Расчет Системы Видеонаблюдения

В данном разделе мы подробно рассмотрим как можно самостоятельно произвести расчет системы видеонаблюдения.

Мы подробно остановимся на общем анализе требований, критериях подбора камер видеонаблюдения, оптимальном размещении видеокамер, расчете фокусного расстояния объективов, научимся оценивать требуемый сетевой трафик и рассчитывать объем видеоархива.

Как правило исходными данными для расчета видеонаблюдения могут выступать:

• План местности или поэтажные планы помещений (желательно получить план местности в электронном виде, если есть бумажный, то для работы с программой IP Video System Design Tool можно отсканировать планы помещений, оптимальное разрешение 2000х2000 точек).
• Перечень и характеристика защищаемых объектов (описание помещений, высота потолков, наличие ночного освещения).
• Описание желаемого результата (будет ли вестись 24 часовая запись, длительность хранения записей, перечень защищаемых входов, проходов, выходов и особо охраняемых помещений, требование по качеству видеозаписей, например, возможность распознавать лица сотрудников, или возможность получить изображения такого качества, которое позволит осуществить идентификацию неизвестного Вам человека)
• Ограничения и пожелания заказчика ( ограничение по бюджету или числу камер, тип камер: фиксированные или поворотные, аналоговые или сетевые камеры, тип видеорегистратора: DVR / компьютер с программным обеспечением для видеозаписи).

На выходе мы должны получить несколько документов составляющие проект: спецификацию оборудования, чертежи зон видеокамер, структурную схему, кабельный журнал, пояснительную записку. Не будет лишним включить в пояснительную записку к проекту изображения с камер полученные в результате трехмерного моделирования с помощью программы IP Video System Design Tool.

Более подробно почитать о содержании пояснительной записки проекта можно прочитать в разделе «Проект системы видеонаблюдения» (в процессе написания).

Возвращаясь к расчету системы видеонаблюдения мы начнем с определения количества и выбора оптимального размещения камер.

Подбор камер, оптимизация размещения и расчет разрешающей способности видеокамер

Таблица 1. Таблица осмотра объекта объекта

Для расчета видеонаблюдения воспользуемся версией 7 программы IP Video System Design Tool (демонстрационная версия допускает возможность работать с программой в течении 45 дней с небольшими ограничениями. Более подробную информацию можно найти на сайте даннойпрограммы для проектирования системы видеонаблюдения).

Шаг 1. Загрузка плана помещений

В качестве первого шага, требуется загрузить в программу план помещения (карту местности). Если существующего плана помещения нет, то его можно «нарисовать» с помощью инструмента Добавить
стену
. Чтобы загрузить план помещения в программу IP Video System Design Tool требуется на вкладке План
Помещений
щелкнуть правой кнопкой мыши в центр пустого плана помещений и во всплывающем меню выбрать Фон / Загрузить картинку
.

Рис. 1. Загрузка плана помещения для расположения камер.

В версии 9 загрузка подложки выполняется несколькими путями.

Шаг 2. Добавление стен и других тестовых объектов

Для придания большей реалистичности и схожести с охраняемым объектом добавим стены, двери, окна и другие тестовые объекты. Все эти операции производятся на вкладке План Помещений
.

Рис 2. Трехмерный вид плана помещений с добавленными стенами

Чтобы выбрать какую именно тип стены мы добавляем следует либо щелкнуть в маленький черный треугольник кнопки Добавить Стену
, либо щелкнуть эту кнопку правой кнопкой мыши.

На данном шаге мы можем добавить камеры, уточнить некоторые параметры камеры и посмотреть как такие параметры как фокусное расстояние и высота установки камеры влияют на зону обзора. Программа может вычислить как зону обзора по указанному фокусному расстоянию, так и наоборот, по заданной ширине зоны обзора и указанному размеру матрицы камеры рассчитать фокусное расстояние объектива. На вкладке Чертеж установки камеры
отображается вид сбоку для текущей камеры позволяющий оценить мертвую зону и угол наклона камеры. Регулировать угол наклона камеры к горизонту можно увеличивая или уменьшая параметр Высота
(м.)
в группе Область видимости
. Этот параметр определяет какой высоты объект будет виден на указанном параметре Расстоянии от камеры (м.)
.

На вкладке Планы помещений
(вид сверху на план помещений) по углам зоны обзора выбранной камеры отображаются прямоугольные маркеры желтого цвета. Эти маркеры, наряду с красным прямоугольным маркером направления камеры можно перемещать мышью, регулируя ширину зоны обзора, и максимальное расстояние от камеры до самого удаленного интересующего нас объекта.Используя зеленый маркер можно перемещать камеру по плану помещений.

Также можно легко изменить направление выбранной камеры с помощью окна 3D Вид с камеры удерживая нажатой левую кнопку мыши и и при этом перемещая мышь вверх-вниз или вправо-влево.

Шаг 4. Расчет необходимого разрешения камеры

Как правило, чем ниже требования заказчика к необходимости распознавания, тем меньшим числом камер можно обойтись.

Программа IP Video System Design Tool показывает цветом зоны мониторинга (синий), детектирования (светло зелёный), распознавания (желтый) и идентификации (розовый).

Рис 4. Зоны обзора камеры.

Зеленый — зона где возможно детектирование присутствия человека,  желтый — зона распознавания известного оператору человека (125 пикселей на метр), Розовый — зона идентификации (250 пикселей на метр).

Шаг 5. Оптимальное размещение камер видеонаблюдения

Теперь перемещая камеры по плану помещений, изменяя размер зон обзора и задавая новые значения параметров Разрешение Камеры
мы можем добиться полного покрытия зонами обзора камер всех важных областей на плане помещений в соответствии с целями определенными заказчиком. При этом благодаря трехмерному моделированию, мы можем оптимизировать систему видеонаблюдения по таким критериям как: – использование минимального числа камер – обеспечения максимального покрытия, и сокращения мертвых зон

После оптимизации размещения камер, мы можем скопировать таблицу камер в Excel или Open Office для подготовки Спецификации Оборудования. Получившиеся изображения камер можно скопировать в пояснительную записку проекта видеонаблюдения.

Упрощенная формула для расчета места на жестком диске выглядит так:

СетевойТрафик (в мебагитах в секунду) = СреднийРазмерКадра(Кб) * 1024 * 8 * FPS * ЧислоКамер / 1000000.

Объем видеоархива (ГБ) = СетевойТрафик * ЧислоДней * 24 * 60 * 60 / 1000.

В данном случае мы получаем десятичные гигабайты (10 в девятой степени, а не 2 в тридцатой степени), то есть те гигабайты которые указывают производители жестких дисков при маркировке своей продукции. IP Video System Design Tool может вычислить как средний размер кадра, в зависимости от выбранного метода компрессии MJPEG, H.264, MPEG-4 (и JPEG 2000 начиная с версии 7) и разрешения видеокамеры, так и посчитать все остальные параметры. Для перехода к расчету необходимого объема видеоархива и требований к локальной сети для сетевых IP камер требуется переключиться на вкладку Трафик и Объем диска
.

Для расчета объема видеоархива и оценки сетевого трафика, в минимальном объеме требуется указать следующие параметры: – Разрешение камеры из списка в столбце Разрешение
. – Тип видеокомпрессии в столбце Видеосжатие.
– Скорость видеопотока (число кадров в секунду) в столбце FPS
. – Количество камер с вышеуказанными параметрами. – Длительность хранения видеозаписей в днях. При этом будет рассчитан и отображен в текущей строчке сетевой Трафик, Мб/с
и размер видеоархива для хранения видеозаписей данной группы камер Объем, Гб
. Дополнительно будет отображен Битрейт
каждой камеры, и средний Размер Кадра, Кб
. Суммарный размер видеоархива и общая оценка сетевого трафика отображаются в нижней части окна. Если у Вас используется камера с разрешением, отсутствующем в выпадающем списке, то можно добавить это разрешение в программу можно в специальном окне, выбрав пункт меню Настройки / Пользовательские Разрешения
.

В ряде случаев, в качестве входных данных мы знаем точный битрейт камеры, или знаем средний реальный (измеренный) размер кадра. В таких случаях можно ввести данные параметры в соответствующие поля и расчет будет основан на введенных пользователем значениях.

IP Video System Design Tool позволяет также учитывать более сложные случаи. Например если запись ведется по расписанию, или же если в определенные часы в здании никого нет. В таком случае можно ввести в программу расписание записи и среднюю активность в определенные часы. Для этого убедитесь что отображается столбец %Записи
и нажмите на кнопку «…». Если данный столбец не отображается то щелкните в строчки расчета правой кнопкой мыши, выберите пункт всплывающего меню Отображать/Скрыть столбцы
.

В появившемся окне % Записи
можно рассчитать средний процент времени суток в течение которого осуществляется запись, для этого введите расписание работы объекта (кнопка Добавить Интервал
) и укажите приблизительную активность, в случае если для управления записью используется детектор движения. В случае же постоянной записи следует указать активность 100%.

Дополнительно для уточнения оценки трафика для потоковых методов видеокомпрессии можно использовать столбец % Движения
, который позволяет скорректировать коэффициент компрессии для сцен с большим или меньшим числом движущихся элементов. Результат может быть скопирован в Microsoft Word, Excel или программное обеспечение OpenOffice через буфер обмена (Правая кнопка мыши, пункт меню Копировать камеры ). Для корректного копирования русских букв убедитесь, что в обеих программах включена русская раскладка клавиатуры.

Тестовую версию IP Video System Design Tool 7 с помощью которой осуществлялся расчет можно скачать с основной страницы программы по адресу:  www.jvsg.com/ru

Данную статью  можно скачать по этой ссылке: raschet-videonabludenia.pdf.

Далее: Проектирование видеонаблюдения в IP Video System Design Tool версии 9, Моделирование зоны обзора камер, Решение практических задач видеонаблюдения.

отзывы и комментарии пользователей IP Video System Design Tool

Чтобы воспользоваться онлайн-калькулятором и получить искомые значения суммарного объема жесткого диска дли будущей системы, необходимо заполнить следующие поля:

• разрешение изображений;
• кодек сжатия данных;
• сложность сцены – чем больше в кадре мелких и подвижных элементов, тем выше это значение;
• процент движения в кадре;
• размер изображения;
• количество кадров в секунду;
• количество часов записи в сутки с одной камеры;
• количество суток записи;
• количество камер.

Система выдаст необходимый объем жесткого диска для реализации поставленной задачи и посчитает минимальную пропускную способность локальной сети.

Расчет видеоархива IP камер

Провести расчет видеоархива IP камер системы видеонаблюдения можно вручную. Для этого требуется выполнить следующие действия:

1. Умножить количество записываемых кадров в час на размер 1 изображения в нужном разрешении. Результат – объем винчестера для ведения архива длительностью 60 минут с 1 камеры.
2. Умножить предыдущее значение на количество часов ведения архива в сутки. Результат – объем винчестера для содержания суточного архива с 1 камеры.
3. Умножить предыдущее значение на количество суток хранения архива. Результат – объем винчестера для фиксации данных с 1 камеры в течение заданного периода.
4. Умножить предыдущее значение на количество камер. Результат – размер жесткого диска для хранения видеоархива системы видеонаблюдения.

Чтобы упростить ручной расчет емкости хранения видео, можно пользоваться готовой таблицей.

Таблица предназначена для вычисления объема видеозаписи со скоростью 25 к/с на 1 час времени с 1 камеры.

При расчете устройств системы видеонаблюдения настоятельно предлагается осуществить (в минимальном размере) такие вычисления, как:

• • Угол охвата изображения (фокусного расстояния) устройств видеослежения и их численности;
• • Подбор источника питания;
• • Параметры регистрации видеоизображения;
• • Размер хранилища и, соответственно, периода записи видеорегистратора.

Содержание

Фокусное расстояние

Для систем видеоконтроля, работающих на аналоговом сигнале или цифровом, главные вычисления сильно похожи. По этой причине в первую очередь необходимо уделить внимание общим чертам, а затем рассмотреть нюансы.

Прежде всего, необходимо установить число видеоустройств в соответствующей структуре. Оно вычисляется, опираясь на то, сколько нужно камер для полного охвата контролируемого сектора слежения. В связи с тем, что на величину сектора обзора устройства видеонаблюдения влияет фокусное расстояние камеры, то для слежения за одной территорией может понадобиться разное число видеоустройств.

Для достоверного вычисления характеристик необходимо принимать во внимание цели видеослежения, состоящие в уровне точности передаваемой в центр управления камерами видеосъемки для каждого определенного сектора наблюдения. Цели достигаются на этапе разработки системы. Затем осуществляется выбор устройств видеоконтроля.

Все компоненты системы видеонаблюдения работают от напряжения в 12 вольт, значит далее необходимо вычислить нужную силу тока для определенного количества видеокамер. Для этого стоит узнать величину потребления каждой видеокамеры в паспорте оборудования и сложить данные величины. Как видно из картинке ниже ток потребления видеокамеры 240 mA или 0,24 А, умножаем на количество видеокамер, допустим у нас их 8, значит 0,24 A х 8 шт = 1,92 A. В итоге получается, что для запитки всех видеокамер достаточно блока питания в 2 А, но что бы блок питания работал корректно следует оставлять небольшой запас примерно в 20% от общей мощности потребления, то есть наш источник должен обладать не менее 2,3 А.

Не для кого не секрет, что чем выше разрешение видеокамеры, тем детализированней и больше охват кадра. Между тем не стоит гнаться за большими разрешениями ведь от их величины зависит и нагрузка на жесткий диск. Здесь можно выявить следующую зависимость, чем выше разрешение тем больший объем диска необходим при записи.

На самом деле разрешение в 1 — 2 MP достаточно для 90% видеосистем. Разрешение в 1MP 1280 х 720 принято считать HD — такая величина изображения оптимально подходит для квадратных компьютерных мониторов, 2 MP 1980 х 1080 — прекрасно раскрывается на мониторах и телевизорах с пометкой Full HD. Эти два разрешения создают правильное соотношение сторон, объекты записи выглядят наиболее естественно.

Для хранения видеозаписи видеорегистратор использует жесткий диск. Для расчета необходимого объема следует определиться с расписанием записи (сколько часов в день будет писать видеорегистратор
), возможна ли работа по детектору движения ( запись по детектору производится, только когда на объекте замечено движение в заранее заданной области, все остальное время камера не пишет
), скорости записи.

Скорость записи — количество кадров в секунду, которую способен записывать видеорегистратор. 

В реальном времени камера вещает картинку со скорость 25 кадров в секунду, такое значение еще называют «Real time» видео. Регистраторы, записывающие с такой скоростью стоят очень дорого, но и запись с таким параметром в 95% случаев деньги на ветер, тем более, что объем жестких дисков для такой скорости требуются значительно большие.

Для большинства случаев достаточно от 9 до 15 кадров в секунду, при таком значении выпадание важных кадров практически равно нулю и экономия места на диске будет достаточно неплохой.

На видео: Скорость записи при разном количестве кадров.

Кроме расчета расстояния от оптического центра объектива до матрицы видеокамеры, угла обзора устройства видеосъемки, присоединенного к всемирной паутине по указанному выше алгоритму, вычисление онлайн-видеоконтроля нуждается в установлении пропускной возможности линии передачи данных. Так, для витой пары пятой группы данный показатель эквивалентен ста мегабит в секунду. В зависимости от быстроты передачи информации определенных устройств видеосъемки, устанавливается их число, которое способен пропустить один канал.

Все упомянутое справедливо и для сетевого оборудования систем, работающих на цифровом регуляторе. В случае, если для питания устройств видеозаписи применяется подпитка напряжением напрямую от канала передачи информации (Power over Ethernet), то помимо прочего необходимо принимать во внимание производительность и параметры конструкции. Создание беспроводных сетей с применением устройств видеосъемки Wi-Fi нуждается в вычислении возможной дальности их записи, характеристик маршрутизатора и др.

По большому счету, людям, не обладающим особыми познаниями, за такие вычисления для крупных систем браться не стоит, поскольку существует достаточно большое количество тонкостей при подборе системных устройств, их параметров, правильной расстановки элементов системы, создания устройств хранения, состоящих из нескольких винчестеров и т.д. Прежде всего, это относится к проблемам внедрения системы онлайн-видеоконтроля с функционирующей местной сетью предприятия.