Подсистема наблюдения

Телевизионные средства наблюдения образуют так называемую систему шмкнутого телевидения (CCTV) или видеоконтроля, в которой передача ви­деосигналов от телевизионных камер к мониторам производится в пределах контролируемой (охраняемой) зоны, как правило, по кабелям.

В общем случае система вндеоконтроля включает следующие основные средства (рис. 6.5):

- передающие телевизионные камеры;

- устройства отображения видеоинформации - мониторы;

- устройства обработки видеоинформации (коммутаторы, квадраторы, мультиплексоры);

- устройства регистрации информации (бытовые и специальные видеома­гнитофоны);

- кабели, обеспечивающие электрические связи элементов системы ви­деонаблюдения. Средства телевизионного наблюдения обеспечивают:

- визуальный контроль за зонами и рубежами защиты;

- наблюдение за нарушителями рубежей охраны, определение их количе­ства, вооруженности, действий и намерений;

- контроль за действиями лиц охраны и персонала организации;

- запись видеоизображений для последующего обнаружения и опознава­ния злоумышленников, контроля и анализа действий сотрудников охраны.

Рис. 6.5. Схема системы видеоконтроля

В последнее время функции системы видеоконтроля дополняются проце­дурой автоматического обнаружения движущегося нарушителя, что су­щественно повышает эффективность его обнаружения при наблюдении.

На рынке представлен большой выбор разнообразных телевизионных ка­мер. Для применения в системе замкнутого телевидения телевизионные ка­меры подразделяются на черно-белые и цветные. Черно-белые камеры име­ют более высокую разрешающую способность и чувствительность, значи­тельно дешевле цветных. Однако цветное изображение более информатив­ное.

По конструктивному признаку телевизионные камеры делятся на корпус­ные и бескорпусные. Последние представляют собой печатную плату с ра­диоэлементами и светоэлектрическим преобразователем, изображение на мишень которого проектируется укрепленным на плате короткофокусным широкоугольным малогабаритным объективом. Бескорпусные телевизион­ные камеры имеют малые габариты/размещаются в различных предметах для скрытого наблюдения.

В качестве светоэлектрических преобразователей применяют в основном передающие камеры на приборах с зарядовой связью (ПЗС-матрицах) с раз­мерами мишени по диагонали 1/3, 1/2 и 2/3 и 1 дюйм. На основе матриц фор­мата 1/4 дюйма компанией Watec (Япония) созданы сверхминиатюрные ка­меры WAT-660 (29х29х16 мм) и WAT-704R (цилиндрической формы диа­метром 18 мм). ПЗС средней разрешающей способности обеспечивают раз­решение примерно 400 телевизионных линий, высокой разрешающей спо­собности- 600 линий. Чувствительность таких камер составляет 0.01-1 лк. Для поддержания на постоянном уровне яркости изображения на ПЗС в ус­ловиях широкого диапазона освещенности наблюдаемой территории камеры могут оснащаться электронным затвором, а объективы — автоматической диафрагмой.

В зависимости от конфигурации наблюдаемого пространства телевизион­ные камеры оснащаются объективами с постоянным и переменным фокус­ным расстоянием (от нескольких градусов до почти 180°). Объективы с ма­лым фокусным расстоянием (около 2.8 мм) обеспечивают просмотр про­странств большой площади, но получаемые изображения имеют мелкий мас­штаб. Кроме того, широкоугольные объективы вносят существенные искаже­ния в изображение.

Для осмотра пространства территории или помещения с помощью сред­не- и длиннофокусных объективов применяют дистанционно управляемые поворотные платформы с углом поворота в горизонтальной плоскости до 350 градусов и до 180 градусов в вертикальной плоскости. Если в процессе наблюдения наряду с получением панорамных изображений требуется рас­сматривать детали объектов наблюдения, то используются объективы с пере­менным фокусным расстоянием, управляемые с пульта оператором. При раз­мещении телекамер на открытом воздухе они устанавливаются в защитные и подогреваемые кожуха.

Для скрытого наблюдения применяют миниатюрные телекамеры с объ­ективами pin-hole (с «вынесенным входным зрачком») или специальные на­садки. У объективов pin-hole плоскость апертуры диафрагмы совпадает с входным зрачком. Такое расположение диафрагмы позволяет существенно уменьшить наружный диаметр входного зрачка без заметного снижения све­тосилы объектива. Например, японская миниатюрная камера «WAT-660» имеет размер 29.5х20.5х16 мм, чувствительность 0.8 лк, разрешение 380 ли­ний. При использовании объективов pin-hole с диаметром зрачка от 0.9 до 2 мм камеру можно встраивать в дверь, стену под обои, настенные часы, в корпус извещателя и др. предметы. Для скрытого наблюдения через неболь­шое отверстие используется также насадка в виде оптоволоконного кабеля диаметром около 2 мм и длиною 50 и более см с объективом на конце.

В простейшем варианте видеосигналы с телекамеры непосредственно по­даются на вход монитора по коаксиальному электрическому кабелю.

Мониторы, также как и телекамеры, делятся на черно-белые и цветные. Они имеют размер экрана 7, 9, 12, 14, 15,17, 21 дюйм (1 дюйм равен 2.54 см) и разрешающую способность до 1000 линий в центре экрана.

Однако при размещении на территории и в помещениях организации бо­лее 4-6 телекамер вариант «камера-монитор» создает большую психологиче­скую нагрузку на оператора, которому надо наблюдать одновременно за изо­бражениями на этих мониторах. Поэтому для уменьшения количества мони­торов между видеокамерами и мониторами включают коммутаторы, квадра­торы и мультиплексоры.

Коммутаторы позволяют подключать несколько (4-16) телекамер к одно­му монитору с последовательным переключением в ручном или автоматиче­ском режимах.

Квадраторы уменьшают количество используемых мониторов путем од­новременного показа на одном экране монитора нескольких изображений (4 и более). При этом экран делится на части по количеству телекамер.

Мультиплексор предназначен для обеспечения записи на видеомагнито­фон телевизионных сигналов от подключенных камер (обычно 4-16), наблю­дения на экране монитора изображений от камер и видеомагнитофона в лю­бой комбинации как по размерам изображений, так и по их количеству. В ря­де мультиплексоров устанавливаются встроенные детекторы движения, опо­вещающие оператора или включающие видеомагнитофон при изменении картинки на одной или нескольких камерах. Мультиплексоры являются наи­более совершенными устройствами для объединения сигналов от большого числа видеокамер, но и более дорогими.

Детекторы движения выпускаются также в виде отдельных блоков, со­прягаемых с другими элементами системы видеоконтроля. Степень измене­ния изображения (скорость движения злоумышленника), вызывающая сигнал тревоги, устанавливается оператором регулятором порога срабатывания. Для настройки детектора движения на оптимальный режим, при котором мини­мизируются ложные срабатывания и пропуск злоумышленника, необходимы определенные знания и опыт специалиста.

Для регистрации и документирования изображений видеокамер применя­ются специализированные видеомагнитофоны, которые в отличие от быто­вых обеспечивают существенно большую длительность записи: от 24 часа до 40 суток. Увеличение продолжительности записи достигается за счет записи с пропуском кадров (Time-laps recording), с уплотненной записью и записью по тревоге.

Наиболее распространенный вариант - записывается не каждый кадр, а выборочно. В видеомагнитофоне с длительностью до 24 часов записывается каждый 8-й кадр, а в варианте наиболее длительной записи - каждый 320-й кадр. Но при этом способе речь не записывается. На каждом кадре регистри­руется дата и время, что позволяет с точностью до минут восстановить собы­тия в случае возникновения нештатных ситуаций. По тревоге может осуще­ствляться также переход из медленных «time-lapse» режимов в один из более быстрых, вплоть до номинальной скорости.

В видеомагнитофонах с уплотненной записью устанавливаются умень­шенные видеоголовки и применяются видеокассеты с улучшенными характе­ристиками. За более продолжительную запись, например, до 12 ч с тройной плотностью на одну кассету, приходится платить ухудшением качества запи­си и несовместимостью со стандартом VHS.

В магнитофонах с записью по тревоге для обеспечению малого времени от подачи сигнала «Запись» до начала записи предусмотрен режим ожида­ния. В этом режиме лента видеокассеты заправлена, а видеоголовка постоян­но вращается. Для исключения протирания ленты вращающейся головкой лента медленно продвигается со скоростью 6 полукадров за 3 мин.

Для регистрации отдельных кадров видеоизображения на бумаге приме­няются видеопринтеры, которые позволяют зафиксировать изображение кон­тролируемой зоны на бумаге. К примеру видеопринтер Р-71Е («Mitsubishi») печатает изображение размером 200х148 мм за 3 с.

Важной составной частью подсистемы наблюдения является дежурное освещение. Оно создает дополнительное освещение охраняемых зон в ве­чернее и ночное время. Кроме того, дежурное освещение оказывает на зло­умышленника психологическое воздействие. Однако оно не должно помо­гать злоумышленнику в изучении системы защиты. Учитывая, что злоумыш­ленник избегает освещенных мест, то грамотно размещенные источники де­журного освещения могут направлять его движение в специально создавае­мые «ловушки», где высока вероятность его обнаружения и нейтрализации его действий.

В качестве источников света используются различные лампы и ИК-прожекторы. Применяют лампы накаливания и разрядные лампы.

Вакуумные, криптоновые и галогенные лампы накаливания общего на­значения выпускаются мощностью до 1000 Вт. Криптоновые лампы содер­жат нейтральный газ криптон, уменьшающий испарение вольфрама из раска­ленной нити лампы. В галогенной лампе температура нити повышена на 400-500 градусов относительно температуры вакуумных, что увеличивает свето­отдачу приблизительно в 1.5 раза. Сохранение более раскаленной вольфрамовой нити от перегорания в течение длительного (в 3-5 раз большем, чем вакуумных) времени эксплуатации достигается в результате так называемого галогенного цикла. С этой целью в колбу лампы вводят йод. Пары йода, взаимодействуя с парами вольфрама, образуют йодистый вольфрам - гало­ген, который вблизи нити при температуре 2700-2900°С разлагается на йод и вольфрам. Вольфрам оседает на нити и снова испаряется - галогенный цикл повторяется. Так как колба лампы разогревается до температуры 600-700°С, то ее изготавливают из кварцевого стекла. Она имеет меньшие размеры и не боится влаги.

Основной недостаток ламп накаливания - низкая световая отдача (10-26 лм/Вт) и сравнительно малый срок службы (1000-2000 ч).

Разрядные лампы имеют световую отдачу в 5-10 раз, а срок службы в 10-20 раз больше [85]. В зависимости оттого, что является основным источ­ником излучения, разрядные лампы делятся на следующие группы:

- газо- и паросветные, в которых излучение вызвано возбуждением ато­мов, молекул или рекомбинацией ионов газов, паров металлов (ртути, натрия) и их соединений;

- люминесцентные, источником света которых являются люминофоры, возбуждаемые излучением разряда;

- электродосветные, в которых свет излучают электроды, раскаленные в разряде до высокой температуры.

Газоразрядные лампы широко применятся для освещения улиц и откры­тых пространств, а люминесцентные лампы - для освещения закрытых поме­щений (комнат, коридоров). В зависимости спектра излучения люминофора люминесцентные лампы делятся на лампы дневного света (ЛД) со средней цветовой температурой 6740°К, белого света (ЛБ) - 3500°К, холодного бело­го света (ЛХБ) - 4300°К и теплого белого света (ЛТБ) - 2700-2800°К. Для сравнения цветовая температура ламп накаливания составляет 2700-2800°К, а солнечного света в полдень - 5400-5800°К. Но следует иметь в виду, что люминесцентные лампы создают широкополосные электромагнитные поме­хи и нуждаются в специальном пускорегулирующем устройстве.

Световой поток от разрядных ламп изменяется с частотой электропита­ния 50 Гц, что вызывает ухудшение качества изображения при наблюдении с помощью телевизионных камер. При несовпадении частот электропита­ния лампы и кадровой развертки телевизионной камеры изображение на экране монитора мелькает и изменяются цвета цветного изображения. Хо­тя в ряде телевизионных камер принимаются меры по устранению этих не­достатков, например, с помощью электронного затвора, для освещения объектов телевизионного наблюдения используются чаще лампы накали­вания.

Осветительные лампы укрепляются в светильниках, закрываемых стек­лянными колпаками или сеткой, или в прожекторах для освещения заливаю­щим светом открытых площадок. Прожектор представляет собой осветитель­ный прибор дальнего действия, в котором свет концентрируется посредством светооптической системы - зеркала (металлического или стеклянного) или линзы, в фокусе которых размещается лампа накаливания или газосветная лампа. В зависимости от мощности прожектора диаметр отражателя состав­ляет 25-50 см.

Для скрытого, в основном телевизионного, наблюдения за действием зло­умышленника применяются также ИК-прожекторы. В качестве источников ИК-света применяют лампы накаливания, закрытые непрозрачными для ви­димого света фильтрами, и полупроводниковые приборы (светодиоды). Светодиоды по сравнению с лампами имеют меньшие габариты, большую на­дежность и срок службы (5000 ч), но мощность их излучения мала. Поэтому в ИК прожекторах размещается большое количество светодиодов в виде мат­риц. Мощность оптического излучения ИК прожекторов составляет 50 Вт при регулированном угле рассеянии (10-20)°. Характеристики в ИК прожек­торах приведены в табл. 6.13.

Таблица 6.13.