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 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.

Выбирая подходящую видеокамеру, необходимо обратить внимание на ряд важных параметров, таких как разрешение, размер матрицы и частота кадров. Чем больше эти параметры, тем более детализированное изображение можно получить. Однако, имейте в виду, что высокое качество видео потребует больших объемов трафика и занимаемого места на жестком диске.

Иногда, вы можете услышать критику от некоторых пользователей, которые замечают низкую частоту кадров у камер. Такие видеокамеры могут работать всего на 8 FPS (кадров в секунду). Однако, стоит отметить, что этого будет достаточно для обеспечения безопасности на охраняемом объекте, так как злоумышленник не сможет уклониться от съемки за одну восьмую секунды.

Кроме того, помимо параметров изображения, также важно обратить внимание на микрофон (встроенный, выносной или отсутствующий) и материал корпуса (антивандальный, пластиковый и т.д.). Учтите, что выбирая камеру, необходимо учитывать не только ее технические параметры, но и особенности места, где она будет размещена.

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.

2. Виды матриц:

В мире видеонаблюдения используются два вида матриц: CCD (Couple Charged Device) или ПЗС (прибор с зарядовой связью), и CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) или К-МОП (комплементарный металл-окисел-полупроводник), который также может называться К-МДП (комплементарный металл-диэлектрик-полупроводник).

CCD матрицы, которые также известны как ПЗС матрицы, требуют особого внимания к климатическим условиям. Они могут повредиться от прямых солнечных лучей или сезонных температурных перепадов. Поэтому их не следует использовать в уличных камерах. Однако, CCD-сенсоры с высоким разрешением, которые превосходят в качестве изображения матрицы CMOS, стоят гораздо дороже последних и используются только в профессиональных камерах наблюдения с необходимой защитой и оптикой.

CMOS матрицы приобрели значительную популярность, так как последнее поколение матриц не уступают в качестве CCD, их использование в системе видеонаблюдения своими руками может быть более экономически эффективным выбором. Без специальных знаний в сфере техники, сложно заметить разницу между CMOS и CCD матрицами.

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, 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