Средства телевизионной охраны

Основными средствами телевизионной охраны являются теле­визионные камеры и мониторы.

Обычное разрешение аналоговых телевизионных камер для видеоконтроля составляет для черно-белых 380-450 ТВЛ и цвет­ных меньше — 300-320 ТВЛ, в системах высокого разрешения при­меняют камеры с повышенной четкостью, равной 500-600 и 375-450 линиям соответственно. Для обычного формата кадра (разме­ров по вертикали и горизонтали) 3: 4 изображение при разреше­нии 400 ТВЛ состоит из 1200000 пикселей.

Спектральная характеристика ПЗС матриц по сравнению с ха­рактеристикой глаза сдвинута в сторону более длинных лучей и захватывает инфракрасную область. Поэтому при инфракрасной подсветке возможно видеонаблюдение, незаметное для злоумыш­ленника. Эта особенность телевизионных камер на ПЗС камерах используется для создания ловушек злоумышленнику, который,: выбирая для движения темные места, попадает в зону видеонаблюдения.

Камеры обычной чувствительности позволяют наблюдать в сумерках, при освещенности 0,1-0,5 лк для черно-белых камер и 1-3 лк для цветных камер, а камеры высокой чувствительности -в условиях лунной ночи (порядка 0,01 лк).

Для обеспечения приемлемого качества изображения в ши­роком диапазоне освещенности объекта, в том числе мерцающем свете газоразрядных ламп, телевизионные камеры системы виде­онаблюдения оснащаются дополнительными устройствами: элект­ронным затвором, автоматической диафрагмой (автоирисом), авто­матической регулировкой усиления сигналов ПЗС-матрицы, гам­ма-коррекции, компенсации засветки и внешней синхронизации.

Так как для дежурного освещения все чаще используются га­зоразрядные лампы, мигающие с частотой питающего напряже­ния 50 Гц, то при наблюдении с помощью телевизионных камер, частота кадровой синхронизации которых отличается от частоты сети, возникает стробоскопический эффект. Он заключается в том, что на экране монитора в последовательные моменты времени на­блюдаются разные части изображения, которые зрительная систе­ма оператора интерпретирует как движущееся изображение в вер­тикальном направлении со скоростью, соответствующей разности мигания освещения и кадровой развертки камеры. Кроме того, при последовательном подключении нескольких камер с разной часто­той кадровой развертки к монитору в его блоке синхронизации воз­никает переходной процесс подстройки под частоту подключаемой камеры. В течение этого процесса на экране монитора наблюдает­ся искаженное хаотическое изображение, утомляющее оператора. Для исключения этих явлений к блоку синхронизации камеры по­даются сигналы внешней синхронизации от питающей сети или внешнего синхронизатора коммутатора или мультиплексора.

По конструктивному признаку телевизионные камеры делятся на корпусные и бескорпусные. Бескорпусные телевизионные ка­меры имеют малые габариты и устанавливаются в различных бы­товых предметах для скрытого наблюдения. Камеры для открыто­го наблюдения размещаются в защитных кожухах. Кожухи камер, устанавливаемых в отапливаемых помещениях, имеют разнооб­разную конструкцию, обеспечивающую установку на стене, в углу помещения или на потолке. Защитные свойства кожухов класси­фицируются в соответствии с международным стандартом двух­разрядным номером. Первая цифра в интервале 0-6 указывает на степень защиты кожуха от проникновения посторонних предме­тов (твердых тел диаметром от 1 мм до 50 мм, песка, пыли), вто­рая (в интервале 0-8) — от проникновения воды. Кожухи камер, применяемые на открытом воздухе, имеют прочный («вандалоус-тойчивый») корпус и устойчивое к удару стекло окошка перед объ­ективом. Шлицы винтов на кожухе имеют нестандартную форму или спиливаются. Для работы в широком диапазоне климатичес­ких условий они герметизируются, на них укрепляется солнцеза­щитный козырек, в них оборудуется подогрев. Некоторые кожухи имеют дополнительное оборудование — вентиляторы, дворники, омыватели стекла. Кожухи наружного наблюдения для исключе­ния возможности изменения злоумышленником ориентации камеры жестко закрепляются на стенах, столбах и других конструкци­ях по возможности на большой высоте (4-5 м).

Для осмотра пространства территории или помещения с по­мощью средне- и длиннофокусных объективов телевизионные ка­меры устанавливаются на дистанционно управляемых поворот­ных платформах 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.

Аналоговые телевизионные камеры со временем будут вытес­нены цифровыми камерами, в которых видеосигнал на выходе ПЗС оцифровывается и вся последующая обработка производится с сиг­налами в цифровой форме.

В простейшем варианте видеосигналы с телекамеры непос­редственно подаются на вход монитора по коаксиальному электри­ческому кабелю. При размещении телевизионных камер на боль­шом расстоянии от монитора передача видеосигнала может осу­ществляться по радиоканалу.

Мониторы, так же как и телекамеры, делятся на черно-белые и цветные. Они имеют размер экрана 7, 9, 12, 14, 15, 17, 21 дюйм и разрешающую способность выше разрешающей способности те­левизионных камер. При использовании в системе видеоконтроля обычных черно-белых камер используют мониторы с разрешени­ем 500-800 ТВЛ, для цветных — 300-400 ТВЛ. В системах высо­кого разрешения применяют черно-белые мониторы с разрешени­ем 900-1000 ТВЛ, цветные — 450-500 ТВЛ.

Основным элементом монитора, определяющим его размеры, разрешающую способность, цветовую гамму, яркость и контраст изображения, является электронно-лучевая трубка (кинескоп), жидко-кристаллическая или плазменная панели.

ЖК-мониторы имеют по сравнению с мониторами на ЭЛТ ряд

преимуществ:

•не излучают опасные электромагнитные поля, что существенно
повышает скрытность информации, отображаемой на экране;

•отсутствуют вредные для здоровья излучения (рентгеновские,
электрические, магнитные, электромагнитные);

•не чувствительны к внешним магнитным полям;

•более полно используется видимая поверхность экрана (поверх­ность экрана 15-дюймовых ЖК-мониторов соответствует повер­хности 16-дюймовых мониторов на ЭЛТ);

•имеют равномерное разрешение экрана по всей поверхности;

•отсутствует дрожание изображения по вертикали;

•значительное (на 40-50%) меньшее энергопотребление, большая компактность и меньший вес.

Но ЖК-мониторы пока проигрывают мониторам на ЭЛТ по яр­кости и насыщенности красок цветного изображения, углу его об­зора и цене.

Лучшими яркостными характеристиками обладают мониторы на плазменных панелях. Яркость и контрастность плазменных па­нелей сопоставимы с аналогичными характеристиками электрон­но-лучевых трубок, но они имеют меньшие габариты, массу, боль­ший срок службы и излучают вредные электромагнитные поля су­щественно меньшего уровня. Преимущества плазменных панелей особенно ощутимы при создании больших экранов. Поэтому про­слеживается тенденция постепенной замены мониторов на ЭЛТ на жидкокристаллические, а в будущем — на плазменные.

По мере увеличения количества установленных телевизион­ных камер возникает необходимость в повышении числа мони­торов. Однако при установке на рабочем месте охранника более 4-6 мониторов у него во время наблюдения быстро наступает пси­хологическая усталость, особенно при использовании мониторов с электронно-лучевыми трубками. Так как дрожание изображения на них становится особенно заметным в периферической области зрения, то при увеличении количества мониторов возрастает вред­ное влияние дрожания изображения на зрение. Поэтому для охран­ного телевидения предпочтительными являются более дорогие мо­ниторы с частотой кадровой развертки в 100 Гц.

С целью снижения нагрузки на оператора и повышения эф­фективности видеоконтроля применяют видеокоммутаторы, ви­деоквадраторы, мультиплексоры, детекторы движения, специ­альные видеомагнитофоны и так называемые видеоменеджеры на базе компьютеров.

Современные видеокоммутаторы делятся на коммутато­ры последовательного действия и матричные видеокоммутаторы.

Видеокоммутаторы последовательного действия подключают не­сколько (4-20) телекамер к одному монитору с последовательным автоматическим «листающим» и ручным режимами работы, поз­воляющие просматривать изображения всех камер или выборочно от некоторых из них. В современных коммутаторах предусматри­ваются: регулировка времени просмотра изображения каждой ка­меры; входы для сигналов тревоги от извещателей для быстрого подключения к монитору сигналов от ближайшей к извещателю камеры; «залповый» режим, который позволяет наблюдать участ­ки охраняемой зоны, на каждом из которых устанавливаются нес­кольких камер. Видеокоммутаторы последовательного действия являются простыми устройствами с ограниченными возможностя­ми и постепенно вытесняются матричными видеокоммутаторами с существенно большим набором функций.

Матричные видеокоммутаторы имеют встроенный процессор и обеспечивают дополнительно к функциям последовательных ви­деокоммутаторов вывод на экран монитора: изображений от камер в любом порядке с управлением их поворотными устройствами и вариообъективами, номеров камер и названий помещений, в ко­торых они установлены, сообщений о сигналах тревоги, текуще­го времени, даты, инструкции оператору и др. Указанные функции позволяют создавать гибкие и наращиваемые системы охраны объ­ектов защиты.

Видеоквадраторы (разделители экранов) 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. Различают видеоквадраторы «реального времени», обеспечивающие смену изображений одновременно на всех квадратах экрана монитора, и видеоквадраторы последовательного типа с последовательным пе­реключением изображений в квадратах. Квадраторы имеют также дополнительные (по количеству камер) тревожные входы для под­ключения средств сигнализации, обеспечивают вывод на полный экран изображения от соответствующей камеры, остановку кадра, передачу сигналов тревоги на другие средства и запись на видео­магнитофон.

Видеомультиплексоры — устройства, выполняющие времен­ное мультиплексирование, первоначально создавались для обеспечения записи видеосигналов от нескольких (до 16) камер на одну видеокассету и непрерывное воспроизведение видеосигналов од­ной камеры. Современные дуплексные и триплексные мультиплек­соры обладают широкими функциональными возможностями, в том числе позволяют просматривать на экране мониторов изобра­жения от одних камер и записывать на видеомагнитофон сигна­лы от других камер. Записанные изображения могут просматри­ваться в полноэкранном формате, режимах квадрированного экра­на, «картинки в картинке» и мультиэкрана. Многие мультиплек­соры имеют дополнительные функции, в том числе: двухкратно­го увеличения воспроизводимого изображения и просмотра ранее сделанных записей одновременно с текущей записью изображений с работающих камер, встроенные детекторы движения, генерато­ры титров, даты и времени. Широкий набор встроенных функций и возможность программирования микропроцессора с помощью функциональных клавиш или клавиатуры персонального компью­тера позволяют использовать мультиплексор как устройство уп­равления до 256 камер системы видеоконтроля.

Видеодетектор движения представляет собой автономный или встроенный в мультиплексор электронный блок, который за­поминает текущий кадр изображения, сравнивает его с последу­ющим и выдает сигнал тревоги при несовпадении сравниваемых изображений. Различают аналоговые и цифровые детекторы дви­жения. В аналоговых детекторах сравниваются уровни сигналов одинаковых элементов изображения. При попадании в зону наблю­дения объекта, отсутствующего на предыдущем изображении, из­меняются соответствующие яркости элементов его изображения и уровни сигналов. Если эти изменения превышают установленный порог, детектор движения выдает сигнал тревоги. Введение поро­га снижает вероятность ложных тревог из-за электрических помех или природных явлений в зоне наблюдения (дождя, снега и др.). Сигнал тревоги подается при превышении этой разности более по­рогового значения.

В цифровых извещателях создаются предпосылки для сущест­венного повышения помехоустойчивости путем введения в память микропроцессора участков изображения, изменения в которых вы­зывают сигнал тревоги. Для этого поле изображения разделяется на большое количество ячеек, из которых составляют участки сравнения произвольной конфигурации. В эти участки не включа­ются, например, качающиеся ветви деревьев, пол, помещения, по которому могут пробегать грызуны и другие объекты, не связан­ные с злоумышленником или его действиями. В ряде видеодетек­торов можно задавать программным путем также характеристи­ки прогнозируемого движения злоумышленника: начало, направ­ление и скорость движения человека, время суток и др. Например, все входящие в помещение люди вызывают сигнал тревог, а вы­ходящие — нет. Видеодетектор в виде автономного блока может быть сопряжен с любым средством системы видеоконтроля.

Для регистрации и документирования изображений видеока­мер применяются специализированные видеомагнитофоны, ко­торые в отличие от бытовых обеспечивают существенно большую длительность записи: от 24 часов 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 часов 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.

Современные методы M-JPEG сжатия цифрового видеосигна­ла в 15-25 раз без ухудшения качества обеспечили существенные преимущества цифровой видеозаписи:

•запись практически не подвержена старению и может хранить­ся сколь угодно долго;

•при копировании не происходит ухудшения качества изображе­ния копий;

•простота выбора любого кадра изображения, его вставки в до­кумент и распечатывания изображения на обычном принтере.

Для регистрации отдельных кадров видеоизображения на бу­маге применяются видеопринтеры, которые позволяют зафикси­ровать изображение контролируемой зоны на бумаге.

Провода кабелей электропитания, передачи видеосигналов, управления для исключения возможности их перерезывания или вытягивания помещаются в металлические рукава или трубы.

Средства освещения

Средства освещения включают:

•осветительные приборы;

•устройства управления освещением;

•кабели электропитания.

В качестве осветительных приборов применяются светиль­ники подвесные и консольного типа, а также прожекторы. Светильники наружного освещения закрываются небьющими­ся колпаками (плафонами) или металлической сеткой. Прожектор представляет собой осветительный прибор дальнего действия, в котором свет концентрируется посредством светооптической сис­темы — металлического зеркала или линзы, в фокусе которых раз­мещается источник света. В зависимости от мощности прожектора диаметр отражателя составляет 25-50 см.

В качестве источников света используются различные лампы накаливания, газоразрядные лампы и ИК-прожекторы.

Вакуумные, криптоновые и галогенные лампы накалива­ния напряжением 220 В 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 большего, 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. В зависимости от того, 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 применяются для освещения улиц и открытых пространств, а люминесцентные лампы — для освещения закрытых помещений (комнат, коридоров). В зависи­мости от 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. Под цветовой понимается температура раскаленного тела, спектр излучения которого совпадает со спектром рассматриваемого источни­ка света. 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.

Для скрытого телевизионного наблюдения за действием зло­умышленника применяются также ИК-осветители. 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 угле рассеянии (10-20)°.

Кабели электропитания осветительных приборов прокладыва­ются, как правило, под землей или в металлических трубах вдоль забора и стен зданий. Допускается использование воздушных се­тей электропитания, расположенных на территории таким обра­зом, чтобы исключалась возможность их повреждения, прежде все­го, из-за ограждения.