Что нужно для камеры видеонаблюдения с записью на карту
Выбор флеш-карт для системы видеонаблюдения: на что обратить внимание?
Современные цифровые камеры видеонаблюдения не идут ни в какое сравнение со своими аналоговыми предками. Каждая из них представляет собой полноценную независимую единицу в составе охранной инфраструктуры, способную решать множество прикладных задач в автономном режиме, без участия видеорегистратора или вмешательства человека. Прошивка такой видеокамеры, по сути, является полноценной операционной системой, позволяющей тонко настраивать все аспекты ее работы, включая как чисто технические параметры (разрешение, скорость записи, используемый кодек), так и smart-функции (запись по событию, обнаружение несанкционированных действий или забытых предметов, распознавание лиц или автомобильных номеров, тревожное оповещение о разрыве сети и попытках доступа к оборудованию и многие другие).
Использование «умных» камер обеспечивает целый ряд важнейших преимуществ, ключевым из которых является повышение отказоустойчивости охранной инфраструктуры. Поскольку каждое такое устройство способно функционировать автономно, задача условного злоумышленника, который пожелает проникнуть на охраняемый объект, осложняется тем, что теперь ему необходимо вывести из строя буквально каждый девайс на своем пути, что, при условии продуманной системы резервного питания, становится практически невыполнимой задачей. Взлом и отключение видеосервера в данном случае оказываются бессмысленными: многочисленные цифровые «глаза» продолжат неустанно следить за вверенной территорией, скрупулезно фиксируя все происходящее на карту памяти. Вот только для работы в составе системы видеонаблюдения подойдет отнюдь не каждая флеш-карта: большинство потребительских и даже профессиональных моделей оказываются попросту непригодными для столь специфических нагрузок. На что же следует обратить внимание, выбирая накопитель для камеры видеонаблюдения? Давайте разбираться.
Чтобы четко определить критерии выбора флеш-карт для системы видеонаблюдения, сперва необходимо разобраться, в каких именно условиях они будут эксплуатироваться. И здесь необходимо учитывать следующее:
1. Видеокамеры, предназначенные для контроля за периметром, устанавливаются снаружи зданий, зачастую в труднодоступных местах (непосредственно на фасадах на большой высоте, на фонарных столбах или опорных мачтах). Как правило, они имеют антивандальную защиту и способны эффективно противостоять сильным ударам, однако при этом непрерывно подвергаются воздействиям таких негативных факторов окружающей среды, как перепады температур, высокая влажность, пыль и атмосферные осадки.
Камеры видеонаблюдения, смонтированные на фонарном столбе
2. Хотя большинство современных камер и NVR поддерживают активацию по событию (обнаружение движения в зоне интереса, пересечение объектом обозначенной границы), в реальной жизни могут возникнуть ситуации, при которых запись будет вестись в течение нескольких часов подряд. Кроме того, на особо охраняемых объектах и в местах массового скопления людей видеофиксация в режиме 24/7 является обязательным условием обеспечения безопасности.
3. Флеш-карты для камер видеонаблюдения играют роль резервного хранилища для наиболее актуальной информации: данные на них имеют ограниченный жизненный цикл и постоянно перезаписываются.
Теперь вести разговор можно более предметно. Начнем с самого простого — защиты от механических воздействий и факторов окружающей среды.
Насколько важны ударопрочность и влагостойкость?
Самый очевидный способ вывести из строя видеокамеру — разбить, поэтому все уличные модели имеют «антивандальное» исполнение и способны выдерживать весьма сильные удары. Как и сами microSD-карты: в отличие от жестких дисков, накопители на основе флеш-памяти практически невосприимчивы к ударам и вибрации, поскольку не имеют в своем составе подвижных частей. Если винчестеры способны выдерживать высокоэнергетические воздействия около 50g во время работы, то флеш-карты без проблем справляются с ударами в 500g, и даже падение на твердую поверхность с высоты в несколько метров никоим образом на них не отразится.
А вот с влагостойкостью уже не все так просто. Если уличная камера имеет маркировку IP68, это говорит о том, что ее корпус герметичен и при соблюдении условий эксплуатации ни вода, ни пыль внутрь не проникнут. Но что, если во время сервисного обслуживания нерадивый сотрудник нарушил технологию сборки? И что произойдет, если настырному хулигану все же удастся повредить прочный кожух? Производители видеокамер предусмотрели и этот сценарий.
Электронные компоненты, используемые в камерах наружного наблюдения, защищены конформным (то есть в точности повторяющим геометрию изделия) покрытием, дополнительно защищающим печатные платы и микрочипы от воздействия воды и пыли. Такие составы создаются на основе акрила, силикона, парилена или других высокомолекулярных соединений. В промышленности для их нанесения используют автоматизированные установки, а контроль целостности защитной пленки осуществляется с использованием технологий машинного зрения, что гарантирует высокое качество покрытия и отсутствие в нем микротрещин.
Нанесение конформного покрытия на печатную плату
Это позволяет минимизировать вероятность выхода камеры из строя даже в том случае, если целостность ее корпуса была нарушена. В то же время это означает, что и используемые в них флеш-карты должны соответствовать высоким стандартам защиты и уметь противостоять воздействию факторов внешней среды.
Качественный термокожух с водяным охлаждением для камеры видеонаблюдения обойдется вам в дополнительные 100 тысяч рублей на устройство
Итак, с физическими параметрами разобрались, настало время осветить такой вопрос, как рабочий ресурс карт памяти и понять, почему для видеокамер не подходит ни одна из «гражданских» моделей флеш-накопителей.
Рабочий ресурс карт памяти для системы видеонаблюдения
Представим ситуацию. Несколько лет назад вы подыскивали карту для смартфона и остановили свой выбор на недорогой модели емкостью 64 гигабайта. Впоследствии ваша уверенность в том, что вы поступили правильно, лишь крепла: карточка успешно пережила пару мобильных телефонов, прекрасно себя чувствовала в любительском фотоаппарате, да и сегодня продолжает служить вам верой и правдой, будучи установленной в рабочий планшет. Означает ли это, что для корпоративной системы видеонаблюдения вам следует закупиться аналогичными флеш-картами, тем более что за эти годы производитель полностью обновил линейку, сделав накопители еще лучше?
Разумеется… нет. Ведь реальный срок службы карты памяти зависит не от того, сколько вы ее используете, а от того, как вы это делаете. Рассмотрим живой пример. Вы приобрели карту памяти для MP3-плеера. Единожды закачав подборку альбомов любимых исполнителей, в дальнейшем большую часть времени вы будете лишь корректировать плей-листы, не перезаписывая данные целиком. К тому же, крайне маловероятно, что вы сможете использовать доступный объем на все 100%. Конечно, со временем ваша коллекция будет расти, и, чтобы освободить место для новинок, вы будете периодически удалять заслушанные до дыр альбомы и загружать новые, но происходить все это будет постепенно. И здесь в игру вступает технология выравнивания износа (Wear Leveling).
При всех многочисленных преимуществах, флеш-память имеет и весьма серьезный недостаток: ее ресурс строго ограничен. Кодирование битов информации происходит путем изменения заряда в ячейках памяти за счет квантового туннелирования электронов сквозь слой диэлектрика, что вызывает постепенный износ диэлектрических слоев с последующей утечкой заряда. И чем чаще меняется заряд в конкретной ячейке (а это происходит каждый раз при перезаписи информации), тем раньше она выйдет из строя. Выравнивание износа как раз направлено на то, чтобы каждая из доступных ячеек перезаписывалась примерно одинаковое количество раз, и, таким образом, способствует увеличению срока службы карты памяти.
Поскольку операционные системы или прикладной софт оперируют логическими адресами, а управляющие контроллеры — физическими, это позволяет равномерно распределять нагрузку по всему объему доступной памяти и, таким образом, существенно продлить срок службы карты в целом. За это как раз и отвечают алгоритмы выравнивания износа.
Схематично их работу можно описать следующим образом. Пусть в нашем распоряжении есть новенькая флеш-карта, только что из магазина. Мы записали на нее несколько видеороликов, использовав 8 из 16 гигабайт. Через некоторое время мы удалили часть ненужных видео, освободив 3 гигабайта, и записали новые, объем которых составил 2 ГБ. Казалось бы, можно задействовать только что освободившееся место, однако механизм выравнивания износа выделит под новые данные ту часть памяти, которая ранее никогда не использовалась. Хотя современные контроллеры «тасуют» биты и байты куда более изощренно, общий принцип остается неизменным.
Принцип работы алгоритмов выравнивания износа
Благодаря выравниванию износа даже карты памяти потребительского класса могут исправно функционировать годами, но, разумеется, лишь в стандартных сценариях использования. Когда же речь заходит о применении таких карточек в качестве накопителей для камер видеонаблюдения, они демонстрируют свою полную несостоятельность, а все из-за того, что даже интеллектуальные алгоритмы в данном случае оказываются практически бесполезны.
Занимательная математика: сколько прослужит флеш-карта?
Строго говоря, расчет системы видеонаблюдения — тема для отдельной статьи, слишком уж много параметров надо учитывать. С другой стороны, наша задача — наглядно продемонстрировать, сколько дискового пространства будет расходовать одна цифровая камера в сутки, и, чтобы облегчить ее решение, давайте введем несколько констант. Пусть видеозапись будет вестись непрерывно, в разрешении Full HD (сейчас это уже необходимый минимум, во всяком случае, если вы хотите полноценно использовать функции видеоаналитики) при максимальном качестве изображения и в режиме реального времени (то есть при фреймрейте 25 кадров в секунду). При этом мы будем использовать кодек H.265. В зависимости от динамичности сцены, результаты будут выглядеть следующим образом.
Кодек
Интенсивность движения в кадре
Использование дискового пространства за сутки, ГБ
Как установить видеонаблюдение любым гаджетом с камерой
Содержание
Содержание
Вряд ли кому нужно рассказывать о преимуществах видеорегистраторов и камер видеонаблюдения: их роль в улучшении безопасности наших жилищ, дворов и автомобилей переоценить сложно. Но иногда бывает так, что нужно срочно оснастить что-нибудь видеонаблюдением, а возможности купить регистратор или IP-камеру нет. Что делать в таком случае – и расскажет эта статья.
Видеорегистратор и камера видеонаблюдения – в чем разница?
Некоторые люди путают эти понятия, что и неудивительно – многие устройства могут выступать и в той, и в другой ипостаси. Однако основное назначение видеорегистратора – сжатие и хранение получаемой видеоинформации, а назначение камеры наблюдения – получение той самой видеоинформации. Видеорегистратор может и не иметь камеры, как и камера наблюдения может не иметь памяти для хранения видео.
В этой статье мы будем подразумевать, что видеорегистратор уже оснащен камерой, а изображение с IP-камеры вы можете просмотреть с любого устройства, подключенного к Интернету.
Видеорегистратор из ноутбука, планшета
Программного обеспечения, превращающего ноутбук в регистратор или IP-камеру – неисчислимое множество.
Xeoma способна превратить ваш ноутбук в регистратор или IP-камеру буквально в пару кликов – её даже не потребуется устанавливать. Достаточно загрузить программу, запустить её и нацелить камеру ноутбука в нужную сторону.
ПО имеет огромный потенциал для настройки и расширения, способный удовлетворить самого требовательного пользователя – в программу можно установить модули записи по расписанию, детектора движения (производящего запись только тогда, когда в кадре что-то движется), детектора звука (начинающего запись, когда рядом с ноутбуком звучит какой-то звук), записи участка изображения, распознавания автомобильных номеров, распознавания лиц, распознавания эмоций и многие другие.
Правда, в бесплатную версию можно установить только три модуля из перечисленных – зато любых.
Xeoma способна как хранить видео на жестком диске компьютера, так и предоставлять к нему доступ через Интернет: и вам даже не потребуется знать IP-адрес ноутбука и разбираться в сетевых настройках. Всего-навсего нужно будет записать логин/пароль и ввести их на любом устройстве в сети, на котором установлена Xeoma. У приложения есть версии для всех популярных платформ – Windows, MacOS, Android и iOS.
Sighthound имеет внушительный набор возможностей даже в бесплатной версии: детектор движения, распознавание людей, автомобилей и животных, настройка различных действий при срабатывании детектора движения.
К сожалению, удаленный доступ к камере доступен только в платной версии. Кроме того, в бесплатной версии поддерживается только одна камера и её разрешение будет ограничено. Версии Sighthound есть как под настольные Windows и MacOS, так и под мобильные Android и iOS.
Ivideon Server – в бесплатном варианте поддерживает до двух камер, имеет детектор движения и звука, запись по расписанию, а также позволяет подключаться к камерам с компьютеров и мобильных устройств, на которых установлено приложение Ivideon.
Ivideon Server можно запустить на компьютере под управлением Windows, MacOS или Linux. Существует и мобильное приложение, которое, кроме доступа к записям и к изображению с камер, может сообщать уведомлениями о произошедших событиях – срабатывании детектора движения или звука, начале записи и т.д.
webcamXP – еще одна небольшая программа с большими возможностями. В бесплатной версии поддерживает до двух камер, способна записывать видео с веб-камеры по расписанию, определять движение в кадре и изменения в звуковой картине.
Имеет богатые возможности по настройке реакции на событие – запись видео, сохранение снимка, загрузка видеофайла на FTP-сервер, отправка СМС, запуск внешнего приложения с заданными параметрами и т.д. Программа имеет встроенный веб-сервер, и вы сможете наблюдать картинку с камеры вживую в окне любого браузера на любом устройстве, подключенном к сети. Правда, для этого надо иметь некоторое представление об устройстве сети Ethernet и, возможно, придется пробросить порты через файрволл или роутер.
Персональный компьютер+веб-камера
То же самое, что и в предыдущем пункте. Те же программы, те же возможности. Впрочем, использование отдельной веб-камеры для видеонаблюдения может оказаться удобнее, чем встроенной – уже не надо думать, как закрепить ноутбук под потолком, чтобы в поле зрения попала вся комната. Не забудьте только убедиться, что операционная система вашего компьютера «увидела» камеру и установила для неё драйвера. Если драйвер не установился автоматически, программы-видеорегистраторы не смогут подключиться к веб-камере.
Видеорегистратор из смартфона
Все очень похоже на предыдущие случаи – многие из перечисленных ранее приложений имеют версии для мобильных устройств. Так, Xeoma и Sighthound могут быть скачаны с официальных магазинов приложений и установлены на устройства под управлением Android и iOS. Есть и чисто мобильные аналогичные приложения, и выбор их, пожалуй, даже богаче, чем для настольных ПК:
Roadly (RoadAR в версии для iOS) превратит ваш смартфон в автомобильный видеорегистратор, совмещенный с антирадаром. Roadly записывает прямо в видеофайл текущую скорость, время и координаты, кроме того, он способен распознавать дорожные знаки и предупреждать водителя о превышении скорости.
Антирадар в этой программе, разумеется, неспособен определить мобильные радарные комплексы, но о стационарном радаре, находящемся в базе данных, он исправно предупредит водителя. Для работы Roadly использует встроенный GPS-навигатор смартфона, постоянно держит включенной камеру и дает серьезную нагрузку на процессор, поэтому для предотвращения быстрого разряда рекомендуется держать смартфон подключенным к зарядке. Отличное приложение, но и аппаратные требования у него приличные – на телефонах средней производительности будет «тормозить»
CamOnRoad – еще одно многофункциональное автомобильное приложение. Оно может работать не только как видеорегистратор, но и как навигатор. CamOnRoad использует Google карты и способен не только отобразить маршрут на карте, но и выводить навигационные стрелки прямо поверх видеоизображения в реальном времени.
Приложение умеет сохранять видео в облаке, где оно будет доступно через веб-интерфейс с любого устройства в сети. Еще CamOnRoad может предупреждать о стационарных радарах, включать громкую связь при входящем вызове и переключать тыльную/фронтальную камеры одним нажатием. И все это – совершенно бесплатно.
Observer – еще одно мобильное приложение, превращающее смартфон в продвинутый видеорегистратор, причем владелец смарфтона может даже об этом не догадываться. Установив его на смартфон ребенка, вы можете больше не беспокоиться о том, где он находится и чем занят – в любой момент вы сможете получить координаты смартфона и «картинку» с его камеры.
Но если у вас возникнет искушение поставить такую программу на смартфон начальника, подруги или просто незнакомого человека, то имейте в виду, что это уже является серьезным правонарушением и преследуется уголовным кодексом РФ. И почему люди не клеят стикеры на камеру смартфона?
Видеорегистратор из экшн-камеры
Экшн-камера фактически уже является видеорегистратором. Установка её в автомобиль не вызовет никаких сложностей – широкий угол обзора, большое разрешение и высокая частота кадров, характерные для экшн-камер, ничуть не помешают автомобильному регистратору. Малый вес и богатая система креплений облегчат установку камеры под стеклом – для некоторых моделей даже можно приобрести крепление-присоску. Плюсом будет также высокая их автономность – на непродолжительную поездку экшн-камеру можно даже не подключать к зарядке.
Из неудобств можно отметить разве только отсутствие у экшн-камер детектора движения и автоматического включения с запуском двигателя – включать её на запись придется вручную.
Удастся ли превратить экшн-камеру в камеру видеонаблюдения – зависит от её возможностей. Если экшн-камера имеет поддержку Wi-Fi, то возможность использования её в качестве камеры наблюдения обычно предоставляется программным обеспечением, идущим с устройством – достаточно установить его на компьютер, чтобы получить возможность просматривать видео с камеры «вживую». Если она оснащена интерфейсом USB, то все зависит от того, выдает ли камера в него видеоинформацию. В этом случае достаточно будет установить драйвер, и система подключит её как веб-камеру. Но в большинстве случаев разъем USB на экшн-камере используется только для доступа к памяти и подзарядки устройства.
Видеорегистратор из фотоаппарата
Если фотоаппарат снимает видео (как большинство современных), то использовать его в качестве регистратора очень просто. Но не всегда в этом есть смысл – например, для съемки из движущегося автомобиля объективы фотокамер приспособлены плохо – если у камеры есть автофокус, он будет не успевать фокусироваться, если автофокуса нет, изображение часто будет размытым. Возникающие при движении вибрации также не поспособствуют качеству кадра. Ну и угол зрения объективов фотокамер обычно намного уже, чем у регистраторов – в кадр попадет намного меньше информации.
Большинство производителей имеют свое ПО для «съемки на привязи». Существуют и универсальные программы для подключения к фотоаппаратам, более того, если камера умеет «отдавать» видео через какой-либо интерфейс по общепринятому стандарту, её можно подключить как веб-камеру к какой-нибудь программе, например, к той же Xeoma. Но большинство камер подобной «щедростью» не отличается, и получить с них видео на компьютере можно либо через ПО производителя, либо никак.
Впрочем, есть еще одна возможность, появившаяся вместе с камерами под управлением Android. На многие такие камеры можно устанавливать приложения с GooglePlay. В этом случае превращение фотоаппарата в регистратор или камеру видеонаблюдения будет не сложнее, чем в случае со смартфоном – к вашим услугам те же Xeoma, Sighthound, Roadly и еще сотни подобных приложений.
IP-видеонаблюдение от «А» до «Я», как организовать наблюдение через интернет и не разорится
Оглавление
В чем преимущества IP-видеонаблюдения?
Далее мы затронем в основном специфические для выбора видеонаблюдения вопросы, т.е. будем исходить из того, что правильный выбор между аналогом и IP уже сделали.
Что такое IP-видеонаблюдение?
Выбираем IP-камеры
IP-камера это основное устройство в системе видеонаблюдения, а в зависимости от системы это может быть единственное устройство, и в будущем количество таких систем будет только расти. Особенно отрадно, что для того чтобы превратить IP-камеру прошлого в IP-камеру будущего в некоторых случаях будет достаточно обновить прошивку IP-камеры.
IP-камера это вполне себе небольшой компьютер, в котором, кроме ISP-процессора, есть центральный процессор управляющий видеокамерой, сетевой интерфейс, процессор управляющий алгоритмами сжатия видеопотока, и другие модули, например, микрофон или блок для управления тревожными входами или дополнительные видеовыходы.
Схематичное изображение IP-камеры
Управление сухими контактами камеры
Некоторые IP-видеокамеры оснащаются колодкой для подключения сухих контактов, это могут быть тревожный вход или тревожный выход, или и то и другое. На контакты тревожного входа можно подключить датчики, например, пожарный или периметральный или геркон двери или окна, или датчик протечки, если вы используете такую схему в домашних условиях. Датчик может быть подключен на контакт НЗ (нормально замкнут) или НО (нормально открыт), при изменении состояния контакта IP-камера формирует тревожное событие, на которое можно настроить реакцию, например, отправку уведомления, включение записи, отключение записи, включение звукового оповещения, если видеокамера оснащена микрофоном, активация тревожного выхода (реле). К тревожному выходу можно подключить устройства, которые управляются через реле, например сирену, и активировать их по тревоге от других программных или аппаратных датчиков.
Тепловизионные IP-камеры
Матрица видеокамеры. Дюймы против мегапикселей
Производители матриц для видеокамер
Размер матрицы VS разрешение матрицы
Производители выпускают матрицы, сильно отличающиеся друг от друга:
А самое главное это привело к тому, что при выборе потребители ориентируются на количество мегапикселей, как на основную характеристику камеры. Что не удивительно, так как в теории кажется, чем больше мегапикселей, тем лучше детализация. Однако это не так, и зачастую матрица с меньшим количеством мегапикселей сможет сформировать лучшее изображение.
Поэтому при выборе видеокамеры, прежде всего, следует обратить внимание не на разрешение матрицы, а на ее размер. Условно, если количество пикселей в двух матрицах одинаковое, то матрица размера ½”, в приличном количестве случаев, покажет лучшее изображение, чем матрица размера ¼”, поскольку во второй матрице пиксели расположены более кучно, что даст тепловой шум от работы соседних пикселей на изображении, особенно на большой выдержке, когда время работы каждого пикселя увеличено (например, при съемке сцен с низкой освещенностью). Логично, что видеокамеры с большим размером матрицы стоят дороже.
Кроме того, производители меняют размеры самого пикселя в разных матрицах и частоту кадрового затвора. Увеличение частоты кадрового затвора обеспечивает захват быстро движущихся объектов без искажений. Используя матрицы высокой чувствительности можно вести съемку на короткой выдержке без потери качества изображения (смазывания, затемнения и т.д.). Меньший размер пикселя позволяет уплотнить количество этих пикселей на матрице того же размера. Все эти манипуляции позволяют обеспечить наилучший показатель квантовой эффективности матрицы и, конечно, разнообразие сенсоров под разные потребности.
IP-видеокамера с большой матрицей и большим разрешением стоит дороже, установка таких видеокамер повсеместно не всегда оправдана. Например, если вы используете видеокамеру для наблюдения за периметром, где редко происходит движение, или используете в какой-то общей сцене, можно обойтись более простыми видеокамерами с разрешением до 2Мп. Если видеокамера нужна для наблюдения за работой с деньгами, для распознавания номеров или лиц, в этих случаях использовать видеокамеры с матрицами большего разрешения и большего физического размера.
Возможности ISP-процессора
ISP или Image Signal Processor это чип, который отвечает за получение изображения с матрицы. Он не только собирает сигналы с пикселей матрицы в единую картинку, но и отвечает за контрастность получаемого изображения, четкость, баланс белого, экспозицию, и удаление шумов.
В характеристиках видеокамеры можно встретить следующие функции, работу которых обеспечивает ISP-процессор.
Сжатие изображения (кодирование)
Существует два основных подхода к сжатию: внутрикадровый и межкадровый.
Патентообладатели H.265 пока не выражают намерения возбуждать судебные иски против покупателей, использующих продукты H.265, которые не были должным образом лицензированы. Поэтому для потребителей правовой риск хоть и существует, но является низким.
Однако для крупных компаний или государственных организации, для которых использование продуктов, которые нарушают патенты, является неприемлемым, использование H.265 может быть ограничено только производителями имеющими лицензии.
Что выбрать?
Для малых систем, подойдет любой современный кодек, чем современней, тем лучше — H.264, H.264+, H.265, H.265+, Zipstream.
Центральный процессор IP-видеокамеры
В 2019 году в США разгорелся скандал на почве сетевой уязвимости процессоров компании HiSilicon, которая принадлежала компании Huawei. В результате вся продукция Huawei на чипах HiSilicon попала под американские санкции, их оборудование запрещено к использованию на объектах федерального значения, аналогично были наказаны ZTE, Dahua и Hikvision. После этих событий, опасаясь гонений американского правительства, другие компании стали выворачивать свое грязное бельишко и признаваться, мол, да, мы тоже используем чипы HiSilicon в своих видеокамерах, например, Pelco и Honeywell. Так как, по старой доброй традиции, производители достаточно редко указывают в документации, какие процессоры используются в той или иной камере, часто единственный способ узнать какой процессор используется в вашей камере это ее разобрать.
Детекторы движения и различные функции видеоаналитики
На борту IP-видеокамеры центральный процессор, в том числе отвечает и за аналитические функции. Хотя и здесь не без нюансов, в новые чипы IMX500 и IMX501 с искусственным интеллектом видеоаналитика внедрена в ISP-процессор, это новинки 2020 года.
Но на данный момент именно от центрального процессора будет зависеть широта возможностей, и качество видеоаналитики, которые вы получаете.
Аппаратный детектор использует только ресурсы видеокамеры, алгоритм, зашитый в процессор, определяет движение по соотношению освещенности соседних пикселей матрицы видеокамеры, видеокамера отправляет на сервер только фрагменты с движением. Очевидные плюсы: снижение нагрузки на сервер и на ЛВС, работа с исходным изображением.
Сравнение срабатывания детектора движения
Маска кадра
Маска позволяет разграничить области для детекции движения. Многие видеокамеры позволяют добавлять не одну, а несколько областей детекции, чтобы оптимизировать алгоритм определения движения и минимизировать влияние возможных помех (деревья, которые могут качаться при ветре, или движение от транспорта, когда детектор должен срабатывать на людей). Логично использовать эту функцию вместе с детектором движения на видеокамере, а не переносить эту нагрузку на сервер.
Тут есть важный момент, микрофон уловит звук выстрела или крик, даже если в кадре ничего не происходит. Однако для операторов будет понятна примерная зона, в которой этот звук был детектирован. Для выявления уровня звуковой волны, на которую требуется реагирование, аналитическому алгоритму устанавливается пороговое значение фонового шума, а также уровень шумоподавления, это обеспечивает оптимальное соотношение сигнал / шум для работы аналитики.
Счетчик людей / распознавание человека
Счетчик людей или распознавание и выделение человека в кадре это распространенный алгоритм в видеоаналитике на IP-камерах. Этот детектор выделяет в кадре человека (в некоторых вариациях лицо) и не реагирует на другие объекты (машины, животные). В разных вариациях детектор может вести подсчет людей, показывать направление движения объектов, отмечать только объекты, которые движутся в указанном направлении и т.д.
Для оптимальной работы этого алгоритма видеокамера должна быть правильно установлена относительно сцены, т.е. тело человека (или его лицо) должно занимать не менее определенного процента площади кадра, пропорции не должны искажаться объективом и т.д.
Подробная информация о розыгрыше и о том что можно выиграть можно почитать в этой, возможно самой длинной, статье из всех, что написаны про распознавание автономеров.
Стандартизация и совместимость
Вроде на куче примеров давно известно, что для успешного развития отрасли нужен единый стандарт обеспечивающий совместимость устройств, чтобы покупая очередное устройство в свою систему безопасности, человек не задумываться, сможет ли оно работать с другими, уже имеющимися, и если будет работать, то будет ли доступен весь функционал.
И эта проблема гораздо серьезней, чем кажется на первый взгляд, на данный момент у Dahua и HikVision куча оборудования с подтверждением соответствия стандартам ONVIF, но даже простой обновление прошивки приведет к тому, что поддержка слетит.
Никакие IoT, безопасные или умные города, да и просто крупные интегрированные системы безопасности невозможны без стандартизированных протоколов взаимодействия устройств между собой.
Управление системой IP-видеонаблюдения
Пионер Интернета Марк Андриссен заявил, что « программное обеспечение пожирает мир », и я полностью с ним согласен. В наши дни, какую сферу ни возьми железо отступает на второй план, а самое интересное это софт.
Например, часы, именно программное обеспечение, делает их фитнес трекером, позволяет мониторить показатели вашего здоровья и расплачиваться на кассе. В результате чего продажи часов Apple к 2019 году обогнали все швейцарские бренды.
И когда мы затрагиваем такой важный вопрос, как управление вашей системой IP-видеонаблюдения мы будем говорить про программное обеспечение.
Программное обеспечение для управления вашей системой IP-видеонаблюдения должно быть где-то установлено, ниже мы рассмотрим 4 наиболее часто используемых в IP-видеонаблюдении места установки софта.
Встроенное в IP-камеру программное обеспечение
Использование программного обеспечения установленного на IP-камере подойдет только для очень маленьких систем. И на практике такой вариант как редко.
Программное обеспечение на видеорегистраторе
В большинстве случаев, возможности для управления системой видеонаблюдения, с помощью софта установленного на видеорегистраторе, как правило, менее функциональны по сравнению с VMS.
Программное обеспечение (VMS) на сервере
На сервер устанавливается специализированное программное обеспечение для видеонаблюдения ( VMS ). Программное обеспечение представляет собой единую точку управления для нескольких серверов и/или видеорегистраторов. Некоторые VMS также поддерживают возможности резервного копирования в случае отказа какого либо из устройств хранения видеоархива.
На данный момент управление системой видеонаблюдения с помощью VMS предлагает максимально широкие функциональные возможности. Если вы собираетесь использовать для управления вашей системой видеонаблюдения VMS, особое значение приобретает поддержка выбранной VMS и оборудованием стандарта ONVIF.
Облако (VSaaS)
Облачное видеонаблюдение или VSaaS является общим термином, существует три основных варианта использования облачных решений в видеонаблюдении:
Увеличение спроса на возможность безопасного удаленного доступа и управления системой видеонаблюдения через интернет, заставило существующих поставщиков программного обеспечения ( VMS ) и видеорегистраторов представить свои собственные облачные решения, и в будущем эта тенденция будет только усиливаться.
Видеоаналитика
Инновационное программное обеспечение в видеонаблюдении это то, которое предлагает возможности видеоаналитики.
Видеоаналитика это тренд, но большинству пользователей небольших систем видеонаблюдения навряд ли нужны все возможности и сразу. Есть фичи, которые заточены под узкую специализацию, например, тепловые карты распределения людей в кадре или счетчик людей или идентификация лица с изображением в базе данных.
Выбираем устройства хранения видеоархива
Прежде всего, определимся, какие бывают способы хранить видеоархив:
IP-камера
Начнем с простого, но перспективного. Сейчас многие модели IP-видеокамер (это еще одно преимущество, недоступное аналоговому HD-видеонаблюдению) поддерживают работу с SD-картами для записи видеоархива.
Во-первых, это довольно крутой децентрализованный способ организации хранения данных, который фактически устраняет необходимость в централизованных устройствах хранения видеоархива. Что хорошо по двум причинам, Первая — если «накрывается» центральное устройство хранения, накрывается весь видеоархив со всех камер. Вторая — кардинально падает нагрузка на сеть передачи данных.
Хорошим сценарием использования SD-карт является использование их как резервного хранилища при потере связи с регистратором, что позволяет сохранять видеоархив в случае проблем со связью и в целом повышает живучесть системы видеонаблюдения.
Еще недавно большой проблемой была надежность SD-карт и ограниченная емкость. Но после того как Western Digital выкатил на рынок свои SD карты WD Purple емкостью до 256 ГБ и 3 летней гарантией можно сказать что проблема решена.
NVR или сервер для видеонаблюдения
RAID6 почти аналог RAID5, но устойчив к отказу 2х дисков, соответственно и избыточность 2 диска.
RAID50 гибрид RAID5 и RAID0. Дает высокую скорость записи и обработки данных. Отказоустойчивость как у RAID5.
Выделенные хранилища
NAS или Network attached storage
NAS это хранилище, подключенное к вашей сети, можно сказать, что это дополнительный сервер, заточенный под хранение данных. При этом раз этот выделенный сервер находится в той же сети, возрастает нагрузка на сеть. Использование NAS не характерно для систем IP-видеонаблюдения. Нелогично иметь оборудование для обработки видеопотока, которое получает данные от видеокамер, индексирует их, а потом снова отправляет в сеть на хранение, загрузка сети увеличивается в 2 раза. И расходы на дополнительный сервер к тому же.
Плюсы SAN: быстродействие, надежность, масштабируемость, не дает дополнительную нагрузку на сеть LAN.
Минусы: это довольно дорогая технология, используется для хранения данных в масштабах предприятия, организация выделенной SAN имеет смысл при очень большой и распределенной системе IP-видеонаблюдения, когда расходы на организацию локального серверного хранения могут конкурировать с расходами на выделенную сеть SAN.
Cloud storage или облачное хранение
Мониторинг
Вне зависимости от выбора системы хранения, вам потребуется программное обеспечение, которое вы будете использовать для целей мониторинга и управления системой видеонаблюдения.
Пользователями, осуществляющими мониторинг, могут выступать охранники, сотрудники правоохранительных органов, управляющие объектами. Видеонаблюдения обычно отображается с помощью программного обеспечения, которое можно запустить на ПК или телефоне, однако также могут использоваться автономные аппаратные декодеры.
У приложений, установленных на смартфон, гораздо меньше функциональных возможностей, чем у программного обеспечения, которое используется на ПК или с видеостенами. Однако смартфон гораздо доступнее, так могут использоваться смартфоны пользователей.
Есть у смартфона и одно гигантское преимущества, он есть у всех, и он всегда с тобой, а пуши в приложении могут ненавязчиво и оперативно сообщать обо всем, что происходит в вашей системе. Поэтому это однозначно устройство номер один для мониторинга.
Мониторы для общественного просмотра. Устанавливаются в местах, доступных для всеобщего обозрения (например, у главных входов в магазин), они повышают осведомленность пользователей, о том, что данная территория находится под видеонаблюдением. Обычно они используют аппаратные декодеры или небольшие ПК и отображают 1-4 камеры.
Искусственный интеллект (ИИ) как инструмент мониторинга
Количество видеокамер превышает все мыслимые возможности людей для их мониторинга в режиме онлайн. Однако с приходом ИИ в видеонаблюдение наконец-то становится понятно, как эту проблему можно решать.
ИИ автоматизирует процесс мониторинга в реальном времени, делая системы видеонаблюдения значительно более ценными и повышая спрос на них. Уже на данный момент современные возможности видеоаналитики дают нам широкие возможности для автоматизации мониторинга, и получения уведомлений о событиях вместо просмотра видео онлайн.
Сетевая инфраструктура
Несколько слов о том, что такое IP-сеть. Какое оборудование понадобиться для ее построения. Сеть Ethernet или IP-сеть это семейство технологий пакетной передачи данных между устройствами (компьютерами, серверами, IP-камерами, коммутаторы и т.д.).
Есть и другие стандарты для более высоких скоростей, например, 10 GigE для скоростей до 10 Гбит, на данный момент они реже используются в видеонаблюдении. Но для больших проектов IP-видеонаблюдения использование 10 гигабитной коммутации должно стать стандартом.
Для 10-гигабитных портов обязательно использование кабеля категории Cat. 6a или выше. С прицелом на будущее (особенно в случае скрытой прокладки, когда замена кабеля превращается в приключение) имеет смысл проложить кабель категории Cat. 8, его уж точно хватит с запасом и надолго.
Более высокие скорости, такие как 40 и 100 Гбит, очень редки, дороги и вряд ли найдут применение в видеонаблюдении в ближайшем будущем.
Для организации сети любое устройство, которое вы хотите к ней подключить, должно иметь сетевой интерфейс, который обеспечивает взаимодействие на физическом уровне. Как правило, он уже встроен в устройство, если оно предназначено для использования в сети (IP-видеокамера, коммутатор, видеорегистратор), но для подключения клиентских компьютеров или серверов они должны быть оснащены сетевыми картами (NIC). Для сервера это может быть карта с двумя сетевыми интерфейсами, чтобы организовать доступ одного устройства к нескольким сетям (например, внутренней сети видеонаблюдения и общей сети организации).
Принцип построения сети для IP-видеонаблюдения
Существует несколько принципов организации IP-сети для системы видеонаблюдения — конвергентные и выделенные сети.
Если вдруг вы добавляете в офисную сеть, которая реализована на одном коммутаторе, IP-видеонаблюдение, надо понимать, что может вызвать эксплуатационные проблемы у всех пользователей сети, снижение скорости обмена данными, задержки и т.д.
Выделенные сети
По названию понятно, что в отличие от конвергентных сетей в этом случае IP-видеонаблюдение (не только, различные функции и услуги) выделяется в отдельную сеть. Это усложняет структуру сети, администрирование и увеличивает расходы на проектирование и оборудование, но повышает надежность, безопасность, живучесть и снижает нагрузку на каждую отдельную сеть.
Коммутаторы и маршрутизаторы
Сетевое оборудование, которое стоит выбирать для системы видеонаблюдения, имеет свою специфику. Например, функция автоматическое восстановление IP-камеры, в случае обнаружения сбоя в работе. Коммутатор должен автоматически перезапускает ее и пытается восстановить ее работоспособность. Для сетевого оборудования с поддержкой PoE важна непрерывность подачи питания даже во время обслуживания сетевого оборудования, обновления прошивки или конфигурации.
По результатам опроса профессиональных интеграторов систем видеонаблюдения, сетевое оборудование двух брендов — Cisco и Ubiquiti сильно превалирует над всеми остальными. Качеств, которые заставляют интеграторов останавливать свой выбор на них, много, но превалирующими будут — хороший уровень «цена / качество», и высокий уровень надежности.
Но прежде чем, как рассказать про эти сетевые устройства и их отличия, надо упомянуть про сетевую модель OSI (Open System Interconnection). Если кратко, то сетевая модель OSI или модель стека сетевых протоколов определяет различные уровни взаимодействия систем и устройств.
Маршрутизатор (или роутер) работает на следующем уровне модели OSI. Это устройство используется для объединения нескольких сетей, подключения к глобальной сети Интернет (порт WAN), маршрутизации трафика между сетями (например, локальной и беспроводной), обеспечивают безопасность сети (брандмауэр, межсетевой экран), организация защищенных каналов VPN. Обычно, один или несколько коммутаторов и беспроводных точек доступа подключаются к одному маршрутизатору организации, а он, в свою очередь, обеспечивает доступ в Интернет. Существуют гибридные устройства, которые объединяют в себе функции и маршрутизатора и коммутатора, имеют несколько (или много) портов LAN для локальной сети, например, домашние роутеры для подключения интернета, беспроводных и обычных сетевых устройств.
После этого вы определяете, какое центральное оборудование вам подходит, достаточно ли одного или нескольких видеорегистраторов, или требуется сервер и VMS с мощной аналитикой. И исходя из этих данных, рассчитываете мощность сетевого оборудования, какое количество коммутаторов, с PoE или без, нужна ли выделенная сеть или можно использовать общую.
Однако ограничение на 100 метровую дальность передачи сигнала по IP-сети на базе витой пары, можно преодолеть, используя удлинители Ethernet или медиаконвертеры.
Пропускная способность сети
От битрейта видеокамеры зависит загрузка вашей сети. Битрейт это не фиксированная величина, на него влияют различные факторы: разрешение видеокамеры, частота кадров, количество движения в кадре, количество объектов в кадре, даже шумы при слабом освещении.
В самой IP-видеокамере есть настройки, позволяющие управлять битрейтом, выбрать постоянный, переменный или усредненный битрейт.
Что касается сетевого оборудования, сейчас распространенные модели оснащаются портами, имеющими скорость: 100 Мбит, 1 Гбит, 10 Гбит. Если для подключения IP-видеокамеры к коммутатору достаточно порта на 100 Мбит, то для связи с сервером или регистратором нужно рассчитать достаточную пропускную способность порта для потокового видео от всех видеокамер системы.
POE в IP-видеонаблюдении
PoE или Power over Ethernet это технология передачи питания и данных по одному кабелю. Использование PoE позволяет экономить на отдельных источниках питания и кабеле для подключения источника питания к камере. Упрощает монтажные работы, уменьшает количество точек отказа.
Технология PoE была стандартизирована IEEE 802.3 с 2003 года, существует 3 стандарта PoE:
Кроме трех стандартов и девяти классов PoE, есть различия, по каким контактам подается питание от источника: PoE-A и PoE-B. В варианте PoE-А питание подается по тем же парам, что и данные, для PoE-В используются пустые пары. Большинство устройств PoE автоматически определяют, какие пары используются для подачи питания, и не зависят от выбора A или B. Однако некоторые устройства могут поддерживать PoE только типа B.
В дополнение к стандартам 802.3af/at существует так называемый пассивный PoE, который подает 12 или 24 Вт постоянного тока на неиспользуемые пары без процесса согласования, как в стандартизированном PoE. Питание на эти пары подается независимо от того, запрашивает ли его конечное устройство или нет. В некоторых случаях конечные устройства (видеокамеры) могут работать с пассивным PoE без проблем, но если на видеокамере не указано явно, что ее можно использовать с пассивным PoE, то лучше не рисковать.
При подключении PoE-видеокамеры к PoE-коммутатору происходит процесс согласования, при котором устройство и коммутатор определяют правильное напряжение и мощность и определяют, какой класс будет использоваться. Этот процесс быстрый, занимает всего несколько секунд и проходит без участия пользователя.
При использовании PoE коммутаторов. Нужно правильно рассчитать требуемую мощность PoE-коммутатора. Если на коммутаторе не указан явно класс PoE, а только стандарт 802.3af, то по-умолчанию на PoE-портах доступно от 0,44 до 15 Вт, и коммутатор выдает ту мощность, которая фактически нужна подключенному устройству, это может быть и 6Вт и 12Вт. В этом случае важна суммарная доступная мощность коммутатора, если суммарная требуемая мощность всех видеокамер превышает бюджет мощности коммутатора, то какие-то видеокамеры просто не заработают, или будут постоянно хаотично отключаться.
Некоторые коммутаторы из недорогого сегмента предоставляют PoE не на всех портах, например, из 8 портов всего 4 будут PoE-портами, это тоже следует учитывать при выборе оборудования.
Кроме того, для увеличения дальности, так называемые экстендеры (удлинители PoE), интереснее всего те, которым не нужно дополнительное питание, а достаточно питания от PoE. Можно использовать такие штуки каждые 100 метров. Минус: для питания и видеокамеры и экстендера используется питание PoE одного порта, требуется рассчитать мощность коммутатора, чтобы его хватило на все устройства в линии.
Беспроводная передача данных
Беспроводное подключение оборудования для видеонаблюдения является уникальным решением, сильно расширяющим инструментарий проектировщика. Поэтому камеры в Wi-Fi модулем разлетаются как горячие пирожки.
Однако в самое ближайшее время, новые технологии беспроводной связи 5G и Wi-Fi 6 (E) могут изменить все. И это будет не косметическое изменение, а смена парадигмы.
Уже сейчас платы массовых Wi-Fi 6 (E) роутеров по дефолту включает в себя слоты под 5G модули.
Это означает что такие платы изначально проектируются под конвергенцию с 5G.
Похоже что через пару-тройку лет роутер без 5G модуля будет считаться неполноценным. И нам придется сильно переписать этот раздел, и этот тот случай когда нам не терпится к этому приступить.
Доступ к системе видеонаблюдения через интернет
В последние несколько лет все больше и больше пользователей используют мобильные приложения и устройства в качестве одного из способов доступа к системе видеонаблюдения. Однако организация удаленного доступа создает угрозу безопасности всей системы, и требует сложной конфигурации сетевого оборудования.
Наша статистика показывает что почти 70 всех систем видеонаблюдения, имею возможность удаленного просмотра.
Существует 5 распространенных вариантов создания удаленного доступа для видеонаблюдения:
Перенаправление портов
Динамический DNS
Если интернет-провайдер все-таки не предоставил вам статический внешний IP-адрес, а требует за эту услугу денег, то динамический DNS может быть выходом из положения. Динамический DNS настраивается также на роутере (маршрутизаторе) и применяется для назначения постоянного доменного имени устройству, по которому к нему можно обратиться (вместо обращения по IP-адресу). Однако это постоянное красивое доменное имя предоставляется сторонним хостингом, например DynDNS или no-IP, где надо зарегистрироваться и создать имя для своего хоста, эти услуги могут быть платными.
Плюсы : на первый взгляд это неплохой способ, можно подобрать красивое и легко запоминающееся имя хоста.
Минусы: услуга такого хостинга стоит около 50$ в год. Нужно немного вспотеть, чтобы найти бесплатный сервис хостинга, но обычно он «условно» бесплатный, существуют ограничения по скорости или по количеству обращений через этот хостинг в месяц или что-то еще.
Universal Plug and Play (UPnP)
Однако UPnP не использует авторизацию по логину / паролю после проброса порта и обращению к устройству, что делает вашу сеть небезопасной и создает уязвимость.
Худший вариант из всех возможных, гигантская дыра в безопасности вашей сети.
Облачные сервисы
Многие производители оборудования для видеонаблюдения предлагают свои облачные сервисы вместо ручного проброса портов или UPnP, поскольку для обычного пользователя это может быть сложно и влечет за собой большую вероятность ошибок. Облачные соединения представляют собой защищенное соединение и не требуют знания сетей или каких-то сложных сетевых настроек от пользователя.
Плюсы: Очень просто настроить. Можно обойтись без видеорегистратора, вы подключаете камеру к облаку (обычно это делается через приложение, которое идет вместе даже с китайскими IP-камерами), и ваша домашняя система видеонаблюдения почти всегда и почти везде вам доступна.
Наиболее безопасным вариантом для объединения удаленных IP-устройств является выделенный VPN (Virtual Private Network), с использованием программно-аппаратных средств, которые обеспечивают защищенное соединение между устройствами поверх другой сети (например, Интернет) с низким или неизвестным уровнем доверия. Таким образом VPN состоит из двух частей: внутренняя (частная) сеть или несколько сетей и внешняя сеть, по которой проходит инкапсулированное соединение (чаще всего используется Интернет).
VPN это виртуальный защищенный тунель поверх реального незащищенного соединения, которым вы можете соединить несколько разрозненных серверов в одну сеть (или подключить удаленных клиентов к вашей частной сети), если между ними есть только публичная сеть.
Поскольку речь идет о программно-аппаратном способе организации защищенного соединения, надо понимать, что какой-то программный сервис используется поверх какого-то устройства. Это может быть смартфон, сервер, роутер, на который устанавливается специальный VPN-сервис (OpenVPN, WireGuard, NordVPN), обеспечивающий безопасное соединение, это можно сделать вручную и, чаще всего, такой сервис платный. К тому же, при постоянно активном VPN скорость подключения к глобальной сети может падать.
Кибербезопасность
В 2020 задумываться о кибербезопасности должен каждый, и уж точно каждый у кого есть деньги. А то рискуете как Гарик Мартиросян с 2.8 млн. долларов на счету, бегать по YouTube и выпиливать видео со взломанной китайской камеры. Что к слову невозможно, если что то попало в интернет оно там останется.
Если вы не Гарик Мартиросян или топ-менеджер крупной компании, то вряд ли хакеры будут интересоваться конкретно вами. Однако это вовсе не означает, что вы не станете объектом взлома. Просто это будет не персональная атака против вас, а автоматизированная атака. Это когда хакерская программа ищет потенциальных жертв и пытается применить стандартный алгоритм взлома. Примерно так был создан ботнет Mirai состоящий из почти 500 000 устройств (в основном китайских IP-камер).
Если вы до сих пор не думаете, что это серьезно, то почитайте дикую историю про парня которому 11 лет колонии выписали за незапароленный Wi-Fi, а незапароленный от взломанного, в этом смысле, мало чем отличается.
Учитывая все вышеописанное о безопасности вашей системы видеонаблюдения лучше подумать до ввода ее в эксплуатацию. Ответственно подойти к выбору не только IP-камер, как основного оборудования, но и регистраторов и сетевого оборудования тоже. Второй вопрос это физическая безопасность, т.е. выбор помещения, где будет располагаться центральное оборудование и ограничение доступа к нему.
Уязвимости оборудования для IP-видеонаблюдения
Обычно уязвимость это какое-то слабое место в коде прошивки (операционной системы, сетевого приложения или службы) сетевого устройства, которое называется Backdoor (черный вход). Эта уязвимость не видна обычному пользователю, возможно, вы даже поменяли все рутовые настройки и придумали сложный пароль, но некоторый набор команд позволяет получить доступ к вашему сетевому устройству прошаренному пользователю.
Исследователи постоянно обнаруживают уязвимости:
Уязвимости оборудования для IP видеонаблюдения, это пол беды, уязвимостей сетевого оборудования не меньше. Вот список уязвимостей в базе CVE кого нибудь D-link, кстати воспользовавшись поиском можете посмотреть по любому другому бренду. Поэтому, даже для видеонаблюдения кибербезопасность это не только безопасность специализированного оборудования для видеонаблюдения, это безопасность в целом IP-сети.
Большинство интеграторов / монтажников / продавцов оборудования для видеонаблюдения не заботятся о кибербезопасности, даже если они понимают возможные последствия а производители уже думаю и практически каждый серьезный вендор выпустит собственные рекомендации по обеспечению кибербезопасности.