Сегодня люди все охотнее признают необходимость широкого использования основанных на биометрии систем для контроля доступа и — это нововведение — для обнаружения разыскиваемых людей. После трагедии 11 сентября все мы ждем и ради собственной безопасности даже требуем: аэропорты, подземные переходы, вокзалы, системы общественного транспорта, торговые центры должны постоянно контролироваться с помощью передовых систем охранного телевидения.
Чтобы осуществлять эту непрерывную и тотальную проверку, видеосистемы безопасности необходимо интегрировать в общую информационную сеть, которая может управлять ими так же легко, как передачей речевых сигналов и данных. Однако большинство используемых ныне систем CCTV часто не соответствуют современному уровню развития технологий: они довольно примитивны и не всегда справляются с возложенными на них задачами. Как же можно интегрировать системы охранного телевидения в сегодняшнюю совместную информационную сеть с максимальной эффективностью и с не очень большими затратами?
В техническом смысле установка систем CCTV не менялась уже много лет. Как правило, аналоговый сигнал каждой видеокамеры проходит через единый коаксиальный кабель, подсоединенный к матричные видеокоммутаторы.
Если же видеокамеры и принимающие устройства находятся довольно далеко друг от друга, то используется оптоволоконный преобразователь, с помощью которого осуществляется передача и / или мультиплексирования данных с видеокамеры. В этом случае чаще применяется "поточечной" концепция монтажа кабеля видеокоммутатор устанавливается в центральной точке, обычно в диспетчерской службы безопасности, где стоят мониторы, или рядом с ней.
Такой тип установки хорошо работал, когда вся система состояла из дюжины видеокамер, нескольких мониторов и выполняла одну-единственную функцию — функцию обеспечения безопасности. Но современные системы видеонаблюдения могут включать в себя сотни видеокамер и решать множество задач. Например, в аэропорту есть масса подразделений, специализирующихся на различных операциях: таможенном контроле, обеспечении безопасности полетов, обработке багажа, пожарной безопасности, пропускной способности и т.д. Каждому из этих подразделений может потребоваться система видеонаблюдения и просмотр видеоизображений, записанных одной и той же камерой в одно и то же время. Для этого необходимо распределить видеосигнал по нескольким участкам и делать запись в нескольких точках. Но привычные схемы расположения кабелей и матричные видеокоммутаторы для этого просто не предназначены!
А вот другая проблема. Нередко различные подразделения могут покупать (не ставя других) собственные, несовместимые друг с другом матричные видеокоммутаторы и системы управления. В результате таких несогласованных действий руководителей подразделений в одной точке наблюдения могут находиться две или три видеокамеры с одинаковой зоной обзора, а полученные с их помощью видеоизображения обрабатываются отдельно тремя разными пользователями …
Если мы абстрагируемся и взглянем на эти проблемы со стороны, то увидим, что все они возникают из-за того, что так называемые "видеосети" в действительности является вовсе не сетями, а набором оборудования (от одного производителя), соединенного вместе простейшим способом проводки кабеля. Поэтому сегодня в области CCTV:
— Нет стандартов передачи данных: мультиплексор от компании A не совместим с мультиплексором от компании Б.
— Нет стандартов управления коммутатором: пульт управления от компании А несовместим с матричным коммутатором от компании Б.
— Нет стандартов многоточечного распределения видеосигнала на несколько диспетчерских.
— Нет стандартов управления отдельными элементами сети.
— Нет стандартов пользовательского интерфейса: интерфейс системы от компании A абсолютно отличается от интерфейса системы от компании Б.
— Нет стандартов для цифровых видеомагнитофонов (DVR): запись, сделанная на оборудовании от компании A, невозможно воспроизвести на DVR от компании Б.
Сетевые системы видеонаблюдения: будущее уже на пороге
Современные сети данных способны на большее, чем просто передавать и перераспределять данные. Они стремительно превращаются в "информационные сети" — сети, способные одновременно и без помех передавать и переключать языковые данные, видео, звук и информацию. Например, такие сетевые технологии, как Gigabit Ethernet, позволяют передавать видео, аудио, телефонные и корпоративные данные с качеством уровня широковещательной передачи, используя одни и те же оптоволоконные и медные кабели, а также инфраструктуру обычного аппаратного оборудования (коммутаторы, мультиплексоры, маршрутизаторы, мосты ). Подобные информационные сети также предназначены для обеспечения собственного многоадресного обслуживания — это означает, что сама сеть в цифровой форме копирует нужные данные и рассылает их по нескольким пунктам назначения. Информационная сеть может передавать, коммутировать и копировать любой необходимый пользователю цифровой информационный поток, а также обеспечивать высокое качество получаемой пользователем информации.
При установке большой (включает в себя несколько сотен видеокамер) системы видеонаблюдения практически невозможно обеспечить наблюдение за изображениями с каждой видеокамеры: небольшое число важных кадров просто теряется в огромном море лишней видеоинформации. В таких системах необходимо обеспечить автоматизированное переключение видеокамеры, чтобы, например, изображение с видеокамеры, направленной на обычно закрытую дверь, передавалось на видеомонитор только тогда, когда кто-то пытается эту дверь открыть. Что происходит на мониторе служит охране немедленным сигналом тревоги и позволяет сосредоточиться на происходящем. Сеть в такой системе должна быть достаточно «умной», чтобы гарантировать непрерывную работу видеокамеры и непрерывную связь с ней. Сетевая основа систем видеонаблюдения предлагает нам эту долгожданную функциональность.
А ее пользователь получает следующие возможности:
— Одновременные запись, воспроизведение, архивирование и наблюдение за видеоизображениями в режиме реального времени по сети.
— Немедленный доступ к любому источнику данных, включая "живое" видео и звук — независимо от того, использует ли кто-то еще эти данные в тот же самый момент.
— Немедленный доступ к любому источнику данных, включая изображения и звук — независимо от того, на каком участке сети располагается пользователь.
— Простоту модернизации при дальнейшем расширении сети, включая средства аппаратной модернизации всех связанных компонентов CCTV-системы.
— Хорошее качество работы даже при условии значительного удаления источника данных.
— Эффективное управление элементами сетевой системы: в случае сбоя в пункте аварийного управления немедленно узнают об этом.
— Эффективная безопасность внутри сети: без надлежащих разрешений доступ к некоторым узлам будет запрещен.
— Поиск в заданной области (Post-Search): задается определенная зона обзора видеокамеры и производится поиск движения только в пределах этой зоны. Это позволяет существенно сократить время, затрачиваемое на поиск в определенном снятом видеоматериале.
— Архивация отснятого материала на лентах. Преимущество цифрового архивирования на лентах в том, что отснятый видеоматериал может храниться практически вечно.
— Высокое качество изображения. First Line предлагает цифровые видеоматериалы высокого разрешения, сжатые с помощью вейвлет-компрессии, которые можно легко и многократно копировать без потери исходного качества.
— Включение видеозаписи по сигналу тревоги. Скорость и разрешение записи задаются с помощью различных сигналов тревоги по выбору пользователя, включая активность в зоне наблюдения, входные сигналы с устройств контроля доступа и кассовых терминалов, ATM-банкоматов и инфракрасных модулей.
— Использование архитектуры SAN (Storage Area Network — "сервер-хранилище данных") для CCTV-данных, включая резервное оперативное хранение и устройства для архивирования библиотеки лент. Архив (библиотека лент) обрабатывается самой системой. А пользователь работает и с "онлайновой", и с архивной информацией одинаковым образом.
Передача видео и звука по IP
Если вы хотите использовать современную сетевую технологию, вам понадобится аппаратный кодек, который преобразует (путем кодирования или декодирования, откуда и его название) видео и звук в сжатый поток данных или наоборот. Это устройство должно поддерживать IP-Multicast чтобы избежать чрезмерных действий при рассылке информации многочисленным получателям. В частности, на современном рынке устройств MPEG-2/4 представлен поистине новый Video Server М2 от FAST.
Стоечный блок может поддерживать до 8 кодеков MPEG-2. Поток данных расширяется примерно с 1 до 5 Мбит / сек. В скором Ethernet (100 Мбит / сек) это устройство позволяет передавать до 30 потоков видео / аудио данных в реальном времени. Разрешение изображения масштабируемость и достигает полного разрешения кадра в форматах PAL и NTSC.
Требования к DVR
Видео-и аудиоданные хранятся в кольцевых буферах, названных так потому, что информация, хранимая на них первой, будет удалена в последнюю очередь. Файловая система таких распространенных операционных систем (ОС), как Windows NT, Windows 2000, Windows XP, Linux и т.д., ограничено числом файлов и директорий, емкостью и размером, которыми они могут оперировать. Если не запускать регулярно "программы дефрагментации", работа DVR будет постепенно замедляться и в некоторых случаях его придется перенастраивать ежедневно, так как перезагрузка предполагает прерывания записи. Если же речь идет об ограничении файловой системы или если устройства "не хватает памяти", то обычно DVR просто "падает".
Размер кольцевых буферов иногда превышает 1 терабайт. Если DVR использует файловую систему своей ОС, то все используемые накопители на жестких дисках придется предварительно форматировать.
Для DVR необходимо:
— Установить HW-Watchdog (на всякий случай).
— ОС: любая, кроме Windows95/98/Мe.
— Непосредственное управление памятью, минуя файловую систему ОС-без форматирования запоминающих устройств.
— Стандартная коммерческая ОС, которая обеспечивает все необходимые драйверы и утилиты для подключения сетевых устройств и поддержки SAN.
— Сетевая поддержка, включая обработку IP-потоков видео-и аудиоданных.
— SW-декодер для декодирования в реальном времени видео-и аудиоданных.
— Компрессия на основе стандартов (MPEG-2/4).
— Производитель должен обеспечить интерфейс для запоминающих устройств сверхбольшого объема и устройств архивирования (библиотека лент).
— Подтвержденный (электронным "водяным знаком") и зашифрованный формат экспорта данных для использования в суде как доказательство.
— API (Application Programmers Interface — программный интерфейс приложения) для интеграции с системой охранной сигнализации
Рекомендуется:
— Встроенный PLC (programmable logic controller — программируемый логический контроллер) для быстрой настройки.
— "Пингования" ("ping-task") — если в сети теряется связь, генерируется аварийный сигнал.
— Управление альтернативным подключением: если один выходит из строя, то автоматически включается резервный.
Существенное снижение себестоимости
Если раньше для полного контроля над каким-то участком пространства вам нужно было "построить" сеть данных, сеть охранного телевидения, сеть пожарной тревоги, сеть контроля доступа, сеть телефонной связи и пр., то теперь, используя сетевые DVR вместе с современными кодеками, можно иметь только одну "информационную сеть". (В некоторых конфигурациях, например, часто используемых в казино, устанавливается сеть кодеков.)
Понятно, что построение всего одной сети дает существенное снижение себестоимости — как с точки зрения начальной установки, так и с точки зрения дальнейшего текущего обслуживания.
Использование современных систем охранного телевидения открывает совершенно новые (и очень удобные!) Способы работы. Отпадает необходимость в централизованной диспетчерской — мониторы и видеокамеры можно подключить к сети в любом месте. Сегодняшнему пользователю ПК нет необходимости идти в какое-то специальное центральное помещение, чтобы получить доступ к сети. Диспетчерские можно оборудовать везде, где они необходимы, и всякий раз, когда необходимо. Запасные (аварийные) центры управления разрешены практически за считанные минуты в любом месте сети.
Эти возможности особенно важны, например, для наблюдения за городской системой общественного транспорта. На каждой станции должны быть установлены видеомониторы, которые скорее всего будут использоваться для обеспечения общей безопасности, наблюдения за пассажирами и других аналогичных функций. Однако полиция почти наверняка пожелает использовать систему для отслеживания правонарушений. Сетевая система видеонаблюдения легко обеспечит решение и этой задачи.
Материал, снятый одной видеокамерой, можно увидеть на любом количестве мониторов — сеть заботится о копировании потока видеоизображений. Нет необходимости предварительно ее конфигурировать: сетевые технологии вроде Ethernet обладают сигнальными системами, построенными таким образом, что оборудование пользователя может скомандовать сети начать копирование данных — ни у кого другого не возникнет препятствий на изображении. (Также эта технология может применяться как средство массового вещания — например, для работы информационных дисплеев в аэропортах или на вокзалах).
Сеть не требует никаких традиционных матричных коммутаторов — она сама выступает в качестве распределенного коммутатора. Команды переключения видеомониторов и видеокамер, таким образом, являются командами на адрес сети присоединять и разъединять устройства. В сетях передачи данных сетевое управление давно усовершенствован: системы управления способны не только указывать на отключение оборудования на определенном участке сети, но и сообщать о неполадках в отдельном ее элементе — например, о повышении температуры из-за отказа вентилятора. Благодаря этим возможностям управления системы видеонаблюдения сетевой менеджер (диспетчер) получает обзор точного состояния каждого устройства системы. Ситуация, когда на пейджер техника-ремонтника приходит сообщение о поломке удаленной видеокамеры — практически реальность. В системах, включающих в себя сотни или даже тысячи видеокамер, такое управление — единственный способ добиться необходимой надежности всей системы для достижения целей оригинального проекта CCTV.
Сетей передачи данных, будь они даже распределенными, давно предъявляют серьезные требования безопасности (когда пользователь А имеет доступ к определенному серверу, а пользователь Б — нет). Механизмы безопасности, используемые в таких сетях (например, так называемые виртуальные сети, когда на базе физической сети построены многочисленные виртуальные или логические сети), могут легко применяться и к системам видеонаблюдения. Причем так, чтобы пользователи получали многочисленные уровни разрешений и доступов даже при отсутствии традиционных больших централизованных диспетчерских. Передача CCTV-информации в цифровой форме по сети имеет и то преимущество, что может храниться непосредственно в цифровом формате. Нет никакой необходимости надеяться на аналоговую видеопленку, довольно проблемную с точки зрения надежности и доступности. Профессиональные компьютерщики давно нашли способы надежного архивирования данных на длительный срок, а технология резервного копирования данных с пленок и дисков сегодня продвинулась далеко вперед. CCTV-данные следует рассматривать как важнейшие данные, которым необходимо обеспечить тот же уровень сохранности и архивирования, и традиционным данными. Ведь преимущество использования сетевых систем видеонаблюдения именно в том и состоит, что данные с видеокамер можно посылать в какой угодно участок сети для немедленного сохранения. Конечно, хранения информации в цифровой форме означает, что не будет никакой потери качества изображения, а поиск данных существенно ускорится.
Использование видеоматериалов в качестве доказательств для суда
Функция отметки времени, электронный "водяной знак" и возможность шифрования оригинальных передаваемых данных означают, что над процессом наблюдения и записи установлен полный контроль. А это значит, что его можно использовать в качестве доказательств для суда. Конечно, если видеоинформацию можно посылать непосредственно на компьютер для хранения, то возможно также, что компьютер, подключенный к сети, будет показывать этот видеопоток. Можно использовать рабочие станции в качестве видеомонитора и системы управления. И, опять-таки, эти рабочие станции можно устанавливать на любом участке сети.
Текст и иллюстрации Бита Мейера (Beat Meier), президента Fast media integration AG.