02 июля 2013
Основы сетевого видеонаблюдения
Краткий курс
Часть 2
Компоненты сетевых систем видеонаблюдения
Во второй части курса рассмотрим структурную схему сетевой системы видеонаблюдения и основные компоненты её составляющие (Рис.1).
Данная система видеонаблюдения состоит из следующих компонентов:
- Сетевые видеокамеры.
- Сервер с программным обеспечением видеонаблюдения.
- Устройства хранения информации.
- Сетевые видеосерверы.
- IP-сеть.
Рис.1
Здесь отметим очередной “плюс” сетевой системы ВН: сервер, устройство хранения информации и компоненты сети – это общедоступное стандартное компьютерное оборудование, т.е. имеем самое высокотехнологичные продукты IT-индустрии ( каждые 1,5 - 2 года удваивается производительность процессоров и объем устройств хранения данных). Что касается остальных составляющих: сетевые телекамеры, сетевые видеосерверы и программное обеспечение IP-видео – это специализированные продукты, присущие только сетевому видеонаблюдению.
При рассмотрении основ аналогового ВН, мы выяснили, что передача информации от каждой телекамеры осуществляется по отдельным кабельным каналам на конкретный вход регистратора. В IP-системах цифровой видео/аудиопотоки передаются по проводным или беспроводным сетям, что позволяет снимать (мониторинг, запись) информацию в любом месте IP-сети.
Кратко охарактеризуем каждый компонент, а в дальнейшем рассмотрим более подробно.
Сетевая телекамера – ключевой элемент системы, который и позволил совершить качественный скачок в сетевом видеонаблюдении. Наличие собственных вычислительных ресурсов у IP-камеры предполагает большие (в сравнении с аналоговыми в/к) функциональные возможности, например – реализация видеоанализа непосредственно на “борту” камеры и это не говоря о значительном превосходстве в качестве/ разрешении передаваемого изображения.
IP-камера не только формирует видеосигнал, но и оцифровывает его (устройство АЦП), сжимает с помощью кодеков (в MPEG-4, MJPEG, H.264) и передает по LAN/WAN через сетевой порт Ethernet (разъем RJ-45). Поскольку IP-камеры наблюдения имеют встроенный веб-сервер, изображение с них можно просматривать в окне стандартного веб-браузера (Internet Explorer, Mozilla и др.).
Сервер с программным обеспечением видеонаблюдения
В основном для этих целей используют стандартные компьютерные серверы с операционной системой Windows. Конфигурация сервера системы определяется в основном количеством сетевых в/камер и объемом передаваемой информации, так что для небольших систем до 15-20 телекамер можно использовать младшие модели двухядерных процессоров, а для систем с более 100 камер при максимальной скорости трансляции необходимо задействовать сервера на базе многоядерных процессоров.
Программное обеспечение сетевого в/наблюдения обеспечивает необходимые сервисы для мониторинга, записи, управления и видеоанализа информации. В настоящее время на рынке представлено множество программных продуктов и от различных производителей как отечественных (Интеллект, VideoIQ7, Smart Video (производитель ITV), Видео Гарант, VideoInspector (производитель ISS), VideoNet (производитель Пентакон), Трассир, Эвклид, BEWARD, и др.), так и зарубежных монстров Axis, Sony, Bosch, Panasonic. Если необходимо просматривать информацию с одной - двух сетевых камер, то достаточно будет задействовать стандартный веб-браузер, установленный на самой камере. Одна из задач решаемых ПО IP-видео это интеграция с другими системами: система контроля доступом, охранно-пожарная, автоматическое управление инженерией зданий и др. Данное ПО обладает высоким уровнем масштабируемости, т.е. позволяет наращивать количество сетевых в/камер.
Устройства хранения информации
На практике в большинстве случаев устройства хранения и программное обеспечение сетевого в/наблюдения реализуются на базе одного стандартного сервера. С целью хранения информации используют обычный накопитель на жестких магнитных дисках (HDD).Это запоминающее устройство произвольного доступа, основанное на принципе магнитной записи. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров. В HDD используется одна или несколько пластин на одной оси. Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин Расстояние между головкой и диском составляет несколько нанометров а отсутствие механического контакта обеспечивает долгий срок службы устройства.
Для хранения видеоинформации на жестком диске необходимо иметь четко организованную структуру, она может быть достаточно простой: дерево каталогов, в каталоги которого вложены файлы. Видеозаписи могут храниться в виде стандартных файлов: JPEG, MPEG, AVI и др. Для повышения надежности хранения информации применяют RAID-массивы. Если сетевая система состоит из сотен или даже тысяч IP-телекамер, то для хранения могут быть использованы технологии хранения NAS (сетевые устройства хранения) или SAN (сети хранения данных).
Сетевой видеосервер - это устройство, предназначенное для работы в составе аналогово-цифровой системы видеонаблюдения и преобразования аналогового видеосигнала в цифровой формат для последующей передачи его по IP- сети (Рис.2).
Рис. 2
Из определения следует, что видеосерверы, как правило, применяют там, где уже имеется аналоговая система ВН и есть необходимость в передаче информации от нескольких аналоговых в/камер по сети, при этом не придется избавляться от существующего оборудования.
В сетевых видеосерверах имеется, чаще всего, один или четыре аналоговых видеовхода – для подключения аналоговых в/камер и один сетевой разъем для подключения к сети Ethernet. Для масштабных систем в/наблюдения ( с большим количеством аналоговых в/камер) разработаны в/серверы в стоичном исполнении на 48 и 84 аналоговых входов. Видеосервер имеет: аналого-цифровой преобразователь (АЦП), кодек сжатия, встроенный веб-сервер, операционную систему. Т.к. по всему миру установлено и работает не один миллион аналоговых телекамер, видеосерверы имеют и будут иметь большую востребованность.
IP-сеть
Как мы уже отмечали, в качестве сети для сетевого видеонаблюдения, используются стандартные проводные и беспроводные IP-сети. Они просты и экономичны в развертывании, но и во многих случаях уже проложены там, где планируется установить сетевое в/наблюдение.
Часто пользуемся аббревиатурой IP/TCP, думаю необходимо дать расшифровку этих терминов из Википедии:
Internet Protocol (IP) — межсетевой протокол. Относится к маршрутизируемым протоколам сетевого уровня семейства TCP/IP. Именно IP стал тем протоколом, который объединил отдельные подсети во всемирную сеть Интернет. Неотъемлемой частью протокола является адресация - IP-адрес. IP объединяет сегменты сети в единую сеть, обеспечивая доставку данных между любыми узлами сети. Он классифицируется как протокол третьего уровня по сетевой модели OSI. IP не гарантирует надёжной доставки пакета до адресата. В частности, пакеты могут прийти не в том порядке, в котором были отправлены, продублироваться (приходят две копии одного пакета), оказаться повреждёнными (обычно повреждённые пакеты уничтожаются) или не прийти вовсе. Гарантию безошибочной доставки пакетов дают некоторые протоколы более высокого уровня — транспортного уровня сетевой модели OSI, — например, TCP, которые используют IP в качестве транспорта.
Существуют различные по масштабу IP-сети, от небольших локальных сетей до крупных корпоративных сетей и глобальной сети Интернет.
Более подробно о компонентах сетевого видеонаблюдения поговорим в следующих частях курса.
Олег Зайцев
Email: zzoleg@mail.ru
Продолжение следует
Во 3-й части курса будут рассмотрены сетевые телекамеры.
Видеорегистратор MDR-4700
