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.

Выбирая подходящую видеокамеру, необходимо обратить внимание на ряд важных параметров, таких как разрешение, размер матрицы и частота кадров. Чем больше эти параметры, тем более детализированное изображение можно получить. Однако, имейте в виду, что высокое качество видео потребует больших объемов трафика и занимаемого места на жестком диске.

Иногда, вы можете услышать критику от некоторых пользователей, которые замечают низкую частоту кадров у камер. Такие видеокамеры могут работать всего на 8 FPS (кадров в секунду). Однако, стоит отметить, что этого будет достаточно для обеспечения безопасности на охраняемом объекте, так как злоумышленник не сможет уклониться от съемки за одну восьмую секунды.

Кроме того, помимо параметров изображения, также важно обратить внимание на микрофон (встроенный, выносной или отсутствующий) и материал корпуса (антивандальный, пластиковый и т.д.). Учтите, что выбирая камеру, необходимо учитывать не только ее технические параметры, но и особенности места, где она будет размещена.

Многие эксперты обладают умением модернизировать камеры видеонаблюдения простыми средствами.

Это позволяет снизить затраты на обустройство охранной системы.

Например, применение глазной оптики в виде минусовых линз с силой 10-15 диоптрий, позволяет увеличить угол обзора камеры примерно на половину от номинального.

Альтернативным решением является защита хрупких WEB-камер путем их упаковки во всепогодные корпуса из-под галогеновых проекторов.

Добавление внутрь силикагеля помогает регулировать влажность внутри корпуса.

Конечно, мастерить своими руками не под силу каждому, но у кого знает, какие решения будут выбраны при наборе опыта.

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.

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.

В статье рассматриваются два типа матриц для видеокамер - CCD и CMOS. CCD также известна как ПЗС, а CMOS - как К-МОП или К-МДП.

Матрица CCD, хотя и обладает более высоким качеством изображения, требовательна к климатическим условиям. Она может быть повреждена даже от прямых лучей солнца или сезонных температурных перепадов, поэтому не рекомендуется использовать ее для уличных камер. Кроме того, CCD-сенсоры с высоким разрешением стоят в разы дороже CMOS-матриц и используются только в профессиональных камерах наблюдения, где есть необходимая защита и оптика.

Сенсорные видеопанели CMOS последнего поколения ничуть не уступают CCD-матрицам в качестве изображения. Это означает, что владельцы систем видеонаблюдения могут создавать свои системы сами, используя CMOS-матрицы, и тем самым экономить деньги. Разница в качестве изображения между матрицами незаметна для не специалистов в области техники.

При рассмотрении матрицы камеры, важным параметром является ее размер по диагонали, который измеряется в долях дюйма: ½ (12,7 мм), ⅓ (8,47 мм) или ¼ (6,35 мм). Обычно считается, что чем больше площадь матрицы, тем больше она может вместить сенсорных элементов. Однако, это правило не работает в бюджетных моделях, где объективы имеют низкое качество светосилы.

Так, в матрице 5 Мрх будет использована только ее центральная область, давая на выходе только 2,1 Мрх, то есть формат Full HD. Этот факт подчеркивает важность рассмотрения размера матрицы в сочетании с другими характеристиками камеры, прежде всего, с типом и функционалом объектива.

Частота кадров играет важную роль при записи видео. В зависимости от того, какую сцену вы хотите запечатлеть, потребуется определенное количество кадров в секунду (FPS). Если вы оцениваете статические картинки, такие как парковочное место, тогда 8 FPS вам с лихвой хватит. Но, если вы хотите записать движущуюся картинку, например, оживленную трассу, то вам нужно будет записывать не менее 30 FPS, особенно если вы планируете распознавать номера автомобилей.

Важно понимать, что при выборе разрешения также следует обращать внимание на максимальную скорость записи. Возможно, на рекламной информации для камеры будет написано, что она поддерживает 30 FPS, но по факту эта функция может быть доступна только для разрешения 640x480, а не для полного HD. При выборе камеры стоит обратить внимание на это, чтобы избежать разочарования в будущем.

Согласно данной статье, светочувствительность камеры, измеряемая в луксах (лк), для сумеречных условий эксплуатации начинается от 1 лк, в то время как для ночных — от 0,01 лк. Эта величина напрямую зависит от размера сенсорных элементов на матрице - чем больше площадь поверхности пикселей, тем выше становится светочувствительность. С помощью размещения микролинз над и между сенсорами, можно технологически увеличить светочувствительность и улучшить качество захвата изображения.

Однако, возникает проблема в темноте: скорость преобразования света в электричество и далее в изображение определяется скоростью его накопления в сенсорных элементах. Это означает, что активность пикселей зависит от освещенности. В темноте заряд в элементах накапливается медленно, что может привести к выбору неправильного выдержки и порождению "электронных" шумов, влияющих на качество и цветность получаемых изображений.

Для решения этой проблемы можно сократить время экспозиции (выдержку) либо сократить время накопления заряда в 4-5 раз (до 1/120-1/150 секунды ночью). Однако, этого недостаточно и не факт что будет работать как следует с более старыми матрицами. Скорость срабатывания электронного затвора видеокамеры может быть регулирована с помощью встроенной функции Sens-UP (или DSS), а также могут быть использованы технологии подавления шума DNR (3D-DNR, 2D-DNR, SSNR), чтобы облегчить "вес" видеопотока (объем записываемых данных) и одновременно улучшить качество изображения.

Описание оптического объектива и зума в видеокамерах

Многие видеокамеры имеют оптический объектив и зум, которые обладают следующими характеристиками:

1. Фокусное расстояние, которое может быть постоянным, изменяемым вручную или дистанционно управляемым. Обычно находится в диапазоне от 4 до 9 мм.
2. Диафрагма может быть фиксированной или управляемой. Например, Direct Drive или Video Drive.
3. Функция автоматической регулировки освещенности (ALC) путем настройки диафрагмы. Это помогает выделить объект на фоне наиболее ярких участков кадра или затемнить объект на фоне наиболее светлых участков.
4. Функция компенсации задней подсветки (BLC).
5. Автоматический баланс белого (AWB) и подстройка баланса белого под изменяющуюся освещенность (ATW).
6. Функция расширенного динамического диапазона с цифровой обработкой сигнала (D-WDR или просто WDR). Она повышает качество ярких и темных участков на одном кадре. Важно указать заявленное числовое значение данной функции, предоставляемое производителем.
7. Функция выборочной компенсации (ATR), которая улучшает контраст и цветность объекта при наличии ярких и темных участков в кадре.
8. Функция защиты от встречного направленного засвечивания (HLI). При этой функции источник света захватывается, и область попадания его лучей на матрицу затемняется.
9. Функция автоматической регулировки усиления видеосигнала (AGC) при пониженной освещенности объекта в 4-10 раз (в интервале от 12 до 20 дБ).
10. Функция цифрового увеличения (ePTZ), которая позволяет просматривать отдельные участки на увеличенном масштабе без потери качества.
11. Функция детекции движения объектов (MD). Она настраивается по уровню чувствительности и расположению объекта на картинке и повышает вероятность обнаружения нежелательных событий.
12. Также может присутствовать другие функции или их отсутствие.

Однако важно помнить, что оптический объектив является ключевым элементом, через который проходит свет до матрицы. Поэтому необходимо, чтобы его качество, светосильность и оптическое разрешение соответствовали уровню видеосенсора, а не наоборот.

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