Обеспечение безопасности на объекте защиты, будь то жилой или коммерческий объект недвижимости, закрытая или открытая территория, является безусловным приоритетом. Одним из самых эффективных методов обеспечения безопасности является применение систем видеонаблюдения. Несмотря на то, что проектирование, выбор компонентов и монтаж системы видеонаблюдения требует определенных знаний и опыта, установка видеонаблюдения для частного дома своими руками также возможна. В данной статье мы рассмотрим основные технические аспекты и предоставим советы, которые помогут создать систему видеоконтроля самостоятельно.

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.

Создание системы видеонаблюдения своими руками состоит из нескольких этапов.

Первый этап - проектирование. На этом этапе составляется архитектура будущей системы с учетом емкости, возможности масштабирования и выбора необходимых компонентов (объем хранилища данных, скорость чтения/записи и т.д.). Кроме того, производится расчет углов обзора и выбор соответствующих объективов, а также решается вопрос выбора компьютерной системы или без нее.

Второй этап - электропитание. Это очень важный момент, поскольку до двух третей всех поломок систем видеонаблюдения связаны именно с блоками питания. Важно правильно подобрать отдельные кабели, мощность и суммарную силу тока для блоков питания, а также использовать импульсные источники питания для большей надежности.

Третий этап - прокладка кабелей. При прокладке кабелей необходимо учитывать расстояние до камер и правильно выбрать кабели для передачи электричества и сигнала. При использовании коаксиального кабеля иногда требуются НЧ-усилители, пассивные или активные приемо-передатчики по витой паре.

Четвертый этап - установка камер видеонаблюдения. Следует правильно разместить камеры, определить высоту их подвеса и угол наклона. При этом в поле зрения должна попадать вся территория, с которой теоретически возможно было бы разбить объектив камеры, но не прямые солнечные лучи.

Пятый этап - пуско-наладочные работы. После установки камер необходимо подключить к ним соединительные кабели и приступить к настройке видеорегистратора.

Таким образом, создание системы видеонаблюдения своими руками - это достаточно сложный процесс, который требует понимания основных принципов электропитания, прокладки кабельных трасс и установки камер для обеспечения наилучшего качества изображения и охраны территории.

Настройка камер видеонаблюдения

Для того, чтобы настроить камеры видеонаблюдения своими руками, потребуется видеорегистратор с разрешением, не менее чем у приборов слежения. Кроме того, для удобства рекомендуется иметь помощника с рацией, который сможет следовать вашим указаниям по подбору оптимального угла обзора и резкости изображения.

В большинстве случаев устройства видеорегистрации и камеры уже комплектуются ПО с инструкцией по настройке, что значительно упрощает весь процесс. Сначала необходимо собрать и настроить локальную сеть, подключив сервер к Интернету, а затем установить одну из видеокамер, после чего программа сама обнаружит устройство и выдаст его IP- и MAC-адреса.

Затем нужно ввести IP-адрес в строку поиска на сервере и провести настройку камеры, а затем повторить процедуру для остальных устройств. Для того, чтобы можно было просмотреть видеонаблюдение через Интернет, необходимо создать удаленный доступ, что предполагает установку соединения между сервером и получателем данных через WAN-интерфейсы.

Для управления системой можно использовать стандартное ПО, которое часто поставляется вместе с устройствами. Однако такое ПО может быть достаточно сложным для работы, поэтому наиболее популярными являются приложения, имеющие широкий функционал и доступные в бесплатной версии. Например, это могут быть такие приложения, как Axxon Next, «Линия» и Ivideon. Конечно, Ivideon имеет один существенный минус - записывать видео в режиме реального времени возможно только с одной камеры. А вот система «Линия» в бесплатной версии позволяет управлять до 16 камерами, при этом ограничение по глубине архива составляет всего 1 неделю. Axxon Next, как и «Линия», позволяет записывать изображение с 16 камер и имеет ограничение по размеру архива в 1 ТБ.

Таким образом, установка камер видеонаблюдения своими руками - задача, которую можно решить. Однако для более сложных задач, таких как видеоконтроль объекта защиты, возможно потребуется профессиональное решение. Дело в том, что для решения задач среднего и крупного бизнеса может понадобиться большой опыт и знание нормативно-технической документации, в соответствии с которой происходит проектирование и монтаж систем видеонаблюдения.

Разбираемся в выборе камеры видеонаблюдения: как с помощью показателя «пиксель на метр» измерить качество работы устройства и определить ширину его зоны обзора?

Для того чтобы оценить качество работы камеры видеонаблюдения, стоит обратить внимание на ее разрешение, а также на величину «пиксель на метр». Последняя является результатом деления разрешения по горизонтали на ширину зоны обзора камеры.

Покупатели могут определить ширину зоны обзора камеры при помощи рулетки или дальномера, либо использовав специальные онлайн-калькуляторы при наличии данных о фокусном расстоянии объектива. Важно отметить, что чем выше показатель «пиксель на метр», тем качественнее работает камера видеонаблюдения и шире ее зона обзора.

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.

Типы матриц для камер наблюдения могут быть разными: CCD (Couple Charged Device), он же — ПЗС (прибор с зарядовой связью) и CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor), который также называется К-МОП (комплементарный металл-окисел-полупроводник) или К-МДП (комплементарный металл-диэлектрик-полупроводник).

Однако матрица CCD является требовательной к климатическим условиям и не всегда подходит для использования в уличных камерах. Прямые лучи солнца или сезонные температурные перепады могут повредить ее. Кроме того, сенсоры CCD с высоким разрешением, которые превосходят по качеству изображения матрицы CMOS, стоят значительно дороже, поэтому применяются только в профессиональных камерах наблюдения, которые имеют необходимую защиту и оптику.

В свою очередь, сенсорные видеопанели CMOS последнего поколения не уступают по качеству изображения CCD-матрицам. И, хотя эксперты в спецтехнике могут заметить некоторые отличия, в целом разницу в качестве изображения не будет видно. Однако будет заметен значительный экономический эффект при создании системы видеонаблюдения своими руками, если использовать матрицу CMOS вместо CCD.

В зависимости от размера матрицы по диагонали, который измеряется в долях дюйма, возможно размещение большего количества сенсорных элементов, что, казалось бы, должно положительно сказаться на качестве снимков. Однако в случае, если у камеры имеются только бюджетные модели, которые не обладают качественными светосильными объективами, это правило не сработает. Например, даже если в матрице имеется 5 Мрх, на выходе будет получено только 2,1 Мрх, которых будет достаточно для формата Full HD. Очередное доказательство того, что размер и разрешение матрицы не играют особой роли без учета других характеристик камеры, таких как тип и функционал 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.

Если вы знакомы с фото- и видеокамерами, то вам, возможно, известно понятие светочувствительность камеры. Обычно она обозначается в луксах (lк) и показывает, начиная с какого уровня освещенности (сумеречных или ночных условий), камера может работать. В случае сумеречных условий она начинается с 1 лк, а для ночных — с 0,01 лк. Чем больше площадь поверхности пикселей на матрице, тем выше светочувствительность камеры. Однако, можно увеличить светочувствительность и с помощью использования микролинз, которые помогают улучшить качество захвата изображения и привлечь дополнительный световой поток.

Стоит отметить, что скорость преобразования света в электричество, а затем в изображение, зависит от скорости накопления света в сенсорных элементах. Другими словами, активность пикселей зависит от освещенности. В условиях ночи заряд накапливается медленнее, чем днем — не за 1/10 000 секунды, а за 1/30 секунды. Это время, в течение которого заряд накапливается в камере, может приводить к «электронным» шумам, которые следует учитывать, когда мы говорим об определении качества изображения и его цветности. Если же частота кадров также составляет 30 FPS (1/30 секунды), приходится либо «вручную» сокращать время экспозиции (выдержки), что ведет к затемнению кадра, поскольку заряд не будет успевать накапливаться на сенсоре, либо сокращать время накопления заряда до 1/120–1/150 секунды (ночью), что возможно лишь с применением более совершенных матриц.

Также, скорость срабатывания электронного затвора видеокамеры может быть отрегулирована с помощью встроенной функции Sens-UP или DSS. А технологии подавления шума DNR (3D-DNR, 2D-DNR, SSNR) позволяют уменьшить «вес» видеопотока (объем записываемых данных) и одновременно улучшить качество картинки.

Оптический объектив и зум камеры видеонаблюдения могут быть выполнены с различными характеристиками, 
которые определяют их функциональность и качество получаемого изображения.




В частности, объективы могут иметь постоянное, изменяемое вручную или дистанционно управляемое фокусное 
расстояние, которое обычно лежит в диапазоне от 4 до 9 мм. Кроме того, они могут быть оснащены фиксированной 
или управляемой диафрагмой (Direct Drive или Video Drive) и автоматической регулировкой освещенности при помощи 
диафрагмы для выделения или затемнения объекта на фоне наиболее освещенных участков кадра (ALC).




Для повышения качества изображения камера может быть оснащена компенсацией задней засветки (BLC), 
автоматическим балансом белого (AWB) и подстройкой баланса белого под изменяющуюся освещенность (ATW). 
Расширенный динамический диапазон с цифровой обработкой сигнала для повышения качества ярких и 
темных участков на одном кадре (D-WDR или просто WDR) также может использоваться в камерах видеонаблюдения.




Выборочная компенсация для улучшения контраста и цветности объектов (с "адаптивным воспроизведением 
тона") при наличии ярких и темных участков кадра (ATR), а также защита от встречного направленного 
засвечивания (HLI) являются также важными характеристиками объективов.




Кроме того, камера может быть оснащена автоматической регулировкой усиления видеосигнала при пониженной 
освещенности объекта (AGC), цифровым увеличением для просмотра отдельных участков области охвата камеры в 
увеличенном масштабе и без потери качества, для детального рассмотрения нужных точек обзора (ePTZ) и 
детекцией движения объектов, настраиваемой по уровню чувствительности и расположению на картинке (MD).




Наконец, стоит помнить, что объективы камеры должны соответствовать уровню установленного 
видеосенсора, не занижать его искусственно, а также обеспечивать достаточное качество, светосильность 
и оптическое разрешение для получения качественного изображения.

Инфракрасная подсветка – это набор ИК-диодов, которые находятся вдоль объектива камеры и излучают свет инфракрасного спектра, который не виден человеческому глазу, но может быть интерпретирован видеокамерой. Это позволяет камере работать в условиях плохого освещения и дает возможность следить за объектом наблюдения в ночное время. Дальность действия ИК-подсветки может колебаться от 5 до более 100 м, а иногда используются специальные инфракрасные прожекторы для увеличения расстояния, причем это существенно снижает нагрузку на канал связи.

Для автоматизации работы ИК-подсветки была разработана функция Smart-IR, которая регулирует интенсивность излучения ИК-диодов. Проблема с заливом одной части кадра белым цветом заключается в том, что инфракрасная подсветка может приводить к такой ситуации из-за неправильного подбора мощности ИК-диодов или конструкции прожектора. Тем не менее, функция Smart-IR может решить эту проблему, контролируя мощность ИК-излучения, чтобы не допустить засвечивания отдельных областей изображения. Дополнительно, процессор выполняет работу при помощи функции D-DWR.

Другая технология для предотвращения этой же проблемы – это IR-cut (или ICR, также известная как «день-ночь»), которая является ИК-фильтром и удаляет избытки ИК-отражения, которые не видны глазом. Данная функция задействуется только в период нормальной освещенности и выключается в условиях темноты, обеспечивая доступность полного излучаемого диапазона для видеосенсора. Затем это выводится в виде черно-белого изображения, чтобы избежать искажения цветных тонов в кадре.

Фото: freepik.com