Установка системы видеонаблюдения своими руками: рекомендации экспертов

Несомненной гарантией безопасности на территории объекта защиты, будь то проживание в жилой или использование в качестве коммерческой недвижимости, является установка системы видеонаблюдения. Настройка её компонентов и монтаж, как правило, требуют профессиональных знаний и опыта. Тем не менее, каждый владелец частного дома может установить видеонаблюдение своими руками. В данной статье рассмотрим основные технические аспекты этого процесса и приведем советы для создания системы видеоконтроля собственными силами.

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.

Выбор способа передачи данных

Если вы решили установить камеры видеонаблюдения своими руками, то у вас есть два основных способа подключения: по беспроводным каналам или по кабелю (коаксиальный, оптоволоконный или витая пара). Подключение камер по беспроводным каналам экономит на кабеле, земляных работах и проведении электропитания камер, но может вызвать проблемы при передаче сигнала на большом расстоянии. Установка кабеля же обеспечивает более высокое качество сигнала, но требует дополнительных монтажных работ и может быть невозможна на некоторых объектах.

Коаксиальный кабель имеет разъем BNC и состоит из осевого внутреннего проводника, диэлектрика, фиксирующего «ось», экранирующего проводника и изоляции. Различные марки коаксиального кабеля имеют различия в экранировании, диаметре изоляции, теплостойкости, волновом сопротивлении и назначении. Помехоустойчивость и уровень сигнала на выходе напрямую зависят от качества кабеля и его прокладки. Например, правильно проложенный медный экранированный коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом гарантированно обеспечит устойчивую связь при дальности размещения камер от видеорегистратора на расстоянии 250–300 м.

Оптоволокно и витая пара позволяют установить многочисленные камеры на большом расстоянии. Витая пара применяется преимущественно для IP-видеокамер, камер с поворотными механизмами и трансфокаторами и для сложных систем видеонаблюдения. Для домашнего и дачного использования имеет смысл рассмотреть вариант комбинированного «коаксиала» (КВК+2П или КВК+4П), способного одновременно передавать видео- и аудиосигнал и питать камеру видеонаблюдения.

Таблица 2 показывает максимальное рекомендуемое расстояние для некоторых марок кабелей. Выбор способа передачи данных зависит от условий эксплуатации системы. Например, подключение камер по беспроводным каналам рекомендуется использовать для внутреннего контроля помещений. Если же вы планируете устанавливать камеры для наблюдения за дачей, то единственным способом может стать использование 3G/4G сетей.

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.

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.

При выборе камеры для видеоконтроля необходимо учитывать ряд характеристик. Среди них особое значение имеет разрешение камеры, которое измеряется в мегапикселях (Мрх). Оно зависит от количества активных пикселей-сенсоров, размещенных на видеоматрице.

Важно понимать, что количество мегапикселей не является главным показателем качества изображения. Кроме того, определенную роль играют технологии изготовления видеоматрицы, размер пикселей, качество материала сенсоров, применение микролинз, ускоренная работа «электронного затвора» и другие факторы.

Для получения изображения в формате Full HD (1920х1080) достаточно разрешения 2.1 Мрх. На больших территориях рекомендуется использовать несколько видеокамер с разрешением 1–2 Мрх и одну-две 3–5 Мрх. Это позволит достичь высокой детализации и масштабирования изображения. Однако для квартирных и дачных нужд устройства с высоким разрешением обычно не требуются.

В таблице 1 (см. выше) приведены ориентиры для расчета количества пикселей в целях задач видеоконтроля. Кроме того, существуют современные американские CMOS-матрицы OmniVision OV2710 и Aptina AR0330 с разрешением 2,1 и 3,5 Мрх соответственно, которые имеют более высокую светочувствительность и меньший уровень шумов по сравнению с 5-мегапиксельными камерами.

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.

В статье рассматривается вопрос о размере матрицы по диагонали и его связи с количеством сенсорных элементов и разрешением. Размер матрицы измеряется в долях дюйма и может быть ½ (12,7 мм), ⅓ (8,47 мм) или ¼ (6,35 мм). Обычно считается, что чем больше площадь матрицы, тем большее количество сенсорных элементов она может вместить. Однако это правило не работает для бюджетных моделей камер, которые не имеют качественных светосильных объективов.

Так, например, в матрице 5 Мрх будет задействована только ее центральная область, что дает на выходе только 2,1 Мрх, формат Full HD. Это еще раз демонстрирует важность рассмотрения размера и разрешения матрицы только в комплексе с другими характеристиками камеры, прежде всего с типом и функционалом 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.

Если вы знакомы с фото- и видеокамерами, то вам, возможно, известно понятие светочувствительность камеры. Обычно она обозначается в луксах (lк) и показывает, начиная с какого уровня освещенности (сумеречных или ночных условий), камера может работать. В случае сумеречных условий она начинается с 1 лк, а для ночных — с 0,01 лк. Чем больше площадь поверхности пикселей на матрице, тем выше светочувствительность камеры. Однако, можно увеличить светочувствительность и с помощью использования микролинз, которые помогают улучшить качество захвата изображения и привлечь дополнительный световой поток.

Стоит отметить, что скорость преобразования света в электричество, а затем в изображение, зависит от скорости накопления света в сенсорных элементах. Другими словами, активность пикселей зависит от освещенности. В условиях ночи заряд накапливается медленнее, чем днем — не за 1/10 000 секунды, а за 1/30 секунды. Это время, в течение которого заряд накапливается в камере, может приводить к «электронным» шумам, которые следует учитывать, когда мы говорим об определении качества изображения и его цветности. Если же частота кадров также составляет 30 FPS (1/30 секунды), приходится либо «вручную» сокращать время экспозиции (выдержки), что ведет к затемнению кадра, поскольку заряд не будет успевать накапливаться на сенсоре, либо сокращать время накопления заряда до 1/120–1/150 секунды (ночью), что возможно лишь с применением более совершенных матриц.

Также, скорость срабатывания электронного затвора видеокамеры может быть отрегулирована с помощью встроенной функции Sens-UP или DSS. А технологии подавления шума DNR (3D-DNR, 2D-DNR, SSNR) позволяют уменьшить «вес» видеопотока (объем записываемых данных) и одновременно улучшить качество картинки.

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, представленная в виде набора ИК-диодов, дает возможность излучать невидимый глазу, но воспринимаемый видеокамерой, свет инфракрасного спектра (720-940 нм). Оно располагается по периметру объектива и используется для видеоконтроля в темное время суток. Дальность действия камеры может варьироваться в широком диапазоне, и может быть как 5 м, так и более 100 м.

Также применяются специальные инфракрасные прожекторы, которые обеспечивают высокую дальность и существенно снижают нагрузку на канал связи.

Для того чтобы изображение не было засвечено или не было чрезмерно темным в разных участках изображения, была разработана функция Smart-IR, которая регулирует интенсивность излучения ИК-диодов, и в зависимости от приближения\удаления объекта контролирует мощность его ИК-излучения.

Другая технология, которая борется с этой же проблемой, - IR-cut, или ICR, также называемая "день-ночь". Она использует ИК-фильтр для того, чтобы устранить избытки ИК-отражения, не видимые глазом, и таким образом, предотвратить искажение и засвечивание картинки. Функция IR-cut активируется только в период нормальной освещенности и выключается в условиях темноты, делая запись доступной для видеосенсора полным диапазоном. В итоге кадр выводится в виде черно-белого изображения, чтобы цвета не вносили свои искажения в изображение.

Фото: freepik.com