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 установить систему видеонаблюдения с минимальными затратами

Установка системы видеонаблюдения своими руками в квартире – не такая уж и сложная задача. Большинство пользователей ПК справятся с ней легко, а затраты при этом не превысят 12-17 тысяч рублей. Однако, если объектом охраны является большой дом, коммерческая недвижимость или временно покинутое жилье, стоимость оборудования и обслуживания может увеличиться.

Комплект видеонаблюдения, который можно самостоятельно собрать, включает несколько элементов – камеры, сетевой видеорегистратор, сервер (компьютер), хранилище данных, роутер (для беспроводных устройств), кабели (радиочастотные и электрические или витая пара), блоки питания и специализированное ПО (ядро системы видеонаблюдения, операционная система, модули видеоанализа и интеграции со сторонними программными комплексами и пр.).

При установке системы видеонаблюдения своими руками в квартире, можно обойтись и без видеорегистратора, используя в качестве сервера обычный компьютер. Достаточно установить сетевую камеру и подключить ее к ПК или мобильному устройству посредством Wi-Fi. Wi-Fi-камеры класса Cube умеют записывать информацию на флеш-карты или карты памяти microSD и microSDHC. Стоимость таких устройств варьируется от 4700 руб. (TBTec TBC-i4312IR, Optimus IP-H061.0W (2.8), ATIS AI-361 и AI-361, Space Technology ST-711, Hikvision DS-2CD2412, RVI IPC11S и IPC12S, Hiwatch DS-N241W, Beward CamDrive CD120 и CD110) до 30 000 руб. (AXIS M1054, ACTi E11, E12 и E13, Hikvision DS-2CD2432F, Beward N520).

Если подключение камер будет осуществляться беспроводным путем, необходимо использовать роутер. Для домашнего использования подходит самый бюджетный вариант. Хранение данных осуществляется на жестком диске или в облачном сервисе, для которого не нужен статический IP-адрес. В системе «Линия» можно арендовать выделенный облачный сервер с предустановленным ПО, хранилищем из 2-х HDD общим объемом 1 Тбайт, допускающим организацию зеркального Raid1-массива, каналом связи 100 Мбит/с и безлимитным трафиком за 8000 руб. в месяц.

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. Многие поставщики предлагают готовые комплекты проводных и беспроводных систем. Цена таких предложений обычно начинается от 15 000 рублей, что в конечном итоге значительно превышает стоимость оборудования, приобретаемого отдельно.

Напоминаем, что использование скрытых видеокамер регулируется статьей 138.1 УК РФ. Для применения в офисах или торговых залах следует получать согласие сотрудников и уведомлять посетителей о наличии скрытого видеонаблюдения. Любое видеонаблюдение в туалетных комнатах, раздевалках и т.п. строго воспрещено.

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.).

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.

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.

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.

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.

При рассмотрении матрицы камеры, важным параметром является ее размер по диагонали, который измеряется в долях дюйма: ½ (12,7 мм), ⅓ (8,47 мм) или ¼ (6,35 мм). Обычно считается, что чем больше площадь матрицы, тем больше она может вместить сенсорных элементов. Однако, это правило не работает в бюджетных моделях, где объективы имеют низкое качество светосилы.

Так, в матрице 5 Мрх будет использована только ее центральная область, давая на выходе только 2,1 Мрх, то есть формат Full HD. Этот факт подчеркивает важность рассмотрения размера матрицы в сочетании 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 – это набор ИК-диодов, которые находятся вдоль объектива камеры и излучают свет инфракрасного спектра, который не виден человеческому глазу, но может быть интерпретирован видеокамерой. Это позволяет камере работать в условиях плохого освещения и дает возможность следить за объектом наблюдения в ночное время. Дальность действия ИК-подсветки может колебаться от 5 до более 100 м, а иногда используются специальные инфракрасные прожекторы для увеличения расстояния, причем это существенно снижает нагрузку на канал связи.

Для автоматизации работы ИК-подсветки была разработана функция Smart-IR, которая регулирует интенсивность излучения ИК-диодов. Проблема с заливом одной части кадра белым цветом заключается в том, что инфракрасная подсветка может приводить к такой ситуации из-за неправильного подбора мощности ИК-диодов или конструкции прожектора. Тем не менее, функция Smart-IR может решить эту проблему, контролируя мощность ИК-излучения, чтобы не допустить засвечивания отдельных областей изображения. Дополнительно, процессор выполняет работу при помощи функции D-DWR.

Другая технология для предотвращения этой же проблемы – это IR-cut (или ICR, также известная как «день-ночь»), которая является ИК-фильтром и удаляет избытки ИК-отражения, которые не видны глазом. Данная функция задействуется только в период нормальной освещенности и выключается в условиях темноты, обеспечивая доступность полного излучаемого диапазона для видеосенсора. Затем это выводится в виде черно-белого изображения, чтобы избежать искажения цветных тонов в кадре.

Фото: freepik.com