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 наблюдения и записи, важно обратить внимание на ее разрешение, размер матрицы и частоту кадров. Чем больше они, тем детальнее изображение, но и нагрузка на линии связи выше. Поэтому нужно быть внимательным, чтобы не потреблять слишком много ресурсов на высококачественное видео.

Некоторые люди критикуют камеры, которые работают с низкой частотой кадров (всего 8 FPS), однако, это не имеет принципиального значения. Злоумышленнику нужно значительно больше времени, чем 0,125 секунды, чтобы уклониться от съемки. А такая частота позволяет существенно экономить трафик: вместо одной камеры с 24 FPS можно поставить целых три камеры с 8 FPS. Если целью является безопасность охраняемого объекта, то 8 FPS будет вполне достаточно.

Кроме того, при выборе видеокамеры следует учитывать такие параметры, как наличие встроенного или выносного микрофона, а также тип корпуса (антивандальный, пластиковый и т.д.).

На заметку: экономия на видеонаблюдении

Камеры видеонаблюдения могут быть модернизированы при помощи ручных методов, существенно снижая расходы на оборудование. Один из таких методов включает использование обычных глазных линз на 10-15 диоптрий для увеличения угла обзора камеры на 50% от исходного. Другой способ заключается в герметизации хрупких WEB-камер во всепогодные кожухи, прежде использованные в галогеновых проекторах, с дополнительным внутренним слоем силикагеля для контроля влажности. Хотя эти методы могут быть слишком сложными для рядового «мастера на все руки», иногда проблемы можно решить самостоятельно, имея нужный опыт и знания.

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.

Монтаж системы видеонаблюдения своими руками можно разделить на несколько этапов. Сначала необходимо продумать проект будущей системы, определить ее архитектуру, емкость с учетом возможного масштабирования, выбрать соответствующие компоненты (объективы, блоки питания и т.д.). Важно учесть все условия размещения камер (угол обзора, освещенность, температурный режим), выбрать места и правильно разместить камеры, блоки питания и прокладку кабельных трасс.

С учетом местных условий и требований к электроснабжению камер необходимо выбрать соответствующие кабели и блоки питания. Отдельно нужно обратить внимание на надежность источника питания, который должен быть с сетевым фильтром, стабильной подачей номинального напряжения и способностью переносить большую емкостную, индуктивную и реактивную нагрузку на линиях большой протяженности.

Правильное размещение камер также имеет большое значение для успешной работы системы видеонаблюдения. Стандартная схема размещения оборудования в загородном доме предполагает установку 4 камер на стенах здания и еще одной камеры на крыше в специальном куполе. Угол наклона камер и их высоту подвеса нужно определить заранее, чтобы они охватывали всю территорию участка.

Важно учесть все нюансы прокладки кабельных трасс, не забывая о грозозащите и рациональном расходе кабельной продукции.

Перед переходом к пуско-наладочным работам необходимо убедиться, что все компоненты системы корректно установлены и продуманы, а также проверить качество электрического сигнала и картинки на экране монитора.

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.

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.

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, 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