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.

При выборе видеокамеры для мониторинга и записи нужно обращать внимание на множество характеристик, одними из которых являются разрешение, размер матрицы и частота кадров. Чем эти параметры выше, тем более детальными будут получаться изображения, но и требования к линии связи станут выше. Поэтому следует учитывать возможные нагрузки на каналы связи и ресурсы для архивации данных.

Некоторые люди критикуют низкую частоту кадров в 8 FPS, но стоит задуматься, какой злоумышленник сможет уклониться от съемки за время менее 0,125 секунды — одной восьмой секунды? Кроме того, низкая частота кадров значительно экономит трафик и при тех же ресурсах связи можно установить несколько камер с 8 FPS вместо одной с записью в 24 FPS. Если ваша задача — обеспечить безопасность охраняемого объекта, то низкая частота кадров будет справляться с задачей достаточно хорошо.

Еще одним важным параметром является тип микрофона: он может быть встроенным, выносным или вовсе отсутствовать. Также нужно обращать внимание на тип корпуса: он может быть антивандальным, пластиковым и т.д.

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.

Создание системы видеонаблюдения своими руками состоит из нескольких этапов.

Первый этап - проектирование. На этом этапе составляется архитектура будущей системы с учетом емкости, возможности масштабирования и выбора необходимых компонентов (объем хранилища данных, скорость чтения/записи и т.д.). Кроме того, производится расчет углов обзора и выбор соответствующих объективов, а также решается вопрос выбора компьютерной системы или без нее.

Второй этап - электропитание. Это очень важный момент, поскольку до двух третей всех поломок систем видеонаблюдения связаны именно с блоками питания. Важно правильно подобрать отдельные кабели, мощность и суммарную силу тока для блоков питания, а также использовать импульсные источники питания для большей надежности.

Третий этап - прокладка кабелей. При прокладке кабелей необходимо учитывать расстояние до камер и правильно выбрать кабели для передачи электричества и сигнала. При использовании коаксиального кабеля иногда требуются НЧ-усилители, пассивные или активные приемо-передатчики по витой паре.

Четвертый этап - установка камер видеонаблюдения. Следует правильно разместить камеры, определить высоту их подвеса и угол наклона. При этом в поле зрения должна попадать вся территория, с которой теоретически возможно было бы разбить объектив камеры, но не прямые солнечные лучи.

Пятый этап - пуско-наладочные работы. После установки камер необходимо подключить к ним соединительные кабели и приступить к настройке видеорегистратора.

Таким образом, создание системы видеонаблюдения своими руками - это достаточно сложный процесс, который требует понимания основных принципов электропитания, прокладки кабельных трасс и установки камер для обеспечения наилучшего качества изображения и охраны территории.

Настройка камер видеонаблюдения

Для того, чтобы настроить камеры видеонаблюдения своими руками, потребуется видеорегистратор с разрешением, не менее чем у приборов слежения. Кроме того, для удобства рекомендуется иметь помощника с рацией, который сможет следовать вашим указаниям по подбору оптимального угла обзора и резкости изображения.

В большинстве случаев устройства видеорегистрации и камеры уже комплектуются ПО с инструкцией по настройке, что значительно упрощает весь процесс. Сначала необходимо собрать и настроить локальную сеть, подключив сервер к Интернету, а затем установить одну из видеокамер, после чего программа сама обнаружит устройство и выдаст его IP- и MAC-адреса.

Затем нужно ввести IP-адрес в строку поиска на сервере и провести настройку камеры, а затем повторить процедуру для остальных устройств. Для того, чтобы можно было просмотреть видеонаблюдение через Интернет, необходимо создать удаленный доступ, что предполагает установку соединения между сервером и получателем данных через WAN-интерфейсы.

Для управления системой можно использовать стандартное ПО, которое часто поставляется вместе с устройствами. Однако такое ПО может быть достаточно сложным для работы, поэтому наиболее популярными являются приложения, имеющие широкий функционал и доступные в бесплатной версии. Например, это могут быть такие приложения, как Axxon Next, «Линия» и Ivideon. Конечно, Ivideon имеет один существенный минус - записывать видео в режиме реального времени возможно только с одной камеры. А вот система «Линия» в бесплатной версии позволяет управлять до 16 камерами, при этом ограничение по глубине архива составляет всего 1 неделю. Axxon Next, как и «Линия», позволяет записывать изображение с 16 камер и имеет ограничение по размеру архива в 1 ТБ.

Таким образом, установка камер видеонаблюдения своими руками - задача, которую можно решить. Однако для более сложных задач, таких как видеоконтроль объекта защиты, возможно потребуется профессиональное решение. Дело в том, что для решения задач среднего и крупного бизнеса может понадобиться большой опыт и знание нормативно-технической документации, в соответствии с которой происходит проектирование и монтаж систем видеонаблюдения.

Как правильно выбрать камеру для видеонаблюдения? Если вы хотите определиться со своим выбором, стоит обратить внимание на такую величину, как "пиксель на метр". Она определяется как результат деления разрешения камеры по горизонтали на ширину зоны обзора камеры.

Измерить ширину зоны обзора камеры можно самостоятельно, используя рулетку или дальномер. Если же вы знаете фокусное расстояние объектива камеры, то определить ширину зоны обзора можно и с помощью специальных онлайн-калькуляторов. Таким образом, правильное определение величины "пиксель на метр" поможет выбрать нужную камеру для видеонаблюдения.

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.

Типы матриц для камер наблюдения могут быть разными: CCD (Couple Charged Device), он же — ПЗС (прибор с зарядовой связью) и CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor), который также называется К-МОП (комплементарный металл-окисел-полупроводник) или К-МДП (комплементарный металл-диэлектрик-полупроводник).

Однако матрица CCD является требовательной к климатическим условиям и не всегда подходит для использования в уличных камерах. Прямые лучи солнца или сезонные температурные перепады могут повредить ее. Кроме того, сенсоры CCD с высоким разрешением, которые превосходят по качеству изображения матрицы CMOS, стоят значительно дороже, поэтому применяются только в профессиональных камерах наблюдения, которые имеют необходимую защиту и оптику.

В свою очередь, сенсорные видеопанели CMOS последнего поколения не уступают по качеству изображения CCD-матрицам. И, хотя эксперты в спецтехнике могут заметить некоторые отличия, в целом разницу в качестве изображения не будет видно. Однако будет заметен значительный экономический эффект при создании системы видеонаблюдения своими руками, если использовать матрицу CMOS вместо CCD.

В зависимости от размера матрицы по диагонали, который измеряется в долях дюйма, возможно размещение большего количества сенсорных элементов, что, казалось бы, должно положительно сказаться на качестве снимков. Однако в случае, если у камеры имеются только бюджетные модели, которые не обладают качественными светосильными объективами, это правило не сработает. Например, даже если в матрице имеется 5 Мрх, на выходе будет получено только 2,1 Мрх, которых будет достаточно для формата Full HD. Очередное доказательство того, что размер и разрешение матрицы не играют особой роли без учета других характеристик камеры, таких как тип и функционал объектива.

4. Для видеонаблюдения частота кадров в секунду играет большую роль и может колебаться от 8 до 30 FPS. В зависимости от того, на что направлено видеонаблюдение, определяется необходимая частота. Если задача заключается в отслеживании "неподвижных сцен", например, на парковке, то достаточно 8 FPS. Однако, для наблюдения за оживленной трассой потребуется не менее 30 FPS, особенно, если нужно будет распознавать номера автомобилей.

Очень важным является не только указание частоты кадров, но и разрешения, при котором она поддерживается. Не редки случаи, когда в рекламных целях указывают 30 FPS, но они доступны только для разрешения 640х480, а не для желаемого Full HD. Следует обратить внимание на то, на каком разрешении поддерживается максимальная скорость записи.

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.

Совокупность ИК-диодов или коллиматоров, размещенных в периметре объектива, образует инфракрасную подсветку. Она испускает свет инфракрасного спектра (720-940 нм) невидимый для человеческого глаза, но воспринимаемый видеоматрицей. ИК-подсветка располагает дальностью действия от 5 до 100 м или даже более. Когда необходимо наблюдать объекты в теневом или ночном времени, используются камеры с ИК-подсветкой.

ИК-подсветка может приводить к появлению белых зон на кадре, что означает неравномерное освещение. Функция Smart-IR была разработана для автоматизации этой работы. Она контролирует мощность ИК-излучения на основе приближения/удаления объекта. Функция IR-cut (ICR), работающая только в условиях нормальной освещенности, устраняет избытки ИК-отражения, не видимые глазом, и предотвращает искажение и засветку изображения. В условиях темноты IR-cut отключается, позволяя видеосенсору полностью использовать диапазон света и выводить изображение в черно-белом формате, чтобы цвета не исказили кадр. Вместе, эти технологии обеспечивают более качественную и равномерную подсветку для видеокамер и более ясное изображение в темных условиях.

Фото: freepik.com