Проектирование ТВ системы видеонаблюдения и контроля магазина «Янтарь» в соответствии с заданием заказчика

Введение

Системы телевизионного наблюдения предназначены для обеспечения безопасности на объекте. Они позволяют наблюдателю следить за одним или несколькими объектами, находящимися порой на значительном расстоянии как друг от друга, так и от места наблюдения. В настоящее время системы телевизионного наблюдения не являются экзотикой, они находят все более широкое применение во многих сферах человеческой жизни от наиболее простой системы телевизионного наблюдения, позволяющая наблюдать за ребенком или автомобилем возле дома до более сложных систем наблюдения. Электронные системы наблюдения позволяют выполнять не менее важные и более сложные задачи. Например, наблюдение за несколькими больными одновременно, движением транспортных потоков на оживленных магистралях или в портах. Существует целый ряд применений систем видеонаблюдения в научных исследованиях и в промышленности, например, для контроля за технологическими процессами и управления ими. При этом наблюдение может производится в условиях низкой освещенности или в средах, где присутствие человека не допускается. Успешно эти системы используются в магазинах, в казино, в банках, на автостоянках. Малокадровые системы для дома и офиса способствуют повышению безопасности и создают дополнительные удобства.

Однако основной задачей, с которой должна справляться система телевизионного наблюдения, и именно для этих задач они и создавались, - это обеспечения физической безопасности объекта, как самостоятельно, так и при совместной работе с другими системами безопасности.

При современных темпах криминализации общества и роста преступности, сложившейся общественно политической обстановке в стране, постоянной угрозы террористических актов просто необходима охрана периметра и территории, контроль доступа на объект его сотрудников, посетителей и транспорта, кассовыми терминалами магазинов ведение визуального наблюдения за состоянием различных частей объекта.

Преимущество охранного телевидения по сравнению с другими охранными системами заключается в его высокой информативности (90 % всей информации об окружающем мире человек получает благодаря органам зрения). Проверить правильность функционирования систем безопасности, убедиться в реальности тревоги, выработанной сигнализацией (охранной, пожарной, периметровой, антикражевой, автомобильной) можно не только посещением человеком места происшествия, но и дистанционно – с помощью охранного телевидения. Еще важнее предотвратить происшествие, обнаружив опасное движение на подступах к охраняемой зоне, расшифровав возможную угрозу по экрану видеомонитора, что особенно актуально для удаленных необслуживаемых объектов. И с этим охранное телевидение также успешно справляется.

Используемый в охранном телевидении стандарт на телевизионный сигнал изначально разрабатывался для вещательного телевидения с целью представления наблюдателю на одном экране одного изображения. Основными требованиями при разработке стандарта являлось создание техническими средствами на экране телевизора качественного изображения с учетом особенностей человеческого зрения, рационального использования частотного диапазона и совместимости различных систем телевидения.

Задачей охранного телевидения нередко является представление оператору одновременно нескольких (иногда многих) изображений из различных контролируемых зон, запись и передача видеосигналов от многих видеокамер. Получение этих изображений в режиме реального времени, т.е. без потери информации, возможно лишь при параллельной обработке видеосигналов, в противном случае (при использовании оцифровки сигналов) движение объектов на экране отображается прерывисто. До последнего времени простота реализации и экономические соображения диктовали применение в охранных видеосистемах мультиплексирования сигналов; однако технический прогресс уже сейчас делает возможной и экономически доступной обработку, например, 16 видеоканалов в режиме реального времени. Это не только делает более комфортной работу оператора, но и уменьшает длину так называемой ближней зоны видеокамеры.

С другой стороны, возрастание объема записываемой и передаваемой информации является платой за стремление получения «живых» изображений. Если благодаря прогрессу в области компьютерных технологий объем жесткого диска перестал быть ограничением на длительность видеозаписи, то все более актуальной становится задача эффективного поиска видеоинформации в архиве.

Необходимость отметить, что главной задачей охранного телевидения является не получения качественного изображения на экране видеомонитора, а возможность выработки достоверного суждения о наличии тревожной ситуации. Также должны учитываться условия круглосуточной эксплуатации оборудования в реальных обстоятельствах жизни и деятельности человека с учетом влияния окружающей среды (и других людей).

Без преувеличения можно назвать революционным направлением в развитии охранного телевидения широкое практическое применение цифровых систем. Это позволило вывести решение некоторых задач на качественно новый уровень, ранее не доступный при использовании аналогового оборудования.

Целью данного дипломного проекта является проектирование ТВ системы видеонаблюдения и контроля магазина «Янтарь» в соответствии с заданием заказчика.

1. Принципы построения систем охранного телевидения и

регистрации изображений

Принципы построения систем видеонаблюдения выбираются с учетом существующих учетов, целей и задач работы сети видеоконтроля. Критериями подбора камер, к примеру, может служить опознавание знакомого, незнакомого человека или чтение мелких деталей. В зависимости от критериев выбираются, в первую очередь, камеры со стандартным или высоким разрешением.

1. Основные компоненты систем охранного телевидения

Самый первый и наиболее важный компонент системы охранного телевидения – это элемент, формирующий изображение, то есть видеокамера. Термин «камера» произошел от латинского camera obscura, что означает «темная комната».

Видеокамера являются источником визуальной информации, которая в конечном итоге поступает к оператору поста охраны. Использование видеокамер предоставляет оператору уникальную возможность осуществлять одновременное наблюдение нескольких удаленных мест, контролировать изменение ситуации в этих зонах и осуществлять их видеозапись.

Основой современной видеокамеры является так называемая ПЗС - матрица (ПЗС – прибор с зарядовой связью) (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 - Современная видеокамера на основе ПЗС-матрицы

ПЗС – матрица представляет собой прямоугольную светочувствительную полупроводниковую пластинку с отношением сторон 3:4, преобразующую падающий на нее свет в электрические заряды, которые используются для получения выходного видеосигнала с помощью специальной электронной схемы. ПЗС – матрица состоит из большого числа светочувствительных ячеек, с помощью которых можно разложить сфокусированное на ней изображение в виде определенного числа зарядов, соответствующих каждой ячейке. Элементы разложения изображения называются пикселами от английского pixel (picture element). Чем больше число пикселов, тем менее заметна дискретность результирующего изображения.

Одной из важнейших характеристик систем видеонаблюдения вообще и видеокамер в частности является разрешающая способность. Этот параметр характеризует способность видеосистемы различать мелкие детали и удаленные предметы. Численно разрешающая способность видеокамеры измеряется в так называемых телевизионных линиях (ТВЛ) – суммарном количестве различимых на экране видеомонитора черных и белых штрихов минимальной толщины. Чем больше значение разрешающей способности видеокамеры, тем лучше.

Вторым весьма важным параметром видеокамер является указываемая в паспорте минимальная освещенность или чувствительность, которая характеризует способность видеокамеры наблюдать объекты при пониженной освещенности и даже в темноте. Этот параметр измеряется в люксах (лк). Чем меньше данное значение, тем выше качество видеокамеры. Для повышения чувствительности современных видеокамер используют различные технические решения, обеспечивающие их адаптацию к условиям пониженной освещенности. Например, цветные видеокамеры при низкой освещенности автоматически переходят в режим черно – белого изображения (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 - Цветная видеокамера с автоматическим переходом в режим

черно – белого изображения

Известно, что цветные видеосистемы более информативны, их ценно использовать особенно в тех местах, где важно различать цвета. Высокая информативность цветных видеокамер является их важным преимуществом перед черно – белыми, подчас это является решающим аргументом в пользу цветных видеокамер, несмотря на их сравнительно высокую стоимость, а также зависимость качества изображения от типа источника света.

Для формирования видеосигнала цветного изображения в видеокамере, применяемой в охранном телевидении, как правило, используется одна ПЗС – матрица, перед ячейками которой создаются микросветофильтры основных цветов (красного, зеленого, синего: R, G, B), т.е. один пиксел цветного изображения формируется из трех ячеек. Поскольку у цветных видеокамер количество результирующих ячеек в 3 раза меньше, чем у черно – белых видеокамер, разрешающая способность и чувствительность у них тоже оказываются хуже.

При выборе цветных видеокамер следует обращать внимание на марку комплекта ПЗС – матрицы. Комплекта ПЗС – матрицы различных производителей (Sony, Sharp,Panasonic, Samsung и др.) имеют свои особенности.

Конструктивное исполнение видеокамер предполагает следующие возможные варианты конструкции:

- видеокамеры в стандартном корпусе (как правило, без объективов);

- миниатюрные видеокамеры («квадраты», цилиндрические, купольные, шары);

- уличные видеокамеры (вмонтированные в термокожухи, с кронштейном);

- бескорпусные видеокамеры;

- дверные видеоглазки;

- взрывобезопасные видеокамеры (конструкция которых исключает образование электрической искры, что позволяет использовать их в специальных помещениях);

- скоростные поворотные видеокамеры;

- видеокамеры, входящие в состав мини – видеосистем (с инфракрасной подсветкой, микрофоном и громкоговорителем).

Рисунок 1.3 - Видеокамеры цветного и чёрно-белого изображения стандартного

и высокого разрешения обычного исполнения

Рисунок 1.4 - Миниатюрные камеры в металлических корпусах небольшого размера

с объективами, а также камеры, выполненные в виде дверного глазка

Рисунок 1.5 - Видеокамеры скрытой установки, закамуфлированные под пожарные извещатели

Рисунок 1.6 - Современные купольные камеры цветного изображения на

высокоскоростной (до 370 град./сек.) поворотной платформе

Рисунок 1.8 - Уличные видеокамеры

Удаленность места расположения видеокамер от поста наблюдения (монитора) требует решения задачи передачи видеосигналов на значительные расстояния. Самыми распространенными средствами передачи видеоинформации в охранном телевидении являются: кабель витой пары, оптико-волоконный кабель, телефонная линия, кабель телевизионного вещания, радиоканал и др.

Но самым стандартным решением передачи видеосигналов является использование коаксиального кабеля с сопротивлением 75 Ом (рисунок 1.9).

Рисунок 1.9 - Конструкция коаксиального кабеля

В зависимости от качества кабеля (вносимого им затухания) приемлемое качество изображения может быть достигнуто, если видеокамера удалена от поста наблюдения на расстояние не более 200…400 м.

Видеокамера может быть высочайшего качества, с высокой разрешающей способностью, но если видеомонитор не способен воспроизвести сигнал равным или лучшим образом, то и вся система потеряет в качестве.

Видеомониторы служат для отображения визуальной информации. Они могут быть черно – белыми или цветными. Видеомониторы характеризуются размерами диагонали экрана, обычно выраженными в дюймах, иногда в сантиметрах. Черно – белые видеомониторы бывают самых разных размеров, чаще всего используются 9 (23 см) 12 (31 см). Наиболее популярный цветной монитор в охранном телевидении имеет размер 14 (36 см) по диагонали. Чем больше изображений одновременно выводится на экран, тем больше должен быть его размер.

Конструктивно видеомониторы могут выполняться по-разному. В настоящее время наиболее распространены видеомониторы, в которых используются кинескопы. Применение их обусловлено отлаженностью технологи, а также большим объемом выпуска кинескопов в мире, что и делает их сравнительно дешевыми.

Жидкокристаллические видеомониторы ЖК (TFT) при их появлении на рынке имели два основных недостатка: переход изображения в негативное состояние при наблюдении экрана сбоку и высокая цена. В настоящее время эти характеристики существенно улучшились (угол обзора до 170). Кроме того, ЖК – видеомониторы имеют еще одно преимущество – малую толщину, которая позволяет монтировать их на стене, в кресле самолета или автобуса, на приборной панели автомобиль.

Плазменные панели сравнительно недавно появились на российском рынке систем безопасности, можно прогнозировать их более широкое использование по мере снижения цен.

До последнего времени практически основным устройством регистрации видеосигналов в охранных системах были охранные видеомагнитофоны. В настоящее время на их смену все больше приходят цифровые видеорегистраторы или устройства видеозаписи на жесткий диск вследствие того, что они имеют существенные преимущества перед видеомагнитофонами. Вот некоторые из них:

- практически мгновенный доступ к любому месту видеозаписи;

- отсутствие искажений изображения, присущих видеомагнитофонам;

- возможность многократного выполнения записей и неограниченного числа просмотров записей без ухудшения их качества;

- возможность записи событий, произошедших до момента тревоги;

- отсутствие затрат, присущих использованию видеомагнитофонов (на обслуживание и видеокассеты);

- возможность подключения к компьютерной сети для просмотра «живого» или записанного изображения на удаленном компьютере или управления/программирования устройства;

- файловая структура, позволяющая архивировать все файлы, либо только те, которые интересны, и посылать их (по компьютерной сети, с помощью электронной почты), а также распечатывать изображения на обычном принтере;

- встроенный детектор движения, позволяющий осуществлять более экономичную видеозапись в плане использования носителя.

Перспективность этого направления видеозаписи обусловлена бурным развитием компьютерной техники, улучшением характеристик и снижением стоимости составных частей компьютеров, которые в качестве компонентов используются в цифровых видеорегистраторах (рисунок 1.10).

Рисунок 1.10. Профессиональный цифровой видеорегистратор, 16-канальный + 4канала

Видеорегистратор – устройство, предназначенное для записи, обработки и хранения информации с видеокамер наблюдения. Стандартный аппарат позволяет просматривать видео с камер (каналов) на мониторе, записывать, сохранять видеоданные на жесткий диск, вести запись звукового сопровождения, а также осуществлять контроль за настройками всех устройств в системе. 
Видеорегистраторы отличаются набором функций и способностью поддерживать определенное количество каналов – от 1 до 64, что и обуславливает различия в стоимости таких устройств.

1. Цифровые системы охранного телевидения

Понятие «цифровые системы охранного телевидения» используется для обозначения приборов и систем, в которых запись, обработка и передача сигналов изображения осуществляется в цифровой форме. Используемое иногда в противовес данному термину выражение «аналоговые системы охранного телевидения» (в которых выходной сигнал представлен в аналоговой форме) нельзя признать вполне корректным, поскольку и в традиционных видеосистемах широко применяется оцифровка видеосигналов, а также используются цифровые сигналы управления.

Таким образом, к цифровым системам охранного телевидения относятся следующие технические решения:

- видеосистемы на базе компьютеров;

- IP – видеокамеры;

- видеосерверы.

Видеосистемы на базе компьютеров существуют сравнительно давно, однако, до последнего времени их реальное продвижение на рынке систем безопасности тормозилось необходимостью использования чрезвычайно больших ресурсов компьютеров и компьютерных сетей. В 2003 году более 80% систем охранного телевидения было аналоговыми, однако к 2006 – 2008 годам прогнозируется массовый переход от аналоговых видеосистем к цифровым.

Видеосистемы на базе компьютеров представляют собой самостоятельное, активно развивающееся направление в области охранного телевидения. Основное преимущество компьютерных систем охранного телевидения перед системами с использованием автономных цифровых видеорегистраторов заключается в значительной гибкости конфигурирования при реализации больших систем произвольной структуры для территориально распределенных объектов.

Еще одно преимущество компьютерных систем охранного телевидения – возможность реализации встроенных детекторов движения на большое число зон с обработкой изображения, таких как детектор оставленных вещей, детектор унесенных вещей, детектор прекращения движения (остановки одного из контролируемых объектов на значительное время), идентификация человека по его лицу, распознавание государственных номерных знаков автомобилей и т.п.

Видеосистемы на базе компьютеров обеспечивают интегрирование охранных видеосистем с другими системами безопасности (системами охранной и пожарной сигнализации, контроля и управления доступом и др.).

К недостаткам видеосистем на базе компьютеров можно отнести следующее: меньшую (по сравнению с автономными цифровыми регистраторами) стабильность работы и живучесть, достаточно высокие требование к используемому компьютеру, относительная сложность инсталляции системы, сравнительно высокие требования к уровню подготовки обслуживающего персонала, возможность нецелевого использования персоналом охраны компьютеров при эксплуатации видеосистемы, необходимость защиты системы от компьютерных вирусов.

Следует отметить, что в современных охранных системах стремятся использовать изображения максимального размера, поскольку в противном случае становится сомнительной возможность распознавания объектов, а значит, и ценность самой компьютерной видеосистемы. Использование изображений меньшего размера может быть в какой-то мере оправдано для целей видеонаблюдения вследствие уменьшенного размера их файлов, что может оказаться существенным в сетях с низкой пропускной способностью (в этом случае особенно ценным может оказаться удачный выбор типа компрессии, допускающий высокие степени сжатия без заметных искажений).

В настоящее время применяются различные типы компрессии: JPEG, M-JPEG, MPEG, MPEG –1, MPEG – 2, MPEG –4, Wavelet, Delta – Wavelet. Они различаются достижимой степенью сжатия (это определяет объем занимаемого дискового пространства и требования к пропускной способности канала связи компьютера), а также уровнем и заметностью вносимых искажений. Сжатие осуществляется за счет использования избыточности, вызванной корреляцией соседних пикселов одного поля, а также корреляцией соседних полей. Однако проблематичным остается оптимальность удаления «лишней» информации не только с точки зрения уменьшения объема информации, но и с точки зрения ценности этой информации для решения задач охраны.

Очевидно, что при большой скорости записи заполнение жесткого диска происходит быстрее. Уменьшение занимаемого дискового пространства достигается за счет его экономичного расходования, например, выполнением видеозаписи с высокой точностью только тогда, когда срабатывает внешний датчик тревоги или детектор движения. В ряде случаев может оказаться полезной видеозапись, инициируемая оператором (когда тот увидел на экране что-то подозрительное). Одним из способов уменьшения объема видеоархива (примерно, в два раза) может быть использование записи изображения в черно – белом режиме.

Надежность и стабильность работы видеосистем на базе компьютера в первую очередь определяется качеством аппаратных ресурсов, типом используемой в них операционной системы. Как известно, широко распространенная Windows, к сожалению, не отвечает данным требованиям, поэтому в качестве средства борьбы с зависаниями процессора компьютера используют встроенный аппаратный контроль (так называемый, таймер WatchDog). Некоторые специалисты считают, что более надежны в работе системы, использующие Lenux, а не Windows.

Для отображения видеоинформации в компьютерных видеосистемах используется многооконный интерфейс; представление информации может быть выполнено самым различным образом в соответствии с конфигурацией системы – по предпочтениям оператора (для чего, например, при большом числе одновременно выводимых изображений могут использоваться два и более мониторов, работающих совместно с одним системным блоком компьютера).

Системы охранного телевидения могут быть как локальными (целиком реализованными на одном компьютере), так и сетевыми. В последнем случае видеокамеры подключают к компьютерам, которые определяются как серверы, а просмотр видеоинформации осуществляется на удаленных от них рабочих местах. Компьютерные системы охранного телевидения позволяют осуществлять удаленное видеонаблюдение, видеорегистрацию, просмотр видеозаписей, управление исполнительными устройствами (поворотными устройствами видеокамер, объективами). Кроме того, сетевые системы охранного телевидения позволяют реализовать функцию виртуального матричного коммутатора. Используются различные каналы связи: LAN, Интернет, телефонные линии, GSM и т.д.

Одним из решений для борьбы с несанкционированным доступом к серверу, имеющим целью вывод из строя системы охранного телевидения, является применение удаленного сервера с установленными в нем платами видеозахвата, однако без монитора, клавиатуры и мыши (такой сервер может быть размещен в труднодоступном месте). Еще одной из причин удаленного расположения системного блока является уменьшение влияния на работников охраны шума встроенного вентилятора.

IP-видеокамера представляет собой некий симбиоз видеокамеры и элементов видеосистемы на базе компьютера. Если на выходе обычной видеокамеры существует стандартный аналоговый видеосигнал, то на выходе IP-камеры имеется цифровой сигнал, предназначенный для передачи по компьютерной сети. Таким образом, внутри IP-камеры осуществляется формирование аналогового видеосигнала, его оцифровка, компрессия, а соответствующий интерфейс обеспечивает подключение IP-камеры к сети Интернет (рисунок 1.11).

1. Устройства обработки видеосигналов

При наличии в видеосистеме нескольких видеокамер возникает вопрос о варианте обработки потока визуальной информации и представления его оператору. От того, насколько оптимальным для конкретной задачи является данное решение, зависит скорость и эффективность работы оператора, всей системы охранного телевидения, а значит, и безопасность охраняемого объекта.

Идеальным является случай, когда сигналы от неограниченного числа видеокамер поступают к оператору без потери информации в том виде, как они снимаются с ПЗС-матрицы. Однако в случае неоцифрованных выходных сигналов с видеокамер это невозможно, поэтому простейшим решением является параллельный способ представления визуальной информации.

При параллельном способе используется несколько видеомониторов, ко входу каждого из которых подключена «своя» видеокамера – при этом образуются независимые параллельные каналы. По сути, это не что иное, как несколько параллельно работающих простейших видеосистем.

В системе охранного телевидения должна решаться задача представления информации от нескольких видеокамер на видеомониторы, число которых как правило, существенно меньше числа видеокамер (нередко в видеосистеме всего один монитор).

При централизованном принципе построения системы охранного телевидения указанную задачу решает устройство обработки видеосигналов. Естественно, что в этом случае в каждый момент к видеомонитору может быть подключена только одна из видеокамер, поэтому все системы с центральным устройствам обработки видеосигналов осуществляют коммутацию видеокамер, т.е. осуществляют последовательную обработку информации. Скорость коммутации каналов определяет принцип построения и выходные параметры системы охранного телевидения.

Видеокоммутаторы (Switchers) осуществляют коммутацию с достаточно низкой частотой (несколько секунд и даже десятков секунд на канал). Они являются простейшими и самыми экономичными устройствами обработки видеосигналов.

Рисунок 1.13 - Матричный коммутатор-мультиплексор DVMRe Matrix

Характерной чертой видеокоммутаторов является так называемое неконтролируемое время, т.е. промежуток времени, в течение которого сигнал с данной видеокамеры на экране не отображается. Дело в том, что пока осуществляется видеонаблюдения одной видеокамеры, сигналы с других видеокамер на видеомонитор (и устройство видеозаписи) не поступают, и эта информация теряется безвозвратно.

К достоинствам видеокоммутаторов можно отнести следующее:

- простота эксплуатации;

- отсутствие потери качества изображения, вызванного оцифровкой видеосигналов, что свойственно разделителям экрана видеомультиплексорам, цифровым системам охранного телевидения;

- возможность использования видеомониторов небольшого размера.

Видеокоммутаторы имеют следующие недостатки:

- наличие неконтролируемого времени;

- при непрерывном переключении каналов оператор утомляется;

- при наличии одного устройства видеорегистрации невозможно осуществлять видеозапись по каналам одновременно.

Простейшие видеокоммутаторы могут использоваться в качестве резерва для сложных систем охранного телевидения (например, компьютерных), повышая их живучесть.

Разделители экрана (Splitters), называемые также квадраторами (Quads), предназначены для одновременного (с точки зрения оператора) отображения на экране видеомонитора изображений от четырех видеокамер (рисунок 1.14). Достоинство разделителей экрана заключается в том, что при их использовании практически отсутствует потеря информации на время переключения видеокамер, присущая видеокоммутаторам.

Для отображения на экране одного видеомонитора изображений от нескольких видеокамер применяется преобразование аналоговых видеосигналов в цифровые коды с промежуточным запоминанием их в буферной памяти и последующей выборкой этих кодов в заданной последовательности для цифро-аналогового преобразования.

Таким образом, в каждом поле сформированного таким образом видеосигнала содержится информация о четырех входных видеосигналах.

Рисунок 1.14 - Цветной квадратор

Следует отметить, что коммутация видеокамер в цифровых устройствах обработки видеосигналов может существовать не чаще, чем с периодом частоты полей, т.е. 20 мс.

Четырем сегментам на экране видеомонитора соответствует четыре области памяти разделителя экрана, обновление которых может осуществляться либо последовательно (что проще и дешевле), либо параллельно.

Основным недостатком разделителей экрана является то, что они не позволяют получить видеозапись приемлемого качества. Дело в том, что выходной сигнал подвергается цифровой обработке, что уже снижает разрешающую способность. Но главная причина низкокачественной видеозаписи заключается в том, что на устройство видеорегистрации поступает видеосигнал, соответствующий «квадовому» режиму отображения, т.е. на каждое из четырех изображений приходится в два раза меньше элементов разложения и по горизонтали, и по вертикали, чем при полноэкранном отображении.

При использовании разделителя экрана, для четкого наблюдения одновременно четырех изображений на экране видеомонитора необходимо, чтобы его размеры был среднего, а лучше большего размера.

1. Вопросы, решаемые при построении систем видеонаблюдения

Одной из особенностей систем охранного телевидения является уникальность построения и реализации практически каждой проектируемой видеосистемы. Несомненно, что в различных реализациях систем охранного телевидения имеется много сходного, и все же каждое новое техническое задание – это иная конфигурация, иные углы обзора видеокамер, иная освещенность объекта, другие уровни сигналов и помех и т.п., иначе говоря, это новая видеосистема.

Проектирование системы охранного телевидения включает:

- разработку концепции безопасности объекта с утверждением сценария действий охраны в различных ситуациях;

- первоначальный выбор конфигурации системы охранного телевидения в соответствии с требованиями технического задания;

- подбор необходимого видеооборудования и аксессуаров;

- выбор варианта подключения приборов и корректировка конфигурации видеосистемы в соответствии с параметрами реально существующего на рынке систем безопасности оборудования (например, с учетом числа видеовходов у приборов обработки видеосигналов или видеорегистрации).

Построение систем видеонаблюдения состоит из нескольких этапов:

- определение параметров периферийного оборудования, в первую очередь, количества и мест размещения видеокамер, их ориентации в пространстве, выбора объективов;

- определение количества постов охраны, получающих визуальную информацию относительно обстановки на объекте в соответствии с их полномочиями и приоритетами;

- выбор состава оборудования для постов охраны, способного в результате его оптимального конфигурирования решать задачи, определяемые концепцией безопасности объекта;

- решение задач передачи сигналов от видеокамер на посты охраны;

- выбор вспомогательного оборудования.

Наименее изученными в настоящее время являются вопросы оптимизации расположения видеокамер, выбор их объективов, поскольку именно эти параметры определяют требуемую разрешающую способность конкретной системы охранного телевидения и скорость обновления визуальной информации при решении данной задачи.

В проектируемой системе охранного телевидения, как правило, используется оборудование различных производителей. Чтобы из разных приборов, как из кубиков, создать единую, функционально законченную и надежно работающую видеосистему, все ее составляющие части должны обладать следующими видами совместимости:

- конструктивной;

- электрической;

- информационной.

Конструктивная совместимость определяется габаритными, установочными и присоединительными размерами (например, совместимость видеокамер с термокожухами, также как термокожухов с кронштейнами, определяет возможность их совместного использования).

Электрическая совместимость различных приборов видеосистем предполагает, что их входные и выходные видеосигналы должны иметь стандартный вид: полный телевизионный сигнал размахом 1 В 0,2 В на нагрузке 75 Ом.

Отличие видеосигналов от стандартных является следствием, с одной стороны, изменений, вносимых средой распространения сигналов (активные потери, неравномерность АЧХ кабелей и т.п.), с другой стороны, качеством приборов (например, видеокамер). Наличие в некоторых приборах встроенной АРУ компенсирует разброс размахов видеосигналов.

Информационная совместимость определяется протоколами передачи данных, форматами представления информации и т.п. Отсутствие единого стандарта в этой области приводит, в частности, к тому, что приемники сигналов телеуправления производства некоторых фирм могут управляться только в случае использования клавиатур того же производителя.

На этапе проектирования должна закладываться возможность расширения и модернизации системы охранного телевидения, которая во многом также определяется совместимостью используемого оборудования.

В самом начале проектирования следует определиться, должна ли быть система охранного телевидения цветной или черно-белой. В реальной практике достаточно часто встречаются ситуации, когда необходимо не просто наблюдать за происходящим, но и различать цвета. Например, информация о цвете автомобиля важна для его идентификации. В казино цветным камерам вообще нет альтернативы. Подобные ситуации встречаются не так уж и редко. Ознакомимся со следующими аргументами в пользу того или иного решения.

Достоинства цветных видеосистем очевидны:

- повышенная информативность;

- наиболее естественное отображение;

- цветное изображение кажется объемным;

- достоверное отображение людей и объектов.

Недостатки цветных видеосистем следующие:

- чувствительность и разрешающая способность цветных видеокамер ниже, чем у черно-белых;

- при оцифровке цветного видеосигнала формируется файл большего размера, что требует большего дискового пространства и сильнее нагружает компьютерную сеть;

- качество изображения цветных видеокамер зависит от спектрального состава света источников искусственного освещения, нередко они конфликтуют с ними;

- цветные видеосистемы примерно в 1,5 – 2 раза дороже черно-белых;

- некачественное цветное изображение воспринимается человеком более болезненно, чем некачественное черно-белое.

Следует отметить, что до настоящего времени (главным образом, из экономических соображений) наибольшее распространение находят черно-белые системы охранного телевидения, для которых характерно: высокая разрешающая способность, высокая чувствительность, сравнительно низкая стоимость, меньший объем оцифрованного изображения, что влечет за собой меньшее место на диске, большую скорость обновления изображения и передачи его по сети.

Реальное проектирование систем охранного телевидения следует начинать с выбора количества видеокамер и мест размещения их на охраняемом объекте. Вариантов решений этой задачи может быть достаточно много, они отличаются и объемом используемого оборудования и ценой. Обычно в этом случае говорят о необходимой достаточности, поскольку с одной стороны количество видеокамер однозначно влияет на стоимость системы охранного телевидения, а с другой стороны, их количество должно быть не меньше того, которое необходимо для обеспечения заданного уровня безопасности объекта.

Недостаточное количество видеокамер приводит к наличию в пространстве так называемых «мертвых зон», изображение которых не просматривается на экране монитора, а значит, подобная система охранного телевидения не позволяет полноценно контролировать обстановку на объекте.

С другой стороны, чрезмерное количество видеокамер приводит к неоправданному повторению схожих изображений, что, естественно, ведет к росту цены оборудования (видеокамеры, объективы, кронштейны, кожухи, кабели), усложнению оборудования обработки видеосигналов, а значит, к неоправданному удорожанию системы охранного телевидения. Более того, увеличение числа видеоканалов приводит к уменьшению времени наблюдения по каждой зоне, к уменьшению размеров изображения при мультисценовом представлении изображений на экране, и вместо ожидаемого повышения информативности видеосистемы происходит ее понижение.

В поле зрения видеокамер должно попадать максимальное количество дверей, коридоров, лестниц, холлов возле лифтов с тем, чтобы злоумышленник был бы обнаружен при любой траектории его движения по объекту. Особенно важными с точки зрения безопасности являются въезды и выезды, ворота и прилегающие к ним территории, заборы, дворы, стоянки автомобилей. Желательно, чтобы лицо злоумышленника попало бы «в кадр» хотя бы одной из видеокамер при любом повороте его головы.

1. Типовые решения для объектов различных классов

Современные системы видеонаблюдения, которые используются для наблюдения за общей обстановкой перед входом в офис (рисунок 1.15), обычно состоят из одной-двух видеокамер и монитора видеонаблюдения. В cиcтeмax видеонаблюдения для квартир и офисов часто используется видеоглазок. Это специализированная телекамера, имеющая внешний вид и место расположения типового дверного глазка. Bидeoглaзoк является телекамерой для скрытого наблюдения, поскольку не привлекает внимание. Bмecтe с тем, в сравнение с типовыми телекамерами для скрытой установки видеоглазок имеет существенно большее поле зрения и чувствительность. Bидeoглaзoк устанавливается в двери толщиной от 5 до 70 мм, угол обзора видеоглазка 120 град.

Рисунок 1.15 - Видеонаблюдение в офисе

Современный охранный видеомагнитофон обеспечивает работу в различных режимах, что, например, позволяет оперативно искать записи, произведенные в известное время, в определенные дни, а также записи событий с тревогой.

Учитывая тотальную компьютеризацию и наличие практически в любом офисе компьютера, решение, построенное на базе цифрового программно-аппаратного комплекса, будет являться оптимальным для создания системы видеонаблюдения и аудиорегистрации. В одном из помещений (кабинете) открыто, либо закамуфлировано устанавливается видеосервер. Благодаря тому, что системы цифрового видеонаблюдения и аудиорегистрации может работать на компьютере параллельно с офисными программами и 1С бухгалтерией, под сервер можно использовать уже имеющийся у вас персональный компьютер, с установленным сервером и подключив к нему камеры и микрофоны. Вся информация храниться в цифровом виде, при этом пользователь с соответствующими правами доступа имеет возможность оперативного просмотра архива или текущих событий, используя локальную сеть или непосредственно на сервере. В любой момент времени возможен просмотр видео архивов за определенное время в заданной зоне наблюдения. Благодаря функциональным возможностям системы цифрового видеонаблюдения возможен удаленный контроль обстановки посредством глобальной сети Интернет.

В отличие от офисного видеонаблюдения в квартире дополнительно к видеоглазку подбирается черно-белая миниатюрная видеокамера для скрытной установки. Cкpытoe видеонаблюдение возможно благодаря миниатюрным размерам современных видеокамер, которые могут быть встроены не только в двери, но также в стены, потолок и даже в такие тонкие вещи как видеокассета. В качестве устройства отображения информации для квартир можно использовать домашний телевизор. Таким образом, не придется прокладывать дополнительный кабель, а изображение с камеры можно будет просмотреть в любой комнате (рисунок 1.16).

Рисунок 1.16 - Видеонаблюдение в квартире

Также комплексное оснащение складов (рисунок 1.17) и торговых баз системой безопасности позволяет решить следующие задачи:

- видеонаблюдение за внешней территорией и внутренними складскими помещениями;

- контроль соблюдения охранниками графика и маршрута обхода помещений складов во время дежурства;

- защита от краж и несанкционированных проникновений на территорию складов;

Рисунок 1.17 - Видеонаблюдение на складе

- ведение учета присутствия и рабочего времени сотрудников;

- формирование стандартных отчетов для отдела кадров и бухгалтерии;

- создание режима контроля за повторным проходом на территорию;

- контроль за перемещением транспортных средств и вывозом материальных ценностей с территории завода;

- передача данных и обмен информацией на любые расстояния с помощью современных технологий связи.

Рассмотрим еще несколько примеров применения видеонаблюдения в различных общественных местах.

Первый из них – это видеонаблюдения для банкомата (рисунок 1.18). Особенностью системы видеонаблюдения, предназначенной для работы в банкомате является то, что она должна иметь максимально длительный срок записи на встроенный жесткий диск. Примененные алгоритмы компрессии позволяют реализовать эту задачу.

Рисунок 1.18 - Система видеонаблюдения для банкомата

Наиболее экономически целесообразным видиться построение системы на основе видеонакопителя серии MSX со сменным жестким 3,5" диском. Применение диска этого типоразмера позволяет увеличить время необслуживаемости видеосистемы банкомата с минимальными финансовыми затратами. Возможность его быстрой замены упрощает процедуру обслуживания. Две видеокамеры располагаются таким образом, чтобы наряду с записью клиента банкомата производилась видеозапись непосредственно получения денег от банкомата. С целью увеличения продолжительности заполнения винчестера видеозаписью применяется режим записи по датчику движения, а для разбора случаев вандализма запись включается и по датчику удара «Шорох».

Другой случай применения видеонаблюдения – это использование ее в общественном транспорте, например в автобусе (рисунок 1.19).

Для контроля действий водителя и разбора нештатных ситуаций в салоне автобуса целесообразно применение видеонакопителя Трал-22 со съемным винчестером. Возможность быстрой смены жесткого диска позволяет исключить простой автобуса при копировании архива и произвести просмотр записанной видеоинформации в любое удобное время.

Рисунок 1.19 - Система видеонаблюдение в автобусе

Использование GPS приемника определения координат позволят наряду с видеоинформацией располагать точными данными о пути следования транспортного средства.

Следующий пример – система контроля проезда и оплата стоянки автомобиля (рисунок 1.20). Данная система позволяет распознавать государственный номер автомобиля, сравнивать результат с данными, хранящимися во внутренней базе данных, вести хронику въездов/выездов, управлять устройством ограничения проезда. Сфера применений: частные территории, многоместные гаражи, загородные поселки, паркинги. Для применений, где требуется ограничить въезд на охраняемую территорию, система состоит из камеры, Трала Паркинг и устройства ограничения проезда (шлагбаум, автоматические ворота).

Рисунок 1.20 - Автоматический контроль проезда авто по гос. номеру

При подъезде к закрытому шлагбауму автомобиль снижает скорость и останавливается в поле зрения видеокамеры, Трал Паркинг анализирует и распознает государственный номер автомобиля, сличает его с введенной базой данных и принимает решение об открытии шлагбаума. База данных государственных номеров автомобилей, допущенных к въезду на охраняемую территорию, хранится на внешнем USB Flash носителе и может быть легко изменена путем перезаписи её содержимого.

Для применений, где требуется контролировать время нахождения автомобиля на охраняемой территории, Трал сам формирует базу данных заехавших автомобилей, при их выезде вычисляет время стоянки и передает на внешнюю контрольно-кассовую машину.

1. Выбор системы видеонаблюдения для дипломного проекта

Для построения системы видеонаблюдения мы будем использовать аналоговые видеокамеры, ИК-датчики, мультиплексор, видеорегистратор, мониторы и проводные соединительные линии (рисунок 1.24). Подобная система позволит нам осуществить мгновенную видео и аудиосвязь с диспетчерской, локальную запись на жёсткий диск большого количества данных, возможность наблюдения объектов сразу с нескольких видеокамер, и многие другие функции, удовлетворяющие требованиям к современной системе видеонаблюдения.

Рисунок 1.24 - Выбор системы видеонаблюдения для дипломного проекта

Мы рассмотрели основные принципы построения систем охранного телевидения и регистрации изображений, а также все необходимые компоненты таких систем.

На основании всех изложенных в главе 1 данных построим структурную схему для объекта «Янтарь» в соответствии с техническим заданием заказчика.

1. Составление структурной схемы ТВ системы для охраны объектов предприятия

Структурная схема телевизионной системы технологического наблюдения и контроля объектов 1-го этажа торгового центра “Юность” и прилегающей к нему территории показана на рисунок 2.8.

Увеличение количества видеокамер позволяет более детально наблюдать всю необходимую территорию, однако усложняет телевизионную систему и увеличивает ее стоимость. Проектируемый вариант реализации телевизионной системы позволяет при минимальном составе аппаратуры вести визуальное наблюдение за объектом.

В рассматриваемом варианте телевизионной системы используется 10 видеокамер, расположение которых указано на рисунке 2.1. Видеокамеры 1 и 8 типа VS-1050-1HXW (рисунок 2.2) уличного исполнения (угол обзора 30 градусов) установлены на боковых стенах торгового центра. С их помощью обеспечивается наблюдение за боковыми входами/выходами. Аналогичные видеокамеры 4 и 7 (угол обзора 30 градусов), установлены на задней стене, что позволяет наблюдать нам за прилегающей к торговому центру территорией. Видеокамера 6 данного типа VS-1050-1HXW (угол обзора 50 градусов), расположенная непосредственно над центральным входом, обеспечивает наблюдение не только за посетителями ТЦ “Юность”, но и за подъезжающим к нему автотранспортом. Аналогичные видеокамеры 3 и 10 (угол обзора 30 градусов), установлены по бокам фасадной стены для визуального наблюдения за двумя входами, ведущими на второй этаж торгового центра.

Модель "VS-1050-1HXW" (Inspector) представляет собой черно-белую видеокамеру, которая имеет уличное исполнение,  высокую чувствительность и разрешение, и может использоваться в уличных системах видео-наблюдения.

В комплекте с видеокамерой поставляется кронштейн для монтажа камеры на любую поверхность.

Рисунок 2.1 – Расположение видеокамер и ИК-датчиков на объекте

Рисунок 2.2 – Черно-белая видеокамера уличного исполнения VS-1050-1HXW

Рассмотрим технические данные выбранной модели камеры наружного видеонаблюдения (таблица 2.1).

Таблица 2.1- Основные характеристики видеокамеры VS-1050-1HXW

Модель	VS-1050-1HXW
Формат матрицы, дюйм	1/3, CCIR
Разрешение, твл	470
Чувствительность, люкс	0,05
Электронный затвор	1/50...1/100 000
Регулировка усиления	автоматическая
Компенсация задней засветки	автоматическая
Фокусное расстояние, мм	2,45; 2,96; 3,6; 6; 8; 12
Напряжение питания постоянного тока, В	12
Потребление, мА	110
Отношение сигнал/шум, дБ	более 48
Диапазон рабочих температур	-20...+60
Размеры, мм	58x50x92
Цвет	серебряный или черный

Особенности видеокамеры VS-1050-1HXW:

- высокая водозащищенность IP67;

- металлический нержавеющий корпус;

- солнцезащитный козырек;

- кронштейн в комплекте;

- высокое разрешение и чувствительность.

Мы рассмотрели видеокамеры, установленные непосредственно на улице. Теперь объясним расположение видеокамер в самом помещении.

Все три камеры типа Activision AVC-211 фирмы TOMO (рисунок 2.3). Видеокамеры 2 и 9, угол обзора которых 20 градусов, установлены таким образом, что с их помощью просматривается длинный коридор с двух противоположных сторон. Видеокамера 5 (угол обзора 50 градусов), установлена на стене, которая расположена напротив центрального входа. Данная видеокамера позволяет наблюдать за входящими в торговый центр посетителями и лестницами, ведущими на второй этаж здания.

Рисунок 2.3 – Черно-белая видеокамера Activision AVC-211 фирмы TOMO

Видеокамера AVC-211 со встроенным объективом и кронштейном идеально подходит для установки как внутри помещения, так и снаружи. Специальная технология герметизации корпуса обеспечивает гарантированную работу камеры при любой влажности. Может работать как в сложной системе видеонаблюдения, так и в комплекте с обычным бытовым телевизором (вход Video IN). Большой выбор фокусных расстояний делает использование видеокамер  Activision AVC-211 эффективным как в небольших помещениях, так и в холлах и больших открытых участках. Выпускаются модели как со встроенной ИК-подсветкой, так и без неё. В комплект камеры входит влагозащитный козырёк и установочный кронштейн.

Основные характеристики AVC-211:

- Настенная герметичная видеокамера на кронштейне;

- Черно-белая матрица SONY 1/3" 500х582;

- Разрешающая способность 420 твл;

- Минимальная освещённость 0,01 лк;

- Электронный затвор  1/50...1/100000 сек;

- Встроенная ИК-подсветка (опция)  с дальностью действия до 8 м;

- Гамма коррекция 0,45;

- Напряжение питания 10...14 В;

- Рабочий диапазон температур -50...+50°С;

- Габариты 50х85х200 мм.

Помимо видеокамер в данной системе технологического наблюдения и контроля используются ИК-датчики, расположение которых показано на рисунке 2.1. Инфракрасные датчики отличаются относительной дешевизной. По принципу действия ИК-датчики делятся на две группы:

1. активные лучевые, состоящие из одной или нескольких пар приборов излучатель – приемник ИК излучения в диапазоне 0,8 … 0,9 мкм. Между ними образуется невидимый луч, прерывание которого вызывает срабатывание сигнализатора.
2. пассивные, реагирующие на тепловое излучение тела человека в диапазоне длин волн 8…14 мкм.

В качестве чувствительного элемента используется полупроводниковый пироприемник из танталата лития, преобразующий изменение температуры в электрический сигнал, который после соответствующей обработки создает сигнал тревоги.

В данном случае используются пассивные ИК-датчики RX-40QZ фирмы OPTEX (рисунок 2.4).

Рисунок 2.4 - Пассивный ИК-датчик RX-40QZ фирмы OPTEX

Отличительными особенностями детекторов OPTEX являются:

- мультифокусная оптика - количество и плотность зон детекции в детекторах "OPTEX" в вертикальном направлении в 3-4 раза больше чем в детекторах других фирм и поэтому они могут захватывать весь объем охраняемого объекта, а не отдельные фрагменты и их чувствительность на порядок выше;

- сферическая линза гарантирует идеальную фокусировку на пироэлектрический элемент (плоская, загнутая линза имеет большие искажения по краям), она имеет полиэтиленовый фильтр, защищающий пироэлектрический элемент от видимого света;

- алгоритм логики "счетверенных" зон образует множество сегментов зон детекции в детектируемой площади, выдавая сигнал тревоги исходя из общей аккумулированной ИК энергии в каждой зоне; человек покрывает от 4 до 8 зон, тогда как мелкое животное 1-2, что позволяет избежать ложных срабатываний;

- работу всех детекторов контролирует микропроцессор, включающий алгоритм температурной компенсации;

- оптика во всех детекторах экранирована;

- рабочая температура детекторов –20…+50°С, что позволяет использовать их в любом помещении.

RX-40QZ - один из наиболее популярных датчиков OPTEX.

Основные технические характеристики RX-40QZ:

- площадь детекции 12х12 м, 85°;

- высота установки 1,5 – 2,4 м;

- зоны детекции 78 зон;

- чувствительность 2° при 0,6 м/сек;

- скорость детекции 0,3-3 м/сек;

- время тревоги ~ 2,5 сек;

- тревожный выход Н.З. 28 В пост. 0,2 А макс.;

- время разогрева ~ 30 сек.;

- питание 9,5 - 16 В;

- ток потребления 17 мА макс.;

- радиочастотное излучение: тревоги нет при 20 В/м;

- рабочая температура -20°…+50°С;

- влажность 95% макс;

- масса 70 грамм.

Сигналы изображений от всех десяти видеокамер поступают в операторский зал на мониторы поста охраны (операторский зал) по коаксиальным кабелям. Выбираем кабели, предназначенные для соединения различных радиоустройств и радиочастотных установок. Кабели со сплошной изоляцией, у которой все пространство между внутренним и внешним проводниками заполнено сплошной изоляцией или обмоткой из изоляционных лент. Марки кабелей состоят из букв, означающих тип кабеля, и трех чисел (разделенных тире).

Первое число означает величину номинального волнового сопротивления. Второе число означает значение номинального диаметра по изоляции. Третье число: первая цифра означает группу изоляции и категорию теплостойкости кабеля, а последующие - порядковый номер разработки.

Выбираем кабель типа РК 75-4-11 – радиочастотный коаксиальный кабель, номинальное сопротивление 75 Ом, диаметр – 4 мм, обычной теплостойкости со сплошной изоляцией, № разработки 1.

Для одновременного наблюдения на экранах видеомониторов изображений, поступающих от нескольких видеокамер, используем мультиплексор TP16MD Computronic (рисунок 2.5). Это 16-канальный, черно-белый, дуплексный мультиплексор, работающий в режиме реального времени, который выполняет мультиплексирование (переключение) по времени входящих видеосигналов с нескольких камер видеонаблюдения и формируют два типа выходных видеосигналов: один для просмотра на мониторе видеонаблюдения, другой для записи на видеорегистратор.

Рисунок 2.5 – Мультиплексор TP16MD Computronic

Особенности мультиплексора TP16MD Computronic:

- подключения до 16 камер с входом типа “петля”;

- вход и выход ВМ;

- дуплексный мультиплексор позволяет одновременно записывать и просматривать поступающее видеоизображение посредством 2-х видеомагнитофонов;

- 256 оттенков серого цвета, 16 млн. цветов;

- интерфейс CAN для телеметрического контроля;

- показ изображений с 16 камер на одном многооконном экране;

- цифровое масштабирование;

- стоп-кадр;

- управление с помощью экранного меню;

- встроенный датчик активности;

- отображение на экране времени, даты, названий и состояния;

- возможность программирования последовательности переключения между камерами в режиме выборочного контроля по аналоговому каналу;

- запись тревожных событий (происшествий);

- 16 входов тревожных сигналов;

- беспотенциальный выход тревожных сигналов;

- большое число вариантов настройки тревожных сигналов.

Таблица 2.2 - Технические характеристики мультиплексора

Модель	TP16MD Computronic
Параметры изображения	ТВ стандарт: PAL (CCIR) / NTSC (EIA)
Видеовходы	Количество: 16 (композитные входы), 1 (S-VIDEO) Входной импеданс: 75 Ом Разъемы: BNC
Видеовыходы	Количество композитных выходов: 3 независимых (композитных), (S-VIDEO) Стандарт: 1 В при нагрузке 75 Ом
Входные сигналы тревоги	Количество: 16
Выходные сигналы тревоги	Выход: 2 контакта низковольтного реле Макс. величина переключающего напряжения: 40 В Макс. величина переключающего тока: 0,5А
Интерфейс CAN	Скорость передачи данных: 50 кБод/с Диапазон рабочих температур: 0-40 °C Влажность: макс. 85 %
Источник питания	Напряжение на входе: постоянное,12 В Потребляемая мощность: макс. 7 Вт
Механические характеристики	Габариты: 436х44,5x230 мм Вес: 3 кг

С выходов мультиплексора сигналы подаются на видеомониторы высокого разрешения (900 телевизионных линий) типа CH-1702a фирмы Hsintek (рисунок 2.6).

Рисунок 2.6 – Монохромный монитор CH-1702a фирмы Hsintek

Особенности монитора CH-1702a:

- профессиональный, настольный монитор 17, черно-белого изображения;

- монитор снабжен входом и сквозным выходом, розетки BNC;

- предусмотрена отключаемая согласующая нагрузка 75 Ом;

- модель со звуковым каналом (аудиоканал);

- изящное исполнение корпуса (в металле);

- удобные органы управления;

- четкое и контрастное изображение;

- система, совместимая с ВМ;

- встроенные ручки для удобства переноски.

Основные технические характеристики CH-1702a:

- размер изображения 17 дюймов (43 см);

- экран монитора ЭЛТ;

- разрешающая способность 900 твл;

- формат видеосигнала CCIR;

- входной видеосигнал 0,5-2,0 В на 75 Ом;

- входной аудиосигнал 0,15-0,5 В на 600 Ом;

- выходная мощность аудиоканала 5 Вт на 8 Ом;

- электропитание от промышленной сети 50 Гц 22010% В;

- диапазон рабочих температур –10…+50С.

Таким же образом сигналы с выходов мультиплексора подаются на цифровой видеорегистратор серии AVC-777 фирмы AV TECH (рисунок 2.7). Охранный видеорегистратор AVC-777 производит документальную запись наблюдаемого изображения на жёсткий диск, что позволяет при необходимости производить последующий анализ и разбор происшествий.

Рисунок 2.7 – Цифровой видеорегистратор типа AVC-777 фирмы AV TECH

Цифровой видеорегистратор серии AVC-777 фирмы AV TECH представляет собой видеорегистратор с расширенным функционалом и предназначен для записи, воспроизведения и архивирования видеоинформации с 16 аналоговых видеокамер системы видеонаблюдения.

Видеорегистратор может работать в режиме картинка в картинке (PIP), а также имеет функцию “часы реального времени”. Помимо этого, данный видеорегистратор имеет встроенный датчик движения и тревожные входы/выходы. Немаловажной является функция определения потери видеосигнала по каждому каналу. Важной особенностью AVC-777 является наличие режима, в котором цифровой видеорегистратор записывает видео в формате Wavelet с разрешением до 704х564 пкс со скоростью 100 к/с. Также этот видеорегистратор выполняет функцию быстрого поиска изображения по дате/времени/списку тревожных событий, возобновление записи после пропадания питания.

Все эти и другие технические характеристики AVC-777 представлены в таблице 2.3.

Таблица 2.3 – Технические характеристики видеорегистратора

Модель	AVC-777
Видеосигнал	PAL/CCIR
Стандарт компрессии	Wavelet
Видеовходы	16
Сквозные видеовыходы	16
Видеовыходы на мониторы BNC	2
Аудиовходы	4
Аудиовыходы	2
Интерфейс RS-232	да
Интерфейс RS-485	да
Тревожные входы	16
Тревожные выходы	1
Скорость обновления, к/с	100
Скорость записи (PAL), к/с	12
Режим записи	ручной/по тревоге/по таймеру
Язык	английский
Определение потери видеосигнала	да
Жесткий диск HDD (IDE) (поставляются отдельно), шт.	2
Режим быстрого поиска	по дате/времени, тревогам, по полному списку
Скорость воспроизведения, раз	x1, x2....x32
Датчик движения	да
Защита паролем	да
Питание переменного тока, В	100-240
Рабочая температура, С	+10…+40
Вес, кг	5,7
Размеры, мм	432x110x325

Подводя итоги этой главы, и используя все необходимые данные, структурную схему телевизионной системы технологического наблюдения и контроля можно представить в следующем виде:

Рисунок 2.8 – Структурная схема телевизионной системы технологического наблюдения и контроля

3 Выбор и обоснование оборудования для систем охранного ТВ

Оборудование охранного телевидения является составной частью охранного оборудования большинства систем безопасности. При разработке коммерческого предложения или проекта систем видеонаблюдения важен системный подход.

3.1 Выбор видеокамер

Первое, что необходимо выбрать для системы видеонаблюдения – это наиболее подходящие видеокамеры для наружного и внутреннего наблюдения.

Основные задачи видеокамеры – это захват изображений, разбиение их на ряд неподвижных кадров и строк, передача и быстрое воспроизведение на экране, в результате чего человеческих глаз воспринимает их как движущееся изображение.

Выбирая видеокамеру, мы должны принимать во внимание ряд характеристик. Некоторые из них очень важны, другие не очень, все зависит от применения. Невозможно судить о видеокамере на основе только одной или двух характеристик, взятых из инструкции.

Различные производитель используют различные критерии и методы оценки, и в большинстве случаев, даже если мы знаем, как интерпретировать все числа из технического паспорта, нам все же приходится самим оценивать качество изображения, сравнивая его с изображением, даваемым другой видеокамерой.

Но все-таки, общее впечатление о хорошем качестве изображения создается комбинацией многих факторов: разрешающей способности, чувствительности, шума, гамма-коррекции и пр. Человеческий глаз не одинаково чувствителен ко всем этим факторам.

Для понимания алгоритма выбора для данного объекта конкретной модели видеокамер можно воспользоваться следующей схемой. Для выбора видеокамеры под конкретную задачу необходимы следующие данные:

1. Необходимость использования цвета

В настоящее время в видеонаблюдении используются в основном черно-белые камеры, однако постепенно цветные камеры, занимают все большую долю, т.к. дают больше информации об объекте наблюдения. В нашем случае использование цветных видеокамер не является необходимостью, поэтому мы используем черно-белые.

2) Место установки видеокамер: улица, холодное помещение, помещение, помещение с повышенной влажностью.

В качестве уличных камер, может быть использована любая видеокамера в гермокожухе с подогревом. Самый простой вариант - использование модульной видеокамеры, установленной в кожух.

В обычном помещении устанавливаются либо минивидеокамеры, либо видеокамеры с объективами с ручной или фиксированной диафрагмой.

1. Разрешение

Черно-белые видеокамеры производятся со стандартным разрешением 380-420 ТВ линий или с высоким разрешением 600 ТВ линий. В большинстве случаев стандартного разрешения достаточно для решения задач видеонаблюдения.

1. Формат матрицы видеокамеры

Наибольшее употребление в настоящее время получили видеокамеры с матрицей 1/3". Однако при решении задачи миниатюризации часто применяются видеокамеры на основе матрицы 1/4".

1. Чувствительность

Для ведения наблюдения в условиях искусственного освещения достаточно видеокамер с чувствительностью 0,01-0,1 люкс. При отсутствии освещения используются либо специализированные видеокамеры, либо устройства инфракрасной подсветки.

1. Требования к дизайну и габаритам

По исполнению видеокамеры бывают: бескорпусные, миникамеры, видеокамеры в стандартных корпусах, купольные видеокамеры, видеокамеры нестандартного исполнения.

1. Дополнительные возможности видеокамер

Видеокамера может обладать набором дополнительных функций: наличие встроенного трансфокатора, управление параметрами изображения (цветность, яркость...) от пульта и/или ПК, режим день/ночь и т.д.

На основании всех изложенных выше требований мы подобрали наиболее подходящее к нашему объекту оборудование: черно-белые видеокамеры "VS-1050-1HXW" (Inspector) (для наружного наблюдения) и Activision AVC-211(для наблюдения в помещении) стандартного исполнения с кронштейнами и герметичными корпусами, стандартным разрешением, форматом матрицы 1/3 и высокой чувствительностью.

3.2 Выбор ИК-датчиков

Как уже было указано в главе 2, ИК-датчики по принципу действия делятся на две группы: активные и пассивные. Рассмотрение поподробнее их применения в соответствии с данным разделением поможет нам обосновать выбор данного оборудования.

Активные ИК датчики применяются для создания одно- или многолучевых барьеров для защиты коридоров, многооконных помещений, лестничных пролетов, стен с развешанными на них картинами в музеях и художественных галереях. Основной недостаток – возможность преодоления зоны, если точно известно расположения лучей. Поэтому при их установке следует принять меры по маскировке мест расположения модулей.

На открытом воздухе активные ИК датчики применяются для блокирования верхней части забора или нижней части здания для защиты, например окон первого этажа. Такие датчики, как правила, имеют защитный кожух с электрическим обогревателем входного окна для предотвращения запотевания и обледенения оптики.

Недостатки этих датчиков – возможность срабатывания из-за пересечения луча мелкими животными и птицами, а также листьями и другим мусором при сильном ветре. Применения двух лучей существенно снижают частоту ложных тревог, но полностью не решает проблемы. Сильный туман и обильный снегопад также могут стать причиной ложных срабатываний или полного отказа прибора.

Пассивные ИК датчики используются в основном для защиты помещений. Десятки фирм многих стран производят сотни их модификаций. Это обусловлено рядом несомненных преимуществ этих датчиков по сравнению, скажем, с микроволновыми или ультразвуковыми. Пассивный принцип действия – отсутствие каких-либо излучений – позволяет не думать о вредном их воздействии на человека или охраняемые экспонаты, не дает возможности «заглушить» его посторонними излучениями, определить, отключен датчик или нет.

Датчики комплектуются несколькими видами сменной входной оптики, построенной на использовании линз Френеля. В зависимости от типа оптики датчик имеет самые разнообразные зоны обнаружения – от однолучевой (длиной до 50 м) до почти объемной, состоящей из трех-четырех «вееров» до 12 лучей в каждом. Зона в виде конуса с углом расхождения до 120 используется для размещения датчика на потолке помещения.

Так как на нашем объекте использование ИК-датчиков предусмотрено непосредственно в помещении ТЦ «Юность», то мы соответственно выбираем пассивный тип датчиков. Таким и является ИК-датчик RX-40QZ фирмы OPTEX.

RX-40QZ - один из наиболее популярных датчиков OPTEX. В нем использованы все присущие датчикам "OPTEX" отличительные особенности: мультифокусная оптика, сферическая линза, логика "счетверенных" зон, температурная компенсация.

3.3 Выбор мультиплексора

Изначально вместо мультиплексора использовали видеоквадратор или разделитель. Видеоквадратор помещал изображение от четырех (или менее) видеокамер на один экран, разделенный на четыре прямоугольные области, по аналогии с прямоугольной системой координат иногда называемые квадрантами. Для решения этой задачи видеосигнал вначале должен быть оцифрован, а затем сжат до размера соответствующего квадранта.

Но естественная эволюция устройств цифровой обработки изображений сделала видеомультиплексоры лучшей альтернативой видеоквадраторам, особенно для записи.

Основным назначением видеомультиплексоров (Multiplexers) является организация качественной видеозаписи с минимальными временными потерями информации в сигналах от нескольких видеокамер (рисунок 3.1). Достигается это тем, что видеомультиплексор формирует на своем выходе мультиплексированный видеосигнал, получаемый переключением видеокамер с частотой полей (если подключить видеомонитор к этому выходу видеомультиплексора, на экране будут видны мелькающие изображения от подключенных видеокамер).

Рисунок 3.1 – Использование видеомультиплексора

Таким образом, на устройство видеозаписи с видеомультиплексора поступают с частотой полей видеосигналы, соответствующие полноэкранному отображению, и в этом заключается основное преимущество видеомультиплексоров.

Кроме видеозаписи видеомультиплексоры широко используются для одновременного отображения сигналов от нескольких видеокамер (в литературе такой режим называют по-разному: мультисценовый, мультиэкран, мультикартинка и пр.). По функциональным возможностям видеомультиплексоры делятся на три типа:

симплексные - позволяют отображать мультисценовое изображение в конкретный момент только в одном режиме, например при наблюдении (запись в это время не производится);

дуплексные (обеспечивают видеозапись на одном видеомагнитофоне с одновременным видеонаблюдением в мультисценовом режиме или просмотром записанного с другого видеомагнитофона на дополнительном видеомониторе);

триплексные - на экране видеомонитора одновременно могут отображаться мультисценовые изображения, как наблюдаемые, так и воспроизводимые с видеомагнитофона.

Видеомультиплексоры выпускаются на 4, 8, 9, 10 и 16 входов; кроме того, некоторые производители выпускают видеомультиплексоры, совмещающие в себе функции матричного видеокоммутатора, наращиваемого до 32 входов (5 выходов).

Видеомультиплексоры могут иметь два выхода на видеомонитор: аналоговый и цифровой, что обеспечивает одновременное наблюдение мультисценового отображения и полноэкранного от любой видеокамеры. При наличии в видеосистеме нескольких видеомультиплексоров они могут управляться от одной клавиатуры через интерфейс RS-485.

Мультиплексор может иметь тревожные входы Alarm. В качестве источника тревоги могут быть различные датчики: акустические, движения, инфракрасные и т.д. При появлении сигнала тревоги мультиплексор может начать медленную запись либо вывести на монитор изображение с камеры, где предположительно нарушен режим безопасности.

Видеомультиплексоры могут быть цветными или черно-белыми.

Отметим, что видеомультиплексоры, как правило, имеют так называемый сквозной видеопроход (иногда называемый «видеопетля»), т.е. устройство согласования коаксиального кабеля с оконечным резистором 75 Ом, отключаемым различным образом:

механически вручную;

механически автоматическим образом (при подключении специального разъема);

программно.

Данная опция гарантирует отсутствие появления в видеосистеме искажений, вызванных несогласованностью кабелей.

На основании анализа особенностей и методов исполнения мультиплексоров для систем охранного телевидения выбираем мультиплексор TP16MD Computronic – 16-канальный, черно-белый, дуплексный мультиплексор, работающий в режиме реального времени, больше всего подходящий для нашей системы видеонаблюдения.

3.4 Выбор видеомонитора

Для выбора видеомонитора для данной системы охранного телевидения необходимо изучить все свойства и параметры мониторов, влияющие на этот выбор.

Так как наша система видеонаблюдения является черно-белой, рассмотрим особенности черно-белых мониторов:

высокая разрешающая способность;

контрастность выше, чем у цветных видеомониторов;

подверженность с течением времени выжиганию люминофора кинескопа (в особенности, если большую часть времени на части экрана отображается статически освещаемая область, например, окно);

цена ниже, чем у цветных видеомониторов.

Видеомониторы характеризуются следующими основными параметрами:

1) Размер по диагонали

Размер экрана по диагонали (выраженный в сантиметрах или в дюймах) является определяющим при выборе видеомонитора (например, чем больше изображений одновременно выводится на экран, тем больше должен быть его размер). Размер по диагонали во многом определяет условия работы оператора, его производительность, самочувствие, скорость реакции и адекватность восприятия визуальной информации.

2) Разрешающая способность

Разрешающая способность обычно указывается только по горизонтали (по вертикали она ограничена стандартом: 575 активных строк чересстрочного растра). Нередко разрешающая способность указывается отдельно в центре, отдельно на периферии (где она, естественно, ниже вследствие несферичности экрана и конечного сечения луча кинескопа).

3) Искажения

В паспорте на видеомонитор нередко указываются геометрические и нелинейные искажения, но следует сказать, что для охранных видеосистем они не играют решающей роли.

Яркость экрана, как правило, в паспорте на видеомонитор не нормируется. Тем не менее, следует помнить, что чем больше освещенность помещения, тем больше должна быть установлена яркость экрана (однако при этом быстрее изнашивается кинескоп).

4) Потребляемая мощность

Потребляемая мощность видеомонитора тем больше, чем больше размер его экрана по диагонали, поскольку наиболее энергоемким является блок строчной развертки. У цветных видеомониторов потребляемая мощность составляет 35...110 Вт, у черно-белых 15...70 Вт. Указанные значения не являются слишком значимыми, однако их следует учитывать в случае организации бесперебойного электропитания системы охранного телевидения.

5) Тип корпуса

Тип корпуса является немаловажным параметром, а для неискушенного заказчика нередко и определяющим. Параметры видеомониторов зависят и от материала их корпуса:

- пластмассовые корпуса бывают весьма оригинального дизайна;

металлические корпуса делают видеомонитор менее пожароопасным, уменьшают его электромагнитное излучение.

6) Дополнительные функции

Некоторые видеомониторы имеют функции, значительно расширяющие возможности их использования. Кроме того, объединение нескольких приборов в одном корпусе дает экономический выигрыш по сравнению с их раздельным использованием. К числу дополнительных функций видеомониторов можно отнести следующие: аудиоканал (односторонний или двухсторонний); видеокоммутатор; разделитель экрана; устройство «кадр в кадре»; дистанционное управление (проводное или на ИК-лучах); возможность зеркального отображения; встроенные приемник и антенна радиоканала.

7) Сквозной видеовход

Сквозной видеовход (Loop Through) представляет собой два параллельно соединенных высокочастотных разъема, обычно с надписями «IN» и «OUT». Когда удаленный источник видеосигнала подключен к входу видеомонитора, то для исключения искажений изображения на конце кабеля, т.е. на входе видеомонитора, должен быть включен согласующий резистор сопротивлением 75 Ом.

В противном случае на изображении могут быть видны повторы из-за отражений в кабеле. Указанный резистор имеется в каждом видеомониторе, при необходимости он может быть отключен с помощью специального переключателя, имеющего два положения: «75 Ohm» (75 Ом включено) и «Hi-Z» (высокоомный вход).

Конструктивно видеомониторы могут выполняться по-разному. В настоящее время наиболее распространены видеомониторы, в которых используются кинескопы. Применение их обусловлено отлаженностью технологии, а также большим объемом выпуска кинескопов в мире, что делает их сравнительно дешевыми.

Анализируя все вышеперечисленные параметры, выбираем видеомонитор высокого разрешения (900 телевизионных линий) типа CH-1702a фирмы Hsintek. Это профессиональный, настольный монитор 17, черно-белого изображения с изящным исполнением металлического корпуса. Монитор снабжен входом и сквозным выходом, розетки BNC, звуковым каналом, а также предусмотрена отключаемая согласующая нагрузка 75 Ом и удобные органы управления.

3.5 Выбор видеорегистратора

В настоящее время широкое применение в системах прикладного телевидения нашли видеорегистраторы – новое поколение систем безопасности. Видеорегистратор – это ядро цифровой системы видеонаблюдения. Это устройство объединяет в себе функции видеомагнитофона, мультиплексора и компьютера. Главной задачей цифрового видеорегистратора является сбор и запись видеопотоков с камер наблюдения, а также хранение видеоинформации.

Видеорегистраторы сравнительно недавно появились на рынке систем безопасности, однако уже успели зарекомендовать себя как мощный и надежный инструмент для обеспечения охраны.

Цифровые технологии позволили создать это устройство нового поколения, его функциональность предоставляет широкие возможности для работы с видеоизображением.

Цифровые видеорегистраторы поддерживают варианты отображения визуальной информации с различной разрешающей способностью, что позволяет экономно использовать их дисковое пространство, обеспечивать достаточно высокую скорость передачи информации по сети. Само качество изображения может быть достаточно высоким (например, 256 градаций серого, 16,8 млн. оттенков цветов).

Цифровые видеорегистраторы могут иметь два видеовыхода для подключения мониторов - один для оцифрованного изображения, другой для аналогового, полноэкранного отображения (например, по тревоге). Однако существуют модели, у которых оба выхода могут использоваться для различных видов оцифрованного изображения. Существуют и другие решения, например, с возможностью подключения до пяти видеомониторов (один для воспроизведения, а каждый из оставшихся четырех отображает «живое» изображение в режиме разделителя экрана, т.е. от 16 видеокамер).

Видеорегистраторы обеспечивают различные виды видеозаписи:

непрерывную запись;

запись по таймеру;

запись по срабатыванию внешних тревожных датчиков;

запись по срабатыванию встроенного детектора движения.

Некоторые видеорегистраторы имеют буфер, обеспечивающий запись событий, произошедших в зоне с тревогой, до и после тревоги; длительность записи (в зависимости от модели) может быть от 5 с до 15 мин.

Переход в режим тревоги и дальнейшее функционирование после срабатывания тревожного датчика или детектора движения может варьироваться по выбору пользователя:

в течение всего времени, пока существует тревога;

до тех пор, пока не будет нажата клавиша, подтверждающая, что работником охраны тревога принята во внимание;

- в течение определенного, заранее запрограммированного времени после срабатывания датчика.

Состояние тревоги может сопровождаться звучанием зуммера, срабатыванием контактов реле (нормально замкнутыми или нормально разомкнутыми) для управления внешними устройствами.

Для сохранения тревожных видеозаписей, как особенно важных, на жестком диске могут использоваться специальные области. Кроме того, для исключения потерь ценной информации может использоваться функция «защита от перезаписи».

В памяти видеорегистратора должна храниться информация (включая дату и время) обо всех нештатных ситуациях:

запись по тревоге;

запись по детектору движения;

пропадание видеосигнала;

включение стоп-кадра («freeze»), поскольку в это время видеонаблюдение было невозможно.

Кроме записи видеосигналов видеорегистраторы обеспечивают запись звука. Как правило, приборы имеют один аудиовыход и один аудиовход, но некоторые модели имеют несколько аудиовходов.

Высокая скорость видеозаписи влечет за собой увеличение архива, поэтому весьма важным является отыскание нужного фрагмента. Поиск требуемого места может осуществляться различными способами:

по времени и дате;

по номеру видеокамеры;

по записи сигналов тревоги или события;

по месту на диске (что является наиболее оперативным).

При использовании видеорегистраторов имеет большое значение полное время, в течение которого может осуществляться видеозапись. Однако в данном случае этот параметр зависит от нескольких факторов, таких как:

- скорость видеозаписи;

- объем пространства жесткого диска;

- объем информации, соответствующий оцифрованному изображению.

Жесткие диски, используемые в настоящее время в цифровых видеорегистраторах, бывают съемными или встроенными емкостью 80, 120, 160, 250 и 320 Гбайт (в некоторых приборах имеется по два или даже четыре встроенных диска). Когда в процессе видеозаписи на диске остается мало свободного места, на экране видеомонитора появляется предупреждающее об этом сообщение. Оператор может либо выбрать режим записи до полного заполнения диска с последующей остановкой записи, либо перейти в режим записи последующих событий поверх записанных (естественно, с потерей предыдущей информации).

Размер оцифрованного изображения зависит от нескольких факторов:

от вида компрессии;

от уровня компрессии (качества изображения);

от того, оцифровывается цветное или черно-белое изображение (некоторые цифровые видеорегистраторы имеют опцию выключения цвета, что позволяет экономить место на жестком диске).

В цифровых видеорегистраторах используются различные виды компрессии (Wavelet, MPEG-2, MPEG-4, JPEG, M-JPEG, H.263), каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки в отношении степени сжатия, качества изображения (наличия артефактов), требований к каналу передачи данных и объему жесткого диска. В настоящее время нет однозначного ответа на вопрос, какой из видов компрессии лучший для использования в системах охранного телевидения. С потребительской точки зрения вид компрессии не играет решающего значения – важен результат, достигнутый в конкретном видеорегистраторе при использовании того или иного вида компрессии. Естественно, существуют нюансы, которые могут учитываться, например, с точки зрения комфорта оператора. Очевидным преимуществом Wavelet по сравнению, например, с JPEG, является отсутствие заметности артефактов (блочной структуры) на сильно сжатом изображении.

Алгоритмы Wavelet-преобразования обрабатывают данные в различных масштабах и с разным разрешением. Wavelet-анализ позволяет разглядеть и отдельные детали, и глобальное изображение, или, как выразились некоторые авторы Wavelet-анализа, «увидеть и лес, и отдельные деревья», в противоположность анализу Фурье, который позволяет «видеть только лес». Wavelet-сжатие преобразует полное изображение, а не его секции 8х8, как это происходит в JPEG, и является более естественным, так как отслеживает формы объектов в изображении.

До настоящего времени Wavelet-преобразование использовалось как лучший инструмент для сжатия данных в таких областях наук, как астрономия и сейсмические исследования, но для систем охранного телевидения оно представляет собой относительно новый и очень привлекательный алгоритм сжатия.

На основании рассмотрения всех особенностей и параметров цифровых видеорегистраторов для систем охранного телевидения выбираем видеорегистратор серии AVC-777 фирмы AV TECH, как наиболее перспективный и универсальный, поскольку он работает в формате Wavelet-преобразования с разрешением до 704х564 пкс. Также этот видеорегистратор выполняет функцию быстрого поиска изображения по дате/времени/списку тревожных событий, возобновление записи после пропадания питания. И позволяет одновременно с просмотром производить запись видео с подключенных к нему 16 телекамер. Также AVC-777 может записывать аудио информацию через аудио канал, что очень удобно, если требуется получить звуковое сопровождение из зоны видеонаблюдения одной из телекамер. Емкость жесткого диска видеорегистратора равна 250 Гб.

Для сокращения дискового пространства применяется выборочная запись по тревоге (реакция на замыкание контактов охранных датчиков), либо по движению (срабатывание детектора движения или активности).

Одним из неоспоримых достоинств цифровых видеорегистраторов является их дружественный, интуитивно понятный интерфейс, который особенно важен при эксплуатации приборов работниками служб безопасности. Зачастую органы управления видеорегистраторов выполняются в виде кнопок, аналогичных органам управления видеомагнитофонов (ручка Jog & Shuttle), или видеомультиплексоров (для многоканальных видеорегистраторов), что не требует от оператора дополнительных знаний при работе с этими сравнительно новыми приборами. Внешне дизайн автономных видеорегистраторов также сознательно подчеркивает их преемственность с охранными видеомагнитофонами - все это делается в расчете на более легкую адаптацию пользователей к этим приборам.

4 Светотехнические расчеты на заданных объектах

охраняемой территории

4.1 Расчёт освещённости объекта для наружного наблюдения

Комплекс инженерно-технических средств охранного освещения периметра предназначен для усиления охраны территории ТЦ «Юность» в темное время суток. Для надежной работы системы видеонаблюдения необходимо провести расчет освещенности на территории.

Освещенность в плоскости оптического изображения, образованного объективом:

, (4.1)

где – линейный масштаб изображения; - коэффициент светопропускания объектива (берется в пределах 0,8-1,0); - коэффициент отражения наиболее светлых участков наблюдаемого объекта (0,25-0,30); - относительное отверстие объекта (D – диаметр входного зрачка с учетом диафрагмы, f – фокусное расстояние); – освещённость фотокатода; – освещённость поверхности объекта.

Выразим из выражения (4.1) освещенность поверхности объекта:

, (4.2)

Для выбранного типа камеры наружного наблюдения VS-1050-1HXW имеем следующие данные: - угол обзора, - фокусное расстояние для 1/3 дюймовой матрицы, - ширина ПЗС-матрицы, - высота ПЗС-матрицы, .

Вычисляем линейный масштаб изображения следующим образом:

, где .

Определим : , , ,

.

Выводы:

Освещённость на объекте при чувствительности камеры 0,05 лк должна быть не менее 5 лк. Проведённые замеры освещённости на объекте в дневное и вечернее (ночное) время показали, что освещённость на объекте удовлетворяет полученному требованию. Поэтому установка дополнительных источников света не требуется.

1. Составление функциональной схемы, ее обоснование и расчет отдельных узлов кодирующего устройства системы регистрации изображения

1. Wavelet-преобразование

Для оптимизации просмотра и хранения видеоинформации, поступающей от видеокамер проектируемой охранной системы, мы выбрали одну из систем сжатия цифрового потока – Wavelet-преобразование.

Wavelet-преобразование используется в системах видеокомпрессии для сокращения избыточности телевизионного изображения. Главное отличие его от БПФ-анализа (быстрого преобразования Фурье) заключается в том, что Wavelet-волны разлагают сигнал по разным частотам с различным разрешением, то есть, на множество малых групп волн, отсюда и название – Wavelet, элементарные волны. Алгоритмы Wavelet-преобразования обрабатывают данные в различных масштабах и с различным разрешением.

Wavelet-анализ позволяет разглядеть и отдельные детали, и глобальное изображение. Wavelet-анализ хорошо подходит для аппроксимации данных с резкими границами, в то время как дискретное косинусное преобразование (ДКП) мало пригодно для очень резких черно-белых переходов. Процедура Wavelet-анализа заключается в подборе функции-прототипа элементарной волны, называемой анализирующей или порождающей волной. Временной анализ выполняется в укороченной высокочастотной версии функции-прототипа, в то время как частотный анализ производится в ее расширенной низкочастотной версии. Поскольку оригинальный сигнал или функция могут быть представлены в виде разложения по Wavelet-функциям (с применением коэффициентов в линейной комбинации с Wavelet-функциями), то операции с данными могут выполняться посредством использования всего лишь соответствующих Wavelet-коэффициентов. Wavelet-сжатие преобразует полное изображение, а не его секции (блоки) 8х8, как это происходит в JPEG и является более естественным. Основное преимущество Wavelet-сжатия над JPEG – это более высокие коэффициенты сжатия (уплотнения) до 300 раз при таком же качестве изображения.

Wavelet-преобразование сводится к совокупности процессов фильтрации и децимации (рисунок 5.1).

Рисунок 5.1 - Структурная схема передачи сигналов с использованием

вейвлет - преобразования

Преобразуемый сигнал подвергается фильтрации с помощью фильтров нижних и верхних частот, которые делят диапазон частот исходного сигнала на две половины. НЧ и ВЧ компоненты сигнала, полученные при фильтрации, имеют в два раза более узкую полосу частотных составляющих. Далее цифровой сигнал после НЧ и ВЧ фильтрации с помощью цифровых фильтров подвергается прореживанию (децимации). Таким образом, частота дискретизации в каждом поддиапазоне уменьшается в два раза. Далее сигналы проходят кодирующие устройства (кодеры) К1, К2 и К3, на выходах которых получаются кодированные сигналы частотных поддиапазонов. Количество двоичных символов, используемых для передачи сигналов таких поддиапазонов, сокращается.

Затем сигналы объединяются в мультиплексоре в один кодированный цифровой сигнал, который передается по каналу связи (КС). Скорость передачи двоичных символов выходного сигнала y(n) по каналу связи КС меньше, чем для передачи исходного цифрового сигнала с ИКМ. Вместо канала связи в системе может присутствовать носитель информации, на который осуществляется запись сигнала y(n).

После прохождения канала связи кодированный y(n) в демультиплексоре ДМП разделяется на кодированные сигналы частотных поддиапазонов y1(n), y2(n), y3(n)….

Каждый из этих сигналов декодируется в соответствующем блоке декодирования ДК1, ДК2, ДК3…. В процессе декодирования восстанавливается количество двоичных разрядов в данных (деквантование).

Так как при кодировании могли возникнуть необратимые потери информации, то декодированные сигналы поддиапазонов Z1(n), Z2(n), Z3(n)… могут отличаться от исходных сигналов поддиапазонов x1(n), x2(n), x3(n)…. Далее выполняется восстановление количества отсчетов в сигналах поддиапазонов (интерполяция: 2,2,2), в результате которой между каждыми двумя отсчетами сигналов Z1(n), Z2(n), Z3(n)….выставляется нуль. Растянутая компонента подвергается фильтрации, и на место нулевых отсчетов помещаются интерполированные величины. После проведенной интерполяции сигналы частотных поддиапазонов объединяются в сумматоре. В результате формируется выходной сигнал Z(n), имеющий такую же частоту дискретизации и занимающий такую же полосу частот, как исходный сигнал x(n).

Эффективным средством разделения исходных сигналов на частотные поддиапазоны и синтеза выходного сигнала и сигналов частотных поддиапазонов являются квадратурные зеркальные фильтры (КЗФ).

Видеокомпрессия на базе Wavelet-преобразования в принципе осуществляется так же, как и компрессия на базе дискретного косинусного преобразования. Компоненты видеосигнала, полученного после Wavelet-преобразования, так же подвергаются квантованию и энтропийному кодированию. Принципиальное отличие от компрессии на базе ДКП заключается в способе получения частотных компонент изображения. ДКП позволяет получать частотные компоненты, занимающие равные полосы при всех средних частотах. Wavelet-преобразование дает компоненты, полосы частот которых уменьшаются в два раза по мере уменьшения средней частоты (например, 1/2, 1/4, 1/8 от максимальной частоты сигнала и т. д.).

Wavelet-преобразование не требует формирования блоков, поэтому артефакты видеокомпрессии на его основе более «естественны», то есть выглядят менее чужеродными на типичных изображениях. Однако, подобная картина наблюдается при очень большой степени компрессии, практически не используемой в телевизионном вещании. При небольших степенях сжатия преимущества компрессии на базе Wavelet-преобразования не столь заметны. А самый весомый аргумент в пользу компрессии на базе ДКП ее международная стандартизация в виде систем JPEG и MPEG. Нет сомнения, что Wavelet-преобразование и компрессия на его основе будут развиваться, и найдут применение в прикладных системах телевидения, например, в охранных системах телевидения, так как оно обеспечивает более высокий коэффициент сжатия неподвижных изображений при сохранении их приемлемого качества.

Wavelet-преобразование уже рассматривается многими специалистами как будущее телевизионной графики с высоким разрешением, т.к. оно обладает способностью более чистого сжатия, чем ранее известные.

Но красноречивей всего говорят цифры. Ниже приведены коэффициенты сжатия для наиболее известных методов обработки видеоизображения:

- JPEG 1 : 25;

- MPEG 1 : 50;

Wavelet 1 : 100.

1. Составление структурной схемы регистрации изображений

Цифровое телевидение – область телевизионной техники, в которой операции обработки, консервации и передачи цифрового сигнала связаны с его преобразованием в цифровую форму.

Можно представить системы цифрового телевидения двух типов. В системе первого типа, полностью цифровой, преобразование передаваемого изображения в цифровой сигнал и обратное преобразование цифрового сигнала в изображение на приемном экране осуществляется непосредственно в преобразователях свет-сигнал и сигнал-свет. Во всех звеньях тракта передачи изображения информация передается в цифровой форме. В перспективе создание таких преобразователей вполне реально. Однако в настоящее время их еще не существует, а поэтому целесообразно рассматривать цифровые ТВ системы второго типа, в которых аналоговый ТВ сигнал, получаемый с датчиков, преобразуется в цифровую форму, подвергается всей необходимой обработке, передаче или консервации, а затем снова приобретает аналоговую форму.

В этих системах на вход тракта цифрового телевидения поступает аналоговый ТВ сигнал, затем он кодируется, т.е. преобразуется в цифровую форму. Это преобразование представляет собой комплекс операций, наиболее существенными из которых являются дискретизация, квантование и непосредственно кодирование. Обобщенная структурная схема тракта цифрового телевидения приведена на рисунке 5.2.

Подлежащий преобразованию аналоговый сигнал поступает на вход цифровой ТВ системы. Этот сигнал подвергается предварительной обработке для упрощения последующих цифровых преобразующих устройств. Далее подготовленный для преобразования аналоговый сигнал поступает на АЦП, в котором он дискретизируется, квантуется и предварительно кодируется. В полученном таким образом сигнале содержится значительная избыточность, которая может быть в определенной степени сокращена путем дополнительного, более эффективного кодирования в блоке цифровой обработки сигнала. Далее сигнал поступает в кодирующее устройство канала. Под каналом здесь понимаются линия связи, устройство консервации ТВ сигнала, устройства коррекции ТВ сигнала и другие звенья, в которых сигнал обрабатывается. Кодирующее устройство канала предназначено для защиты цифрового ТВ сигнала от возможных помех в канале путем применения специальных, более помехозащищенных кодов. Наконец, сигнал в цифровой форме поступает на выходной преобразователь и далее в канал. Принятый приемным устройством сигнал демодулируется, подвергается обратному преобразованию в декодирующем устройстве канала и поступает в блок цифровой обработки декодирующего устройства цифрового сигнала. В нем лишенный избыточной информации на передающем конце сигнал приобретает исходную форму, затем в ЦАП преобразуется в аналоговый сигнал. Если на передающем конце тракта использовалась предварительная аналоговая обработка сигнала, то на приемном конце может производиться обратная операция.

Рисунок 5.2 - Обобщенная структурная схема тракта цифрового телевидения

Используя приведенную обобщенную схему, перейдем к конкретной структурной схеме устройства преобразования аналогового сигнала в цифровой ТВ сигнал для регистрации его на жесткий диск (рисунок 5.3).

В разрабатываемой системе наблюдения мы будем использовать ТВ систему, где аналоговый ТВ сигнал (ТВС), получаемый с ТВ камер, преобразуется в цифровую форму, подвергается всей необходимой обработке и записи. Здесь цифровой ФНЧ необходим для того, чтобы отсечь все побочные преобразования. На приемной стороне ТВ сигнал за счет обработки и обратных преобразований, снова приобретает аналоговую форму. Пройдя преобразователь сигнал-свет, он воспроизводится в виде ТВ изображений на мониторе.

Рисунок 5.3 – Структурная схема устройства регистрации изображения

При переходе от аналоговой формы представления сигнала к цифровой можно выделить три наиболее существенных преобразования: дискретизация (по времени), квантование (по уровню) и кодирование (цифровое представления отобранных уровней). Все это осуществляется в аналогово-цифровом преобразователе (АЦП). Поэтому необходимо выбрать тип АЦП, который мы будем использовать.

1. Выбор интегральной схемы АЦП

Увеличение скорости и точности обработки информации в устройствах и системах радиоэлектронной и вычислительной техники потребовало разработки большого класса быстродействующих однокристальных схем аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей (АЦП и ЦАП) широкого применения.

Для построения современных вычислительных систем обработки информации широко применяются быстродействующие АЦП.

Необходимо отметить следующие основные тенденции развития микросхем АЦП и ЦАП: расширение функциональных возможностей за счет увеличения схемной и конструктивной сложности; повышение разрядности с одновременным снижением потребляемой мощности; рост быстродействия до 100 – 150 МГц при преобразовании сигналов с полосой частот от 25 до 50 МГц.

Наибольшее распространение получила классификация АЦП, показывающая, как во времени развертывается процесс преобразования. Исходя из этого, все АЦП можно разбить на три типа: последовательные, параллельные и параллельно-последовательные.

К последовательным АЦП относятся, например, преобразователи, основанные на преобразовании напряжение – частота, интегрирующего типа, последовательных приближений, следящего типа. Все эти АЦП позволяют получить высокую разрядность, однако имеют невысокое быстродействие.

Параллельные АЦП построены на принципе одновременного преобразования сигнала путем его квантования с помощью набора компараторов. Такие АЦП являются самыми быстродействующими и позволяют достичь частот преобразования 100…400 МГц. К недостаткам параллельных АЦП относится резкое увеличение числа компонентов при увеличении разрядности, что, в свою очередь, приводит к увеличению потребляемой мощности .

Параллельно-последовательные АЦП представляют собой комбинацию из малоразрядных параллельных АЦП, операционных усилителей, устройств выборки-хранения и т.д. Основными недостатками АЦП такого типа являются наличие большого числа линейных узлов, требования к точностным и динамическим характеристикам которых очень высоки, а также трудности, связанные с настройкой каждого индивидуального преобразователя. По указанным причинам такие АЦП в полупроводниковом интегральном исполнении практически не выпускаются.

Для выбора типа АЦП необходимо определить частоту дискретизации и число уровней квантования ТВ сигнала. По теореме Котельникова, когда требуется передавать аналоговый сигнал с ограниченным спектром, можно не передавать полностью все его непрерывные значения. Достаточно знать лишь ряд его мгновенных значений через интервал времени:

, (5.1)

где – верхняя граничная частота передаваемого спектра, или

, (5.2)

где – частота его дискретизации.

Исходя из этого, для телевизионных изображений высокого качества, нужно иметь полосу сигнала яркости около 6 МГц, при этом должна несколько превышать 12 МГц. Значение должно выбираться с учетом необходимости получения фиксированной ортогональной структуры отсчетов на телевизионном изображении. Для этого необходимо, чтобы частота дискретизации была кратна строчным частотам систем с разложением на 625 и 525 строк (и соответственно кадровым частотам). С другой стороны, частота дискретизации должна быть, по возможности, низкой, чтобы не увеличивать скорость передачи символов. Для дискретизации сигнала яркости подходят частоты 13,5; 15,75 МГц.

Согласно ГОСТ 7845-79 и рекомендации МККР №601-1 выбираем частоту дискретизации 13,5 МГц. Эта частота удовлетворяет перечисленным выше требованиям.

Выбор числа уровней квантования ТВ сигнала основан на субъективном восприятии изображения человеческим глазом. Практика показывает, что для передачи цветного ТВ сигнала с высоким качеством необходимо 256 уровней квантования. При этом любой номер уровня может быть записан с помощью восьми символов, так как 28 = 256 (b=8 – число разрядов квантования). Соответственно для передачи используются двоичные слова в диапазоне от 000000001 до 111111111.

Скорость передачи двоичных символов цифрового сигнала при 8-ми разрядном квантовании и частоте дискретизации 13,5 МГц равна:

Мбит/с.

Отсюда находим объем двоичных символов, необходимый для передачи одной строки ТВ сигнала. Когда число строк в кадре n=625 и частота кадров Гц, частота строк при чересстрочной развертке

Гц,

(сек) – протяженность активной части строки сигнала. При этом искомый объем Os определяется произведением:

Os = Sе T (5.3)

тогда: Os = 108 106 52 10-6 = 5616 бит = 5,616 кбит.

Число отсчетов на длительность активной части строки задается при этом отношением:

Ns = Os / b = 5616 / 8 = 702 (отсчета).

Высокое значение граничной частоты спектра ТВС приводит к необходимости использования в телевизионной технике быстродействующих АЦП, имеющих максимальную частоту преобразования от 20 до 100 МГц и более. Необходимым требованиям по быстродействию и разрядности удовлетворяют АЦП параллельного типа.

Требования, предъявляемые к АЦП:

число разрядов b=8;

FД = 13,5 МГц;

высокое быстродействие.

Анализ различных АЦП, выпускаемых отечественной промышленностью, показывает, что высокое быстродействие может быть достигнуто в АЦП параллельного типа серии 1107 и 1108. В нашем случае целесообразно использовать интегральные микросхемы (ИМС) К1107ПВ2. Интегральная полупроводниковая ИС К1107ПВ2 представляют собой 8-разрядные АЦП параллельного типа с частотой преобразования 20 МГц.

Функция, выполняемая микросхемой, – преобразование входных аналоговых сигналов в диапазоне отрицательных напряжений от –2В до 0 в один из потенциальных кодов параллельного считывания: прямой двоичный, обратный двоичный, прямой дополнительный, обратный дополнительный.

Схема включения АЦП на основе выбранной ИМС представлена на рисунке 5.4, а назначение выводов микросхемы приведено в таблице 5.1.

Рисунок 5.4 – Схема включения ИС К1107ПВ2

Таблица 5.1 - Назначение выводов микросхемы АЦП К1107ПВ2

Выводы	Обозначения	Пояснения
11, 22	UОП1, UОП2	Опорное напряжение
13, 15, 16, 18, 20	UВХ	Входы
14, 19	OАЗ	“Аналоговая земля”
17	KНЛ	Корректировка нелинейности
28, 43	UИП1	“Плюс питание”
29, 42	OЦЗ	“Цифровая земля”
30	TСИГ	Тактовый импульс
32 – 35, 37 – 40	МРЗ, 2 – 7, СРЗ	Цифровые выходы
36, 41	УВК1, УВК2	Управление выходным кодом
47 – 50	UИП2	“Минус питание”

Построение АЦП по полностью параллельной схеме позволяет получать максимальное быстродействие при минимальной динамической погрешности без использования внешней схемы УВХ (устройство выборки-хранения).

Работой ИМС управляет тактовый сигнал, состоящий из последовательности прямоугольных тактовых импульсов (ТИ). Выборка производится через 10-15 нс после подачи фронта тактового импульса, а кодирование производится по срезу тактового импульса. Минимальная длительность импульсов составляет 15 нс. Минимальный период следования импульсов равняется 30 нс. Результат кодирования передается на выходной регистр АЦП со следующим фронтом тактового импульса, т. е. возможно по фронту импульса одновременно осуществлять запуск АЦП и производить считывание информации в ОЗУ. Регулировка напряжения смещения нуля на входе микросхемы и погрешности преобразования осуществляется изменением опорных напряжений UОП1 и UОП2 в пределах +1B, а коррекция нелинейности – подключением вывода 17 к источнику опорного напряжения UОП1 и UОП2 в зависимости от знака нелинейности.

Основные параметры ИС К1107ПВ2:

- разрядность b = 8;

- частота преобразования tпр не более 0,1 мкс;

- частота преобразования fпр не менее 20 МГц;

- напряжение входного сигнала UВХ от 0 до –2 В;

- частота входного сигнала Fвх = 7 МГц;

- уровень сигнала на выходе – ТТЛ-совместимый;

- напряжение источника питания UИП1 = +5 В и UИП2 = -6 В;

- Опорное напряжение UОП = -2 В;

Потребляемая мощность РПОТ = 2,5 Вт.

Конструктивно ИС К1107ПВ2 изготовлена в металлокерамическом 64-ыводном корпусе. Особенностью корпуса является наличие радиатора, выполненного в виде анодированной пластины из алюминиевого сплава. Такая конструкция обеспечивает работу микросхемы в температурном диапазоне –10…+70С.

Цифро-аналоговыми преобразователями называют устройства, генерирующие выходную аналоговую величину, соответствующую цифровому коду, поступающему на вход преобразователя.

Для выбора ЦАП выпускается номенклатура микросхем серии К594ПА1, К1108ПА, К1118ПА, К572ПА и другие.

1. Расчет фильтра нижних частот

5.4.1 Расчет элементов фильтра

Фильтр низких частот (ФНЧ) необходим для ограничения протяженности спектров яркостного и цветоразностных видеосигналов перед их дискретизацией с частотами FД = 13,5 МГц и FЦ = 6,75 МГц соответственно. Дискретизация сигналов сопровождается резким усложнением структуры результирующего спектра, в котором наряду с основным спектром (составляющая, соответствующего структуре спектра исходного ТВ сигнала) появляются, так называемые, побочные спектры. Побочные спектры отличаются от основного (зафиксирован в точке с частотой равной нулю) смещением в спектральной области на частоту FД = 13,5 МГц и ее гармоники (для яркостного сигнала ) или на частоту FЦ = 6,75 МГц и ее гармоники (для двух цветоразностных сигналов и ). Спектры, отстоящие от основного на частоту дискретизации сигнала, называются смежными.

Основной спектр, а также смежные и побочные спектры могут пересекаться по частоте (частично накладываться друг на друга – перекрываться). Поэтому, перед реализацией аналого-цифрового преобразования, приходится ограничивать протяженность спектров исходных компонентных ТВС. Возникающие в ТВ аппаратуре перекрытия спектров проявляются в виде муаровых искажений на высокочастотной структуре (в горизонтальном направлении по растру) восстановленного ТВ изображения. Уровень указанных искажений в основном определяется отношением площадей основного и наложенного на него из-за недостаточной степени подавления высокочастотных составляющих ТВС в полосе задержания (ПЗ), побочного спектра. При этом переход от полосы пропускания (прозрачности) к полосе задержания (непрозрачности) ФНЧ, подавляющего высокочастотные (ВЧ) составляющие исходного ТВС и практически не влияющего на уровень относительно низкочастотных составляющих (НЧ) в полосе прозрачности (ПП), должен быть реализован на уровне ~20 дБ в диапазоне частот от FC = FH – 0,04FH до 0,5FД; и на уровне ~40 дБ – от 0,5FД до FQ = FД – FH + 0,04FH.

Т.е. для стандартного сигнала яркости с FH = 6,0 МГц и его FД = 13,5 МГц полоса прозрачности завершается частотой FC = 6 – 0,046 = 5,76 МГц. На частоте 0,5FД = 6,75 МГц затухание составит 20 дБ, а полоса задержания начинается с частоты FQ = 13,5 – 6 + 0,046 = 7,74 МГц, затухание на которой равно 40 дБ. По аналогии, для цветоразностных сигналов с FH = 1,5 МГц и их FД = 6,75 МГц полоса прозрачности завершается частотой FC = 1,5 – 0,041,5 = 1,44 МГц. На частоте 0,5FД = 3,375 МГц затухание составит около 20 дБ, а полоса задержания начинается с частоты FQ = 6,75– 1,5 + 0,041,5 = 5,31 МГц, затухание на которой примерно равно 40 дБ.

Фильтры с линейной фазовой характеристикой (ЛФХ) и Баттерворта не удовлетворяют наложенным требованиям к затуханию в цепи сигнала яркости. Однако фильтр Чебышева T09-15 может обеспечить затухание AS = 40,5 дБ на частоте 7,74 МГц, а фильтр Кауэра CO7-05-46 на этой же частоте обеспечивает затухание AS = 55,9 дБ. Выбираем фильтр Кауэра, так как он имеет меньшее число звеньев. Для ФНЧ в цепочках цветоразностных сигналов будем использовать такие же фильтры с пересчитанными параметрами.

Значения элементов фильтра получаем умножением нормированных значений на коэффициенты преобразования (приведены в справочнике по расчету фильтров). Рассчитаем элементы фильтров низких частот в отдельности для цепей сигнала яркости и 2-ух цветоразностных сигналов и . Общая для всех 3-ех цепей схема ФНЧ представлена на рисунке 5.5. Он является фильтром 7-ого порядка, так как состоит из 7-ми звеньев: C1, L2C2, C3, L4C4, C5, L6C6 и C7 (три из них, как видно, резонансные – параллельный контур). Коэффициент передачи (КП) ФНЧ будет равен 0,5.

Рисунок 5.5 - Принципиальная схема фильтра нижних частот

Для ФНЧ в цепи сигнала яркости получаем наименьшую частоту, при которой AS = 55,9 дБ.:

FS = 1,39025,76106 = 8,0076106 Гц.

Нормированная индуктивность и емкость умножаются на постоянные KL и KC, которые вычисляются с помощью следующих формул:

, (5.4)

, (5.5)

где RВОЛ – волновое сопротивление фильтра, равное 1000 Ом, FС – частота среза, равная 5,76 МГц.

Итак, по формулам (5.4) и (5.5) получаем:

Гн,

Ф.

Тогда:

, по ГОСТу 20 пФ;

, по ГОСТу 2,7 пФ;

, по ГОСТу 35 мкГн;

F2 = 2,78955,76106 = 16,067 МГц – резонансная частота контура L2C2;

, по ГОСТу 39 пФ;

, по ГОСТу 13 пФ;

, по ГОСТу 30 мкГн;

F4 = 1,41475,76106 = 8 148 672 = 8,1486 МГц – резонансная частота контура L4C4;

, по ГОСТу 39 пФ;

, по ГОСТу 13 пФ;

, по ГОСТу 26 мкГн;

F6 = 1,66835,76106 = 9 609 408 = 9,6094 МГц – резонансная частота контура L6C6;

, по ГОСТу 15 пФ.

Для ФНЧ в цепях цветоразностных сигналов мин. частота, при которой AS = 55,9 дБ получается:

FS = 1,39021,44106 = 2,0019106 Гц.

Стоит отметить, что ФНЧ в цепях красного и синего цветоразностных сигналов идентичны по параметрам.

Нормированная индуктивность и емкость умножаются на постоянные KL и KC, которые вычисляются так же, как и в предыдущем случае. Используются формулы (5.4) и (5.5). В них: RВОЛ = 1000 Ом, а FС = 1,44 МГц.

Итак, по этим формулам получаем:

Гн,

Ф.

Тогда:

С1 = 0,74761,1110-10 = 8,310-11 = 83 пФ, по ГОСТу 82 пФ;

С2 = 0,10041,1110-10 = 1,1110-11 = 11,1 пФ, по ГОСТу 11 пФ;

L2 = 1,281,10510-4 = 1,4110-4 = 141 мкГн, по ГОСТу 150 мкГн;

F2 = 2,78951,44106 = 4,0169 МГц – резонансная частота контура L2C2;

С3 = 1,3891,1110-10 = 1,5410-11 = 154 пФ, по ГОСТу 150 пФ;

С4 = 0,49811,1110-10 = 5,5310-11 = 55,3 пФ, по ГОСТу 56 пФ;

L4 = 1,0671,10510-4 = 1,1810-4 = 118 мкГн, по ГОСТу 120 мкГн;

F4 = 1,41471,44106 = 2 037 168 = 2,0372 МГц – резонансная частота контура L4C4;

, по ГОСТу 160 пФ;

, по ГОСТу 56 пФ;

, по ГОСТу 110 мкГн;

F6 = 1,66831,44106 = 2,402 МГц – резонансная частота контура L6C6;

, по ГОСТу 56 пФ.

5.4.2 Расчет характеристик ФНЧ

Оценка затухания (частотная характеристика затухания), расчет фазовой характеристики, определение запаздывания фазы и расчет группового времени запаздывания (ГВЗ) производится с помощью кривых и таблиц, приведенных в справочнике по расчету фильтров.

Для пояснения фильтрации ТВ сигналов приведем таблицы опорных характеристик фильтра Кауэра 7-ого порядка, установленного в цепи сигнала яркости (таблицы 5.2, 5.3, 5.4 и 5.5). В случае необходимости эти характеристики могут быть пересчитаны для фильтров, установленных в цепях 2-ух цветоразностных сигналов и , при помощи индуктивной KL и емкостной KC постоянных, выбранных с учетом частоты среза фильтров. Эти постоянные одинаковы для обоих каналов. Частота среза фильтра, установленного в цепи сигнала яркости, FC = 5,76 МГц, а фильтров, установленных в цепях цветоразностных сигналов, FC = 1,44 МГц.

Графики этих характеристик приведены на рисунках 5.6 – 5.9.

Таблица 5.2 - Частотная характеристика затухания

Нормированная частота	Частота, МГц	Затухание, дБ
1,00	5,75	0,011
1,02	5,865	0,085
1,04	5,98	0,33
1,06	6,095	0,95
1,08	6,21	2,2
1,10	6,325	4,1
1,14	6,555	9,3
1,18	6,785	15,2
1,22	7,015	21,2
1,26	7,245	27,4
1,30	7,475	34,0
1,34	7,705	41,5
1,38	7,938	51,9

Рисунок 5.6 - Частотная характеристика затухания фильтра канала яркости

Таблица 5.3 - Фазовая характеристика ФНЧ

Нормированная частота	Частота, МГц	Фаза, градус.
0,1	0,575	20,8
0,2	1,15	41,8
0,3	1,725	63,3
0,4	2,3	85,8
0,5	2,875	109,7
0,6	3,45	135,5
0,7	4,025	164,1
0,8	4,6	197,1
0,9	5,175	237,2
1,0	5,75	292
1,1	6,325	385,6
1,2	6,9	451,9
1,3	7,475	482,6

Рисунок 5.7 - Фазовая характеристика фильтра канала яркости

Расчет запаздывания фазы производится по такой универсальной формуле:

, (5.6)

здесь Ф – фаза, выраженная в градусах;

F – частота, выраженная в мегагерцах (МГц).

Таблица 5.4 - Частотная характеристика запаздывания фазы

Нормированная частота	Частота, МГц	Запаздывание фазы, мкс
0,1	0,575	0,10048
0,2	1,15	0,10097
0,3	1,725	0,10193
0,4	2,3	0,10326
0,5	2,875	0,10599
0,6	3,45	0,10909
0,7	4,025	0,11325
0,8	4,6	0,11902
0,9	5,175	0,12732
1,0	5,75	0,141063
1,1	6,325	0,169345
1,2	6,9	0,181924
1,3	7,475	0,17934

Рисунок 5.8 - Характеристика запаздывания фазы ФНЧ канала яркости

Таблица 5.5 - Частотная характеристика группового времени запаздывания

Нормированная частота	Частота, МГц	ГВЗ, мкс
0,1	0,575	579,6
0,2	1,15	589,3
0,3	1,725	609,4
0,4	2,3	641,7
0,5	2,875	687,9
0,6	3,45	751,3
0,7	4,025	845,0
0,8	4,6	997,7
0,9	5,175	1257,1
1,0	5,75	1932,6
1,1	6,325	2747,6

Рисунок 5.9 - Характеристика ГВЗ фильтра канала яркости

Приведем опорные частоты низкочастотной фильтрации для сигнала яркости (цветоразностных сигналов):

FC = 5,76 МГц – частота среза ФНЧ по уровню 3 дБ в цепи сигнала яркости (FC = 1,44 МГц – то же, но в цепях цветоразностных сигналов);

0,5FД = 6,75 МГц – частота, на которой затухание в спектре сигнала яркости составит порядка 20 дБ (0,5FД = 3,37 МГц – то же, но для спектров цветоразностных сигналов).

FQ = 7,74 МГц – частота спектра, на которой яркостной сигнал ослабнет примерно на 40 дБ (FQ = 5,31 МГц – то же, но для частот спектров цветоразностных сигналов).

Подводя итоги этой главы, необходимо построить полную функциональную схему устройства преобразования аналогового сигнала в цифровой сигнал для регистрации его на жесткий диск (рисунок 5.10).

1. Расчет технико-экономических показателей проекта

1. Постановка задачи оценки эффективности проекта

В данном дипломном проекте производится расчет охранной системы для торгового центра «Юность» для круглосуточного наблюдения за объектом.

Источником инвестиций в проект являются собственные средства из прибыли оператора связи.

В качестве критериев оценки (расчета) эффективности проекта используются:

1) Чистый дисконтированный доход (ЧДД) определяется как сумма текущих эффектов за весь расчетный период, приведенная к начальному шагу, или как превышение интегральных результатов над интегральными затратами.

При оценке эффективности разработки и реализации проектов в отрасли связи результатом являются доходы (D) от основной деятельности (тарифные доходы, доходы). Затратами при оценке эффективности разработки и реализации проектов являются эксплуатационные расходы (Э) и единовременные капитальные вложения (К).

При наличии в течение расчетного периода (Т) инфляционного изменения цен расчет ЧДД производится по следующей формуле:

, (6.1)

где

- дисконтированное расчетное (приведенное к началу проекта) значение доходов с учетом инфляционного изменения цен;

- дисконтированное расчетное значение эксплуатационных расходов с учетом инфляционного изменения цен;

- дисконтированное расчетное значение первоначальных капитальных вложений с учетом инфляционного изменения цен.

Для определения дисконтированных расчетных значений доходов, эксплуатационных расходов и капитальных вложений с учетом инфляционного изменения цен используются следующие формулы:

,
,
,

где

- горизонт расчета;

- дисконтирующий множитель;

- индекс изменения общего уровня цен (дефлирующий множитель);

- доходы по базисным ценам на t-ом шаге расчета по j-му элементу выручки;

- эксплуатационные расходы по базисным ценам на t-ом шаге расчета по j-му элементу себестоимости;

- базисная цена j-го элемента капитальных вложений на t-ом шаге расчета;

- прогнозируемый индекс по j-му элементу.

Число видов ресурсов соответственно для:

доходов ;

эксплуатационных расходов ;

капитальных вложений ;

При постоянной норме дисконта (Е) дисконтирующий множитель определяется как:

где

- номер шага расчета; ;

Т – горизонт расчета.

Дефлирующий множитель (индекс изменения общего уровня цен) определяется по формуле:

; .

Прогнозируемый индекс цен - отношение цены ресурса в конце шага t к цене того же ресурса в момент т.е.

,

где

- базисная цена ресурса ;

- прогнозная цена ресурса в конце t-го шага расчета.

Если ЧДД>0, проект является эффективным (при данной норме дисконта) и может рассматриваться вопрос о его принятии. Чем больше ЧДД, тем эффективней проект.

2) Индекс доходности (ИД), представляющий собой отношение суммы приведенных эффектов к величине приведенных капитальных вложений.

При наличии в течение расчетного периода инфляционного изменения цен и изменяющейся во времени норме дисконта:

, (6.2)

Если ЧДД>1, то ИД>1. Если ИД>1, проект эффективен, при ИД<1 – неэффективен.

3) Внутренняя норма доходности (ВНД) представляет собой ту норму доходности , при которой величина приведенных эффектов равна приведенным капитальным вложениям.

При наличии в течение расчетного периода инфляционного изменения цен и изменяющейся во времени нормы дисконта:

(6.3)

Если , проект эффективен. Если .

4) Срок окупаемости проекта – минимальный временной интервал (от начала осуществления проекта), за пределами которого интегральный эффект становится и в дальнейшем остается неотрицательным.

Задача оценки (расчета) эффективности разработки и реализации проекта формулируется следующим образом.

Пусть: - дисконтированное расчетное значение доходов от реализации проекта с учетом инфляционного изменения цен;

- дисконтированное расчетное значение эксплуатационных расходов при реализации с учетом инфляционного изменения цен;

- дисконтированное расчетное значение капитальных вложений на реализацию с учетом инфляционного изменения цен.

Разработка и реализация проекта эффективны, если:

. (6.4)

При условии, что:

1) ;

2) ;

3).

1. Методика расчета эффективности разработки проекта

Исходными данными для расчета эффективности разработки проектов являются:

- горизонт расчета Т;

- дисконтирующий множитель на t-ом шаге расчета ;

- дефлирующий множитель на t-ом шаге расчета ;

- доходы по базисным ценам на t-ом шаге расчета по j-му элементу выручки ;

- прогнозируемый индекс цен по тому же виду доходов (эксплуатационных расходов, капитальных вложений) ;

- число видов ресурсов соответственно для:

1) доходов ;

2) эксплуатационных расходов ;

3) капитальных вложений ;

- эксплуатационные расходы по базисным ценам на t-ом шаге расчета по j-му элементу эксплуатационных расходов ;

- базисная цена j-го вида капитальных вложений на t-ом шаге расчета .

Порядок расчета:

1) Рассчитывается чистый дисконтированный доход (ЧДД) по формуле (6.1).

2) Производится оценка эффективности проекта по ЧДД:

- если ЧДД>0, проект является эффективным (при данной норме дисконта) и может рассматриваться вопрос о его принятии. Чем больше ЧДД, тем эффективнее проект;

- если ЧДД<0, проект неэффективен.

3) Рассчитывается индекс доходности (ИД) по формуле (6.2).

4) Производится оценка эффективности проекта по ИД:

- если ИД>1, проект является эффективным (при данной норме дисконта) и может рассматриваться вопрос о его принятии;

- если ИД<1, то проект не эффективен.

5) Рассчитывается внутренняя норма доходности ВНД по формуле:

Производится сравнение ВНД проекта с требуемой инвестором нормой дохода на вкладываемый капитал (Е). При этом должно выполнятся условие:

.

(6.5)

В случае, когда ВНД равна или больше требуемой инвестором нормы дохода на капитал (условие 6.5 выполняется), инвестиции в данный проект оправданы, и может рассматриваться вопрос о его принятии. В противном случае инвестиции в данный проект не целесообразны.

Рассчитывается срок окупаемости проекта , т.е. определяется минимальный временной интервал (от начала осуществления проекта), за пределами которого ЧДД>1, ИД>1 и .

1. Расчет капитальных вложений

Капитальные вложения на систему охранного видеонаблюдения включают в себя затраты на приобретение:

- видеокамеры;

- ИК-датчики;

- соединительная линия (500м);

- мультиплексор;

- видеорегистратор;

- мониторы.

Расчет производится по фактической стоимости оборудования.

Стоимость строительно-монтажных и пуско-наладочных работы была взята из реально существующих тарифов на установку системы видео наблюдения с 10 камерами.

Результаты расчета капитальных вложений приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 – Капитальные вложения

Наименование	Краткая характеристика	Количество штук	Стоимость ( тыс.руб.)
Видеокамеры	"VS-1050-1HXW" (Inspector)	7	25900
Видеокамеры	Activision AVC-211	3	6600
ИК-датчики	RX-40QZ	19	7900
Соединительная линия (500м)	Кабель РК-75-4-11		4300
Мультиплексор	TP16MD Computronic	1	12000
Видеорегистратор	AVC-777	1	16200
Мониторы	CH-1702a	3	18330
Строительно-монтажные и пуско-наладочные работы			42000
Цена с учетом НДС			133230

1. Расчет текущих затрат

В соответствии с действующем в РФ налоговым кодексом текущих затрат (себестоимость всего объема услуг) предприятия по своему экономическому содержанию группируются по следующим основным элементам:

- затраты на оплату труда ;

- отчисления на социальные нужды, (единый социальный налог – ЕСН);

- материальные затраты ;

- амортизационные отчисления ;

- прочие затраты, .

, (6.6)

здесь - общая сумма эксплуатационных расходов предприятия.

Исходными данными для расчета текущих затрат являются:

- численность работников основной деятельности,  шт. ед.;

- средняя заработная плата работников предприятия, тыс. руб.;

- норматив отчислений на социальные нужды, ;

- нормы амортизации на оборудование: (6-ая амортизационная группа);

- стоимость оборудования, (принимается равной сумме капитальных вложений), тыс. руб.;

Расчет заработной платы.

Годовой фонд заработной платы работников рассчитывается по следующей формуле:

,

где - среднемесячная заработная плата работников предприятия;

- рассчитанная численность работников;

12 – число месяцев в году.

Годовой фонд заработной платы составит:

тыс. руб.

Расчет отчислений на социальные нужды.

Отчисления на социальные нужды рассчитываются по следующей формуле:

,

где

b – норматив отчислений на социальные нужды, %;

– годовой фонд заработной платы.

Тогда

тыс. руб.

Расчет суммы амортизационных отчислений.

Годовая сумма амортизационных отчислений определяется по следующей формуле:

,

где n – число видов амортизируемого имущества;

- стоимость амортизируемого имущества i-го вида (типа);

- месячная норма амортизации имущества i-го вида (типа),

,

здесь - срок полезного использования объекта амортизируемого имущества в месяцах.

Сумма годовых амортизационных отчислений составит:

тыс. руб.

Расчет материальных и прочих затрат.

Сумма годовых материальных затрат (М) состоит из затрат на электроэнергию и запасные части:

М = РЭН + РМЗЧ,

где РЭН – расходы на оплату электроэнергии; РМЗЧ – расходы на материалы и запасные части.

,

где - мощность, потребляемая оборудованием i-го вида в кВт;

n - число видов оборудования;

- время работы i-го вида оборудования за год;

ТЭН – тариф за 1 кВтчас.

ТЭН = 1,48 руб/кВтчас; Рсв = 0.8 кВт.

Тогда РЭН = 0,8 24 365 1,48= 10,371 тыс. руб.

Годовые расходы на материалы и запасные части берутся в размере 3% от стоимости поставляемого оборудования:

РМЗЧ = 0,03 Ц,

где Ц – стоимость поставляемого оборудования.

Тогда

РМЗЧ = 0,03 133,230 = 3,99 тыс. руб.

Тогда сумма материальных затрат: М = 10,371 + 3,99 = 14,361 тыс. руб.

Сумма годовых эксплуатационных расходов согласно формуле (6.6) равна:

Э = 715,2 + 187,38 + 14,361 + 13,206 = 930,147 тыс. руб.

Тогда за 1 месяц составит 930,147/12 = 77,512 тыс. руб.

1. Предотвращённые убытки

С учётом предотвращения расходов на замену оборудования и на выплаты компенсаций пострадавшим сотрудникам тарифные доходы DT составят 200000 рублей.

1. Расчет эффективности проекта

Исходными данными для расчета эффективности проекта являются:

- горизонт расчета, Т = 15 лет;

- норма дисконта, Е = 20 %;

- эксплуатационные расходы по шагам расчета, Э(t) = 77,512 тыс. руб.;

- тарифные доходы DТ (t) = 200 тыс. руб.;

- капитальные вложения К = 133,230 тыс. руб.

Расчет эффективности проекта произведен согласно методике, подробно изложенной в 6.2 по программе ЭКОНОМ-101 (ПГАТИ).

В таблице 6.2 приведены результаты расчета эффективности проекта. На рисунках 6.1 - 6.2 приведены графики зависимости и .

Полученные результаты расчета эффективности проекта позволяют сделать следующие выводы:

1) Условия (6.1) – (6.3) при расчетах выполняются.

2) Срок окупаемости проекта, Ток = 3,60 года.

3) Чистый дисконтированный доход, ЧДД = 164,795 тыс. руб.

4) Индекс доходности, ИД = 2,41.

5) Внутренняя норма доходности, ВНД= 24,6 %.

6) Инвестиции в проект в размере 133,230 тыс. руб. целесообразны. Проект эффективен.

Построим графики ЧДД и ИД. Для построения воспользуемся данными таблицы 6.2 и графическими средствами программы Microsoft Excel XP:

Рисунок 6.1 - График зависимости ЧДД = f(t)

Рисунок 6.2 - График зависимости ИД = f(t)

1. Организация рабочего места сотрудника охраны

Результатом данного дипломного проекта является разработка охранной системы видеонаблюдения ТЦ «Юность». Наблюдение будет производиться службой охраны посредством нескольких видеомониторов. Разрабатываемая система поможет решить очень многие проблемы. Её актуальность вытекает из возможностей, перечисленных ниже:

- возможность централизованно отслеживать состояние территории объекта;

- получение информации одновременно и моментально всеми органами, контролирующими безопасность объекта;

- возможность оперативного реагирования на любых уровнях на возникающие нештатные ситуации, особенно при использовании мобильных точек доступа;

- возможность принятия решений при необходимости сразу на вышестоящем уровне;

- возможность в динамике отслеживать события, происходящие на территории объекта, благодаря архиву видеоинформации, что значительно упростит оперативно – розыскную деятельность

получение информации для анализа произошедших событийДля этого необходимо учитывать как санитарно гигиенические требования на специально оборудованном рабочем месте, так и степень напряженности интеллектуального труда.

Отсюда следует, что необходимо учитывать как санитарно-гигиенические требования на специально оборудованном рабочем месте, так и степень напряженности интеллектуального труда.

7.1 Формулировка санитарно-гигиенических требований

Производственная среда, являющаяся предметным окружением человека, должна сочетать в себе рациональное архитектурно-планировочное решение, оптимальные санитарно-гигиенические условия (микроклимат, освещение, отопление, вентиляция и др.), научно-обоснованную цветовую окраску и создание высокохудожественных интерьеров.

Помещения, их размеры должны в первую очередь соответствовать количеству работающих и размещаемому в них комплексу технических средств. В них предусматривают соответствующие параметры температуры, освещения, чистоты воздуха, обеспечивают изоляцию от производственных шумов и т. д.

Рациональное цветовое оформление помещений направлено на улучшение санитарно-гигиенических условий труда, повышение его производительности и безопасности. Необходимо учитывать, что цвет является сильным психологическим стимулятором: красный цвет – увеличивает мускульное напряжение; оранжевый – стимулирует деятельность; желтый – стимулирует зрение и нервную систему; зелёный – успокаивает; голубой – ослабляет мускульное напряжение; фиолетовый – создаёт ощущение спокойствия.

Требования безопасности при работе:

- размещение управляющих комплексов системы (УКС), видеодисплейных терминалов (ВДТ) производится в соответствии с техническими условиями заводов-изготовителей и с соблюдением санитарных правил и норм СанПиН 2.2.2.542-96 «Гигиенические требования к ВДТ, ПЭВМ и организации работы»;

- все ВДТ должны иметь гигиенический сертификат;

- запрещается размещать оборудование и создавать рабочие места с ВДТ или ПЭВМ в подвальных помещениях;

- площадь, приходящаяся на одно рабочее место с ВДТ или ПЭВМ, должна составлять не менее 6 м2, а объём – не менее 20 м3;

стены и потолки производственных помещений, где устанавливаются клавишные машины, должны быть облицованы звукопоглощающим материалом;

- для снижения шума и вибрации в помещениях ВЦ необходимо устанавливать оборудование, аппараты на специальные фундаменты и амортизирующие прокладки, предусмотренные нормативными документами;

- освещение в помещениях ВЦ должно быть смешанным (естественное и искусственное);

все корпуса внешних устройств ВДТ должны быть занулены.

7.2 Основы физиологии труда на проектируемом рабочем месте

Характер и организация трудовой деятельности оказывает существенное влияние на изменение функционального состояний организма человека. Многообразные формы трудовой деятельности делятся на физический и умственный труд.

Умственный труд объединяет работы, связанные с приемом и переработкой информации, требующей преимущественного напряжения сенсорного аппарата, внимания, памяти, а также активации процессов мышления, эмоциональной сферы. Для этого вида труда характерна гипокинезия, т.е. значительное снижение двигательной активности человека, приводящее к ухудшению реактивности организма и повышению эмоционального напряжения.

Длительная умственная нагрузка оказывает угнетающее влияние на психическую деятельность: ухудшаются функции внимания (объем, концентрация, переключение), памяти (кратковременной и долговременной), восприятия (появляется большое число ошибок).

Напряженность труда характеризуется эмоциональной нагрузкой на организм при труде, требующем преимущественно интенсивной работы мозга по получению и переработке информации. Кроме того, при оценке степени напряженности учитывают эргономические показатели: сменность труда, поза, число движений и т.п. Так, если плотность воспринимаемых сигналов не превышает 75 в час, то работа характеризуется как легкая; 75…175 – средней тяжести; свыше 176 – тяжелая работа.

7.3 Оценка освещенности на рабочем месте точечным методом

Проведем расчет освещенности. Для этого составим план размещения рабочего места и люминесцентных ламп ШОД 80х2, который представлен на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 – План размещения ламп освещения

Данные для расчета освещенности точечным методом:

1) Координаты размещения ламп Х = 2 м, Y = 0,65 м;

2) Общее число ламп – 2;

3) Длина одной лампы – 1,2 м;

4) Световой поток одной лампы – 3680 лм;

5) Высота подвеса ламп – 2,5 м;

6) Параметры помещения: длина – 4 м; ширина –2,5 м.

В результате расчета получено значение освещенности, равное 274,6 лк. Это значение удовлетворяет нормам к системам общего освещения Еmin=250 лк, освещённость на поверхности стола в зоне размещения рабочего документа должна быть 300 – 500 лк, в этом случае дефицит освещенности на рабочем месте восполняется местным освещением (например, настольной лампой).

7.4 Планировка и оснащение рабочего места

Рабочее место – это оснащенное техническими средствами (средствами отображения информации, органами управления, вспомогательным оборудованием) пространство, где осуществляется деятельность пользователя.

Организацией рабочего места называется система мероприятий по оснащению рабочего места средствами и предметами труда и размещению их в определенном порядке. При создании рабочих мест с ВДТ должно учитываться расстояние между рабочими столами с видеомониторами, которое должно быть не менее 2 м, а расстояние между боковыми поверхностями видеомониторов - не менее 1,2 м.

Рабочее место должно отвечать следующим требованиям:

- оборудование рабочего места (стол, стул, подставка для ног) должны быть специальной конструкции, обеспечивающей возможность индивидуальной регулировки;

- сиденье и спинка стула должны быть покрыты не электризующимися полумягкими материалами;

- расположение рабочих поверхностей должно обеспечить согласованность компоновки рабочего места и маршрута движений, а также достаточную легкость для слежения за рабочими операциями;

- освещенность на поверхности стола в зоне размещения рабочего документа должна быть 300 - 500 лк (при комбинированном освещении).

Для операторов на рабочем месте было выделено 21 пространственных параметров, которые представлены в таблице 7.1 и на рисунке 7.2.

Таблица 7.1 – Параметры рабочего места оператора

Пространственные параметры	Размер, мм (градус)
1 Высота сиденья	400-500
2 Высота клавиатуры от пола	600-750
3 Угол наклона клавиатуры	7-15о
4 Ширина основной клавиатуры	Не более 400
5 Глубина основной клавиатуры	Не более 200
6 Удаление клавиатуры от края стола	80-100
7 Высота экрана от уровня пола	950-1000
8 Угол наклона экрана и нормали	0-30о
9 Удаленность экрана от края стола	500-700
10 Высота поверхностей для записей	670-850
11 Площадь поверхностей для записей	600 х 400
12 Угол наклона поверхности для записей	0-10о
13 Глубина пространства для ног в коленях	Меньше 400
14 Глубина пространства на уровне ступней	Меньше 600
15 Высота пространства для ног в коленях	Меньше 600
16 Высота пространства на уровне ступней	Меньше 100
17 Ширина пространства для ног на уровне	Меньше 500
18 Высота подставки для ног	50-130
19 Угол подставки для ног	0-25о
20 Ширина подставки для ног	300
21 Глубина подставки для ног	400

Рисунок 7.2 – Организация рабочего места оператора

Правильная организация рабочего места пользователя ПК позволяет максимально снизить нагрузку на оператора. Он должен выполнять разминку согласно следующим правилам:

- каждый час необходимо делать минимум десятиминутный перерыв, во время которого необходимо посмотреть вдаль, встать с кресла, сделать комплекс упражнений или просто походить;

- каждые два-три часа надевать дырчатые очки, которые снимают спазм глазных мышц.

Использование всех вышеописанных требований позволяет максимально снизить как физические, так и информационные нагрузки на сотрудника охраны, а также способствует повышению эффективности и производительности труда.

Лист

23

Изм Лист № докум. Подп. Дата

ист

104

Изм Лист № Докум. Подп. Дата

ПГАТИ. 210405.44.011ПЗ

Проектирование ТВ системы видеонаблюдения и контроля магазина «Янтарь» в соответствии с заданием заказчика