Установка системы видеонаблюдения своими руками: рекомендации экспертов

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 наблюдения и записи, важно обратить внимание на ее разрешение, размер матрицы и частоту кадров. Чем больше они, тем детальнее изображение, но и нагрузка на линии связи выше. Поэтому нужно быть внимательным, чтобы не потреблять слишком много ресурсов на высококачественное видео.

Некоторые люди критикуют камеры, которые работают с низкой частотой кадров (всего 8 FPS), однако, это не имеет принципиального значения. Злоумышленнику нужно значительно больше времени, чем 0,125 секунды, чтобы уклониться от съемки. А такая частота позволяет существенно экономить трафик: вместо одной камеры с 24 FPS можно поставить целых три камеры с 8 FPS. Если целью является безопасность охраняемого объекта, то 8 FPS будет вполне достаточно.

Кроме того, при выборе видеокамеры следует учитывать такие параметры, как наличие встроенного или выносного микрофона, а также тип корпуса (антивандальный, пластиковый и т.д.).

На заметку: экономия на видеонаблюдении

Камеры видеонаблюдения могут быть модернизированы при помощи ручных методов, существенно снижая расходы на оборудование. Один из таких методов включает использование обычных глазных линз на 10-15 диоптрий для увеличения угла обзора камеры на 50% от исходного. Другой способ заключается в герметизации хрупких WEB-камер во всепогодные кожухи, прежде использованные в галогеновых проекторах, с дополнительным внутренним слоем силикагеля для контроля влажности. Хотя эти методы могут быть слишком сложными для рядового «мастера на все руки», иногда проблемы можно решить самостоятельно, имея нужный опыт и знания.

Существует два способа подключения камер видеонаблюдения – беспроводной и кабельный. Беспроводное подключение позволяет сэкономить деньги на кабеле, но требует отдельного электропитания устройств и не всегда обеспечивает высокое качество сигнала. Кабель же обеспечивает стабильную связь, но у него есть недостатки: можно перебить кабель, пропускная способность и дальность применения ограничены.

Какой кабель выбрать? Высококачественный медный экранированный коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом может обеспечить стабильную связь на расстоянии 250-300 метров. Оптоволокно или витая пара, в свою очередь, могут передавать сигналы на более дальнее расстояние. Например, витая пара определенных марок может устанавливать многочисленные камеры на расстоянии до 3 км и более.

Витая пара применяется в основном для IP-видеокамер и камер с поворотными механизмами. Кабель КВК+2П или КВК+4П является комбинированным "коаксиалом" и позволяет одновременно передавать видео- и аудиосигналы и питать камеру.

Конечный выбор способа передачи данных, конечно же, зависит от условий эксплуатации системы. Так, беспроводное подключение камер может использоваться для внутреннего контроля помещений, а в случае организации удаленного наблюдения для дачи может потребоваться использовать эфирный Интернет или 3G/4G.

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.

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.

Когда речь идет о выборе камеры для видеоконтроля, важно учитывать несколько характеристик устройства. Разрешение камеры, измеряемое в мегапикселях (Мрх), зависит от количества активных пикселей-сенсоров, размещенных на видеоматрице. Эти сенсоры преобразуют световой поток в электрические импульсы, которые затем декодируются в изображение на мониторе при помощи специального микрочипа, который также выполняет роль электронного затвора.

Для получения изображения в формате Full HD (1920х1080) достаточно разрешения 2.1 Мрх, что можно легко проверить, если умножить количество точек на дюйм. На больших территориях комбинированное применение нескольких видеокамер с разрешением 1-2 Мрх и одной-двух 3-5 Мрх может быть экономически оправданным решением. Это позволит установить устройства в местах, где может потребоваться высокая детализация и масштабирование изображения. Ориентиры для расчета количества пикселей в целях задач видеоконтроля приведены в таблице 1.

Необходимо помнить, что не количество мегапикселей определяет качество изображения. Однако количество пикселей влияет на эффективность и точность работы видеокамеры. Качество изображения зависит от технологий изготовления видеоматрицы, размеров пикселей, качества материала сенсоров, применения микролинз, ускоренной работы «электронного затвора» и других технологических факторов.

Например, современные американские CMOS-матрицы OmniVision OV2710 и Aptina AR0330 с разрешением 2,1 и 3,5 Мрх соответственно имеют существенно лучшую светочувствительность и меньший уровень шумов, чем их 5-мегапиксельные предшественники. Поэтому, при выборе камеры для видеоконтроля, важно учитывать не только количество мегапикселей, но и другие характеристики, которые также влияют на качество изображения.

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 статье рассматривается вопрос о размере матрицы по диагонали и его связи с количеством сенсорных элементов и разрешением. Размер матрицы измеряется в долях дюйма и может быть ½ (12,7 мм), ⅓ (8,47 мм) или ¼ (6,35 мм). Обычно считается, что чем больше площадь матрицы, тем большее количество сенсорных элементов она может вместить. Однако это правило не работает для бюджетных моделей камер, которые не имеют качественных светосильных объективов.

Так, например, в матрице 5 Мрх будет задействована только ее центральная область, что дает на выходе только 2,1 Мрх, формат Full HD. Это еще раз демонстрирует важность рассмотрения размера и разрешения матрицы только в комплексе с другими характеристиками камеры, прежде всего с типом и функционалом объектива.

Частота кадров в секунду - важный параметр для выбора системы видеонаблюдения. Она может изменяться от 8 до 30 кадров в секунду (FPS). Для "неподвижных сцен", таких как парковка, достаточно 8 FPS. Однако, если требуется наблюдение за оживленной трассой, то необходимо иметь не менее 30 FPS, особенно, если нужно распознать автомобильный номер. Важно также обратить внимание на разрешение камеры и на то, при каком разрешении поддерживается максимальная скорость записи. Иногда в рекламных целях обещают 30 FPS, но на практике эта частота доступна только для разрешения 640х480, а не для желаемого Full HD.

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.

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 – 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