NVR, HDVR, stand alone DVR или non-PC.

Затем необходимо произвести расчет углов обзора, освещенности, температурного режима, выбрать соответствующие объективы и другие компоненты системы видеонаблюдения, которые обязательно должны быть совместимыми. Если система будет использоваться для уличного наблюдения, то важно составить проект заземления и зануления, а также подготовить качественные паечные материалы и соединительные конструкции.

При подборе кабелей для электропитания камер видеонаблюдения и всей системы в целом, следует подбирать индивидуальные марки в зависимости от конфигурации и размера системы. При выборе витой пары необходимо соотносить диаметр сечения, длину кабеля и волновое сопротивление. Рекомендуется завышать значении тока на 15–25%, поскольку производители камер зачастую занижают потребляемый ими ток.

Важным моментом является подбор блока питания. Необходимо обратить внимание на сетевой фильтр, обеспечивающий стабильную подачу номинального напряжения, а также способность блока питания переносить большую емкостную, индуктивную и реактивную нагрузку на линиях большой протяженности. Рекомендуется использовать специализированные импульсные источники питания.

При прокладке кабеля в воздухе необходимо обеспечить линию грозозащитными средствами. Угол перегиба трубки не должен превышать 5 диаметров коаксиального кабеля, иначе это гарантированно приведет к разрыву линии.

Важно правильно разместить видеокамеры. Рекомендуется размещать приборы по стандартной схеме: на стенах здания (под одной на каждой стороне) и еще один, купольный, — на крыше под фронтоном. Перед прикреплением следящих устройств нужно определить оптимальную высоту их подвеса и угол наклона. В поле зрения должна попадать вся территория, с которой теоретически возможно было бы разбить объектив камеры, но не прямые солнечные лучи.

Обращаем внимание на то, что при установке компонентов системы видеонаблюдения следует обратить внимание на все детали, чтобы не допустить помех или разность потенциалов. В случае сомнений, лучше обратиться к специалистам.

Как правильно выбрать камеру для видеонаблюдения? Если вы хотите определиться со своим выбором, стоит обратить внимание на такую величину, как "пиксель на метр". Она определяется как результат деления разрешения камеры по горизонтали на ширину зоны обзора камеры.

Измерить ширину зоны обзора камеры можно самостоятельно, используя рулетку или дальномер. Если же вы знаете фокусное расстояние объектива камеры, то определить ширину зоны обзора можно и с помощью специальных онлайн-калькуляторов. Таким образом, правильное определение величины "пиксель на метр" поможет выбрать нужную камеру для видеонаблюдения.

При выборе камеры для видеоконтроля необходимо учитывать ряд характеристик. Среди них особое значение имеет разрешение камеры, которое измеряется в мегапикселях (Мрх). Оно зависит от количества активных пикселей-сенсоров, размещенных на видеоматрице.

Важно понимать, что количество мегапикселей не является главным показателем качества изображения. Кроме того, определенную роль играют технологии изготовления видеоматрицы, размер пикселей, качество материала сенсоров, применение микролинз, ускоренная работа «электронного затвора» и другие факторы.

Для получения изображения в формате Full HD (1920х1080) достаточно разрешения 2.1 Мрх. На больших территориях рекомендуется использовать несколько видеокамер с разрешением 1–2 Мрх и одну-две 3–5 Мрх. Это позволит достичь высокой детализации и масштабирования изображения. Однако для квартирных и дачных нужд устройства с высоким разрешением обычно не требуются.

В таблице 1 (см. выше) приведены ориентиры для расчета количества пикселей в целях задач видеоконтроля. Кроме того, существуют современные американские CMOS-матрицы OmniVision OV2710 и Aptina AR0330 с разрешением 2,1 и 3,5 Мрх соответственно, которые имеют более высокую светочувствительность и меньший уровень шумов по сравнению с 5-мегапиксельными камерами.

2. Виды матриц:

В мире видеонаблюдения используются два вида матриц: CCD (Couple Charged Device) или ПЗС (прибор с зарядовой связью), и CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) или К-МОП (комплементарный металл-окисел-полупроводник), который также может называться К-МДП (комплементарный металл-диэлектрик-полупроводник).

CCD матрицы, которые также известны как ПЗС матрицы, требуют особого внимания к климатическим условиям. Они могут повредиться от прямых солнечных лучей или сезонных температурных перепадов. Поэтому их не следует использовать в уличных камерах. Однако, CCD-сенсоры с высоким разрешением, которые превосходят в качестве изображения матрицы CMOS, стоят гораздо дороже последних и используются только в профессиональных камерах наблюдения с необходимой защитой и оптикой.

CMOS матрицы приобрели значительную популярность, так как последнее поколение матриц не уступают в качестве CCD, их использование в системе видеонаблюдения своими руками может быть более экономически эффективным выбором. Без специальных знаний в сфере техники, сложно заметить разницу между CMOS и CCD матрицами.

При рассмотрении матрицы камеры, важным параметром является ее размер по диагонали, который измеряется в долях дюйма: ½ (12,7 мм), ⅓ (8,47 мм) или ¼ (6,35 мм). Обычно считается, что чем больше площадь матрицы, тем больше она может вместить сенсорных элементов. Однако, это правило не работает в бюджетных моделях, где объективы имеют низкое качество светосилы.

Так, в матрице 5 Мрх будет использована только ее центральная область, давая на выходе только 2,1 Мрх, то есть формат Full HD. Этот факт подчеркивает важность рассмотрения размера матрицы в сочетании с другими характеристиками камеры, прежде всего, с типом и функционалом объектива.

Частота кадров играет важную роль при записи видео. В зависимости от того, какую сцену вы хотите запечатлеть, потребуется определенное количество кадров в секунду (FPS). Если вы оцениваете статические картинки, такие как парковочное место, тогда 8 FPS вам с лихвой хватит. Но, если вы хотите записать движущуюся картинку, например, оживленную трассу, то вам нужно будет записывать не менее 30 FPS, особенно если вы планируете распознавать номера автомобилей.

Важно понимать, что при выборе разрешения также следует обращать внимание на максимальную скорость записи. Возможно, на рекламной информации для камеры будет написано, что она поддерживает 30 FPS, но по факту эта функция может быть доступна только для разрешения 640x480, а не для полного HD. При выборе камеры стоит обратить внимание на это, чтобы избежать разочарования в будущем.

Согласно данной статье, светочувствительность камеры, измеряемая в луксах (лк), для сумеречных условий эксплуатации начинается от 1 лк, в то время как для ночных — от 0,01 лк. Эта величина напрямую зависит от размера сенсорных элементов на матрице - чем больше площадь поверхности пикселей, тем выше становится светочувствительность. С помощью размещения микролинз над и между сенсорами, можно технологически увеличить светочувствительность и улучшить качество захвата изображения.

Однако, возникает проблема в темноте: скорость преобразования света в электричество и далее в изображение определяется скоростью его накопления в сенсорных элементах. Это означает, что активность пикселей зависит от освещенности. В темноте заряд в элементах накапливается медленно, что может привести к выбору неправильного выдержки и порождению "электронных" шумов, влияющих на качество и цветность получаемых изображений.

Для решения этой проблемы можно сократить время экспозиции (выдержку) либо сократить время накопления заряда в 4-5 раз (до 1/120-1/150 секунды ночью). Однако, этого недостаточно и не факт что будет работать как следует с более старыми матрицами. Скорость срабатывания электронного затвора видеокамеры может быть регулирована с помощью встроенной функции Sens-UP (или DSS), а также могут быть использованы технологии подавления шума DNR (3D-DNR, 2D-DNR, SSNR), чтобы облегчить "вес" видеопотока (объем записываемых данных) и одновременно улучшить качество изображения.

Зум-камеры могут быть оснащены различными оптическими объективами и функциями. Вот некоторые из них:

• Фокусное расстояние может быть постоянным, ручно регулируемым или регулируемым дистанционно, обычно в диапазоне от 4 до 9 мм.
• Диафрагма может быть фиксированной или управляемой (Direct Drive или Video Drive).
• Автоматическая регулировка яркости может быть обеспечена при помощи диафрагмы для выделения (затемнения) объекта на фоне наиболее освещенных участков кадра (ALC).
• Компенсация задней засветки (BLC) может быть встроена.
• Автоматический баланс белого (AWB) и подстройка баланса белого под изменяющуюся освещенность (ATW) могут быть доступны.
• Расширенный динамический диапазон с цифровой обработкой сигнала для повышения качества ярких и темных участков на одном кадре (D-WDR или просто WDR) может быть доступен.
• Выборочная компенсация для улучшения контраста и цветности объектов (с «адаптивным воспроизведением тона») при наличии ярких и темных участков кадра (ATR) может быть доступна.
• Защита от встречного направленного засвечивания (HLI) может быть встроена.
• Автоматическая регулировка усиления видеосигнала (AGC) может быть доступна.
• Цифровое увеличение (ePTZ) может быть предоставлено для просмотра отдельных участков области охвата камеры в увеличенном масштабе без потери качества.
• Обнаружение движения объектов (MD) может быть предоставлено.
• Также доступны другие функции или их отсутствие.

Важно помнить, что перед тем, как свет достигнет матрицы, он проходит через объектив. Поэтому качество, светосила и оптическое разрешение объектива также должны соответствовать уровню установленного видеосенсора и не искусственно занижать его параметры.

Инфракрасная подсветка, представленная в виде набора ИК-диодов, дает возможность излучать невидимый глазу, но воспринимаемый видеокамерой, свет инфракрасного спектра (720-940 нм). Оно располагается по периметру объектива и используется для видеоконтроля в темное время суток. Дальность действия камеры может варьироваться в широком диапазоне, и может быть как 5 м, так и более 100 м.

Также применяются специальные инфракрасные прожекторы, которые обеспечивают высокую дальность и существенно снижают нагрузку на канал связи.

Для того чтобы изображение не было засвечено или не было чрезмерно темным в разных участках изображения, была разработана функция Smart-IR, которая регулирует интенсивность излучения ИК-диодов, и в зависимости от приближения\удаления объекта контролирует мощность его ИК-излучения.

Другая технология, которая борется с этой же проблемой, - IR-cut, или ICR, также называемая "день-ночь". Она использует ИК-фильтр для того, чтобы устранить избытки ИК-отражения, не видимые глазом, и таким образом, предотвратить искажение и засвечивание картинки. Функция IR-cut активируется только в период нормальной освещенности и выключается в условиях темноты, делая запись доступной для видеосенсора полным диапазоном. В итоге кадр выводится в виде черно-белого изображения, чтобы цвета не вносили свои искажения в изображение.

Фото: freepik.com