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.).

На заметку: способы экономии при модернизации камер видеонаблюдения

Как сообщают некоторые специалисты, возможно модернизировать камеры видеонаблюдения с помощью простых и доступных материалов, которые существенно помогают снизить затраты на оборудование. Например, одним из способов является использование минусовых линз на 10-15 диоптрий, которые устанавливаются в глазную оптику камеры. Это позволяет увеличить угол обзора на 50% от номинального значения.

Также специалисты предлагают вариант герметизировать WEB-камеры во всепогодные кожухи из-под галогеновых проекторов, которые являются достаточно крепкими и долговечными материалами. Для контроля влажности внутри камеры можно добавить силикагель.

Конечно же, не все готовы и могут реализовать эти методы самостоятельно, но попытка новых решений и использование доступных материалов могут стать полезным опытом для будущих проектов.

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.

Создание системы видеонаблюдения своими руками состоит из нескольких этапов.

Первый этап - проектирование. На этом этапе составляется архитектура будущей системы с учетом емкости, возможности масштабирования и выбора необходимых компонентов (объем хранилища данных, скорость чтения/записи и т.д.). Кроме того, производится расчет углов обзора и выбор соответствующих объективов, а также решается вопрос выбора компьютерной системы или без нее.

Второй этап - электропитание. Это очень важный момент, поскольку до двух третей всех поломок систем видеонаблюдения связаны именно с блоками питания. Важно правильно подобрать отдельные кабели, мощность и суммарную силу тока для блоков питания, а также использовать импульсные источники питания для большей надежности.

Третий этап - прокладка кабелей. При прокладке кабелей необходимо учитывать расстояние до камер и правильно выбрать кабели для передачи электричества и сигнала. При использовании коаксиального кабеля иногда требуются НЧ-усилители, пассивные или активные приемо-передатчики по витой паре.

Четвертый этап - установка камер видеонаблюдения. Следует правильно разместить камеры, определить высоту их подвеса и угол наклона. При этом в поле зрения должна попадать вся территория, с которой теоретически возможно было бы разбить объектив камеры, но не прямые солнечные лучи.

Пятый этап - пуско-наладочные работы. После установки камер необходимо подключить к ним соединительные кабели и приступить к настройке видеорегистратора.

Таким образом, создание системы видеонаблюдения своими руками - это достаточно сложный процесс, который требует понимания основных принципов электропитания, прокладки кабельных трасс и установки камер для обеспечения наилучшего качества изображения и охраны территории.

Разбираемся в выборе камеры видеонаблюдения: как с помощью показателя «пиксель на метр» измерить качество работы устройства и определить ширину его зоны обзора?

Для того чтобы оценить качество работы камеры видеонаблюдения, стоит обратить внимание на ее разрешение, а также на величину «пиксель на метр». Последняя является результатом деления разрешения по горизонтали на ширину зоны обзора камеры.

Покупатели могут определить ширину зоны обзора камеры при помощи рулетки или дальномера, либо использовав специальные онлайн-калькуляторы при наличии данных о фокусном расстоянии объектива. Важно отметить, что чем выше показатель «пиксель на метр», тем качественнее работает камера видеонаблюдения и шире ее зона обзора.

При выборе камеры для видеоконтроля необходимо учитывать ряд характеристик. Среди них особое значение имеет разрешение камеры, которое измеряется в мегапикселях (Мрх). Оно зависит от количества активных пикселей-сенсоров, размещенных на видеоматрице.

Важно понимать, что количество мегапикселей не является главным показателем качества изображения. Кроме того, определенную роль играют технологии изготовления видеоматрицы, размер пикселей, качество материала сенсоров, применение микролинз, ускоренная работа «электронного затвора» и другие факторы.

Для получения изображения в формате Full HD (1920х1080) достаточно разрешения 2.1 Мрх. На больших территориях рекомендуется использовать несколько видеокамер с разрешением 1–2 Мрх и одну-две 3–5 Мрх. Это позволит достичь высокой детализации и масштабирования изображения. Однако для квартирных и дачных нужд устройства с высоким разрешением обычно не требуются.

В таблице 1 (см. выше) приведены ориентиры для расчета количества пикселей в целях задач видеоконтроля. Кроме того, существуют современные американские CMOS-матрицы OmniVision OV2710 и Aptina AR0330 с разрешением 2,1 и 3,5 Мрх соответственно, которые имеют более высокую светочувствительность и меньший уровень шумов по сравнению с 5-мегапиксельными камерами.

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 статье рассматривается вопрос о размере матрицы по диагонали и его связи с количеством сенсорных элементов и разрешением. Размер матрицы измеряется в долях дюйма и может быть ½ (12,7 мм), ⅓ (8,47 мм) или ¼ (6,35 мм). Обычно считается, что чем больше площадь матрицы, тем большее количество сенсорных элементов она может вместить. Однако это правило не работает для бюджетных моделей камер, которые не имеют качественных светосильных объективов.

Так, например, в матрице 5 Мрх будет задействована только ее центральная область, что дает на выходе только 2,1 Мрх, формат Full HD. Это еще раз демонстрирует важность рассмотрения размера и разрешения матрицы только в комплексе с другими характеристиками камеры, прежде всего с типом и функционалом объектива.

4. Для видеонаблюдения частота кадров в секунду играет большую роль и может колебаться от 8 до 30 FPS. В зависимости от того, на что направлено видеонаблюдение, определяется необходимая частота. Если задача заключается в отслеживании "неподвижных сцен", например, на парковке, то достаточно 8 FPS. Однако, для наблюдения за оживленной трассой потребуется не менее 30 FPS, особенно, если нужно будет распознавать номера автомобилей.

Очень важным является не только указание частоты кадров, но и разрешения, при котором она поддерживается. Не редки случаи, когда в рекламных целях указывают 30 FPS, но они доступны только для разрешения 640х480, а не для желаемого Full HD. Следует обратить внимание на то, на каком разрешении поддерживается максимальная скорость записи.

Согласно данной статье, светочувствительность камеры, измеряемая в луксах (лк), для сумеречных условий эксплуатации начинается от 1 лк, в то время как для ночных — от 0,01 лк. Эта величина напрямую зависит от размера сенсорных элементов на матрице - чем больше площадь поверхности пикселей, тем выше становится светочувствительность. С помощью размещения микролинз над и между сенсорами, можно технологически увеличить светочувствительность и улучшить качество захвата изображения.

Однако, возникает проблема в темноте: скорость преобразования света в электричество и далее в изображение определяется скоростью его накопления в сенсорных элементах. Это означает, что активность пикселей зависит от освещенности. В темноте заряд в элементах накапливается медленно, что может привести к выбору неправильного выдержки и порождению "электронных" шумов, влияющих на качество и цветность получаемых изображений.

Для решения этой проблемы можно сократить время экспозиции (выдержку) либо сократить время накопления заряда в 4-5 раз (до 1/120-1/150 секунды ночью). Однако, этого недостаточно и не факт что будет работать как следует с более старыми матрицами. Скорость срабатывания электронного затвора видеокамеры может быть регулирована с помощью встроенной функции Sens-UP (или DSS), а также могут быть использованы технологии подавления шума DNR (3D-DNR, 2D-DNR, SSNR), чтобы облегчить "вес" видеопотока (объем записываемых данных) и одновременно улучшить качество изображения.

Оптический объектив и зум камеры видеонаблюдения могут быть выполнены с различными характеристиками, 
которые определяют их функциональность и качество получаемого изображения.




В частности, объективы могут иметь постоянное, изменяемое вручную или дистанционно управляемое фокусное 
расстояние, которое обычно лежит в диапазоне от 4 до 9 мм. Кроме того, они могут быть оснащены фиксированной 
или управляемой диафрагмой (Direct Drive или Video Drive) и автоматической регулировкой освещенности при помощи 
диафрагмы для выделения или затемнения объекта на фоне наиболее освещенных участков кадра (ALC).




Для повышения качества изображения камера может быть оснащена компенсацией задней засветки (BLC), 
автоматическим балансом белого (AWB) и подстройкой баланса белого под изменяющуюся освещенность (ATW). 
Расширенный динамический диапазон с цифровой обработкой сигнала для повышения качества ярких и 
темных участков на одном кадре (D-WDR или просто WDR) также может использоваться в камерах видеонаблюдения.




Выборочная компенсация для улучшения контраста и цветности объектов (с "адаптивным воспроизведением 
тона") при наличии ярких и темных участков кадра (ATR), а также защита от встречного направленного 
засвечивания (HLI) являются также важными характеристиками объективов.




Кроме того, камера может быть оснащена автоматической регулировкой усиления видеосигнала при пониженной 
освещенности объекта (AGC), цифровым увеличением для просмотра отдельных участков области охвата камеры в 
увеличенном масштабе и без потери качества, для детального рассмотрения нужных точек обзора (ePTZ) и 
детекцией движения объектов, настраиваемой по уровню чувствительности и расположению на картинке (MD).




Наконец, стоит помнить, что объективы камеры должны соответствовать уровню установленного 
видеосенсора, не занижать его искусственно, а также обеспечивать достаточное качество, светосильность 
и оптическое разрешение для получения качественного изображения.

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