Новые горизонты CCTV

Сегодня люди все охотнее признают необходимость широкого использования основанных на биометрии систем для контроля доступа и -- это нововведение -- для обнаружения разыскиваемых людей. После трагедии 11 сентября все мы ждем и ради собственной безопасности даже требуем: аэропорты, подземные переходы, вокзалы, системы общественного транспорта, торговые центры должны постоянно контролироваться с помощью передовых систем охранного телевидения.
Чтобы осуществлять эту непрерывную и тотальную проверку, видеосистемы безопасности необходимо интегрировать в общую информационную сеть, которая может управлять ими так же легко, как передачей речевых сигналов и данных. Однако большинство используемых ныне систем CCTV часто не соответствуют современному уровню развития технологий: они довольно примитивны и не всегда справляются с возложенными на них задачами. Как же можно интегрировать системы охранного телевидения в сегодняшнюю общую информационную сеть с максимальной эффективностью и с не слишком большими затратами?
В техническом смысле установка систем CCTV не менялась уже в течение многих лет. Как правило, аналоговый сигнал каждой видеокамеры проходит через единственный коаксиальный кабель, подсоединенный к матричному видеокоммутатору.
Если же видеокамеры и принимающие устройства находятся довольно далеко друг от друга, то используется оптоволоконный преобразователь, с помощью которого осуществляется передача и/или мультиплексирование данных с видеокамеры. В этом случае чаще всего применяется "поточечная" концепция монтажа кабеля: видеокоммутатор устанавливается в центральной точке, обычно в диспетчерской службы безопасности, где стоят мониторы, или рядом с ней.
Такой тип установки хорошо работал, когда вся система состояла из дюжины видеокамер, нескольких мониторов и выполняла одну-единственную функцию -- функцию обеспечения безопасности. Но современные системы видеонаблюдения могут включать в себя сотни видеокамер и решать множество задач. Например, в аэропорту имеется масса подразделений, специализирующихся на различных операциях: таможенном контроле, обеспечении безопасности полетов, обработке багажа, пожарной безопасности, пропускной способности и т.д. Каждому из этих подразделений может потребоваться система видеонаблюдения и просмотр видеоизображений, записанных одной и той же камерой в одно и то же время. Для этого необходимо распределить видеосигнал по нескольким участкам и делать запись в нескольких точках. Но привычные схемы расположения кабелей и матричных видеокоммутаторов для этого просто не предназначены!
А вот другая проблема. Нередко различные подразделения могут покупать (не ставя в известность других) собственные, несовместимые друг с другом матричные видеокоммутаторы и системы управления. В результате таких несогласованных действий руководителей подразделений в одной точке наблюдения могут находиться две или три видеокамеры с одинаковой зоной обзора, а полученные с их помощью видеоизображения обрабатываются по отдельности тремя различными пользователями...
Если мы абстрагируемся и взглянем на эти проблемы со стороны, то увидим, что все они возникают из-за того, что так называемые "видеосети" в действительности являются вовсе не сетями, а набором оборудования (от одного производителя), соединенного вместе простейшим способом проводки кабеля. Поэтому сегодня в области CCTV:
- Нет стандартов передачи данных: мультиплексор от компании A не совместим с мультиплексором от компании Б.
- Нет стандартов управления коммутатором: пульт управления от компании А несовместим с матричным коммутатором от компании Б.
- Нет стандартов многоточечного распределения видеосигнала на несколько диспетчерских.
- Нет стандартов управления отдельными элементами сети.
- Нет стандартов пользовательского интерфейса: интерфейс системы от компании A совершенно отличается от интерфейса системы от компании Б.
- Нет стандартов для цифровых видеомагнитофонов (DVR): запись, сделанную на оборудовании от компании A, невозможно воспроизвести на DVR от компании Б.
Сетевые системы видеонаблюдения: будущее уже на пороге
Современные сети данных способны на большее, чем просто передавать и перераспределять данные. Они стремительно превращаются в "информационные сети" -- сети, способные одновременно и без помех передавать и переключать речевые данные, видеоизображения, звук и информацию. Например, такие сетевые технологии, как Gigabit Ethernet, позволяют передавать видео, аудио, телефонные и корпоративные данные с качеством уровня широковещательной передачи, используя одни и те же оптоволоконные и медные кабели, а также инфраструктуру обычного аппаратного оборудования (коммутаторы, мультиплексоры, маршрутизаторы, мосты). Подобные информационные сети также предназначены для обеспечения собственного многоадресного обслуживания -- это означает, что сама сеть в цифровой форме копирует нужные данные и рассылает их по нескольким пунктам назначения. Информационная сеть может передавать, коммутировать и копировать любой необходимый пользователю цифровой информационный поток, а также обеспечивать высокое качество получаемой пользователем информации.
При установке большой (включающей в себя несколько сотен видеокамер) системы видеонаблюдения практически невозможно обеспечить наблюдение за изображениями с каждой видеокамеры: небольшое число важных кадров просто теряется в огромном море лишней видеоинформации. В таких системах необходимо обеспечить автоматизированное переключение видеокамеры, чтобы, например, изображение с видеокамеры, направленной на обычно закрытую дверь, передавалось на видеомонитор только тогда, когда кто-то пытается эту дверь открыть. Происходящее на мониторе служит охране немедленным сигналом тревоги и позволяет сосредоточиться на происходящем. Сеть в такой системе должна быть достаточно "разумной", чтобы гарантировать непрерывную работу видеокамеры и непрерывную связь с ней. Сетевая основа систем видеонаблюдения предлагает нам эту долгожданную функциональность.
А ее пользователь получает следующие возможности:
- Одновременные запись, воспроизведение, архивирование и наблюдение за видеоизображениями в режиме реального времени по сети.
- Немедленный доступ к любому источнику данных, включая "живое" видеоизображение и звук -- независимо от того, использует ли кто-то еще эти данные в тот же самый момент.
- Немедленный доступ к любому источнику данных, включая изображение и звук -- независимо от того, на каком участке сети располагается пользователь.
- Простоту модернизации при последующем расширении сети, включая средства аппаратной модернизации всех связанных компонентов CCTV-системы.
- Хорошее качество работы даже при условии значительного удаления источника данных.
- Эффективное управление элементами сетевой системы: в случае сбоя в пункте аварийной системы управления немедленно узнают об этом.
- Эффективная безопасность внутри сети: без надлежащих разрешений доступ к некоторым узлам будет запрещен.
- Поиск в заданной области (Post-Search): задается некая зона обзора видеокамеры и производится поиск движения только в пределах этой зоны. Это позволяет существенно сократить время, затрачиваемое на поиск в определенном отснятом видеоматериале.
- Архивирование отснятого материала на лентах. Преимущество цифрового архивирования на лентах в том, что отснятый видеоматериал может храниться практически вечно.
- Высокое качество изображения. First Line предлагает цифровые видеоматериалы высокого разрешения, сжатые при помощи вейвлет-компрессии, которые можно легко и многократно копировать без потери исходного качества.
- Включение видеозаписи по сигналу тревоги. Скорость и разрешение записи задаются с помощью различных сигналов тревоги по выбору пользователя, включая активность в зоне наблюдения, входные сигналы с устройств контроля доступа и кассовых терминалов, ATM-банкоматов и инфракрасных модулей.
- Использование архитектуры SAN (Storage Area Network -- "сервер-хранилище данных") для CCTV-данных, включая резервное оперативное хранение и устройства для архивирования библиотеки лент. Архив (библиотека лент) обрабатывается самой системой. А пользователь работает и с "онлайновой", и с архивной информацией одинаковым образом.
Передача видео и звука по IP
Если вы хотите использовать современную сетевую технологию, вам понадобится аппаратный кодек, который преобразовывает (путем кодирования или декодирования, откуда и его название) видеоизображение и звук в сжатый поток данных или наоборот. Это устройство должно поддерживать IP-Multicast во избежание избыточных действий при рассылке информации многочисленным получателям. В частности, на современном рынке устройств MPEG-2/4 представлен поистине новый Video Server М2 от FAST.
Стоечный блок может поддерживать до 8 кодеков MPEG-2. Поток данных расширяется приблизительно с 1 до 5 Мбит/сек. В быстром Ethernet (100 Мбит/сек) это устройство позволяет передавать до 30 потоков видео/аудиоданных в реальном времени. Разрешение изображения масштабируемо и достигает полного разрешения кадра в форматах PAL и NTSC.
Требования к DVR
Видео- и аудиоданные хранятся в кольцевых буферах, названных так потому, что информация, сохраненная на них первой, будет удалена в последнюю очередь. Файловая система таких распространенных операционных систем (ОС), как Windows NT, Windows 2000, Windows XP, Linux и т.д., ограничена числом файлов и директорий, емкостью и размером, которыми они могут оперировать. Если не запускать регулярно "программы дефрагментации", работа DVR будет постепенно замедляться и в некоторых случаях его придется перенастраивать ежедневно, так как перезагрузка предполагает прерывание записи. Если же речь идет об ограничениях файловой системы или если устройству "не хватает памяти", то обычно DVR просто "падает".
Размер кольцевых буферов иногда превышает 1 терабайт. Если DVR использует файловую систему своей ОС, то все используемые накопители на жестких дисках придется предварительно форматировать.
Для DVR необходимо:
- Установить HW-Watchdog (на всякий случай).
- ОС: любая, кроме Windows95/98/Мe.
- Непосредственное управление памятью, минуя файловую систему ОС; без форматирования запоминающих устройств.
- Стандартная коммерческая ОС, которая обеспечивает все необходимые драйверы и утилиты для подсоединения сетевых устройств и поддержки SAN.
- Сетевая поддержка, включая обработку IP-потоков видео- и аудиоданных.
- SW-декодер для декодирования в реальном времени видео- и аудиоданных.
- Компрессия на основе стандартов (MPEG-2/4).
- Производитель должен обеспечить интерфейс для запоминающих устройств сверхбольшого объема и устройств архивирования (библиотека лент).
- Подтвержденный (электронным "водяным знаком") и зашифрованный формат экспорта данных для использования в суде в качестве доказательства.
- API (Application Programmers Interface -- программный интерфейс приложения) для интеграции с системой охранной сигнализации

Рекомендуется:
- Встроенный PLC (programmable logic controller -- программируемый логический контроллер) для быстрой настройки.
- "Пингование" ("ping-task") -- если в сети теряется связь, генерируется аварийный сигнал.
- Управление альтернативным подключением: если одно выходит из строя, то автоматически включается резервное.
Существенное снижение себестоимости
Если раньше для полного контроля над каким-то участком пространства вам нужно было "построить" сеть данных, сеть охранного телевидения, сеть пожарной тревоги, сеть контроля доступа, сеть телефонной связи и пр., то теперь, используя сетевые DVR вместе с современными кодеками, можно иметь только одну "информационную сеть". (В некоторых конфигурациях, например, часто используемых в казино, устанавливается сеть кодеков.)
Понятно, что построение всего одной сети дает существенное снижение себестоимости -- как с точки зрения начальной установки, так и с точки зрения ее последующего текущего обслуживания.
Использование современных систем охранного телевидения открывает совершенно новые (и очень удобные!) способы работы. Отпадает необходимость в централизованной диспетчерской -- мониторы и видеокамеры можно подсоединить к сети в любом месте. Сегодняшнему пользователю ПК нет нужды идти в некое специальное центральное помещение, чтобы получить доступ к сети. Диспетчерские можно оборудовать везде, где они необходимы, и всякий раз, когда необходимо. Запасные (аварийные) центры управления можно подсоединять практически за считанные минуты в любом месте сети.
Эти возможности особенно важны, например, для наблюдения за городской системой общественного транспорта. На каждой станции должны быть установлены видеомониторы, которые скорее всего будут использоваться для обеспечения общей безопасности, наблюдения за пассажирами и прочих аналогичных функций. Однако полиция почти наверняка пожелает использовать систему для отслеживания правонарушений. Сетевая система видеонаблюдения легко обеспечит решение и этой задачи.
Материал, отснятый одной видеокамерой, можно увидеть на любом количестве мониторов -- сеть заботится о копировании потока видеоизображений. Нет нужды предварительно ее конфигурировать: сетевые технологии вроде Ethernet обладают сигнальными системами, построенными таким образом, что оборудование пользователя может скомандовать сети начать копирование данных -- и ни у кого другого не возникнет помех на изображении. (Также эта технология может применяться как средство массового вещания -- например, для работы информационных дисплеев в аэропортах или на вокзалах).
Сеть не требует никаких традиционных матричных коммутаторов -- она сама выступает в качестве распределенного коммутатора. Команды переключения видеомониторов и видеокамер, таким образом, являются командами в адрес сети подсоединять и разъединять устройства. В сетях передачи данных сетевое управление давно уже усовершенствовано: системы управления способны не только указывать на отключение оборудования на определенном участке сети, но и сообщать о неполадках в отдельном ее элементе -- например, о повышении температуры из-за отказа вентилятора. Благодаря этим возможностям управления системы видеонаблюдения сетевой менеджер (диспетчер) получает обзор точного состояния каждого устройства системы. Ситуация, когда на пейджер техника-ремонтника приходит сообщение о поломке удаленной видеокамеры -- практически реальность. В системах, включающих в себя сотни или даже тысячи видеокамер, такое управление -- единственный способ добиться необходимой надежности всей системы ради достижения целей оригинального проекта CCTV.
Сетям передачи данных, будь они даже распределенными, давно предъявляют серьезные требования безопасности (когда пользователь А имеет доступ к определенному серверу, а пользователь Б -- нет). Механизмы безопасности, используемые в таких сетях (например, так называемые виртуальные сети, когда на базе физической сети построены многочисленные виртуальные или логические сети), могут легко применяться и к системам видеонаблюдения. Причем так, чтобы пользователи получали многочисленные уровни разрешений и доступов даже при отсутствии традиционных больших централизованных диспетчерских. Передача CCTV-информации в цифровой форме по сети имеет и то преимущество, что может храниться непосредственно в цифровом формате. Нет никакой надобности надеяться на аналоговую видеопленку, довольно проблемную с точки зрения надежности и доступности. Профессиональные компьютерщики давно нашли способы надежного архивирования данных на длительный срок, а технология резервного копирования данных с пленок и дисков сегодня продвинулась далеко вперед. CCTV-данные следует рассматривать как важнейшие данные, которым необходимо обеспечить тот же уровень сохранности и архивирования, что и традиционным данным. Ведь преимущество использования сетевых систем видеонаблюдения именно в том и состоит, что данные с видеокамер можно посылать в какой угодно участок сети для немедленного сохранения. Конечно, хранение информации в цифровой форме означает, что не будет никакой потери качества изображения, а поиск данных существенно ускорится.
Использование видеоматериалов в качестве доказательств для суда
Функция отметки времени, электронный "водяной знак" и возможность шифрования оригинальных передаваемых данных означают, что над процессом наблюдения и записи установлен полный контроль. А это значит, что изображения можно использовать в качестве доказательств для суда. Конечно, если видеоинформацию можно посылать непосредственно на компьютер для сохранения, то возможно также, что компьютер, подсоединенный к сети, будет показывать этот видеопоток. Можно использовать рабочие станции в качестве видеомонитора и системы управления. И, опять-таки, эти рабочие станции можно устанавливать на любом участке сети.