Установка системы видеонаблюдения своими руками: рекомендации экспертов

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

Как организовать систему видеонаблюдения: необходимое оборудование

Организация видеонаблюдения своими руками – это доступное решение, которое может осуществить любой пользователь ПК, если речь идет о квартире или небольшом офисе, которые не требуют больших затрат на оборудование. Однако, если объектом охраны является загородный дом или коммерческая недвижимость, стоимость и сложность установки и обслуживания оборудования возрастают.

Комплект системы видеонаблюдения, собранный самостоятельно, состоит из следующих элементов: камеры, сетевого видеорегистратора, сервера (компьютера), хранилища данных, роутера (для беспроводных устройств), кабелей (радиочастотных, электрических или витых пар, блоков питания и специализированного ПО (ядро системы видеонаблюдения, операционная система, модули видеоанализа и интеграции со сторонними программными комплексами и пр.).

Для установки системы видеонаблюдения своими руками в квартире можно обойтись и без видеорегистратора, использовав в качестве сервера обычный компьютер. В этом случае достаточно установить сетевую камеру и подключить ее к ПК или мобильному устройству посредством Wi-Fi. Wi-Fi-камеры класса Cube могут записывать информацию на флеш-карты, карты памяти microSD и microSDHC. Стоимость таких устройств варьируется от 4700 до 30 000 рублей.

Если подключение камер будет осуществляться беспроводным путем, необходимо использовать роутер. Для домашнего использования подойдет самый бюджетный вариант. Хранение данных осуществляется на жестком диске или в облачном сервисе, для которого не нужен статический IP-адрес.

Нередко продавцы предлагают комплекты проводных и беспроводных систем за цену, которая превышает стоимость оборудования, приобретаемого по отдельности. Однако, чтобы установить видеонаблюдение своими руками, необходим определенный уровень подготовки, и для недостаточно подготовленного пользователя готовые комплекты могут оказаться неоптимальным решением.

На рынке представлены многочисленные модификации видеокамер для внутреннего и наружного наблюдения. Их стоимость стартует от 1000 рублей и в среднем составляет 2000–5000 рублей для аналоговых AHD/TVI/CVI-устройств и 3500–13 000 рублей – для IP-оборудования.

Кроме открытых камер, существуют и скрытые – миниатюрные, маскируемые и потайные. Их использование регулируется статьей 138.1 УК РФ. Для применения в офисе или торговом зале необходимо получить письменное согласие сотрудников и уведомить посетителей о наличии скрытого видеонаблюдения. В туалетных комнатах, раздевалках и т.п. видеонаблюдение запрещено.

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.

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.

Как установить систему видеонаблюдения своими руками

Установка системы видеонаблюдения своими руками включает в себя несколько этапов, начиная с проектирования и до пуско-наладочных работ.

Прежде всего, необходимо проектировать будущую архитектуру системы, ее емкость с учетом возможного масштабирования, включая объем хранилища данных и скорость его чтения/записи. Перед установкой камер видеонаблюдения следует также определиться с тем, будет ли система строиться на базе компьютера (сервера) либо без него, например, на NVR, HDVR, stand alone DVR или non-PC.

Затем необходимо произвести расчет углов обзора, освещенности, температурного режима, выбрать соответствующие объективы и другие компоненты системы видеонаблюдения, которые обязательно должны быть совместимыми. Если система будет использоваться для уличного наблюдения, то важно составить проект заземления и зануления, а также подготовить качественные паечные материалы и соединительные конструкции.

При подборе кабелей для электропитания камер видеонаблюдения и всей системы в целом, следует подбирать индивидуальные марки в зависимости от конфигурации и размера системы. При выборе витой пары необходимо соотносить диаметр сечения, длину кабеля и волновое сопротивление. Рекомендуется завышать значении тока на 15–25%, поскольку производители камер зачастую занижают потребляемый ими ток.

Важным моментом является подбор блока питания. Необходимо обратить внимание на сетевой фильтр, обеспечивающий стабильную подачу номинального напряжения, а также способность блока питания переносить большую емкостную, индуктивную и реактивную нагрузку на линиях большой протяженности. Рекомендуется использовать специализированные импульсные источники питания.

При прокладке кабеля в воздухе необходимо обеспечить линию грозозащитными средствами. Угол перегиба трубки не должен превышать 5 диаметров коаксиального кабеля, иначе это гарантированно приведет к разрыву линии.

Важно правильно разместить видеокамеры. Рекомендуется размещать приборы по стандартной схеме: на стенах здания (под одной на каждой стороне) и еще один, купольный, — на крыше под фронтоном. Перед прикреплением следящих устройств нужно определить оптимальную высоту их подвеса и угол наклона. В поле зрения должна попадать вся территория, с которой теоретически возможно было бы разбить объектив камеры, но не прямые солнечные лучи.

Обращаем внимание на то, что при установке компонентов системы видеонаблюдения следует обратить внимание на все детали, чтобы не допустить помех или разность потенциалов. В случае сомнений, лучше обратиться к специалистам.

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 видеонаблюдения необходимо обратить внимание на ряд ее характеристик, причем одной из самых важных является разрешение. Оно измеряется в мегапикселях (Мрх) и определяется количеством активных пикселей-сенсоров, размещенных на видеоматрице. Именно эти сенсоры преобразуют световой поток в электрические импульсы, которые затем декодируются в изображение на мониторе. Для получения изображения в формате Full HD (1920х1080) достаточно разрешения 2.1 Мрх, что можно легко проверить, умножив количество точек на дюйм.

Однако, при выборе камеры необходимо помнить, что количество мегапикселей не является главным критерием качества изображения. Несмотря на то, что в известной степени это так, качество материала сенсоров, размер пикселей, применение микролинз и многие другие технологические факторы также играют важную роль. Например, современные американские CMOS-матрицы OmniVision OV2710 и Aptina AR0330 с разрешением 2,1 и 3,5 Мрх, соответственно, обеспечивают лучшую светочувствительность и меньший уровень шумов, чем их 5-мегапиксельные предшественники.

Для экономически оправданного решения на больших территориях, можно использовать несколько видеокамер с разрешением 1–2 Мрх в сочетании с одной-двумя камерами разрешением 3–5 Мрх, которые установятся в местах, где может потребоваться высокая детализация и масштабирование изображения. Однако, для квартирных и дачных нужд устройства с высоким разрешением, скорее всего, не понадобится.

Таблица №1, которая приведена выше, предоставляет ориентиры для расчета количества пикселей в целях задач видеоконтроля.

Типы матриц для камер наблюдения могут быть разными: CCD (Couple Charged Device), он же — ПЗС (прибор с зарядовой связью) и CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor), который также называется К-МОП (комплементарный металл-окисел-полупроводник) или К-МДП (комплементарный металл-диэлектрик-полупроводник).

Однако матрица CCD является требовательной к климатическим условиям и не всегда подходит для использования в уличных камерах. Прямые лучи солнца или сезонные температурные перепады могут повредить ее. Кроме того, сенсоры CCD с высоким разрешением, которые превосходят по качеству изображения матрицы CMOS, стоят значительно дороже, поэтому применяются только в профессиональных камерах наблюдения, которые имеют необходимую защиту и оптику.

В свою очередь, сенсорные видеопанели CMOS последнего поколения не уступают по качеству изображения CCD-матрицам. И, хотя эксперты в спецтехнике могут заметить некоторые отличия, в целом разницу в качестве изображения не будет видно. Однако будет заметен значительный экономический эффект при создании системы видеонаблюдения своими руками, если использовать матрицу CMOS вместо CCD.

В зависимости от размера матрицы по диагонали, который измеряется в долях дюйма, возможно размещение большего количества сенсорных элементов, что, казалось бы, должно положительно сказаться на качестве снимков. Однако в случае, если у камеры имеются только бюджетные модели, которые не обладают качественными светосильными объективами, это правило не сработает. Например, даже если в матрице имеется 5 Мрх, на выходе будет получено только 2,1 Мрх, которых будет достаточно для формата Full HD. Очередное доказательство того, что размер и разрешение матрицы не играют особой роли без учета других характеристик камеры, таких как тип и функционал объектива.

Частота кадров играет важную роль при записи видео. В зависимости от того, какую сцену вы хотите запечатлеть, потребуется определенное количество кадров в секунду (FPS). Если вы оцениваете статические картинки, такие как парковочное место, тогда 8 FPS вам с лихвой хватит. Но, если вы хотите записать движущуюся картинку, например, оживленную трассу, то вам нужно будет записывать не менее 30 FPS, особенно если вы планируете распознавать номера автомобилей.

Важно понимать, что при выборе разрешения также следует обращать внимание на максимальную скорость записи. Возможно, на рекламной информации для камеры будет написано, что она поддерживает 30 FPS, но по факту эта функция может быть доступна только для разрешения 640x480, а не для полного HD. При выборе камеры стоит обратить внимание на это, чтобы избежать разочарования в будущем.

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.

Зум-камеры могут быть оснащены различными оптическими объективами и функциями. Вот некоторые из них:

• Фокусное расстояние может быть постоянным, ручно регулируемым или регулируемым дистанционно, обычно в диапазоне от 4 до 9 мм.
• Диафрагма может быть фиксированной или управляемой (Direct Drive или Video Drive).
• Автоматическая регулировка яркости может быть обеспечена при помощи диафрагмы для выделения (затемнения) объекта на фоне наиболее освещенных участков кадра (ALC).
• Компенсация задней засветки (BLC) может быть встроена.
• Автоматический баланс белого (AWB) и подстройка баланса белого под изменяющуюся освещенность (ATW) могут быть доступны.
• Расширенный динамический диапазон с цифровой обработкой сигнала для повышения качества ярких и темных участков на одном кадре (D-WDR или просто WDR) может быть доступен.
• Выборочная компенсация для улучшения контраста и цветности объектов (с «адаптивным воспроизведением тона») при наличии ярких и темных участков кадра (ATR) может быть доступна.
• Защита от встречного направленного засвечивания (HLI) может быть встроена.
• Автоматическая регулировка усиления видеосигнала (AGC) может быть доступна.
• Цифровое увеличение (ePTZ) может быть предоставлено для просмотра отдельных участков области охвата камеры в увеличенном масштабе без потери качества.
• Обнаружение движения объектов (MD) может быть предоставлено.
• Также доступны другие функции или их отсутствие.

Важно помнить, что перед тем, как свет достигнет матрицы, он проходит через объектив. Поэтому качество, светосила и оптическое разрешение объектива также должны соответствовать уровню установленного видеосенсора и не искусственно занижать его параметры.

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