Теоретический курс — IP видеонаблюдение подойдет для начинающих специалистов или для тех, кто хочет знать, как и из чего состоит система видеонаблюдения. Данный курс написан таким образом, что бы не занимать много времени для его изучения. Только основные и необходимые знания для построения систем IP и аналогового видеонаблюдения.

Теоретический курс-IP видеонаблюдение

Система видеонаблюдения — IP видеонаблюдение

Система видеонаблюдения состоит из многих устройств, таких как : камера наблюдения, устройств хранения видео архива (видеосервер, видеорегистратор, карта памяти sd), блоков питания или poe коммутаторов, передатчиков видеосигнала, которые при взаимодействии друг с другом создают систему предназначеную для просмотра и хранения видео архива с целью ведения безопасности на объектах.

Система видеонаблюдения

Оптика

Объективы могут быть: вариофокальный или фиксированный. Вариофокальный объектив- может менять угол обзора камеры (механически или автоматически). Фиксированный соответственно нет. Наиболее часто используется объективы с фокусным расстоянием 2,8 мм для фиксированного и 2,8-12мм вариофокал.

Угол обзора камеры наблюдения

Угол обзора камеры — область видимости камеры по горизонтали, вертикали и диагонали.

Калькулятор объективов — в данном разделе представлены разработанные Hikvision средства автоматизированного расчёта соответствующих характеристик.

Аналоговая система видеонаблюдения

Аналоговые системы видеонаблюдения представляют собой систему, где все камеры подключаются к аналоговому (или гибридному) видеорегистратору. Используют видео кабель для подключения аналоговых камер например: rg59 — коаксиальный кабель, совмещенный кабель КВК питание + видео или UTP5E для подключения видео камеры через пассивные или активные приемники/передатчики. Длинна видео кабеля не должна превышать 100 метров. Возможно и больше, но тогда потребуется использовать специальный регистратор и камеру. Например система POC — питание и видео передаются по одному видео кабелю. Или система AOC- передача питания и звука по одному кабелю. Эти технологии используются в оборудование Hikvision.

Возможность передать видео сигнал на большие расстояния при помощи приёмников/передатчиков. Они достигают длинны до нескольких километров. Применяется в таких случаях кабель типа витая пара utp 5e не ниже 5 категории. Передатчик устанавливается у камеры, а приёмник у регистратора. Есть пассивные передатчики и активные. Для подключения активных передатчиков потребуется питание в 12 вольт, и у камеры и у регистратора.

Удалённый доступ к просмотру камер осуществляется через видеорегистратор. Если видеорегистратор может подключиться к облаку, то для настройки удалённого доступа потребуется Id регистратора. Скачиваете приложение, с которым работает регистратор и вводите его id , затем логин и пароль. После чего доступ к регистратору открывается.

Управляемые PTZ камеры

Управляемые PTZ (Pan, Tilt, Zoom) аналоговые камеры подключаются к регистратору витой парой по 485 интерфейсу (для управления камерой), и конечно питание и видео. Если регистратор поддерживает управление камерой через коаксиал, то прокладывать витую пару не нужно. Управление будет производится по видео кабелю. Для управления IP PTZ камерами дополнительный кабель не требуется. Управление камерой производиться через интерфейс регистратора или через web интерфейс камеры. Мульти форматные аналоговые камеры работают в различных режимах: AHD, TVI, CVBC и т.д. При выборе режима меняется разрешение камеры. Управление режимами производится либо джойстиком на проводе камеры, либо через интерфейс видеорегистратора (если регистратор поддерживает данную функцию). Для подключения аналоговых камер к регистратору используют разъем BNC.

Вся видеоаналитика строится на видеорегистраторе. Пересечение линии, вторжение или выход из зоны и др. управляется непосредственно регистратором. Аналоговые камеры в отличие от ip камер не поддерживают видеоаналитику.

IP система видеонаблюдения

IP система видеонаблюдения строится на разводке кабеля типа витая пара (UTP). При переводе с аналоговой системы на IP, можно использовать коаксиальный кабель для подключения IP камер. Реализовать подключение можно с помощью передатчиков Ethernet по коаксиальному кабелю, или использовать комплект IP01H для подключения сразу 4-х камер.

Для подключения IP камер так же можно использовать существующую локальную сеть на объекте. Для безопасности сети следует использовать пароли для IP камер и серверов. Лишнем не будет использовать отдельный VLAN в рамках одной сети. Если IP камера поддерживает подключение к облаку, то эту камеру можно использовать, как автономную систему видеонаблюдения. Установив в нее SD карту памяти для просмотра архива. Подключается такая камера или с использованием SIM карты или к роутеру. Кабелем или по средствам беспроводного подключения Wi-Fi. При построении беспроводной системы видеонаблюдения на улице, следует уделить большое внимание стабильной и безотказной работы Wi-Fi сети.

Поскольку IP камеры поддерживают питание либо через блок питания 12В, либо через технологию POE, это дает гибкость при построении больших систем видеонаблюдения. При использовании подключения через POE (питание и данные передаются по одному кабелю) возможно сэкономить на разводке кабеля. И установки только POE коммутатора, для подключения нужного количества каналов. Один канал — одна IP камера.

Витая пара (UTP 5E) обжимается разъемом RG45.

Гибридная система видеонаблюдения

Гибридная система видеонаблюдения — это система состоящая из аналоговых и IP камер, которые подключаются к гибридному видеорегистратору или видеосерверу. На борту гибридного видеорегистратора есть BNC разъемы, для подключения аналоговых камер. Так как регистратор подключается в сеть (локальную), то при использовании коммутатора или роутера в локальную сеть можно подключить IP камеру, тем самым найти эту камеру регистратором и добавить ее для просмотра. Гибридные системы используют для расширения существующих аналоговых систем до IP. Количество IP каналов зависит от общего количества каналов на регистраторе.

С помощью гибридного видеорегистратора можно заменить аналоговые каналы на IP с полным замещением аналоговых камер.

Основы IP сетей

Основы IP сетей является фундаментальным вопросом по организации IP сетей в системах видеонаблюдения или СКУД. Очень много информации в интернете по вопросам IP сетей и наверное нет смысла ее переписывать с других сайтов. Ниже рассмотрены основные вопросы для понимания построения компьютерной сети для видеонаблюдения.

Топология сети

Шина — этот способ подключения подходит, когда требуется преодолеть ограничения на длину витой пары UTP 5E в 100 метров.

Звезда — наиболее часто встречается в построении сети для систем безопасности: СКУД, видеонаблюдение и т.д.

Кольцо — для подключении коммутаторов в кольцо, потребуется использование протоколов петли.

Избыточная топологи — избыточной топологией называют произвольную сеть с дополнительными подключениями коммутаторов между собой. Повышает надежность сети, но требует больших вложений. Так же требуется использование протоколов петли.

РЕКЛАМА

Подключение IP камер POE на расстоянии больше 100 метров

• Технология Extended POE — передача POE на расстоянии более 100 метров. При использовании UTP 5E — до 250 метров, а при использовании UTP 6E — до 300 метров.
• Установка промежуточных коммутаторов или POE удлинителей.

Структурированная кабельная сеть (СКС)— законченная совокупности кабелей связи и коммутационного оборудования.

IP сеть — сеть, построенная на базе стека протоколов TCP/IP

IP адрес — уникальный сетевой адрес узла в компьютерной сети.

Основы IP сетей

Сетевой коммутатор — устройство предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети.

При выборе сетевого коммутатора для системы видеонаблюдения следует обратить внимание на следующее:

1. Пропускная способность коммутатора должна принимать и отправлять потоки, которые задаются при проектировании системы видеонаблюдения. Если установить коммутатор не способный пропускать нужный поток данных, то велика вероятность, что вся сеть упадет.
2. Общая суммарная мощность выходов с POE коммутатора не должна превышать POE бюджет коммутатор.
3. Коммутаторы могут быть управляемые и неуправляемые. Управляемые коммутаторы — коммутаторы (L2 или L3 — второго и третьего уровня модели OSI) , которыми можно управлять через web- интерфейс или CLI — расширенный функционал. Неуправляемые коммутаторы — соответственно не имеют управления. Преимущества конечно у управляемых коммутаторах, т.к. функционал более гибкий. При использовании топологии сети (кольцо или избыточная топология) без управляемого коммутатора не обойтись. POE коммутаторы могут быть как управляемые, так и неуправляемые.

Агрегирование каналов — технологии объединения нескольких параллельных каналов передачи данных в сетях Ethernet в один логический, позволяющие увеличить пропускную способность и повысить отказоустойчивость сети. Организовать агрегирование каналов можно только на коммутаторах L2 или L3.

Сетевая модель OSI

№	Уровень	Передача
7	Прикладной	Данные
6	Представления	Данные
5	Сеансовый	Данные
4	Транспортный	Блоки
3	Сетевой	Пакеты
2	Канальный	Кадры
1	Физический	Биты

Битрейт

Что влияет на битрейт:

• Разрешение — чем больше разрешение, тем больше данных передается. Разрешение это количество точек (пикселей) по горизонтали и вертикали, из которых формируется изображение. SD — 720×480, 704×480, 352×480, 352×240 720×576, 704×576, 352×576, 352×288 HD — 1280×720, 1440×1080 Full HD — 1920×1080 UHD (4K) — 3840×2160 8K — 7680×4320
• Частота кадров — (FPS) сколько кадров в секунду передается например (от IP камеры к серверу). 4-8-12-25 (стандарт) или 50 кадров в секунду. Камеры подбирают (или настраивают частоту кадров) в зависимости от сложности сцены. Например для автомагистрали используются камеры с частотой 50 кадров в секунду. Но для менее активных сцен, например запасной выход или парковка используют частоту в 12 кадров в сек.
• Сжатие видео — можно разделить на покадровое (MGPEG, JPEG) и межкадровое сжатие. Основные кодеки H264, H264+, H265, H265 + и другие.
• Битрейт — постоянный CBR и переменный VBR Калькулятор битрейта и видеоархива.

DHCP — протокол динамической настройки узла, позволяющим сетевым устройствам получать автоматически: IP адрес, маску сети и DNS.

VLAN — виртуальная локальная сеть, в которой подключения строятся не на физическом уровне, а логическом.

POE — Передача электроэнергии через Ethernet (Power over Ethernet (PoE)) — технология, позволяющая передавать удалённому устройству электрическую энергию вместе с данными через стандартную витую пару в сети Ethernet. Данная технология предназначается для IP-телефонии, точек доступа беспроводных сетей, IP-камер, сетевых концентраторов и других устройств, к которым нежелательно или невозможно проводить отдельный электрический кабель.

POE стандарты:

• IEEE 802.3 af — не более 15w
• IEEE 802.3 at — не более 30w
• IEEE 802.3 bt — не более 60w

UPnP — это набор технологий, которые позволяют устройствам динамически пробрасывать порты.

Кабель для видеонаблюдения

В системах охранного телевидения используется следующий кабель для видеонаблюдения: коаксиальный, витая пара, оптоволокно и незабываем о беспроводной среде передачи.

Кабель для видеонаблюдения

• Коаксиальный кабель: Наиболее распространенным является кабель типа: RG 59, RG 6 и RG 11 (магистральный). Для подключения кабеля используется разъем BNC. BNC разъемы могут быть разные: под винт, под F-разъем. С помощью коаксиального кабеля можно подключить IP камеру, используя передатчик Ethernet.

• Витая пара: Наиболее распространенные UTP (без экрана) и FTP (экран из фольги). Витая пара делится на категории: 5 — 100Мб/с, 5Е — 100Мб/c, 1 Гб/c и 6 категория 1-10Гб/с. На концах витая пара обжимается (или расключается на патч панель/розетку) разъемами RG 45. Используя витую пару можно подключить аналоговые камеры на дальние расстояния через пассивные или активные приемники передатчики.

• Оптоволокно: разделим по типам, одномодовое и многомодовое. Передача данных может достигать несколько километров. Для распайки требуется специальное оборудование. Подключение IP камеры с помощью оптоволокна.
• Беспроводная передача: Наиболее распространенные стандарты Wi-Fi

802.11 b	11 Мб/c	30 метров
802.11 a/g	54 Мб/c	140 метров
802.11 n	600 Мб/c	250 метров

Компоненты системы видеонаблюдения

Компоненты системы видеонаблюдения состоя из устройств, таких как: камера (передатчик), передача данных (кабель, коммутатор или роутер) и устройства вывода данных (приемник, конвертер, монитор, программное обеспечение на сервере или видеорегистратор). Теперь обо всем подробнее:

Компоненты системы видеонаблюдения

Камеры наблюдения

Камеры видеонаблюдения служат для преобразования оптического изображения в электрический сигнал. Камеры можно разделить на группы: аналоговые и IP камеры. Так же по типу установки: уличные и внутренние. По управлению: управляемые PTZ и не управляемы. Форм-фактор: цилиндрические, купольные, миникорпусные, панорамные. И по типу подключения: проводные и беспроводные.

Аналоговые камеры

Стандарты аналогового сигнала: AHD, TVI, CVI, CVBC (устарел)

Подключение аналоговой видеокамеры: для подключения аналоговой камеры потребуется блок питания 12 вольт (можно импульсный), чтобы запитать ее. И видеокабель для подключения видео сигнала к видеорегистратору или видеосерверу. У камеры стандартные разъемы: BNC (мама) и питание (мама). Поэтому при подключении используют разъемы (папа). Длинна (коаксиального) кабеля не должна превышать 100 метров. как правило, если требуется подключить аналоговую камеру на расстоянии более 100 метров, то для ее подключения потребуется передать видео сигнал не по (коаксиальному) кабелю, а витой паре. Используя для передачи пассивные или активные приемники передатчики.

IP видеокамеры

Витая пара служит для объединения камер и регистраторов в одну сеть. При использовании приемников передатчиков Ethernet можно передать сигнал по коаксиальному кабелю. Если в камере есть передача данных по Wi-Fi, то соответственно камеру можно подключить по беспроводной связи. При этом питание в 12 вольт для камеры обязательно. При поддержке камеры подключения по POE, камеру можно подключить через POE коммутатор или инжектор. В этом случае, питание и данные передаются по одному кабелю (витая пара). Для увеличения длинны передачи сигнала используются передатчики и усилители. Или один из самых простых способов увеличить длину сигнала в более 100 метров — это установить промежуточные коммутаторы.

IP камера можно подключить к ПК и зайти в настройки используя браузер. Для входа в настройки IP камеры, нужно зайти в Web интерфейс камеры. Для этого нужно ввести IP адрес камеры в строку браузера и нажать ОК. Если в браузере еще не настроены ActiveX, то их необходимо установить. После чего будет доступно просмотр видео с камеры в реальном времени.

В компоненты системы видеонаблюдения можно отнести и программное обеспечение для видеонаблюдения. Программное обеспечение для систем видеонаблюдения — это специальные программы для доступа и управления IP камерами и просмотром архива. Как правило ПО работает по принципу клиент-сервер, где все камеры добавляются в серверное ПО, а просмотр и управление происходит на стороне клиента. Например: если используется система видеонаблюдения на базе Trassir, то все камеры подключаются к Trassir Server, а для удаленного подключения или удаленного локального подключения необходимо пользоваться Trassir Client. Жесткие диски так же устанавливаются в сервере. Как установить ПО сервер и клиент на ПК можно посмотреть небольшой мини курс на главной странице

Подключение IP камеры к ПО

Способы подключения IP камер: IP адрес — это самый распространенный способ подключения. Главное чтобы IP камера находилась в той же сети, что и сервер (регистратор). Но если ПО одного производителя, а камера другого, то скорее всего потребуется подключать по протоколу ONVIF. Потому что если мы добавляем камеру trassir к ПО Hikvision, то через добавления по IP адресу ПО не найдет камеру. Несмотря на то, что все сетевые настройки правильные. В ПО Hikvision можно добавлять камеры и оборудование Hikvison или Hiwatch. А камеры других производителе можно добавить через протокол Onvif или через RTSP поток.

Организация системы видеонаблюдения в офисе

Организация системы видеонаблюдения в офисе процесс не такой легкий, как может показаться на первый взгляд. При организации видеонаблюдения необходимо учитывать некоторые факты, которые помогут сэкономить деньги на материал и закупку оборудования. Система видеонаблюдения состоит из:

1. Камеры видеонаблюдения (IP или аналог)
2. Блока питания 12В или PoE коммутатора (для питания камер)
3. Видеосервера или видеорегистратора
4. Жесткого диска (для записи архива)
5. Кабельной продукции (UTP или комбинированного кабеля)
6. Разъемы (для подключения устройств)
7. Настройка оборудования. Удаленный просмотр.
8. Организация прав доступа к системе видеонаблюдения.

В первую очередь, при организации системы видеонаблюдения в офисе нужно определиться с выбором, какую систему выбрать? Аналоговую или IP.

Аналоговая система видеонаблюдения

При выборе аналоговой системы видеонаблюдения необходимо определиться с количеством видеокамер на объекте. И под это количество выбрать видеорегистратор. Один канал на видеорегистраторе необходим для подключения одной камеры. Если на объекте планируется установить 4 камеры, то и видеорегистратор нужен на 4 канала. Если например 7 камер, то необходимо купить видеорегистратор на 8 каналов. Аналоговые камеры не чуть не хуже IP камер по качеству записи видео. Оборудование для аналогового видеонаблюдения:

1. Аналоговая камера. При выборе камер необходимо подобрать форм фактор. Например для камер в помещении офиса лучше всего подходят камеры форм фактор — купол.
2. Блок питания 12 вольт для запитывания камер. Или БРП (блок резервного питания) с аккумулятором 7 А/ч
3. Разъемы BNC для подключения камер к видеорегистратору. (2 шт разъемов BNC для подключения одной камеры)
4. Кабель комбинированный для подключения камер. Например ЗC-2V+2×0.5 – cпeциaльный плocкий кoмбиниpoвaнный кaбeль видeoнaблюдeния (кoaкcиaльный c дoпoлнитeльными жилaми питaния) вo внeшнeй ПBX-oбoлoчкe бeлoгo цвeтa.
5. Видеорегистратор. Регистратор нужно подбирать под камеры. Если планируется установить камеры с разрешением 2 Мп, то нет смысла покупать регистратор с поддержкой камер 5Мп. Это лишняя трата денег.
6. Жесткий диск. Минимум на 1 Тб.
7. Вся система видеонаблюдения должна быть запитана от автомата (220В), который не будет отключаться от сети. Желательно подключить все оборудование от дополнительного автомата.

Аналоговые камеры так же можно подключить по витой паре, с помощью пассивных (или активных) приемников/передатчиков. На одну камеру необходимо два приемника|/передатчика. Таким образом, на одну витую пару 4 пар, можно подключить 4 аналоговые камеры. Пассивные передатчики используются для подключения камер на большие расстояния. Если площадь офиса небольшая, то лучше подключить аналоговые камеры по комбинированному кабеля.

Прежде всего, для установки аналоговой системы видеонаблюдения необходимо сделать разводку кабеля. На схеме показано, синим цветом питание для камер. питание может идти от камеры к камере, а видео кабель пробрасывается от камеры к регистратору. Каждая камера подключается к одному из каналов на регистраторе. На схеме обозначена красным цветом.

IP видеонаблюдение

Прежде всего нужно понимать, что IP система видеонаблюдения кардинально отличается от аналоговой системы. Это совсем другая технология. IP система видеонаблюдения имеет более широкие возможности при организации. Подключение камер может осуществляться по одному кабеля. (UTP- витая пара) при использовании технологии POE. Для подключения IP камер необходим коммутатор. Если используется технология POE, то соответственно POE коммутатор. Одна камера на один порт. Если на объекте планируется установить 4 IP камеры, то необходим коммутатор на 5 портов. 4 порта используются для подключения IP камер, а 5-й порт используется для подключения камер в локальную сеть. Оборудование для IP видеонаблюдения:

1. IP камера. Также выбираем форм фактор.
2. Блок питания 12 вольт или POE коммутатор
3. Разъемы RG45 (2 шт разъемов для подключения одной камеры)
4. Кабель витая пара. UTP 5E
5. Видеосервер. При установки IP системы в роли видеосервера может использоваться ПК с установленной программой для видеонаблюдения.
6. Жесткий диск.

Вся организация системы видеонаблюдения начинается с плана. Рисуем схему помещений всего офиса. И определяемся с местом установки камер и размещением видеорегистратора. Видеорегистратор лучше всего установить в помещении. где доступ к нему будет ограничен. Например в кабинете директора. Или в подсобном помещении, ключ от которого будет иметь только ответственное лицо.

Организация системы видеонаблюдения

Как видно на схеме, для организации видеонаблюдения в помещениях устанавливаются 6 IP камер. И в одном из помещений установлен видеосервер. Все камеры и видеосервер подключены к 8-ми портовому Poe коммутатору. с помощью витой пары (4 пары). Кстати, видеосервер можно подключить к Poe порту и не бояться, что он может выйти из строя. Так как сетевая карта понимает, что это POE порт, но питание для него не нужно.

Все камеры подключаются по витой паре. На концах обжимаются разъемами RG45. Конечно при таком варианте все камеры поддерживают технологию передачи по POE. То есть питание (48 вольт) и данные передаются по одному кабеля. Настройка IP адресов сделана схематично. Но это вполне рабочая схема. Если роутер с адресом 192.168.1.1, маской 255.255.255.0 , то и для всего оборудования подключенного к этой сети необходимо установить IP адреса в той же подсети.

Ноутбук подключенный по WI-FI, как и ПК подключенный с помощью кабеля имеют доступ к видеосерверу. Если это разрешено администратором.

При необходимости можно установить монитор для просмотра камер. По HDMI или VGA нужно подключить видеосервер к монитору. Если в планах нет установки монитора, то можно использовать один из ПК для просмотра и мониторинга системы видеонаблюдения. Установив на ПК CMS или клиентское ПО.