TH_BP

Prepis

1 SLOVENSKÁ TECHNICKÁ UNIVERZITA V BRATISLAVE MATERIÁLOVOTECHNOLOGICKÁ FAKULTA SO SÍDLOM V TRNAVE TECHNICKÉ PROSTRIEDKY ZVYŠUJÚCE BEZPEČNOSŤ OBJEKTOV BAKALÁRSKA PRÁCA MTF TOMÁŠ HÁJEK

2 SLOVENSKÁ TECHNICKÁ UNIVERZITA V BRATISLAVE MATERIÁLOVOTECHNOLOGICKÁ FAKULTA SO SÍDLOM V TRNAVE TECHNICKÉ PROSTRIEDKY ZVYŠUJÚCE BEZPEČNOSŤ OBJEKTOV BAKALÁRSKA PRÁCA MTF Študijný program: aplikovaná informatika a automatizácia v priemysle Číslo a názov študijného odboru: automatizácia, aplikovaná informatika Školiace pracovisko: Ústav aplikovanej informatiky, automatizácie a matematiky Vedúci záverečnej práce/školiteľ: Ing. Eduard Nemlaha, PhD. Trnava 2011 Tomáš Hájek

3

4 POĎAKOVANIE Ďakujem vedúcemu bakalárskej práce, Ing. Eduardovi Nemlahovi, PhD. za odbornú pomoc a cenné pripomienky, ktoré mi počas práce na nej poskytol. Vďaka patrí tiež aj PaedDr. Irene Palušovej, za pomoc pri jazykovej korektúre.

5 SÚHRN HÁJEK, Tomáš: Technické prostriedky zvyšujúce bezpečnosť objektov [Bakalárska práca] - Slovenská technická univerzita v Bratislave. Materiálovotechnologická fakulta so sídlom v Trnave; Ústav aplikovanej informatiky, automatizácie a matematiky. - Školiteľ: Ing. Eduard Nemlaha, PhD. - Trnava: MtF STU, 2011, s. 49 Kľúčové slová: bezpečnosť, objekt, kamerový systém, IP kamera, analógová kamera Hlavným cieľom tejto bakalárskej práce je navrhnúť kamerový systém na zvýšenie bezpečnosti objektu. Práca je rozdelená do dvoch kapitol. Prvá kapitola je teoretická a je v nej napísané z čoho sa skladá IP kamerový systém a analógový kamerový systém, aké sú ich výhody a nevýhody a aký je medzi nimi rozdiel. Je tam načrtnuté aké kamery sa používajú, z čoho sa skladajú, aké sú druhy záznamových zariadení, zobrazovacích zariadení, a aké prepojenia existujú medzi kamerami a záznamovými zariadeniami. Druhá kapitola je praktická. V nej je navrhnutý IP kamerový a analógový kamerový systém pre objekt pobočky Slovenskej pošty. Na konci je vytvorená tabuľku s cenovou kalkuláciou.

6 ABSTRACT HÁJEK, Tomáš: Technical equipment increasing the security of objects [Bachelor thesis] - Slovak University of Technology in Bratislava. Faculty of Materials Science and Technology in Trnava, Institute of Applied Informatics, Automation and Mathematics. - Supervisor: Ing. Eduard Nemlaha, PhD. - Trnava: MtF STU, 2011, p. 49 Keywords: security, object, camera system, IP camera, analog camera The target of this bachelor thesis is to design camera system to increase the security of objects. The thesis is divided into four chapters. The first chapter is theoretical. It deals with the composition of IP camera system and analog camera system, their advantages and disadvantages and differences between them. It provides types of cameras description, their construction, type of camera system's recorders and linking cameras with other parts. The second chapter is practical. In this part I designed IP camera system and analog camera system for the branch house of Slovak Post Office. Finally was created a table of price calculation.

7 OBSAH ZOZNAM SYMBOLOV, SKRATIE A ZNAČIEK... 9 ZOZNAM ILUSTRÁCIÍ A ZOZNAM TABULIEK ÚVOD PRVKY KAMEROVÝCH SYSTÉMOV SNÍMANIE OBRAZU Konštrukcia kamery Telo kamery Objektív Príslušenstvo kamier Typy kamier Analógové kamery IP kamery Atrapy kamier Prenos videosignálu a napájanie Analógová sieť Napájanie analógových kamier LAN sieť Napájanie IP kamier Záložné zdroje WLAN ZÁZNAM OBRAZOVÉHO SIGNÁLU Digitálne záznamové zariadenia Analógové záznamové zariadenia ZOBRAZOVACIE ZARIADENIA CRT LCD PDP OLED NÁVRH RIEŠENIA KAMEROVÉHO SYSTÉMU POPIS OBJEKTU POPIS NÁVRHU KAMEROVÉHO SYSTÉMU ROZMIESTNENIE KAMIER A CENTRÁLY KAMEROVÉHO SYSTÉMU IP KAMEROVÝ SYSTÉM Kamery a objektívy, kryty, stojany Záznamové zariadenie a úložná kapacita Zobrazovacie zariadenie Switch, kabeláž a rack skriňa

8 2.4.5 Záložný zdroj ANALÓGOVÝ KAMEROVÝ SYSTÉM Kamery a objektívy, kryty, stojany Záznamové zariadenie a úložná kapacita Zobrazovacie zariadenie Napájací zdroj a kabeláž Záložný zdroj CENOVÉ VYHODNOTENIE ZÁVER ZOZNAM BIBLIOGRAFICKÝCH ODKAZOV

9 ZOZNAM SYMBOLOV, SKRATIE A ZNAČIEK Antivandal - prevedenie zariadenia, ktoré má zabezpečiť zvýšenú ochranu voči vandalom Autotracking - inteligentné sledovanie polohy osôb na základe nasnímaného pohybu BNC (Bayonet Neill-Concelman connector) - štandardizovaný konektor pre prenos videosignálu BSI (BackSide Illumination) - technológia zabezpečujúca lepšie parametre snímacieho čipu CMOS CCD (Charge-Coupled Device) - technológia výroby snímacieho čipu CCFL (Cold Cathode Fluorescent Lamps) - prostredníctvom katódových trubíc podsvietenie LCD monitora CCTV (Closed-circuit Television) - princíp na ktorom funguje analógový kamerový systém CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) - technológia výroby snímacieho čipu CRT (Cathode Ray Tube) - typ monitora DVR ( Digital Video Recorder) - záznamové zariadenie určené pre analógové kamery, záznam sa v zariadení digitalizuje DVS ( Digital Video System) - hybridné záznamové zariadenie určené pre analógové a aj digitálne kamery - elektronická pošta Ethernet - technológia lokálnej počítačovej siete FTP (File Transfer Protocol) - protokol pre prenos súborov medzi počítačmi GSM (Global System for Mobile Communications) - štandard definujúci mobilnú sieť druhej generácie HDD ( Hard-Disc Drive) - pevný disk slúžiaci na záznam údajov pomocou elektromagnetického poľa IP ( Internet Protocol) - princíp komunikačného protokolu v rámci internetu IR ( Infra-Red) - infračervené žiarenie Jack - štandardizovaná koncovka pre audio a napájacie káble Kompresia - znižovanie objemu dát LAN (Local Area Network) - lokálna počítačová sieť, väčšinou v rámci budovy LCD (Liquid Crystal Display) - typ monitora LED (Light-Emitting Diode) - dióda vyžarujúca určitý druh žiarenia 9

10 Mb/s (Megabite za sekundu) - rýchlosť prenosu dát MMS (Multi-Media Message) - multimediálna správa MPx (MegaPixel) - jednotka rozlíšenia obrazu Multiplexor - zariadenie, ktoré vloží viaceré analógové vstupy obrazu do 1 vstupu NVR (Network Video Recorder) - digitálne záznamové zariadenie, ktoré prijíma obrazový signál z IP kamier OC - obchodné centrum OLED (OrganicLlight-Emitting Diode) - typ monitora PAL (Phase Alternating Line) - štandard pre prenos analógového videosignálu využívaného v Európe PDP (Plasma Display Panel) - typ monitora PoE (Power over Ethernet) - napájanie využitím voľných párov v kábli krútených dvojliniek PTZ (Pan Tilt Zoom) - druh priemyselnej kamery, ktorá dokáže meniť ohniskovú vzdialenosť, otáčať a naklápať. RGB ( Red Green Blue) - princíp fungovania zobrazenia farieb na monitoroch RJ-45- štandardizovaná koncovka pre LAN káble SATA ( Serial Advanced Technology Attachment) - štandardné rozhranie pre prenos z a na pevný disk SMS (Short Message Service) - služba v GSM sieti na prenos krátkych textových správ Switch (Prepínač) - aktívny sieťový prvok, prepojujúci jednotlivé segmenty siete ŠPZ - štátna poznávacia značka TV - televízny prijímač Upstream - odosielanie určitého nepretržitého toku dát z počítača do dátovej siete UTP (Unshielded Twisted Pair) - netienený kábel s krútenými dvojlinkami WDR ( Wide Dynamic Range) - technológia umožňujúca snímanie obrázkov s veľkým rozdielom kontrastov Wi-Fi - sada štandardov pre bezdrôtové lokálne siete Zoom - schopnosť priblížiť snímaný objekt, napr. optický zoom prostredníctvom zmeny ohniskovej vzdialenosti 10

11 ZOZNAM ILUSTRÁCIÍ A ZOZNAM TABULIEK OBRÁZOK 1: PARAMETRE PRE VÝPOČET OHNISKOVEJ VZDIALENOSTI OBRÁZOK 2: UPEVNENIE OBJEKTÍVU, UPRAVENÉ [4] OBRÁZOK 3: SFÉRICKÁ A ASFÉRICKÁ ŠOŠOVKA, UPRAVENÉ [5] OBRÁZOK 4: KOAXIÁLNY KÁBEL SPOLU S PÁROM NAPÁJACÍCH KÁBLOV VCELKU [12] OBRÁZOK 5: VNÚTORNÁ KONŠTRUKCIA CRT,UPRAVENÉ [16] OBRÁZOK 6:VRSTVY PIXELU LCD OBRAZOVKY, UPRAVENÉ [20] OBRÁZOK 7:SCHÉMATICKÉ ZNÁZORNENIE JEDNEJ BUNKY/PIXELU V PDP, UPRAVENÉ [23] OBRÁZOK 8: IP KAMERA VIVOTEK IP7130[25] OBRÁZOK 9: IP KAMERA VIVOTEK IP7142 [26] OBRÁZOK 10: IP KAMERA SONY SNC-CH110S [27] OBRÁZOK 11: DRŽIAK KAMERY TP201 [28] OBRÁZOK 12: KRYT GL601IR A KAMERA VIVOTEK IP OBRÁZOK 13: ANALÓGOVÁ KAMERA VX27-S[36] OBRÁZOK 14: ANALÓGOVÁ KAMERA VX21-HQ(2) [37] OBRÁZOK 15: ANALÓGOVÁ KAMERA AVTECH KPX-139E [38] TABUĽKA 1: VERTIKÁLNE A HORIZONTÁLNE KONŠTANTY [4] TABUĽKA 2: VÝHODY A NEVÝHODY ANALÓGOVÝCH KAMIER TABUĽKA 3: VÝHODY A NEVÝHODY DISKRÉTNYCH KAMIER [10] TABUĽKA 4: VÝHODY A NEVÝHODY IP KAMIER TABUĽKA 5: POROVNANIE CENTRÁLNEHO A INDIVIDUÁLNEHO NAPÁJANIA NA ZÁKLADE VÝHOD TABUĽKA 6: POROVNANIE VÝHOD V DIGITÁLNOM A ANALÓGOVOM ZÁZNAME TABUĽKA 7: VÝHODY A NEVÝHODY CRT OBRAZOVKY [17] TABUĽKA 8: VÝHODY A NEVÝHODY LCD OBRAZOVKY[21] TABUĽKA 9: VÝHODY A NEVÝHODY PDP DISPLEJOV[21] TABUĽKA 10: CENOVÉ VYHODNOTENIE IP KAMEROVÉHO SYSTÉMU TABUĽKA 11: CENOVÉ VYHODNOTENIE ANALÓGOVÉHO KAMEROVÉHO SYSTÉMU

12 ÚVOD Z problematiky technických prostriedkov zvyšujúcich bezpečnosť objektov ma najviac zaujala oblasť kamerových systémov, ktorej som sa venoval v celej mojej bakalárskej práci. Tu som mal možnosť uplatniť svoje poznatky z oblastí ako sú digitálne kamery, fotoaparáty, počítačové siete a počítače, čiže oblasti, ktorým sa venujem vo voľnom čase a o ktoré sa neustále snažím získavať tie najaktuálnejšie informácie. Človek si často v zhone povinností ani neuvedomuje všadeprítomné priemyselné kamery a kamerové systémy, ktoré sa na verejných priestranstvách a aj v súkromných objektoch využívajú za účelom prevencie, odhaľovania a represie kriminality. Samozrejme na Slovensku je využívanie kamerových systémov upravené zákonom o ochrane osobných údajoch, napríklad v 10 ods. 7 hovorí o tom, že verejne prístupné priestory monitorované pomocou videozáznamu musia byť zreteľne označené ako monitorované. Kamerový systém je súbor technických prvkov, ktoré umožňujú predovšetkým snímať obraz sledovaného priestoru, prenos, spracovanie a záznam videosignálu a možnosť spätnej kontroly záznamu. Podľa technológie, na ktorej funguje kamerový systém, môžeme ho rozdeliť do 2 skupín: digitálne kamerové systémy - IP kamery, analógové kamerové systémy - CCTV a hybridné - kombinácia predošlých dvoch. Jednotlivým druhom kamerových systémov som sa venoval v celej bakalárskej práci a postupne porovnával na základe výhod a nevýhod. Následné poznatky som implementoval v praktickej časti, kde som navrhoval kamerový systém pre priestory pošty. K navrhnutému digitálnemu a aj analógovému systém boli popísané výhody a nevýhody, cenová ponuka a návrh pre Slovenskú poštu, ktorý kamerový systém by bol vhodnejší. Ale samozrejme výber zostal na zákazníkovi. 12

13 1 PRVKY KAMEROVÝCH SYSTÉMOV V tejto časti bakalárskej práce objasním z čoho sa skladá kamerový systém a o aké prvky sa dá rozšíriť jeho funkčnosť. V jednotlivých častiach budem rozlišovať, či sa jedná o analógový alebo digitálny prvok. 1.1 Snímanie obrazu Snímacie zariadenie v kamerovom systéme sa nazývajú priemyselné, alebo bezpečnostné kamery. Od bežnej spotrebnej elektroniky používaných v domácnostiach sa odlišujú svojimi možnosťami využitia, technickými parametrami a cenou Konštrukcia kamery Základná konštrukcia je pre digitálne ale aj analógové kamery je takmer totožná, pretože jediný rozdiel je v spracovaní videosignálu. Za základné prvky kamery sa považujú: telo objektív ďalšie príslušenstvo Telo kamery Je to základný prvok celej kamery, spredu má závit pre objektív, ale to len v prípade, že umožňuje používať vymeniteľné objektívy. V opačnom prípade má pevne zabudovaný objektív. Za objektívom sa nachádza obrazový senzor, alebo inak nazývaný aj optický čip. Zozadu sa nachádzajú vstupné a výstupné zásuvky pre konektory, ktoré sa odlišujú v závislosti od druhu kamery a funkcií, ktoré ponúka kamera. U analógových kamier bývajú k dispozícii: vstup pre mikrofón, audio výstup, zásuvka pre konektor na napájanie, analógový videovýstup a pripojenie sériovej linky pre ovládanie natáčanie kamery alebo ovládanie elektronického zoomu na diaľku z centrály kamerového systému. U digitálnych kamier bývajú k dispozícii tieto zásuvky: zásuvka pre konektor RJ-45 (Ethernet), napájacia zásuvka, vstup pre mikrofón, audio výstup a zásuvka pre anténu v prípade wi-fi kamery. Nesporne najdôležitejším prvkom tela kamery je snímací čip. Vyrába sa v rôznych veľkostiach udávaných ako uhlopriečka palcoch (1/3", 1/2", 1/1.8"...), pričom čím je väčšia uhlopriečka, tým viacej svetla dopadá na jeden snímací pixel a tým sa aj zabezpečí lepšia kvalita snímaného obrazu. Ďalšou charakteristickou vlastnosťou je rozlíšenie čipu, čiže 13

14 počet pixelov horizontálne, krát počet pixelov vertikálne (napr. u CCTV v norme PAL je 720 x 576). Bližšie informácie o druhoch rozlíšenia a ich označení je v Prílohe A. Z hľadiska technológie výroby a spracovania obrazu, v súčasnosti existujú 2 základné druhy snímacích čipov: a) CCD - je snímač zložený zo svetlo citlivých senzorov. CCD snímače sú pre bežné použitie vybavené primárnymi filtrami RGB, zároveň je realizovaná vzájomná interpolácia farieb pre zabezpečenie digitálne definovaného signálu pre každý obrazový bod. [1] b) CMOS - je jedným z hlavných typov integrovaných obvodov. Táto technológia sa používa v čipoch a v širokom spektre analógových obvodov. U CMOS senzorov má každý pixel svoj vlastný extra obvod, ktorý konvertuje energiu svetla na napätie. Dodatočný obvod na čipe konvertuje napätie na digitálne dáta. CMOS má oproti CCD výhodu v menšom počte súčiastok, nižšou spotrebou energie a poskytuje rýchlejší prenos dát, čiže je technologicky vyspelejšia, ale i napriek tomu má CCD technológia väčšie zastúpenie na trhu. [2] c) BSI CMOS - vynovená CMOS technológia, kde došlo k zmene poradia jednotlivých vrstiev senzora, vďaka čomu dokáže zachytiť viac svetelnej energie a teda dosiahnuť vyššiu citlivosť a väčší odstup užitočného signálu od šumu. V súčasnosti je využívaná predovšetkým vo fotoaparátoch a mobilných zariadeniach, ale pre výhody, ktoré poskytuje je postupne implementovaná aj do kamerových zariadení. [3] Objektív Objektív je dôležitou súčasťou kamery. Jeho úlohou je premietnuť zmenšený obraz snímanej scény na plochu snímacieho čipu kamery. Lacné kamery s nižšou kvalitou záznamu majú väčšinou vstavaný objektív, ale zariadenia vyššej úrovne záznamu ponúkajú možnosť výberu objektívu podľa podmienok kde budú využívané a aj podľa potreby zákazníka. Medzi hlavné parametre objektívov predovšetkým patria: - ohnisková vzdialenosť f (mm) - svetelnosť F - upevnenie objektívu 14

15 - rozmer snímača, pre ktorý je objektív určený. Ohnisková vzdialenosť je udávaná číslom, ktoré ovplyvňuje výslednú šírku záberu, poprípade priblíženie sledovanej scény. Čím je ohnisková vzdialenosť dlhšia, tým je užší uhol záberu a bližší snímaný objekt. Existujú objektívy s pevnou, varifokálnou (manuálne premennou) a motorzoom (diaľkovo ovládanou) ohniskovou vzdialenosťou. U varifokálnych objektívoch je treba po zmene ohniskovej vzdialenosti doostriť, objektívy typu motorzoom zaostrujú samé. [4] Výpočet požadovanej ohniskovej vzdialenosti sa dá vypočítať prostredníctvom programov dostupných zdarma na internete, prostredníctvom internetových stránok na to určených alebo vlastnoručne pomocou vzorcov. Podľa vstupných požiadaviek môžu mať vzorce nasledovné tvary [4]: a) Ohnisková vzdialenosť rátaná na základe požadovanej šírky záberu (horizontálneho rozmeru) = (1) b) Ohnisková vzdialenosť rátaná na základe požadovanej výšky záberu (vertikálneho rozmeru) =h (2) c) Výpočet uhlu záberu, ak poznáme ohniskovú vzdialenosť =2arctan( ) (3) Pre vzorce platí: f - ohnisková vzdialenosť objektívu V - vertikálna veľkosť snímaného objektu (výška) H - horizontálna veľkosť snímaného objektu (šírka) D -vzdialenosť kamery od sledovaného objektu α - uhol záberu v - vertikálna konštanta, výška výsledného obrazu na čipe ( viď. v Tabuľke 1) h - horizontálna konštanta, šírka výsledného obrazu na čipe ( viď. v Tabuľke 1) 15

16 Tabuľka 1: Vertikálne a horizontálne konštanty [4] Formát 1'' 2/3'' 1/2'' 1/3'' 1/4'' objektívu v 9,6 6,6 4,8 3,6 2,7 h 12,8 8,8 6,4 4,8 3,6 Obrázok 1: Parametre pre výpočet ohniskovej vzdialenosti Svetelnosť objektívu je charakteristická najnižším clonovým číslom. Táto hodnota udáva koľko svetla prejde objektívom na čip snímača. V prípade, ak nie je clona pevná, tak výrobcovia objektívov udávajú 2 čísla: maximálnu a minimálnu nastaviteľnú clonu. Čím je clonové číslo menšie, tým väčšie množstvo svetla prepustí objektív a zároveň o to nižšia je hĺbka ostrosti. [4] Clona môže byť pevná, ručne nastaviteľná alebo automatická (Auto iris). U automatickej clony existujú 2 druhy režimov clonenia [4]: - VD (video drive) - tento objektív obsahuje integrovaný zosilňovač videosignálu, ktorý sa ovláda motorčekom ovládajúcim clonu. U týchto objektívov je možné aj ručne ovplyvniť činnosť clony. - DC (direct drive) - tieto objektívy sú riadené kamerou, ale obvody pre spracovanie videosignálu a riadenia objektívu musia byť integrované v kamere. Výhodu majú v tom, že sú lacnejšie. Upevnenie objektívu na tele kamery, existujú 2 druhy [4]: - typ C - vzdialenosť medzi obrazovým snímačom kamery a objektívom je 12,5 mm 16

17 - typ CS - vzdialenosť je 17,526 mm V oboch prípadoch je šírka objektívu rovnaká, ale líši sa výškou závitu, teda vzdialenosťou objektívu od snímacieho čipu kamery. Objektív typu C je možné použiť namiesto objektívu typu CS vložením 5 mm medzikrúžku. [4] Obrázok 2: Upevnenie objektívu, upravené [4] Formát objektívu je odvodený od rozmerov snímacích čipov, ktoré sú ponúkané na trhu, respektíve od ich uhlopriečky. V praxi je dôležité, aby snímač a objektív mali rovnaký alebo väčší formát. To znamená, že ak formát objektívu by bol menší ako rozmer čipu, tak obraz nepokrýva celú snímaciu plochu a v rohoch obrazu by sme mali tmavé miesta. Opačne, ak máme formát objektívu väčší ako rozmer čipu, tak snímaný obraz nemá rovnaký uhol záberu ako poskytuje objektív, ale môžeme tak dosiahnuť lepšiu kvalitu obrazu, keďže platí, že smerom do stredu k okraju objektívu sa zhoršuje kvalita obrazu. [4] U objektívov je dôležité spomenúť i jednu z mnohých optických chýb a to, sférické skreslenie. Najvýraznejšia je u jednoduchých šošoviek použitých v objektíve, ktorých tvar bol odvodený od gule (anglicky sphere), inak nazývané aj sférické šošovky. Kvalitnejšie objektívy z vyššej cenovej úrovne ponúkajú riešenie aberácie použitím asférických šošoviek a asférických členov, ktorých návrh a výroba je omnoho náročnejšia. Jasný rozdiel medzi obrazom snímaným cez sférickú a asférecikú šošovku je vidieť na obr.3, kde u sférickej šošovky sa smerom od stredu ku okraju obraz výrazne deformuje. 17

18 Obrázok 3: Sférická a asférická šošovka, upravené [5] Príslušenstvo kamier Príslušenstvo kamier môže byť súčasťou balenia, alebo sa musí dodatočne dokupovať. Štandardne s kamerou býva jej súčasťou napájací adaptér, ale pre komplexnejšie kamerové systémy je v niektorých prípadoch vhodnejší jeden centrálny zdroj. Tomuto sa budem podrobnejšie venovať v stati 1.2 Prenos videosignálu a napájanie. V priestoroch so zníženou intenzitou osvetlenia alebo v úplnej tme sa často využíva infračervené (IR) osvetlenie, ktoré je ľudskému oku neviditeľné, ale zato niektoré kamery ho dokážu zachytiť. Niektoré kamery majú už zabudované IR LED diódy, no pre osvetlenie väčších plôch alebo na väčšiu vzdialenosť je treba dokúpiť IR reflektory. V praxi sa využívajú 2 IR vlnové dĺžky [6]: nm - častejšie využívané, výhoda: väčší dosvit, nevýhoda: okraj svetelného spektra je viditeľný na reflektoroch ako slabočervené svetlo nm - výhoda: neviditeľný reflektor, nevýhoda: dosah klesá na 1/4 oproti predošlej vlnovej dĺžke Výhodou IP kamier oproti analógovým je v tom, že ich možnosti nie sú obmedzené iba na prenos videa, ale aj zvuku a to dokonca obojstranne. Niektoré kamery majú zabudovaný mikrofón, alebo dá sa pripojiť externý mikrofón pre prenos zvuku od snímaného prostredia 18

19 ku užívateľovi a takisto je možno pripojiť aj externý zvukový hlásič s reproduktorom, pre prenos hlasu, alebo výstražného zvuku od užívateľa do snímaného prostredia. Využitie je vhodné aj ako kamerový vrátnik. Pre použitie štandardných kamier v exteriéri sa používajú kryty, ktoré chránia kameru počas horúcich dní pred vysokými teplotami ventilátorom. Počas mrazivých dní zase vlastným vyhrievaním, proti násilným poškodením sa používajú takzvané antivandal kryty a schopnosť ochrániť kameru pred vniknutím dažďu, vlhkosti, prachu alebo drobných čiastok sa vyjadruje prostredníctvom normy EN /IEC 529, ktorá je označovaná ako International Protection (IP) Ratings. Bližšie špecifikácie konkrétnych čísiel pri označovaní sú v prílohe B. Ďalšie príslušenstvo sú držiaky a konzoly na stabilné umiestnenie kamier či už v exteriéri, alebo interiéri Typy kamier Analógové kamery Kamery, ktoré snímaný obraz nedigitalizujú, ale vysielajú ho priamo na výstupe v spojitej (analógovej) podobe sa nazývajú analógové kamery. Využívajú snímací čip typu CCD, ktorý taktiež na výstupe má spojitý signál. Sú založené na norme PAL, ktorá určuje maximálne možné rozlíšenie obrazu kamier na 720 x 576 pixelov (označované aj ako D1, 4CIF). Snímanie obrazu môže prebiehať farebne, alebo čierno-bielo. Tabuľka 2: výhody a nevýhody analógových kamier Výhody Nevýhody nízka cena nízke rozlíšenie obrazu vysoká citlivosť na svetlo prekladaný obraz kvalitný obraz aj pri nízkom osvetlení snímanie max. 30 fps Analógové kamery je možné rozdeliť z konštrukčného hľadiska: - štandardné - kompaktné - speed dome (PTZ) - zoom - diskrétne 19

20 Štandardné kamery sú obľúbené pre svoju univerzálnosť. Dodávajú sa väčšinou bez objektívu, ktorý je možné zvoliť podľa požiadaviek na snímaný obraz. Ich inštalácia je väčšinou v interiéri alebo po použití krytu aj v exteriéri. Vďaka voliteľnému objektívu sú štandardné kamery variabilnejšie. V spolupráci s IR reflektorom sa štandardné kamery používajú aj pri zhoršených svetelných podmienkach. [7] Kompaktné kamery sú v súčasnosti najpoužívanejším typom kamier pre svoju jednoduchosť montáže, pre vynikajúci výkon v zhoršených svetelných podmienkach, ale hlavne pre svoju komplexnosť, pretože v dodávke kamery je aj objektív, IR svetlo, kryt, držiak a konektory. Tieto kamery sú vhodné do vonkajšieho prostredia a na nočné monitorovanie. [8] Speed Dome (PTZ) kamery sú otočné kamery, ktoré umožňujú pohyb kamery hore, dole, doprava a doľava a majú schopnosť meniť ohniskovú vzdialenosť objektívu a ostriť sledovanie veľkých priestorov. Ďalšou dôležitou funkciou je automatická zmena polohy tzv. autotracking, vďaka ktorému môže byť prevádzka týchto kamier automatická a bez obsluhy. [8] Zoom kamery sú kamery s motorickým objektívom, ktorý dokáže meniť svoju ohniskovú vzdialenosť, vďaka čomu sa snímaná scéna vzďaľuje alebo približuje. Ovládanie ohniskovej vzdialenosti sa uskutočňuje buď ručne, na diaľku z ovládacieho pultu, alebo pomocou DVR zariadenia, ktoré sa dá naprogramovať tak, aby pri určitom vonkajšom podnete uskutočnilo danú operáciu, čiže zoomovanie. [9] Diskrétne kamery sú minikamery, ktorých kamery umožňujú veľmi dobré zamaskovanie a skryté kamery, ktoré sú už maskované svojím krytom, imitujúcim napr. snímač pohybu alebo požiarny snímač. Tabuľka 3: Výhody a nevýhody diskrétnych kamier [10] Výhody Nevýhody malé rozmery malá svetelnosť objektívu menšia citlivosť pri nízkom osvetlení nemajú varifokálny objektív vyrábajú sa iba s nižším rozlíšením identifikácia osôb do max. 2,5 m 20

21 IP kamery IP kamery sú založené na norme IP (internet protocol) a dajú sa pripojiť priamo do siete ako každé iné sieťové zariadenie. Kamera má svoju vlastnú IP adresu a zabudované zariadenie, ktoré automaticky zabezpečí pripojenie k sieti. Všetko potrebné k pozeraniu obrazu je zabudované v kamere. Kamera má v sebe softvér pre web server, FTP server, FTP klienta a ového klienta. Niektoré modely môžu byť vybavené rôznymi prídavnými funkciami ako detekcia pohybu alebo privátne masky. [11] Tabuľka 4: Výhody a nevýhody IP kamier Výhody vysokého rozlíšenia (až do 16 MPx) progresívne skenovanie obrazu Nevýhody vysoká cena (ale neustále klesajúca) vysoký šum obrazu pri malých snímacích čipoch IP kamery je možné rozdeliť z konštrukčného hľadiska: - štandardné - kompaktné - speed dome (PTZ) - zoom - diskrétne - megapixlové - GSM Štandardné, kompaktné, speed dome, zoom a diskrétne kamery sú z funkčného hľadiska a využitia totožné s analógovými kamerami tohto druhu. Iba megapixlové a GSM kamery sú schopné fungovať iba digitálne. Megapixlové kamery umožňujú snímať obraz vo vysokom rozlíšení až do niekoľkých MPx. Na zachovanie určitej kvality snímania, napríklad na rozpoznávanie tváre či ŠPZ áut, pri veľkom zábere snímaného prostredia sa používajú megapixlové kamery, ktoré by v prípade štandardného rozlíšenia snímania museli byť nahradené minimálne 4 kamerami, čím sa ušetrí na kabeláži, elektrickej energii a priestore. Ďalšie výhody sú: jednoduchšia montáž a údržba. Pri prepočte šírky dátového toku jednej megapixlovej kamery s 21

22 ekvivalentným počtom kamier so štandardným rozlíšením je známe, že megapixlová kamera v tomto prípade aj menej zaťažuje sieť. GSM kamery sú veľmi výnimočný prípad využitia siete telekomunikačného operátora, kedy sa dosahuje absolútna nezávislosť na mieste prístupu ku dátam z kamery, pričom kamera nemusí byť pripojená na žiadnu fyzickú sieť, takže páchateľ nemôže takmer nijako zabrániť prenosu informácií ku užívateľovi. Takáto kamera má vstavané funkcie ako detekcia pohybu, zvuku a trieštenia skla, na základe čoho uskutoční hlásenia pomocou SMS, MMS alebo u Atrapy kamier Predajcovia bezpečnostných kamier často ponúkajú aj atrapy, kamier ktoré sú cenovo na úrovni príslušenstva ku skutočným kamerám. Po umiestnení na viditeľné miesto môžu splniť svoj účel prevencie a represie kriminality. Vzhľadom sa podobajú analógovým kamerám, no pre človeka, ktorý je všímavejší a trochu sa vyzná v danej oblasti, je veľmi ľahké odhaliť, či sa jedná o atrapu. 1.2 Prenos videosignálu a napájanie Kabeláž videosignálu a napájacie prvky kamerových systémov som spojil do jednej podkapitoly, pretože navzájom medzi sebou súvisia. V prípade, že napájanie je zriadené centrálne, tak napájacia kabeláž je vedená spolu s kabelážou na prenos videosignálu, poprípade jednotným káblom Analógová sieť Pre CCTV systémy na prenos videosignálu sa používa predovšetkým koaxiálny kábel, ktorý sa skladá z 2 vodičov. Jeden vodič prechádza stredom kábla a býva zväčša medený alebo oceľový. Na ňom je izolačná vrstva dielektrika, ktorá je potiahnutá opletením, ktoré slúži ako druhý vodič a spolu s hliníkovou fóliou aj ako tienenie voči vonkajším vplyvom elektromagnetického žiarenia. Ak sa plánuje popri koaxiálnych kábloch naťahovať aj napájanie, tak je finančne výhodnejšie zaobstarať oba káble v jednom. 22

23 Obrázok 4: Koaxiálny kábel spolu s párom napájacích káblov vcelku [12] Ako prepojovací prvok medzi káblom a zariadením sa používajú BNC a F konektory. Sú konštruované tak, aby boli odolné voči namáhaniu a mali nízky útlm. Z hľadiska spôsobu upevňovania konektora na kábel sa môže realizovať buď priskrutkovaním, alebo pomocou krimpovacích klieští - takzvaným krimpovaním Napájanie analógových kamier Napájanie CCTV kamier môže byť riešené individuálne alebo centrálne. Individuálne znamená, že každá kamera má vlastný napájací adaptér. Z hľadiska bezpečnosti je lepšie využiť centrálny napájací zdroj, ktorého požadovaný výkon závisí od počtu kamier, ich spotreby elektrickej energie a dĺžky kabeláže. Tabuľka 5: Porovnanie centrálneho a individuálneho napájania na základe výhod centrálne napájanie - výhody individuálne napájanie - výhody vyššia bezpečnosť nižšie náklady pri obstarávaní nového adaptéra nižšie náklady na kabeláž v prípade výpadku adaptéra dôjde k výpadku iba 1 kamery Centrálny napájací zdroj pozostáva z adaptéra a rozvodnej skrinky. Výstupné napätie zdroja môže byť vyššie ako napájacie napätie, pretože v závislosti od dĺžky kabeláže dochádza ku stratám napätia. Pre dosiahnutie optimálneho napätia sa často používa aj stabilizátor, ktorý zníži prebytočné napätie na optimálnu hodnotu. Stabilizátor sa montuje individuálne ku každej kamere. 23

24 1.2.3 LAN sieť Táto sieť sa využíva predovšetkým pre kamery typu IP, keďže samotná sieť funguje na princípe počítačovej siete. Výhodou LAN siete je, že už veľa inteligentných budov touto sieťou disponuje a tým odpadá potreba budovať novú LAN sieť pre kamerový systém. Alebo naopak, LAN sieť vybudovaná pre kamerový systém, môže byť zároveň využitá aj na budovanie počítačovej siete. LAN sieť pozostáva z prvkov: - aktívnych - pasívnych Medzi pasívne sieťové prvky patrí sieťový kábel, ktorý pozostáva zo 4 párov krútenej dvojlinky, a konektor RJ-45. Štandard 100Base-T kategórie 5, ktorý zaručuje maximálnu prenosovú rýchlosť 100 Mb/s, je postačujúci pre kamerový systém. Tomuto štandardu sa prispôsobuje aj výber aktívnych a pasívnych prvkov. Maximálnu vzdialenosť, na ktorú LAN káble sú prispôsobené, je 100 m. Preto na dlhšiu vzdialenosť sa musí použiť aktívny sieťový prvok repeater, ktorý zosilňuje prenášaný signál. Hneď za centrálnym prvkom IP kamerového systému sa používa aktívny prvok switch, ktorý rozvetvuje LAN sieť a riadi posielanie packetov medzi IP kamerami a centrálou Napájanie IP kamier IP kamery môžu byť napájané individuálne napájacími adaptérmi alebo centrálnym napájaním, rovnako ako u analógových kamier. Rozdiel je v tom, že LAN kábel nám dáva väčšie možnosti kombinovať rôzne techniky napájania. Keďže LAN kábel pozostáva zo 4 párov vodičov a v štandarde 100Base-T sú iba 2 páry využité na prenos dát, tak zvyšné 2 voľné páry môžu byť použité na prenos elektrickej energie. V prípade, že vodiče sú v konektore usporiadané v poradí: oranžový, zelený, hnedý pár a uprostred zeleného je modrý pár, tak modrý a hnedý pár sú použiteľné na napájanie. Dôležité je, aby medzi kamerou a napájacím zdrojom bol vyhradený len jeden sieťový kábel, takže za zdrojom napájania nesmie byť sieť vetvená. [13] Niektoré IP kamery priamo podporujú technológiu PoE, čiže je k ním privedení iba 1 sieťový kábel a prostredníctvom konektora RJ-45 dátovo komunikuje a zároveň prijíma 24

25 elektrickú energiu. Alebo existujú PoE adaptéry, ktoré pri vstupe majú RJ-45 konektor, a na výstupe RJ-45 konektor pre dáta a jack konektor pre napájanie. Sieťový kábel na strane napájania môže byť taktiež zapojený cez PoE konektor, kde opačne na vstupe je RJ-45 konektor pre dáta a jack konektor pre napájanie a na výstupe je RJ-45 konektor s už využitými všetkými krútenými pármi. Existujú aj PoE switche, ktoré riešia úlohu switchu a napájacieho adaptéra v jednom zariadení Záložné zdroje Ak je zvolený systém centrálneho napájania kamier, tak je vhodné zvoliť aj záložný zdroj (UPS) ako súčasť kamerového systému. Zabezpečuje vyššiu úroveň ochrany v prípade nečakaného výpadku elektrickej energie alebo cieleného odpojenia narušiteľom objektu. Niektoré záložné zdroje dokážu vyslať informáciu o napájaní z batérie centrálnej jednotke kamerového systému, ktorý následne môže zaslať výstražnú správu vlastníkovi monitorovaného objektu, že došlo k nečakanej udalosti WLAN Wireless LAN, čiže bezdrôtová sieť, funguje predovšetkým na štandardoch IEEE a, b alebo g. Kamery s touto technológiou montujú predovšetkým na miesta, kam je technicky náročné naťahovať dátový kábel, ale musí tam byť prístup ku elektrickej energii. Takisto centrálna jednotka kamerového systému musí mať prijímač pre bezdrôtový signál alebo môže byť ku nej pripojený wi-fi router. Výhodné je použiť WLAN technológiu vo výťahových kabínach, kde by bola montáž LAN kábla veľmi náročná. 1.3 Záznam obrazového signálu Centrálna jednotka kamerového systému slúži predovšetkým pre záznam obrazového signálu a spätné prehratie záznamu. U digitálnych a analógových kamier ponúkajú rôzne možnosti a funkcie Digitálne záznamové zariadenia Medzi digitálne zariadenia som zaradil zariadenia, ktoré uskutočňujú digitálny záznam, ale môžu byť používané aj v CCTV kamerovom systéme, ale v takom prípade uskutočňujú digitalizáciu analógového signálu pomocou kompresného štandardu MPEG-4. Zariadenia s digitálnym záznamom: 25

26 - DVR (Digital Video Recorder) - NVR (Network Video Recorder) - hybridné DVS (Digital Video System) DVR sa využíva v CCTV kamerových systémoch. Spracováva signál z analógových kamier a spracováva ho na digitálny. Záznam je na HDD, súčasťou zariadenia môže byť aj CD/DVD napalovačka na zálohovanie záznamu. Má výstup pre monitory a multiplexer umožňuje zobraziť viac kamier na 1 obrazovke. Takisto dokáže distribuovať obraz aj cez sieť LAN alebo internet na viacerých PC súčasne pomocou klientskeho softvéru dodaného so zariadením, alebo cez webový prehliadač či mobilné telefóny. Niektoré DVR majú aj pohybovú detekciu, výstupy RS232 a RS485, automatizovaný prenos obrazu na FTP server a zasielanie alarmových snímkov na . NVR je sieťový videorekordér určený na nahrávanie, živé zobrazenie a prehrávanie obrazu z IP kamier. Je vlastne počítačom, z ktorého sú odobraté nepotrebné časti pre kamerový systém, čím sa dosiahli menšie rozmery a nižšia spotreba, ako keby sa použilo bežné PC. Je v ňom nainštalovaný špeciálny softvér pre správu, nahrávanie a streamovanie obrazu z IP kamier. Hybridné DVS zariadenie je kombináciou predošlých dvoch zariadení: DVR a NVR, čo znamená, že ukrýva integrovanú digitalizačnú dosku na digitalizáciu obrazu z analógových kamier a súčasne je k zariadeniu možné pripojiť aj IP kameru. Toto zariadenie sa používa predovšetkým z ekonomického hľadiska, ak je potrebné rozšíriť kamerový systém o IP kamery a doteraz nainštalované analógové kamery je ešte škoda vyhodiť. [14] Analógové záznamové zariadenia U plne analógových systémoch s CCTV kamerami sa používa VCR (Video Cassette Recoredr), ktorý používa na záznam rovnaký typ kaziet ako domáce video. Záznam nie je komprimovaný a páska sa zaplní najneskôr za 8 hodín. U väčších kamerových systémoch môže byť medzi kamerou a rekordérom pripojený quad alebo multiplexor. Ten umožňuje nahrávať viac kamier na jeden rekordér, ale len za cenu zníženia počtu snímkov za sekundu. Pre prezeranie videa je nutné pripojiť analógový monitor. Analógový záznam má viac nevýhod ako výhod, a preto je táto technológia na vzostupe a už sa takmer nepoužíva. 26

27 Tabuľka 6: Porovnanie výhod v digitálnom a analógovom zázname Digitálny záznam Analógový záznam Možnosť voľby stupňa kompresie - čiže aj Nižšia cena záznamového média výslednej kvality záznamu Menšie záznamové médium - vyšší záznam Rýchlejšie vyhľadávanie konkrétnej časovej udalosti v zázname 1.4 Zobrazovacie zariadenia Na zobrazenie živého náhľadu z kamerového systému, na zobrazenie záznamu a na zobrazenie systémového menu kamerovej centrály sa používa zobrazovacie zariadenie. Ako zobrazovacie zariadenie sa môže použiť: a) domáci TV prijímač - uplatnenie vidím predovšetkým v domácich kamerových systémoch na zabezpečenie domu či bytu, kde použitím televízora sa vylúči potreba kúpy monitora, čím sa znížia náklady, ale predovšetkým sa zabezpečí zákazníkovi možnosť sledovať obrazový výstup kamerového systému z pohodlia obývačky. Nevýhodou môže byť zlá kvalita zobrazenia predovšetkým v dôsledku nízkeho rozlíšenia televízie. b) počítačový monitor - poskytuje širokú variabilitu a využitie, či už pre domáci alebo priemyselný kamerový systém. Jeho relatívne nízka cena a možnosť výberu zo širokej ponuky predurčujú túto kategóriu zobrazovacích zariadení za najrozšírenejšie v kamerových systémoch. c) špecializovaný monitor - je monitor navrhnutý výhrade pre využitie pre profesionálne kamerové systémy. Jeho implementácia je obmedzená z dôvodu vysokej ceny, ale vo výnimočných prípadoch je vyžívaný pre jedinečné vlastnosti, ktorými sa odlišuje od ostatných zobrazovacích zariadení, a to napríklad zvýšenou odolnosťou voči nárazom, alebo špeciálnymi tlačidlami pre prepínanie kamier a rozmiestnenia jednotlivých obrazov na ploche monitora. Zobrazovacie zariadenia sa dajú rozdeliť do 4 skupín podľa technológie akou poskytujú obraz užívateľovi: - CRT 27

28 - LCD - PDP - OLED CRT Cathode ray tube je jedna z najstarších technológií zobrazovacích zariadení. Napriek tomu niektoré jej vlastnosti dodnes neboli úplne prekonané. Využíva sa predovšetkým u CCTV, kde u prekladaného obrazu sú doslova požadované CRT obrazovky, pre ich schopnosť eliminovať chyby v obraze spôsobené progresívnym snímaním.. V blízkej budúcnosti je predpoklad úplného ukončenia ich výroby. Princíp fungovania je založený na troch elektrónových lúčoch vysielaných z troch elektrónových diel, ktoré sú usmerňované pomocou elektromagnetického poľa vychyľovacích cievok. Lúče potom dopadajú na tienidlo, ktoré je súčasťou vzduchoprázdnej obrazovky, ktoré je potiahnuté fosforom. Elektróny vďaka usmerneniu dopadajú presne na stanovené miesto, ktoré sa na určitú dobu rozžiari. V minulosti sa uplatňovali tri typy tienidiel - delta, štrbinová a trinitron, pričom najkvalitnejší obraz poskytovali monitory typu trinitron. [15] Obrázok 5: Vnútorná konštrukcia CRT,upravené [16] 28

29 Tabuľka 7: Výhody a nevýhody CRT obrazovky [17] Výhody vysoká vernosť farieb rýchla doba odozvy vysoký kontrast nemáva chybné pixely Nevýhody veľké rozmery vyššia spotreba elektrickej energie vyššia hmotnosť menej šetrné na oči LCD Liquid crystal diplay, alebo displej z tekutých kryštálov je v súčasnosti najrozšírenejší zobrazovací panel v TV prijímačoch, mobilných telefónoch a monitoroch. Jas, rýchlosť rozsvietenia pri zapnutí displeja a vernosť farieb sú ovplyvnené druhom podsvietenia: a) CCFL - studená katódová trubica je umiestnená pri hornom a dolnom okraji LCD panelu, čo spôsobuje jeho nerovnomerné osvetlenie. Samotná CCFL trubica spôsobuje postupné rozjasňovanie displeja pri zapnutí a takisto zvýšenú spotrebu oproti LED technológii b) Edge LED - zastarané CCFL trubice sú nahrádzané pásom bielych LED diód po okraji displeja a prostredníctvom špeciálnych svetlovodov je svetlo rovnomerne rozšírené po celej ploche. Táto technológia umožňuje maximálne stenšiť LCD panel. c) Direct LED - podsvecovacie diódy sú použité iba biele a umiestňujú sa priamo za LCD panelom, čo umožňuje použiť funkciu local dimming. d) RGB LED - tu sa využívajú red-green-blue LED diódy, ktoré sú takisto rozmiestnené maticovo za LCD panelom, ako u predošlej technológie. Kombinovaním troch farieb vznikne nielen biela farba, ale celé spektrum farieb, čo umožňuje zvýšiť hĺbku farebného podania celého displeja popri funkcii local dimmin.[18] Takže svetlo získané z podsvietenia ďalej putuje do špeciálnych rozptyľovacích vrstiev, ktoré majú za úlohu svetlo čo najrovnomernejšie rozviesť po celej ploche monitora. Ďalej svetlo prechádza cez prvý polarizačný filter do vrstvy s tekutými kryštálmi, ktoré sú riadené elektronikou monitora podľa vstupného signálu. Tu sa určuje intenzita jasu jednotlivých pixelov. Doteraz ešte stále biele svetlo zamieri do vrstvy s farebným RGB 29

30 filtrom, odkiaľ sa už ako farebné prenáša druhým polarizačným filtrom. Ako ochranná vrstva sa používa tenké sklo.[19] Obrázok 6:Vrstvy pixelu LCD obrazovky, upravené [20] Tabuľka 8: Výhody a nevýhody LCD obrazovky[21] Výhody ostrý obraz vysoký jas malé rozmery nízka spotreba Nevýhody nízka doba odozvy úzky zorný uhol chybné pixely nízky kontrast PDP Plasma display panel využíva štvrté skupenstvo, plazmu, ktorá vzniká na princípe výboja vzácnych plynov, ako je argón, neón a xenón, po privedení napätia. V závislosti od druhu napätia existujú dva typy displejov: - so striedavým napätím - s jednosmerným napätím 30

31 V oboch typoch sa k adresovaniu bodu displeja využíva matica elektród, medzi ktorými je priestor vyplnený plynom. Po privedení napätia na príslušné elektródy vznikne v ich priesečníku výboj plynu, čo emituje ultrafialové svetlo, ktoré sa používa na vybudenie luminiscenčnej vrstvy. Každý zdroj svetla je možné vypnúť alebo zapnúť v priebehu 20 µs. [22] Súčasné PDP displeje sa dodávajú na trh v uhlopriečke od 106 cm, pretože pri nižších uhlopriečkach a súčasných výrobných technológiách nie je možné dosiahnuť dostatočnú hustotu pixelov s rentabilnými nákladmi. Obrázok 7:Schématické znázornenie jednej bunky/pixelu v PDP, upravené [23] 31

32 Tabuľka 9: Výhody a nevýhody PDP displejov[21] Výhody vysoký jas a kontrast široký zorný uhol rýchla odozva vysoká kvalita farieb Nevýhody vypaľovanie obrazu (tzv. burn-in) lesklý predný panel vyššia spotreba vyššia cena OLED Organic light-emitting diode je technológia vyvíjaná už niekoľko rokov a v súčasnosti sú OLED displeje dodávané predovšetkým do mobilných telefónov a do obchodov prichádzajú prvé modely televízorov. Táto technológia je považovaná za technológiu budúcnosti a má nahradiť LCD displeje. Sľubuje mnoho zaujímavých parametrov ako väčšiu farebnú hĺbku, väčší kontrast, ostrejší obraz, možnosť vyrábať aj ohybné alebo rolovateľné displeje a predovšetkým nižšiu spotrebu elektrickej energie. Schopnosťou každého pixelu produkovať farebný svetelný lúč, sa radí medzi aktívne displeje, čím sa eliminovala potreba podsvietenia, ktoré je potrebné u LCD displejov. Terajšie OLED produkty nemajú dostatočnú životnosť pre masové využitie a takisto vysoká cena odrádza zákazníkov pre bežné použitie. 32

33 2. NÁVRH RIEŠENIA KAMEROVÉHO SYSTÉMU V tejto časti bakalárskej práce aplikujem svoje teoretické poznatky pri návrhu kamerového systému, ktorý bude pozostávať z 2 alternatív: analógovej a digitálnej. V čase hospodárskej krízy a vysokej nezamestnanosti sa na Slovensku zvýšila aj kriminalita lúpeží a prepadov finančných peňažných inštitúcií, čiže bánk a pôšt, ktoré disponujú vysokou hotovosťou. Preto som si vybral, že budem zabezpečovať objekt Slovenskej pošty, pobočku Topoľčany 3, ktorý dôverne poznám z letných brigád a tak aj viem dobre odhadnúť, ktoré časti je najpotrebnejšie monitorovať. 2.1 Popis objektu Pobočka pošty sídli v objekte obchodného centra (OC) Juh, kde severná a východná stena pobočky sú vonkajšími stenami budovy, a južná stena so západným okrajom pobočky tvoria vnútorné steny OC (viď. Príloha C). Pobočka má dva vstupy, ktoré sa nachádzajú vo vnútri OC. Jeden vstup je určený pre personál a je umiestnený vo vedľajšej uličke v západnej časti, druhý je vstup pre zákazníkov, nachádzajúci sa v južnej časti, ktorý pozostáva z posuvných dverí so sklenenou výplňou a pohybového čidla. Vstupom pre zákazníka počas otváracích hodín je možné sa voľne dostať do zóny pre zákazníka so 4 priehradkami. Za vstupom pre personál sa nachádza prepojovacia chodba, z ktorej sa dá dostať do jednotlivých kancelárií, skladov balíkov, ku priehradkám a trezorovej miestnosti, ktorá je hneď prvá po pravej strane. Červenou som označil dvere, ktoré majú zvýšený bezpečnostný význam. 2.2 Popis návrhu kamerového systému Tak ako väčšina obchodných prevádzok, aj táto pobočka má už nainštalovaný zabezpečovací systém, pozostávajúci z pohybových senzorov a poplašného zariadenia, ktoré sa zapína mimo prevádzkovej doby. Ja ho chcem doplniť o kamerový systém, ktorý by plnil svoj účel nie len mimo, ale aj počas prevádzkového času. Cez otváraciu dobu bude snímaný celý objekt pre prípad lúpežného prepadnutia, ktoré môže nastať s najväčšou pravdepodobnosťou v zóne pre zákazníkov, alebo nedodržaním bezpečnostných predpisov sa môže narušiteľ dostať do pobočky aj cez vstup pre zákazníkov. 33

34 Mimo otváracej doby môže dôjsť k lúpežnému vlámaniu, kedy sú všetky cennosti uložené v trezore v trezorovej miestnosti, preto nie je už tak potrebné snímať priehradky, ale postačuje všetky prístupové cesty ku trezorovej miestnosti. Účelom kamerového systéme nebude živé sledovanie snímaného obrazu, ale predovšetkým pre záznam na dodatočnú identifikáciu osôb, respektíve v prípade spustenia poplachu možnosť overenia objektu na diaľku cez internetový upstream videa. 2.3 Rozmiestnenie kamier a centrály kamerového systému Predpokladám, že na zabezpečenie objektu bude postačovať 7 kamier, pričom všetky budú umiestnené vo vnútorných priestoroch, preto je postačujúce sa zamerať na interiérové kamery. Kamera 1 -jej najvhodnejšie upevnenie je oproti vchodovým dverám pre zákazníkov, vďaka ktorej by mala byť zaznamenaná každá osoba, ktorá vojde do zákazníckej zóny. Kamery 2 až 5 - sú umiestnené v jednotlivých priečinkoch tak, aby snímali postavu a hlavne tvár každého zákazníka, ktorý predstúpi pred zákaznícky priečinok. Kamera 6 - sa nachádza v návrhu v rohu spojovacej chodby a mala by mať taký horizontálny snímací uhol, aby zaznamenala všetky osoby pohybujúce sa cez vstupné dvere pre zamestnancov a aj dvere do trezorovej miestnosti. Pod touto kamerou by bolo vhodné umiestniť aj pohybové čidlo so spínačom osvetlenia chodby. Kamera 7 - táto kamera bude snímať vchod pre zamestnancov. Bude ako jediná umiestnená mimo pobočky a taktiež ako jediná kamera, z ktorej obraz bude nielen zaznamenaný, ale aj zobrazený na monitore. V prípade, že niekto bude zvoniť pri tomto vchode, zamestnanec si bude môcť vo vnútri pobočky overiť totožnosť osoby. Centrála kamerového systému bude umiestnená v trezorovej miestnosti, čiže v najviac zabezpečenom mieste pred odpojením, alebo poškodením. 34

35 2.4 IP kamerový systém Kamery a objektívy, kryty, stojany Kamera 1 Požiadavky nebudú nijako špeciálne pre túto kameru, z druhov kamier je najvhodnejšie vybrať štandardnú alebo kompaktnú kameru bez potreby IR podsvietenia, vzhľadom k tomu, že ako každá obchodná prevádzka, aj tieto priestory bývajú osvetlené aj v noci mimo otváracích hodín. Najvhodnejšia kamera na umiestnenie v tomto bode je Vivotek IP7130 s najpriaznivejšou cenou a postačujúcimi parametrami. Kamera poskytuje maximálne rozlíšenie 640x480 bodov, objektív je fixný 4,0 mm, umožňuje napájanie cez PoE IEEE 802.3af, deteguje nežiadanú manipuláciu s kamerou, sieť Ethernet podporuje 10/100 BaseT, kompresiu MPEG4 a MJPEG súčasne, uhol záberu je 48,5 horizontálne a spotrebu približne 6W. [25] Obrázok 8: IP kamera Vivotek IP7130[25] Keďže uhol záberu je 48,5, šírka dverí pre zákazníkov je 1,6m a chcem každú osobu nasnímať čo vojde týmito dverami, musím vypočítať pomocou goniometrickej funkcie tangens v akej vzdialenosti h sa bude musieť kamera upevniť. h= 1,6 2 ( α 2 )= 1,6 2 ( 48,5 2 ) =1,776 Vzhľadom k tomu, že by mal byť záber snímania aj s určitým presahom, vzdialenosť umiestnenia kamery môže byť aj 2 m. Pre vnútorné použitie kryt nie je potrebný a držiak na stenu je súčasťou balenia 35

36 Kamery 2-5 Keďže sú tieto kamery postavené proti svetlu oproti oknám, na lepší záznam osôb je potrebná funkcia WDR. Vhodne zvolenou kamerou je Vivotek IP7142, ktorá podporuje MPEG4 kompresiu pre rozlíšenie 640x480 bodov, maximálne rozlíšenie kamery je 720x480 bodov, má 1/3,3'' WDR CMOS snímací čip, varifokálny bojetkív 3,3-12 mm s automatickou clonou, 10/100 Mb Ethernet, horizontálny uhol pozorovania: 23,9-89,8, clonové číslo F 1,4, spotreba 6 W, podpora napájania PoE IEEE 802,3af. Držiak kamery je v cene. [26] Keďže má kamera varifokálny objektív, až po nainštalovaní v približnej vzdialenosti 1 m od predpokladaného miesta, kde bude stáť vybavovaný zákazník, sa bude musieť ručne nastaviť ohnisková vzdialenosť pre správne zaostrenie. Obrázok 9: IP kamera Vivotek IP7142 [26] Kamera 6 Kamera bude umiestnená v rohu chodby, čiže uhol záberu by sa mal čo najviac približovať k 90, aby mala čo najväčšie pokrytie. Pod kamerou sa bude nachádzať pohybový snímač so spínačom osvetlenia chodby, čiže nebude potrebné využívať drahú technológiu s IR podsvietením, ktoré má i tak obmedzenú vzdialenosť a plochu osvetlenia. Keďže bude kamera snímať dosť veľkú plochu, vhodné je využiť kameru s vyšším rozlíšením ako je štandardné VGA. Kandidátom na upevnenie na tomto mieste je Day/Night kamera SONY SNC-CH110S so 1/3,8'' CMOS snímacím čipom, ktorý má rozlíšenie 1280x960 pri 30 fps, objektív je fixný f=2,3 mm/f 2,8, rozhranie 100/10 BaseT Ethernet, kompresia H.264, MPEG-4 a JPEG, horizontálny snímací uhol približne 80, napájanie PoE, maximálna spotreba 2,4 W. [27] 36

37 Obrázok 10: IP kamera SONY SNC-CH110S [27] V tomto prípade uchytenie kamery na stenu nie je v balení, treba ho dokúpiť. Obrázok 11: Držiak kamery TP201 [28] Kamera 7 Keďže táto kamera bude umiestnená mimo priestorov pobočky, jej upevnenie by malo byť uskutočnené čo najvyššie na stene a aj kryt by mal mať vyššiu odolnosť pre prípad, že by ju chcel niekto poškodiť alebo znefunkčniť. Tieto priestory sú vo vlastníctve OC Juh, takže Slovenská pošta nemôže ovplyvniť množstvo a intenzitu osvetlenia, preto je vhodné použiť kameru s IR podsvietením. Bude vytvárať kvalitnejší záznam aj za zníženého alebo žiadneho osvetlenia chodby. Riešením pre toto umiestnenie je kamera VIVOTEK IP7153, ktorá disponuje snímacím čipom SONY CCD 1/4'' s max. VGA rozlíšením pri 25 snímkach/s, varifokálny objektív 2,9-8,2 mm s automatickou riadenou clonou a IR korekciou, horizontálny uhol záberu 69,0-26,7, kompresia videa MPEG4 a MJPEG, napájanie PoE 802.3af a spotrebou maximálne 4 W. [29] 37

38 Vzhľadom k tomu, že kamera síce podporuje snímanie obrazu v IR spektre, ale nemá IR podsvietenie, to bude zabudované v kryte GL601IR s vhodným držiakom TP205. Obrázok 12: Kryt GL601IR a kamera VIVOTEK IP Záznamové zariadenie a úložná kapacita Druh záznamového zariadenia pre IP kamerový systém sa v súčasnosti používa predovšetkým NVR. Môj navrhovaný kamerový systém pozostáva zo siedmich kamier, čo by malo NVR aj podporovať. Ako najvhodnejšie záznamové zariadenie NX-4080 je od výrobcu NUUO. Poskytuje až 4 priečinky pre umiestnenie 3,5'' SATA-II diskov o celkovej maximálnej kapacite 2 TB, gigabit LAN, spracovanie záznamu až z 8 kamier, procesor Intel 2,6 GHz, 512 MB RAM a operačný systém Linux Embedded spolu s ovládacím softvérom. [30] Pre uloženie záznamu bude slúžiť pripojený HDD veľkosti 3,5'' s kapacitou 500 GB postačujúcou pre ukladanie 14 dní dozadu pre prípadné dodatočné prezretie záznamu. Najnižšou cenou vo svojej rade je Samsung 500 GB SpinP. F2 EG 3RZ s 5400 ot./min, 8,9ms prístupovou dobou, 16MB cache pamäte a rozhraním SATAII/300. [31] Zobrazovacie zariadenie Ako zobrazovacie zariadenie som vybral monitor LCD Acer V193HQVBb, ktorý spĺňa hlavnú požiadavku a to nízku cenu. Ďalšie parametre: uhlopriečka 18,5" - 47cm, pomer strán 16:9, rozlíšenie 1366 x 768 pixelov, obnovovacia frekvencia 75 Hz, kontrast :1, doba odozvy 5 ms, konektor analógový (D-Sub). [32] 38

39 2.4.4 Switch, kabeláž a rack skriňa Na vybudovanie LAN siete, ktorá bude zabezpečovať distribúciu napájania kamier a prenos signálu medzi záznamovým zariadením a kamerami, bude pozostávať z pasívnych prvkov, ako je kabeláž s konektormi, a aktívnu časť bude tvoriť switch. Dĺžku kabeláže je možné len približne odhadnúť na 60 m UTP kábla. Presná dĺžka sa určí až pri montáži. Počet konektorov RJ-45 bude 14 kusov. Switch bude nielen slúžiť na prepínanie signálu medzi jednotlivými zariadeniami LAN siete, ale prevezme aj úlohu napájacieho zdroja. Keďže všetky IP kamery podporujú technológiu PoE, netreba naťahovať dodatočnú kabeláž pre napájanie, čím sa ušetria financie. S 8 portmi, ktoré sú schopné napájať technológiu PoE podporuje switch CISCO SD208P- G2. Jeho značka, ktorá je zárukou kvality a najnižšia cena v tejto kategórii boli dôvodmi, prečo som vybral práve toto zariadenie. Ďalšie parametre: ethernet 10/100. [33] Pre osadenie napájacieho, záložného zdroja, záznamového zariadenia a switchu je najvhodnejšie použiť rack skriňu, ktorá má otvory zabezpečujúce vetranie a je ju možné upevniť na stenu až pod strop, čím sa stáva menej nápadným a nezavadzia v trezorovej miestnosti na zemi, kde je už teraz málo miesta. Postačujúca bude rack skrinka 19'' 6U, visiaca s vonkajšími rozmermi 600x367x450 mm (Š x V x H). [34] Záložný zdroj Celý systém som navrhol centralizovaný pre možnosť využitia záložného zdroja v prípade výpadku elektrickej siete. Cez záložný zdroj budú napájané tieto zariadenia: - switch, čiže aj všetky kamery - záznamové zariadenie Celková maximálna spotreba zariadení bude 150 W. Záložný zdroj EATON PowerWare 5110 so svojím výkonom 700 VA / 420 W poskytne viac než 14 minút fungovania kamerového systému počas výpadku elektrickej siete, čo je dosť dlhá doba pre oznámenie záznamového zariadenia cez internet centrále Slovenskej pošty, že došlo k výpadku, alebo aj dosť dlhý čas pre opätovné obnovenie elektrickej energie. [35] 39

40 2.5 Analógový kamerový systém Kamery a objektívy, kryty, stojany Keďže rozmiestnenie kamier je rovnaké ako v IP kamerovom systéme, aj nároky na ne budú rovnaké. Kamera 1 Kamera VX27-S od výrobcu Vision H-Tech ponúka tieto parametre: WDR, napájanie 12V / 120mA, výkon 1,44 W, ohnisková vzdialenosť objektívu 2,96 mm, 1/3'' CCD Sony Super HAD II. Súčasťou balenia je aj držiak na stenu. [36] Obrázok 13: Analógová kamera VX27-S[36] Uhol záberu si vypočítam podľa rovnice 3 v stati Objektívy. =2arctan( h 2 )=2arctan( 4,8 2 2,96 )=78 A následne podľa Pytagorovej vety viem vypočítať potrebnú vzdialenosť od vstupných dverí tak, aby bola zaznamenaná každá osoba, čo vojde dnu. h= 1,6 2 ( α 2 )= 1,6 2 ( 78 2 ) =0,99 Približná vzdialenosť upevnenia kamery od dverí bude 1 m s predpokladaným minimálnym presahom. Kamery 2-5 Tu môžem použiť tú istú kameru, čo bola použitá ako Kamera 1. Disponuje technológiou WDR, čím spĺňa základnú požiadavku, a to snímať proti svetlu vo veľkom kontraste. 40

41 Opäť Pytagorovou vetou vypočítam v akej vzdialenosti od čelného skla priehradky by mala byť kamera upevnená. h= ( α 2 )= 2 ( 78 =0,62 2 ) Vzdialenosť kamery od čelného skla by mala byť približne 62 cm. Kamera 6 Kamera, ktorá sa najviac približuje k požiadavke, aby mala uhol záberu čo najbližší ku 90, spĺňa VISION Hi-Tech VX21-HQ(2). Jej parametre sú: rozlíšenie s 580 TV riadkami, čip 1/3'' SONY HQ, napájanie 12V /130mA, príkon 1,56 W, krytie IP68 a mikroobjektív 3,6mm s uhlom záberu 92. V cene je aj držiak s kĺbom. [37] Obrázok 14: Analógová kamera VX21-HQ(2) [37] Kamera 7 Tu bude umiestnená kompaktná kamera AvTech KPX-139E, ktorá dokáže fungovať v režimoch deň/noc, má 35 IR diód s dosahom 25 m, krytie IP67, rozlíšenie 520 TV riadkov, napájanie 12V / 400mA, príkon 4,8 W, parametre objektívu f3,6mm / F2,0, snímač 1/3'' H. R. Color CCD a s uhlom záberu 92,6. [38] 41

42 Obrázok 15: Analógová kamera AvTech KPX-139E [38] Záznamové zariadenie a úložná kapacita Pre analógový kamerový systém je najvhodnejšie použiť typ záznamového zariadenia NVR, ktoré dokáže analógový signál skonvertovať na digitálny a uložiť na HDD. Takýmto zariadením je AVTECH MDX-757, ktoré podporuje 8 kamier, VGA výstup na monitor, formát videokompresie H.264, 10/100 LAN, operačný systém Linux RTOS spolu s ovládačmi na riadenie kamerového systému, 2x SATA slot pre max. 2x 2 TB a so spotrebou 64W. [39] Úložnou kapacitou postačí ten istý pevný disk, ako bol navrhnutý do IP kamerového systému, Samsung 500 GB SpinP. F2 EG 3RZ s 5400 ot./min, 8,9ms prístupovou dobou, 16MB cache pamäte a rozhraním SATAII/300. [31] Zobrazovacie zariadenie Ako zobrazovacie zariadenie som vybral monitor LCD Acer E190HQVb s veľkosťou 18,5'', pomerom strán 16:9, rozlíšením 1366 x 768, kontrastom 5 000:1, jasom 200 cd/m 2, dobou odozvy 5 ms. Disponuje analógovým portom VGA, vďaka čomu je kompatibilný s výstupom na obrazovku na záznamovom zariadení. [40] Napájací zdroj a kabeláž Pre napájanie poslúžia 2 rovnaké zdroje, pričom každý umožňuje pripojiť po 4 kamery s výstupným napájaním 12VDC / 5A, čiže 4x 1,25A s poistkou. Označenie zariadenia: 12VDC-5A8PB. 42