Часть 3. Реализация малых систем видеонаблюдения на современных смарт-камерах и регистраторах

В этой части мы снова переходим к практическому воплощению концепций.

Постановка задачи

Сегодня попробуем решить проблему построения малой системы видеонаблюдения.
В чем отличие такой системы? В ней нет сервера видеонаблюдения и количество камер не превышает 32.

Рассмотрим состав малой системы видеонаблюдения.

Основа системы – это видеокамеры, от 1 до 32, и устройство записи, хранения и поиска видеоконтента камер.

Далее, необходимы блоки питания, монитор, коммутатор, а также оптика или медные кабели и, возможно, роутер и модем.

Последние компоненты за последнее десятилетие не изменились, а вот камеры и видеорегистраторы заслуживают внимания.

Если я сам предлагаю техническое задание на систему, и у меня развязаны руки, то ограничителем будут являться финансы и место установки узла видеонаблюдения.

Условия для такой малой системы – это обычно отсутствие выделенного поста охраны, и даже самого охранника. Это связано с тем, что более востребован IT-специалист, способный по мере необходимости обслуживать систему видеонаблюдения, а финансирование поста охраны с персоналом отсутствует.

Тогда оптимальным является решение с размещением данного оборудования в антивандальном шкафу с замком, возможно с обогревом.

Что касается оптики, то на сегодня цена оптического кабеля для уличной прокладки с кордом внутри стала ниже, чем медного кабеля UTP кат 5 Е.

Медиаконверторы для такой оптики также стали доступны (от 2 тыс. комплект), поэтому вполне можно выбрать и оптические линии при длинах более 20 м.

Питание камер можно организовать как централизованно, так и по месту установки. Стоит заметить, что в смете системы видеонаблюдения прокладка кабельной сети является самой дорогой и трудоемкой и составляет до 70 % сметы.

Поэтому кабельную систему надо оптимизировать максимально, исходя из возможностей инсталлятора, наличия у него оборудования, опыта и квалификации.

Вернемся к Техническому заданию на систему. Мы должны определить, во-первых, сколько в ней будет видеокамер, их тип, параметры видеосигнала.

Второе - какой функционал нужен в системе, а это зависит от ее назначения и наших целей и технических возможностей.

ТЗ - главный этап воплощения системы. От ТЗ зависит, какую систему вы получите. Потом уже поздно будет менять кабели, перекомпоновывать шкафы и увеличивать смету. Особенно, когда при возникновении происшествий, к вам придут и спросят- кто был, когда и что делал на объекте, а запись не найти, либо надо часами сидеть и просматривать ее полдня.

Оптимальная постановка задачи, будь то любая сфера деятельности, является залогом успеха. И люди, умеющие это делать, –особенно востребованы в наше время. Не деньги, бездарно потраченные, а знания и скорость принятия верного решения определяют всё.

Вернемся к нашей узкой задаче. Предположим, мы имеем ограниченный бюджет от 70 до 100 тысяч. И ограниченные временные рамки, например, 2 месяца от ТЗ до сдачи системы.
Хотим построить систему из 4-8 видеокамер, с возможностью дальнейшего их наращивания до 10-16. Не правда ли – до боли знакомая ситуация? 

Итак, работаем, чтобы и задачи выполнить, и средств хватило.

Малые системы могут решать охранные и технологические задачи в части видеонаблюдения.

Главный объект видеонаблюдения – люди, их фиксация на записи, просмотр их действий до и после происшествия, либо анализ действий человека во время техпроцесса.

Поэтому возникает желание зафиксировать появление человека в зоне наблюдения, еще лучше, обнаружить его лицо и запомнить в архиве.

Еще 4 года назад регистраторы с камерами вообще не обнаруживали лица, это «умели» только сервера с интеллектуальными модулями.

На сегодняшний день появились бюджетные регистраторы, которые в своем ПО обнаруживают и запоминают лица и прямоугольные объекты, которые похожи на людей (так называемое «гуманоидное обнаружение»). Для этого данные функции делятся между камерами, соответствующего типа, и регистраторами. Это новое направление, и оно стремительно развивается.

Бывает необходимость обнаруживать автотранспорт, регистрировать номера проехавших. Появляются и регистраторы с камерами для распознавания автомобильных номеров. По цене они значительно дороже регистраторов с обнаружением людей.

Итак, регистраторы создают конкуренцию серверам в небольших системах видеонаблюдения своей простотой, ценой, габаритами.

В следующей части мы затронем конкретные модели таких камер и регистраторов, подробнее обсудим их возможности в распределенных системах, обсудим тонкости их инсталляции и эксплуатации.

Выбираем регистратор

Итак, мы определились с функционалом регистратора – он должен как минимум обнаруживать людей как в реальном времени, так и в архиве.

С автомобильными номерами – более редкая задача, она актуальна для бизнес-центров, гаражных кооперативов, промышленных предприятий. Как правило, там устанавливаются сервера, так как помимо видеонаблюдения имеются и другие слаботочные системы

Но если очень хочется, для шлагбаума или въездной зоны можно установить 1-2 камеры с обнаружением автомобилей и двухколесных средств с автономным ПО для этих задач. Они недавно появились, Китай не спит.

Вернемся к регистратору. Что у него с конструктивом?

Выбираем конструктив регистратора

Предполагается установка регистратора в шкаф.

Все предлагаемые на рынке модели являются либо настольными, либо 19-дюймовыми для установки в стойку.

Но тогда вариант стойки - это почти сервера, они не пригодны для компактного монтажа.

Вариант настольный крайне неудобен для установки в монтажный шкаф. 

Разъемы подключения находятся сзади корпуса, индикаторы на передней панели.

Поэтому регистраторы известных брендов в настольном исполнении трудно монтировать в обычный малогабаритный телекоммуникационный шкаф или электрический щит.

Времена установки регистраторов в тумбочку или на офисный стол (охранный столик) давно прошли - это некрасиво, неудобно, шумно и не скрытно. Тем более, помимо регистратора, часто нужен сетевой коммутатор и источник питания для всех нагрузок, в том числе видеокамер. Итого минимальный комплект – это 3 корпуса, скажем для десятка камер это уже объем - на стол не поставишь, плюс-  до 16-33 патч-кордов и сетевые или питающие шнуры.
Весь этот объем надо прятать в шкаф. Самый простой вариант – крепление на дин-рейку. Вообще, такие регистраторы появились, они имеют промышленное исполнение: РСП- регистратор сетевой промышленный.

Необходимо также установить в шкаф блок питания, коммутатор, силовой автомат, а при желании- нагреватель с термореле.

Итак, с конструкцией регистратора мы определились и знаем требование к нему- промышленное исполнение с установкой на дин-рейку.

Переходим к функционалу системы видеонаблюдения

Функционал системы видеонаблюдения определяет дальнейший выбор регистратора и видеокамер.

В настоящий момент существует возможность использования двух типов систем видеонаблюдения:

• на основе IP –технологий;

• улучшенных аналоговых систем стандартов AHD, TVI, CVI.

Не будем долго обсуждать этот выбор, это тема отдельная. Есть плюсы и минусы у каждой. Поэтому вспомним о кабельной сети и остановимся на IP c медными UTP кабелями. Если длины большие - используем оптику с медиаконверторами.

 В основе функционала нашей системы хотелось бы иметь:

• «Умный» поиск в архиве по лицам, фигурам людей, что резко сокращает время поиска происшествий и событий.

• Возможность мобильного просмотра видеокамер и архива со смартфонов, а также настройки видеосистемы, включая сам регистратор и сетевые видеокамеры.

• Возможность установки винчестеров как 2,5, так и 3,5 дюйма объемом до 14 ТБ.

• Стандарты видеозаписи Н264 и Н265, с экономией объема записи в 2 раза.

Камеры для подобной малой системы могут быть любые, стационарные и поворотные, с разрешением от 2 Мп и более. Это определяется задачами системы и бюджетом.

Однако, для «умного» поиска  необходимы смарт–камеры, обеспечивающие интеллектуальные функции совместно с регистратором.

В большинстве случаев достаточно в основе системы иметь набор бюджетных всепогодных камер с широкоугольными фиксированными объективами и поддерживаемыми смарт-функциями.

Остановимся на таких камерах.

Эти камеры достаточно неплохие. Особенно мне нравится их уникальная чувствительность в цвете. Это так называемые сверхчувствительные матрицы Старлайт - «Звездный свет». Название говорит само за себя - камеры не уходят в ч/б режим даже при малой освещенности, например, в глубоких сумерках.

Эта картинка в 2 часа ночи в Санкт-Петербурге во время белых ночей.
Если при этом объект подсвечен, то круглые сутки его можно наблюдать в цвете.
Это позволяет получить высококачественное цветное изображение в 2-5 Мп (стандарт подобных систем), а не низкое разрешение и черно-белое изображение в ИК-лучах подсветки с известными проблемами переотражений, засветок и переконтрастов от препятствий в ближней зоне (например, веток деревьев, кабелей, встречных фонарей).

Для сравнения:

Таким образом камеры, совместно с подобными регистраторами, закрывают проблему низкого разрешения изображения в ночное время, долгое время не имевшую решения при классической инфракрасной подсветке.

Можно использовать и другие камеры с моторизованным объективом с разрешением 3Мп, управляемым из приложения или с регистратора.

Основные функции смарт- камер и регистратора

Умные («смарт») камеры обладают интеллектом, способным заменить целую группу операторов, контролирующих ситуацию на объекте. Интеллектуальное видеонаблюдение, благодаря встроенным в видеокамеры аналитическим модулям, позволяет минимизировать объемы загрузки на каналы связи и систему видеонаблюдения в целом, и максимально расширить функционал безопасности.

Система видеонаблюдения превращается в мощный инструмент, который автоматически анализирует видеопоток, выбирает наилучшие параметры записи исходя из заданных целей и подает сигнал тревоги в случае необходимости.

Если раньше каждый видеопоток с камеры наблюдения регистратор обрабатывал отдельно, то теперь на него приходят видео сразу с нескольких камер, да еще и информация о зашедших на охраняемую территорию людей.

Детекция лиц

Технология распознавания лиц сегодня является распространенным инструментом видеоаналитики. В дополнение данная функция может поддерживать различные тревожные сценарии- вести запись, делать фото, включать подсветку белого цвета, голосом будить как оператора, так и приветствовать нарушителя (при опциях в камерах в виде звука или двойной подсветки).

Детекция фигур людей

Технология распознавания пропорций объекта, которые соответствуют фигуре человека. Данная функция может поддерживать различные тревожные сценарии, например, описанные ниже.

Вторжение в выделенную зону

Если оператор отметит на изображении на мониторе замкнутый участок из любых ломаных линий, то при перемещении в него объекта, включится тревога. Типичный пример замкнутого участка - границы охраняемой территории.

Пересечение линии

Похоже на вторжение в выделенную зону. Проводится линия на изображении. При ее пересечении сработает тревожный сигнал.  В совокупности с обнаружением фигуры, тревога будет только на вошедшего в зону человека, а не мухи или кота. Это избавляет от ложных срабатываний все систему.

Заслон объектива (функция регистратора)

Камера поднимает тревогу, когда изображение закрыто. Примеры срабатывания: камеру пытаются закрыть рукой, надеть носок, залить из баллончика с краской. Это очень старая функция, но ее тоже называют смарт.

Перейдем к рассмотрению этих функций применительно к данному оборудованию.

Обнаружение фигур и лиц людей

Удобный поиск в записях по конкретным людям, что резко сокращает время поиска происшествий службами безопасности.

Что значит «обнаружение» лиц?  Это свойство искусственного интеллекта трактовать область видеоизображения как объекта, похожего на лицо человека с определенной долей вероятности.

Порог обнаружения регулируется в настройках видеокамеры-регистратора.

Если регистратор и камера обнаруживают такой фрагмент, тогда производятся следующие операции.

Регистратор маркирует данный участок записи как «тревожный».

Если производится «запись по тревоге» - тогда начинается запись с предзаписью в несколько секунд.

Это свойство предзаписи позволяет увидеть события до факта тревоги. Таким образом до проявления тревоги, например, разбития камеры, будет видно в записи, как злодей подкрадывается к ней.

Тревога может быть отображена голосом с камеры на объект, голосом или звуком из регистратора оператору, загоранием знака тревоги по лицу на экране монитора при подключении к нему напрямую, а также уведомлением на мобильное устройство сообщением в приложении. В темное время суток некоторые камеры при этом переключают подсветку из инфракрасной в белую и освещают в цвете место события. Но самое важное, это именно метка времени записи и сохранение кадра (фото) с изображением обнаруженного объекта.

Далее эти фото и метки позволяют оперативно просмотреть все эпизоды появления человека.

Рассмотрим подробнее как производить поиск по лицам на данном регистраторе со смарт-камерой.

Процедура «Поиск по лицам»

При поиске подозрительных посетителей выполняется такая процедура.

При подключенном к монитору регистраторе в режиме «Поиск по лицам» задаем дату (17-05-1922) и номер камеры (3).   

Получаем фото всех зафиксированных лиц на экране. Выбираем того, кто нас
интересует.

Например, в синей рамке, с указанием времени фиксации. Кликаем мышью по фото.

Просматриваем видео с предзаписью в несколько секунд с конкретным человеком. Таким образом, оперативно получаем информацию о деятельности данного посетителя.
В обычном варианте поиска по детектору движения нам бы пришлось отсмотреть длительные видеозаписи в несколько часов.

Это универсальное преимущество поиска по лицам по сравнению с поиском по детектору движения. Экономия времени, минуты вместо часов, очевидна.

Мы получаем удобный поиск в записях по конкретным людям, что резко сокращает время поиска происшествий службами безопасности.

Удобны и следующие смарт-функции.

Вторжение в выделенную зону

Если оператор отметит на изображении на мониторе замкнутый участок из любых ломаных линий, то при перемещении в него фигуры человека, включится тревога.

Пересечение линии

Проводится линия мышью на изображении на мониторе.  При ее пересечении фигурой человека сработает тревога.

В совокупности с обнаружением фигуры, эти тревоги будут только на вошедшего в зону человека, а не мухи или кота. Это избавляет от ложных срабатываний всю систему.

Далее эта тревога позволяет озвучить сообщение голосом с колонок монитора оператору, начать запись видео, отметить в архиве этот фрагмент, даже отправить письмо на почту или push в телефон.

Итак, мы определились с функционалом, составом, особенностями настройки малой системы видеонаблюдения на основе бюджетных, но в чем-то уникальных смарт-камер и регистратора.

Стоимость такого регистратора около 10 000 рублей, видеокамера находится в таком же ценовом сегменте.

Оперативная замена регистратора при «разборе полетов»

Важное свойство регистратора - возможность его оперативного снятия или подмены для скачивания и поиска информации.

Типичная ситуация на объекте- зима, происшествие. Открываем всепогодный шкаф, вынимаем 2 штекера (питания и сети), снимаем регистратор с дин-рейки.

Если есть ЗИП- комплект- ставим второй регистратор на время отсутствия первого.

Отвозим регистратор в нужное место и не торопясь производим разбор ситуации в архиве. С помощью «мыши» и монитора с HDMI или VGA входом.

Если регистратор в сети, то можно сделать поиск удаленно через компьютер и даже мобильный телефон через облачный сервис (кстати, бесплатный).

Но профессионалы знают, что удаленный доступ требует большего времени на просмотр и скачивание, и самое лучшее - это регистратор у тебя на столе.

Экономический итог

Итак мы подобрали регистратор и камеры для интеллектуальной  системы видеонаблюдения.

На регистратор и 4 камеры с фиксированными объективами вполне хватит 50 тыс.рублей.

Если у вас не бывает -40°С, можно сэкономить и купить камеры по 2,5 тыс. до -20°С.

На шкаф, блок питания, коммутатор и кабели с работой осталось 25-50 тыс.рублей.

Таким образом, мы построили автономную, всепогодную, сверхчувствительную, масштабируемую до 16 /32 видеокамер, бюджетную систему видеонаблюдения с возможностью обнаружения лиц и фигур людей как в реальном времени, так и в архиве.

Петров Роман Владимирович
Главный инженер проекта ООО "Тахион"