Zaawansowane systemy IP CCTV

TELEWIZJA PRZEMYSŁOWA
HikVision
Zaawansowane
systemy IP CCTV
W czasach, kiedy w telewizji dozorowej niepodzielnie królowała technika analogowa,
systemy cyfrowe zdobyły pierwszy przyczółek dzięki oprogramowaniu i kartom przechwytującym. Jednak bardzo szybko, wraz z dalszym rozwojem CCTV, palmę pierwszeństwa przejęły rejestratory cyfrowe.
Mariusz Witulski
SPS Electronics
U
rządzenia autonomiczne (stand-alone) zapewniają bezpieczeństwo
i stabilność działania. Są łatwe
w konfiguracji i montażu dla instalatorów,
przyjazne w obsłudze dla użytkowników
i nie wymagają specjalistycznych umiejętności. Stąd do tej pory w obszarze klasycznej
telewizji rejestratory autonomiczne zajmują
pozycję dominującą.
Obecnie olbrzymią popularność zyskują
systemy IP CCTV. Zjawisko to jest głównie
zasługą znacznie lepszej jakości obrazu
w porównaniu do tradycyjnego CCTV. Kolejne przewagi to ogromna funkcjonalność
i skalowalność instalacji sieciowych. IP CCTV
istnieje na rynku od kilku lat, lecz dopiero
dzisiaj jesteśmy świadkami ewolucji analogicznej do tej, jaka wiele lat wcześniej miała
miejsce w dziedzinie monitoringu. Pierwsze systemy IP były budowane na bazie
oprogramowania pracującego na stacjach
PC. Dziś uznanie zdobywają rejestratory
IP typu stand-alone, zastępując serwery
i oprogramowanie nagrywające. Podłoże zmian to, podobne jak niegdyś, dużo
większa niezawodność urządzeń z dedykowaną platformą oraz prostota i wygoda
ich obsługi – nie wymagają zawansowanej
wiedzy z dziedziny sieci czy technik komputerowych. Przygotowanie rejestratorów
IP do pracy sprowadza się do podłączenia
zasilania, kabla sieciowego i wywołania
40 TWIERDZA 4/2011
System IP CCTV HikVision
kreatora ustawień, co w maksymalnym
stopniu ułatwia uruchomienie instalacji IP
CCTV.
System IP
Rozwiązaniem IP CCTV opartym na urządzeniach autonomicznych jest system
HikVision. Tak jak w systemach analogowych, oprócz rejestratorów przeznaczonych do zapisu i udostępniania
obrazu, podstawowymi ogniwami
są kamery i jednostki klienckie, których zadanie polega na wytworzeniu
i wizualizacji obrazu. Tu wszystkie
elementy są przystosowane do funkcjonowania w sieci IP, dzięki czemu
użyteczność systemu nadzoru wyraźnie
wzrasta. Jedna z ważniejszych korzyści
wynika z samej natury sieci – rozproszenia struktury. Pozwala to budować
rozwinięte, rozległe instalacje, obejmujące duże przestrzenie.
TELEWIZJA PRZEMYSŁOWA
W podstawowym zakresie HikVision
umożliwia realizację projektów obejmujących do 250 rejestratorów i 4000 kamer. Wariant rozszerzony zwielokrotnia
tę liczbę. Inny walor HikVision to świetna
adaptowalność i elastyczność architektury:
modernizacja lub rozwój nie stanowią żadnej trudności. Bezsprzecznie niższe są koszty
wykonania i utrzymania infrastruktury sieciowej w porównaniu z instalacją analogową.
Kamery IP
Najważniejsza przewaga IP CCTV polega
na jakości obrazu. W zwykłej telewizji
ograniczeniem jest standard PAL. Uzyskiwana rozdzielczość tak zapisanego obrazu
to zaledwie 576 x 704 px (około 400 tys.
pikseli). W przypadku HikVision, dzięki zastosowaniu punktów kamerowych wysokiej
rozdzielczości sięgającej 5 Mpx (ponad 12
razy więcej niż PAL), osiągana jest znacznie lepsza jakość. Z jednej strony oferuje
to wyższą szczegółowość obserwacji sceny
niż dla zwykłej rozdzielczości. Z drugiej
– objęcie dozorem szerszego obszaru eliminuje konieczność montażu dużej liczby
punktów i obniża związane z tym koszty.
Zależnie od zapotrzebowania, mogą
być użyte kamery o niższych rozdzielczoR
Kamery IP HikVision
ściach (3, 2 czy 1,3 Mpx). Pozwala to dopasować się do wymogów danego miejsca
obserwacji, a w połączeniu z kodowaniem
H.264 gwarantuje jednocześnie niewielkie
obciążenie sieci IP. Jeżeli monitorowanie
obiektu wymaga sygnału wideo tzw. RealTime, kamery HikVision są w stanie generować płynny obraz 25 kl./s w rozdzielczości
2 Mpx. Możliwość zdefiniowania dwóch
niezależnych strumieni (rozdzielczości,
stopnia i rodzaju kompresji, liczby klatek
na sekundę) pozwala dobrać parametry
do wielorakich zastosowań – rejestracji
bądź podglądu, w celu kontroli, detekcji,
rozpoznania czy identyfikacji. Oprócz wizji
jest zapewniona dwukierunkowa transmisja
fonii w oparciu o kodowanie OggVorbis
albo G.711. Pozwala to nie tylko odsłuchać
dźwięk, ale też oznacza komunikację głosową z nadzorowanym obiektem.
Kamery są wyposażone w wejścia i wyjścia
alarmowe oraz prowadzą precyzyjną
E
M
K
L
A
A
TELEWIZJA PRZEMYSŁOWA
detekcję ruchu, co czyni je zdolnymi
do współpracy z czujkami i modułami
wykonawczymi systemów alarmowych.
Niektóre kamery mają wyjście HDMI – dostarczają sygnał wideo znakomitej jakości
do wyświetlenia bezpośrednio na monitorach fullHD. Choć w typowych warunkach
zapis obrazu dokonuje się na odległych
rejestratorach, interfejs SD/SDHC (32 GB)
umożliwia dodatkowe, lokalne nagrywanie
materiału wideo na kartach pamięci zamontowanych w punktach kamerowych.
Uzyskuje się tym samym redundancję
(nadmiarowość) w stosunku do głównych
urządzeń rejestrujących. Większość kamer
współdziała z sieciowymi nośnikami pamięci NAS oraz oferuje kompatybilność
z ONVIF i PSIA.
Obraz z kamery HikVision
Różnorodność kamer, zaczynając
od modeli klasycznych przez kompaktowe, kopułowe, a na obrotowych kończąc,
umożliwia optymalny wybór i dostosowanie do fizycznych warunków montażu.
Zgodność z PoE upraszcza proces instalacji,
gdy infrastruktura sieciowa obiektu wspiera
tę technologię.
Rejestratory IP
Kamery dostarczają obrazy wideo w postaci
strumieni danych wizyjnych transmitowanych przez sieć IP do centrów dozoru
i archiwizacji. W tym celu wykorzystuje się
rejestratory dobierane spośród kliku modeli
różniących się wydajnością. Standardowe
jednostki obsługują do 16 kamer IP, a ich
typ/ilość w systemie zależy od sumarycznej
liczby i rodzaju punktów kamerowych.
Chcąc usprawnić starsze instalacje z kamerami analogowymi, używa się rejestratorów
hybrydowych, zdolnych do obsługi 16
kamer analogowych i 8 kamer sieciowych
(ogółem 24 kanały).
Pojedynczy rejestrator przewiduje
wsparcie nośników pamięci o pojemności do 24 TB (8 x 3 TB, S-ATA), osiągając
wyjątkowo długie okresy nagrywania.
42 TWIERDZA 4/2011
Rejestratory IP HikVision
Zadeklarowanie odpowiedniego harmonogramu zapisu (ciągłego, alarmowego lub
po detekcji ruchu) wpływa na optymalne
użytkowanie przestrzeni pamięci. W obszarach telewizji dozorowej, w których ciągłość rejestracji i zabezpieczenie nagrań jest
parametrem krytycznym, pomocny staje się
zapis nadmiarowy. Wówczas dyski twarde
potrafią pracować w grupach, które rejestrują te same nagrania w sposób lustrzany.
W związku tym, że przeważnie dyski twarde są najsłabszym (awaryjnym) ogniwem
w systemie, zastosowanie tej techniki
gwarantuje wysoką niezawodność zapisu.
Sprawowanie kontroli nad stanem dysków
podwyższa poziom ochrony, a mechanizm
hibernacji zwiększa ich trwałość.
Oprócz zapiu obrazu (i dźwięku) rejestrator zajmuje się akwizycją informacji
systemowych dotyczących zdarzeń (alarmy
detekcje ruchu, sabotaż wizji, zaniki sygnałów itd.) oraz stanu systemu (awarie dysków, sieci IP bądź błędy logowania), a także
wykonywania określonych akcji w konsekwencji na odnotowane incydenty, alarmy
itp. (uruchomienie nagrywania, wywołanie
pozycji kamery obrotowej, wysłanie komunikatu e-mail, powiadomienie centrum
monitorowania). Podobnie jak przy zapisie
nagrań, praca zdarzeniowa odbywa się
zgodnie z ustalonym harmonogramem
uzbrojenia/rozbrojenia danego rejestratora
i jego poszczególnych kanałów, niezależnie
od planu rejestracji.
Utrwalanie strumieni wideo/audio czy
zawiadywanie zdarzeniami jest najważniejszym elementem użyteczności rejestratora.
Ponadto powinien on umożliwić użytkownikom dostęp do danych w czasie rzeczywistym oraz do zapisów archiwalnych.
Urządzenia HikVision pozwalają zatem
na bieżący nadzór wizji, fonii i zdarzeń,
wgląd do nagrań i dzienników. Pełnią
funkcję swoistych serwerów – pośredniczą
w transmisji danych pomiędzy punktami
kamerowymi a stacjami klienckimi.
Oprogramowanie IP
Rejestratory są sercem każdego systemu
CCTV i to one decydują o jego możliwościach. Nie mniej istotny wpływ na właściwości instalacji dozorującej ma oprogramowanie dedykowane do obsługi i zarządzania. Odpowiednie aplikacje, które działają
na stanowiskach operatorskich, dają dostęp
do obrazu/dźwięku na żywo, materiałów
archiwalnych, pozwalają na bieżąco weryfikować zdarzenia, manewrować kamerami
obrotowymi, sterować urządzeniami wykonawczymi, jak również administrować
i przeprowadzać ustawienia zdalne.
W urządzeniach HikVision rolę taką gra
przede wszystkim oprogramowanie iVMS4000, dostarczane wraz z rejestratorami
i kamerami. Wygodną ekspozycję danych
wizyjnych i statusowych przez iVMS-4000
zapewniają wielosekcyjna struktura okna
głównego aplikacji oraz praca wielomonitorowa. Oznacza to operowanie niezależnymi
oknami służącymi do wyświetlania obrazu
na żywo, odtwarzania nagrań, nadzoru
zdarzeń itp.
Stacje klienckie
Podgląd wizji jest naturalnym zadaniem
każdej jednostki klienckiej, jakkolwiek w sytuacji rozległych instalacji obejmujących
kilkaset kamer obserwacja każdego obrazu,
jego analiza oraz monitorowanie stanu systemu przez operatora stają się kłopotliwe.
Wskazane jest wówczas przekazanie części
obowiązków oprogramowaniu, tak aby
TELEWIZJA PRZEMYSŁOWA
automatyka działania związana z nadzorem
jest komfortowa i nie absorbuje niepotrzebnie operatora.
Podczas zarządzania rozproszoną instalacją niezmiernie ważne są jej wizualizacja
i prezentacja struktury. iVMS-4000 wykonuje to w oparciu o graficzne zobrazowanie
w postaci map obiektów. Rozlokowane
na mapach ikony reprezentują punkty
monitorowania. Dzięki temu możliwe jest
przede wszystkim bezzwłoczne odwołanie
do obrazu z wybranej kamery po kliknięciu
jej symbolu, a także sygnalizacja graficzna
zdarzeń z poszczególnych punków obiektu. Rozmieszczając na mapach odnośniki
do submap, uzyskuje się architekturę wielopoziomową (np. kolejno mapy kraju → miast
→ stref → budynków).
Trudno wyobrazić sobie zawiadywanie dużymi systemami bez precyzyjnego
przydziału uprawnień użytkownikom.
W HikVision definiowanie przywilejów ma
miejsce na poziomie każdego urządzenia
i jednostki klienckiej. W wyniku tego osoba
logująca się na stanowisku ma już ustalone
prawa, np. zwykły operator najczęściej ma
jedynie wgląd do obrazu na żywo i nagrań,
natomiast administrator jest też w stanie
przeprowadzać konfiguracje.
Oprogramowanie iVMS-4000 może być
wykorzystywane zarówno w ogromnych
centrach dozoru do nieprzerwanego monitoringu, jak i w prostych stacjach, dających
doraźny dostęp do obrazu. Szybkie połączenie z rejestratorami/kamerami potrafi
wykonać przeglądarka internetowa.
W sposób mobilny podgląd jest realizowany za pomocą telefonu komórkowego,
Oprogramowanie IP HikVision: praca wielokamerowa, praca zdarzeniowa
były one wykonywane samoistnie.
Weryfikacja zdarzeń i statusu powinna
dokonywać się automatycznie, bez angażowania użytkownika, komunikując mu jedynie to, co jest dla niego ważne. W opisany
sposób funkcjonuje iVMS-4000. Samodzielnie kontroluje on incydenty i awarie – alarmy, detekcje ruchu, utraty sygnału wideo,
sabotaż kamer, błędy rejestracji, uszkodzenia dysków, awarie sieci czy próby nieuprawnionego zalogowania. Jednocześnie
powiadamia o zaistnieniu wymienionych
wyjątków/usterek na rozmaite sposoby
(z opcją ręcznego potwierdzania).
Bieżące dane o zdarzeniach są prezentowane w postaci tekstowego dziennika,
odświeżanego w czasie rzeczywistym.
Podstawową reakcją na typowe alarmy
i incydenty jest uruchomienie zapisu lub
przechwycenie obrazu oraz sygnalizacja
akustyczna albo notyfikacja słowna. Infor-
macje mogą być wyświetlane w postaci wyskakujących
okienek z powiadomieniem/
obrazem (tzw. pop-up) bądź
raportowane przez e-mail.
Oprócz wykonywania takich
czynności, jak generowanie
komunikatów tekstowych,
graficznych, wizyjnych
w odpowiedzi na określone
sytuacje i wyjątki, iVMS4000 wydaje konkretne
polecenia rejestratorom
i kamerom. Rezultat wydanej komendy to np. samoczynne wysterowanie wyjścia alarmowego (załączenie
dowolnego urządzenia
wykonawczego) lub kamery
obrotowej (wywołanie pozycji, trasy). Przedstawiona
Oprogramowanie IP HikVision:
praca wielomonitorowa
TWIERDZA 4/2011
43
smartfona czy PDA. Odbywa się to z wykorzystaniem aplikacji iVMS-4500, przygotowanej na platformy Android, iOS (iPhone),
Windows Mobile, Symbian (Nokia), BlackBerry i Java. Zależnie od wersji oprogramowanie mobilne umożliwia dodanie do 16
rejestratorów i wyświetlanie wizji z 4 kamer
jednoczenie.
Aplikacje mobilne HikVision
Oprócz tego istnieje wiele dodatkowych
aplikacji wspomagających: serwery strumieniujące, serwery DDNS, konwertery materiału wideo i inne.
Rozwiązanie IP CCTV
HikVision jest zaawansowanym rozwiązaniem przeznaczonym do budowy profesjonalnych systemów IP CCTV. Wysoka jakość
obrazu oraz imponujące rozdzielczości
wizualizacji czynią go konkurencyjnym
względem monitoringu tradycyjnego.
Zdolność kooperacji rejestratorów IP wraz
z jednostkami hybrydowymi oznacza możliwość prostej modernizacji już istniejących
instalacji z wykorzystaniem zarówno kamer
standardowych, jak i kamer sieciowych
innych producentów.
Zgodność z klasycznymi rejestratorami
HikVision przewiduje włączanie całych,
wciąż działających systemów nadzoru
w nowe struktury IP. Oprócz monitoringu
wizyjnego, HikVision oferuje bardzo dobre
sprzężenie z instalacjami alarmowymi,
a dostępność SDK/API dopuszcza łatwe
zespolenie z systemami zewnętrznymi. Połączenie bezpieczeństwa i stabilności pracy
HikVision z jego potężną funkcjonalnością
i automatyką działania zapewnia doskonałą
efektywność i sprawność dozoru.
44 TWIERDZA 4/2011