CCTV

WD

Zmiana terminu kolokwium

8 maja 2017 r.

1

CCTV

WD

CCTV

(Closed Circuit TeleVision)

telewizja zamkniętego obiegu

telewizja użytkowa

telewizja przemysłowa

Zespół urządzeń do obserwacji i rejestracji obrazu

CCTV

WD

Zastosowanie CCTV

• wykrywanie intruzów w strzeżonych strefach

(budynkach)

• obserwacja klientów w punktach handlowych

• wykrywanie zdarzeń (pożarów, wycieków, awarii)

• praca w miejscach niebezpiecznych dla zdrowia i życia

ludzkiego

• kontrola i dozór procesów produkcyjnych

• obserwacja osób wymagających stałego nadzoru

• kontrola ruchu ulicznego itp.

• monitoring miasta („Bezpieczne Miasto”)

• zdalny nadzór nad obiektami, instytucjami

• systemy telekonferencyjne

CCTV

WD

Charakterystyka CCTV

• identyfikacja osoby, zdarzenia

• wspomaganie wyboru właściwej reakcji

• idealny system wspomagający dla systemów SSP,

SSWiN oraz ACC

• ukryta obserwacja

• zapamiętanie (w postaci obrazu) zdarzeń z okresu

poprzedzającego okres alarmu

CCTV

WD

Elementy systemu CCTV

CCTV to zespół urządzeń (w układzie zamkniętym)

służących do obserwacji i rejestrowania obrazu.

W skład zespołu wchodzą:

q stanowisko kamerowe

q elementy transmisyjne

q urządzenia multipleksujące – przełączanie,

przetwarzanie

q monitory

q urządzenia rejestrujące

q elementy połączeniowe

CCTV

WD6

Elementy CCTVW skład zespołu wchodzą:

q stanowisko kamerowe

q elementy transmisyjne

q urządzenia multipleksujące –

przełączanie, przetwarzanie

q monitory

q urządzenia rejestrujące

q elementy połączeniowe

CCTV

WD7

Podgląd z jednej kamery

Jest to najprostsza i najtańsza konfiguracja do obserwacji.

CCTV

WD8

Podgląd z kilku kamer

- przełącznik sekwencyjny

- dzielnik obrazu - równoczesny podgląd obrazu z kilku kamer

CCTV

WD9

Podgląd i rejestracja obrazu z kilku kamer

- konieczny dzielnik lub multiplekser

- nagrywanie ciągłe lub poklatkowe

CCTV

WD10

Krosownica wizyjna

- duże systemy cctv

- praca kilku operatorów równocześnie

- klawiatury operatorów, zdalne sterowanie PTZ

CCTV

WD11

Kamera – akwizycja obrazu

CCTV

WD12

Kamery

Obiektyw Kamera Uchwyt Obrotnica

Reflektor podczerwieni Obudowa

CCTV

WD13

Podstawą do osiągnięcia dobrej jakości obrazu jest:

- dokładność wykonania przetwornika

- jakość i prawidłowy dobór obiektywu

Automatyka kamery może skorygować sygnał tylko w

pewnych granicach, dlatego należy traktować ją jako

pożyteczne uzupełnienie.

Jakość obrazu

CCTV

WD14

Przetwornik kamery

Tworzy ją przetwornik CCD (zamiana obrazu na sygnał

elektryczny) oraz zestaw urządzeń elektronicznych

(obróbka sygnału)

Podstawowe parametry kamer:

• format przetwornika – 1”, 2/3”, 1/3”, 1/4” i 1/6”

• cz-b, kolor

• czułość – zdolność widzenia przy słabym oświetleniu

• zdolność rozdzielcza – podawana w liniach telewizyjnych

• zasilanie

CCTV

WD15

Format przetwornika

Wielkość

przetwornika

wymiary przekątna

1” 9,6 x 12,8 mm 16 mm

2/3" 6,6 x 8,8 mm 11 mm

1/2" 4,8 x 6,4 mm 8 mm

1/3" 3,6 x 4,9 mm 6 mm

1/4" 2,7 x 3,6 mm 4 mm

Zapis ułamkowy pochodzi

od dawniej stosowanych

lamp analizujących. Liczba

określała średnicę

zewnętrzną lampy. Pole

obrazowe lampy o średnicy

1" miało przekątną 16 mm i

właśnie ta wartość stanowi

podstawę dalszych określeń.

2/3’’ 1/2’’ 1/3’’

11 mm 8 mm 6 mm

Superortikon obrazowy

CCTV

WD16

Fotodioda wypełnia jedynie część

miejsca,

resztę zajmuje układ zamieniający

zarejestrowany ładunek na napięcie

i wzmacniacz napięcia

Pojedyncza komórka matrycy CMOS

CCTV

WD17

Jak powstaje kolor?

CCTV

WD18

Jak powstaje kolor?

Sensory wyposaża się w mikrosoczewki zwiększające czułość matrycy,

CCTV

WD19

Jak powstaje kolor?

uzupełniane są o umożliwiający rejestrację koloru filtr Bayera

CCTV

WD20

Jak powstaje kolor?

filtr dolnoprzepustowy eliminuje niepożądane zjawisko mory

a filtr podczerwieni przepuszcza tylko światło widzialne

CCTV

WD21

Przetwornik CCD

Przetwornik FOVEON X3

0.2 m

0.6 m

2 m

Kolor – filtry,

obliczenia

Jak powstaje kolor?

CCTV

WD22

CCTV

WD23

• Oświetlenie przetwornika obrazu niezbędne do wytworzenia określonej

amplitudy całkowitego (kolorowego) sygnału wizyjnego, przy określonej

wartości stosunku sygnał/szum.

• Pod względem czułości kamery można podzielić z grubsza na:

- kamery czarno-białe standard około 0,1 luksa,

- kamery czarno-białe o podwyższonej czułości < 0,01 luksa,

- kamery kolorowe standard około 4 luksów,

- kamery kolorowe o podwyższonej czułości poniżej 1 luksa.

• duże czułości kamer najczęściej w praktyce nie są potrzebne, czasami

nawet mogą być niewskazane (przy silnym oświetleniu obiektów)

Księżyc w pełni w pogodną noc 0.1-0.2 luksa

Oświetlenie uliczne kilka luksów

Pokój od zacienionej strony w dzień 300 luksów

Słońce przy zachmurzonym niebie 5000 luksów

Czułość

CCTV

WD24

Zdolność rozdzielcza

• niska 240 - 380 linii

• Wysoka około 600 linii

• standardowa 420 - 480 linii

wewnątrz

większość zastosowań

wysokie wymagania w stosunku do ostrości obrazu

linie TV – zdolność rozdzielcza urządzeń telewizyjnych wyrażona przez liczbę

linii w odniesieniu do wysokości obrazu.

Przy N liniach (normalnie naprzemiennie liniach czarnych i białych) szerokość

każdej z nich wynosi 1/N wysokości obrazu.

CCTV

WD25

Zdolność rozdzielcza

CCTV

WD26

Test jakości obrazu

CCTV

WD27

Test jakości obrazu

Identyfikacja człowieka

Wymagania wobec systemu CCTV wg

Polskiej Normy (PN-EU 50132-7):

wysokość osoby (głowy) w odniesieniu do

wysokości ekranu (przy rozdzielczości

systemu min. 400 TVL):

identyfikacja – 120 % (19 %)

rozpoznanie – 50 %

detekcja intruza – 10 %

kontrola tłumu – 5 %

RotakinObiekt Rotakin został opracowany

przez policję brytyjską i jest zalecany

do stosowania przez normę

CCTV EN 50132-7

CCTV

WD28

Zasilanie

• 12V DC - kamery wewnętrzne (100-250 mA)

• 24V AC - kamery zewnętrzne i obrotowe

• 230V AC - kamery z wbudowanym

zasilaczem

CCTV

WD29

Zasilanie

Najczęściej stosowanym przewodem do transmisji obrazu jest kabel

YAP 75-0.59/3.7+2x0,5 posiadający oprócz kabla

koncentrycznego dwie żyły zasilające.

Podobne rozwiązanie do “niskonapięciowego zasilania” zostało

wprowadzone przy jednoczesnym przesyłaniu sygnału wizyjnego

i zasilania po skrętce komputerowej - PoE.

Jedna para – sygnał wizyjny

Wolne pary – zasilanie (kamera, termostat)

Standard PoE (Power over Ethernet) odnosi się do

zasilania urządzeń sieciowych przez okablowanie UTP

(Unshield Twisted Pair)

CCTV

WD30

Obiektyw

Służy do projekcji obrazu sceny na powierzchnię światłoczułą przetwornika obrazu

Podstawowe parametry obiektywu to:

• ogniskowa – stała, zmienna

• przysłona, liczba aperturowa

• głębia ostrości

• rozmiar obiektywu

• mocowanie (CS, C)

Rodzaje obiektywów:

• kąt widzenia – szerokokątne, standardowe, teleobiektywy

• przysłony – ręczna, automatyczna, bez przysłony

CCTV

WD31

Ogniskowa – odległość ogniska od centrum

optycznego obiektywu – w ognisku umieszczamy

przetwornik – typowe wartości ogniskowych:

2.5/3.6/4/6/12/16/25 mm

Obiektyw standardowy – ogniskowa zbliżona do formatu przetwornika

W odniesieniu do filmu małoobrazkowego 36 mm

Obiektyw szerokokątny – f=35-16 mm (600-1000)

Obiektyw standardowy – f=50 mm (380)

Teleobiektyw – 70-400 mm (140-2,50)

CCTV

WD32

Przysłona - mechanizm regulacji otworu

– przysłonę określamy w skali F - szereg

liczb określających stosunek ogniskowej

do efektywnej średnicy otworu przysłony,

gdy natężenie światła padającego na

przetwornik dla sąsiednich liczb szeregu

pozostaje w stałym stosunku 1:2

F 1 1.4 2 2.8 4 5.6 8 11 16 22 32

% św. 100 50 25 12.5 6.3 3.13 1.6 0.8 0.4 0.2 0.1

Przysłona

fF

CCTV

WD33

Głębia ostrości

zakres odległości

obserwowanego obiektu,

w którym jest on widziany

ostroOtwarcie przysłony

i wydłużenie ogniskowej

to zmniejszenie głębi ostrości

F=2

F=16

CCTV

WD34

Głębia ostrości

CCTV

WD35

Mocowanie C i CS

Mocowanie

typu C

Mocowanie

typu CS

17.5 mm

12.5 mm

Ognisko

CCD

Odległości podstawy obiektywu od jego ogniskaNowoczesne kamery – mocowanie CS

CCTV

WD36

Format obiektywu

Format CCD: Format obiektywu:

1’’ 1’’

2/3’’ 2/3’’ 1’’

1/2’’ 1/2’’ 2/3’’ 1’’

1/3’’ 1/3’’ 1/2’’ 2/3’’ 1’’

1/4” 1/4” 1/3” 1/2” 2/3” 1”

Format CCD Format obiektywu

dobór prawidłowy

Format CCD Format obiektywu

winietowanie

CCTV

WD37

Dobór obiektywu (1)

• Doboru obiektywu można dokonać używając wzorów, kalkulatorów,

wykresów oraz specjalnej lunetki zwanej "view finder". Wielkość

obrazu musi być dopasowana do wielkości przetwornika

• Gdy ogniskowa równa jest formatowi przetwornika to kąt widzenia

wynosi ok. 300 – równy kątowi widzenia człowieka:

np. dla przetwornika 1/4” będzie to obiektyw z ogniskową 6.2 mm

CCTV

WD38

Dobór obiektywu (2)

W

H

L

w

W

h

H

f

L= =

w

h

CCTV

WD39

L = 15 m

W = 6 m

w = 4,8 mm

f = wL

W=

15

64,8 = 12 mm

Dobór obiektywu do obserwowanego obiektu

15 m1/3”

6 m

Obserwujemy bramę o szerokości 6 m z

odległości 15 m kamerą z przetwornikiem

1/3’’. Jaka powinna być długość

ogniskowej obiektywu?

CCTV

WD40

Głowica obrotowa

Zapewnia zmianę położenia kamery

• Możliwość śledzenia poruszającego się obiektu

• Sterowanie ręczne (pulpit) lub zaprogramowane

• Obrót tylko w poziomie (skaner) – obrotowa 3600

• Obrót w pionie i poziomie (głowice pan/tilt) – uchylno-obrotowa 900/3600

• Kamera może posiadać moto-zoom

• Obrotnicę z kamerą można ukryć w obudowie kopułkowej (skryta obserwacja)

• Dozorowanie kamerami stałymi jest pewniejsze bardziej niezawodne. Obrotnica i zoom pozwolą wyłuskać szczegóły

CCTV

WD41

Reflektory podczerwieni

• Dyskretna obserwacja terenu w nocy

• Światło widzialne 400-700 nm

• Reflektory podczerwieni 715 nm oraz 830 nm

• Zasięg kilka metrów (10W) do ok. 200m (500W)

• Kamera kolorowa do obserwacji w nocy (Noc/Dzień)ręczne lub automatyczne usuwanie/wprowadzanie filtru podczerwieni

diodowy zintegrowany z obiektywem halogenowy

CCTV

WD42

Budowa punktu kamerowego

Zwykle dopuszczalne warunki pracy kamery: -100C do 500C, wilgotność

do 90%, bez kontaktu z wodą. W innych warunkach stosujemy obudowy.

CCTV

WD43

Obudowa – ochrona kamery

• chroni przed kradzieżą

• przed niekorzystnymi warunkami atmosferycznymi

– zapylenie, wilgoć, temperatura

• zabezpiecza odpowiednie warunki pracy – grzałki,

wentylatory, systemy chłodzące, termostaty

• wandaloodporna – poliwęglan i wytrzymałe stopy

• koniecznie oddzielić masę kamery od masy

obudowy

CCTV

WD44

Monitor

• Zamienia sygnał elektryczny na optyczny

• W prostych systemach monitor z wbudowanym

przełącznikiem sekwencyjnym lub dzielnikiem obrazu

CCTV

WD45

Rejestracja obrazu (archiwizacja)

Magnetowid poklatkowy – zapis na kasecie

standardowej do 240 godzin – VHS 320/240 linii, S-VHS

400/400 linii.

• Generator czasu i daty

• Współpraca z urządzeniami multipleksującymi

• Nagrywanie alarmowe, programowanie czasu pracy

• Podtrzymanie pamięci, automatyczny powrót do pracy

po zaniku zasilania

• Wygodne przeglądanie

CCTV

WD46

Rejestracja obrazu

Cyfrowe rejestratory wizji – zapis obrazu w formie cyfrowej i skompresowanej (JPEG):

magnetowidy cyfrowe – zapis na twardym dysku, taśmach DAT oraz na dysku DVD

kompaktowe zestawy do zapisu cyfrowego –dedykowane do CCTV, możliwość podłączenia magnetowidu lub DAT

karty przechwytywania video + komputer PC z odpowiednim oprogramowaniem – do 16 kamer, do 200 klatek/s

CCTV

WD47

Transmisja sygnałów wideo

Wszystkie urządzenia CCTV trzeba ze sobą połączyć –przewodowo lub bezprzewodowo:

q Kabel koncentryczny 75 – max 800 m – sygnał analogowy

q Skrętka – max 1800 m – transmisja cyfrowa

qTransmisja optyczna – do 2.5 km

q Łącza światłowodowe – do 50 km w światłowodzie

jednomodowym przy fali 1300 nm – sygnał analogowy

lub cyfrowy

q Transmisja radiowa – kilkadziesiąt kilometrów

qGSM – przekaz satelitarny – bez ograniczeń

CCTV

WD48

Transmisja sygnałów wideo

Sygnał wizyjny może być transmitowany w postaci

analogowej lub cyfrowej

Sygnał analogowy – kabel koncentryczny przydatne parametry:

q szerokość pasma - 50 Hz do kilku MHz – nierównomierność < 3 dB

q impedancja falowa (U/I) – najmniejsze tłumienie75 Ω przy braku odbić

(pełne dopasowanie), najpopularniejszy

q współczynnik odbicia – stosunek amplitudy fali odbitej do fali

pierwotnej (niejednorodność kabla i różna impedancja elementów systemu

źródłem zniekształceń obrazów)

q tłumienność falowa - zmniejszenie amplitudy sygnału wzdłuż linii

(częstotliwość, średnica przewodu, rodzaj izolacji) – 1,5 – 15 dB/100m

q skuteczność ekranowania – odporność na indukowanie się w kablu

napięć zakłócających pod wpływem źródeł zewnętrznych

CCTV

WD49

Transmisja sygnałów wideo

Sygnał cyfrowy

O możliwości transmisji decyduje przepływność (przepustowość) – czyli ile

bitów można przesłać w ciągu sekundy.

Modem 64 kb/s

Skrętka - standard 10BASE-T 10 Mb/s

Skrętka – standard 100BASE- TX 100 Mb/s

Skrętka kategorii 5 Standard PoEPlusW opracowaniu 1000BASE-T i 10GBASE-T

do 10 Gb/s

Zwykły kabel koncentryczny 600 Mb/s

Światłowód do 10 Gb/s

Kamera kolorowa generuje strumień

informacji ok. 160 Mb/s – po kompresji

mniejszy kilkadziesiąt razy

Kamera czarno-biała generuje strumień

rzędu 4 Mb/s

Standard PoE (Power over Ethernet) odnosi się do zasilania urządzeń sieciowych przez okablowanie UTP (Unshield Twisted Pair) – obecnie 4, 7 lub 15,4 W (PoEPlus 30 W)

CCTV

WD50

CCTV IP

Kamera IP

Kamera IP – (specjalizowany komputer)

kamera, którą można przyłączyć

bezpośrednio do sieci poprzez złącze

FE 10/100 Mbps (RJ45).

W kamerze IP następuje digitalizacja

sygnału wideo.

Istotna jest moc obliczeniowa wbudowanego

w nią procesora.

CCTV

WD51

CCTV IP – zalety

Dostęp

Jeden operator może monitorować zdalne

i bezprzewodowe kamery z dowolnego miejsca

w sieci – centralizacja.

Obraz może być zapisywany zdalnie.

Dostęp przewodowy i bezprzewodowy z dowolnej

lokalizacji w sieci – wielodostępowość.

Ogólnoświatowa sieć monitoringu firmy Cisco

integruje 296 obiektów monitorowanych,

rozproszonych w 60 krajach. W ramach tej

instalacji pracuje 2661 kamer.

CCTV

WD52

Około 900 roku

Wynalezienie metody odwzorowania obrazu

za pomocą urządzenia zwanego „kamera

obscura” (z łac. ciemna skrzynka).

Urządzenie służyło arabskim astronomom

do obserwacji rocznych torów po jakich

porusza się słońce. Wiązka promieni

załamuje się na krawędziach otworu na

przodzie skrzynki tworząc pomniejszony

obraz na przeciwległej ściance.

Pojawienie się cyfrowych aparatów

fotograficznych wykorzystujących czujniki

CCD (Sony, Fuji - 1988 r., Kodak -1990 r.).

CCTV

WD53

Kamera z ciekłym zoomem

Średnica 3 mm, długość 2.2 mm

Zmiana ogniskowej od 5 cm do

nieskończoności wynosi 10 ms

Minimalny pobór mocy

Odporność na wstrząsy

Duża trwałość – milion zmian ogniskowej

CCTV

WD54

Kamery miniaturowe

Guzik : Przetwornik CMOS

Rozdzielczość 380

Czułość 1.5 Lux

Obiektyw 3,6 mm

Napięcie DC 12 V 128,-

Śrubka : Przetwornik CMOS

Rozdzielczość 330 TVL

Czułość 2 Lux

Obiektyw 5,5 mm

Napięcie 12V / 0,15 A 128,-

Wizjer drzwiowy – judasz : Przetwornik CCD

Rozdzielczość 380 TVL

Czułość 0,5 Lux

Obiektyw 1,78 mm

Napięcie 12V / 0,11 A 599,-

CCTV

WD55

Zasady projektowania Instalacji CCTV

Sformułowanie precyzyjnych wymagań dotyczących instalacji telewizji dozorowej jeszcze przed

rozpoczęciem inwestycji pozwoli na prawidłowe jej zaprojektowanie oraz optymalny dobór sprzętu

uwzględniający wymagania i koszty.

Z jednej strony firma podejmująca się wykonania instalacji powinna, z własnej inicjatywy

oczekiwać odpowiedzi na poniższe pytania, z drugiej strony inwestor może być pewny, że bez

przekazania tych informacji odpowiedzialny wykonawca nie powinien podejmować się żadnych prac.

12 pytań do planującego wykonanie instalacji telewizji dozorowej

Jakiego rodzaju zagrożenia mają być monitorowane?

Czy może wystąpić zagrożenie życia ludzkiego, czy też przewidziano ją do funkcji mniej

odpowiedzialnych np. monitorowanie kolejek oczekujących przed kasami. Ponadto wartość dóbr

materialnych podlegających ochronie, teoretyczna częstotliwość zagrożeń - to podstawowe

parametry, które pozwolą dobrać odpowiedni jakościowo sprzęt, sposoby zabezpieczenia urządzeń

przed dewastacją, zabezpieczenia zasilania itp.

Jaki obszar ma być monitorowany?

Na planie obiektu należy zaznaczyć obszary podlegające monitorowaniu, pozwoli to projektantowi

dobrać ilość i rozmieszczenie kamer oraz odpowiednie obiektywy.

Jaki jest cel monitorowania poszczególnych stref?

Celem obserwacji wybranej strefy może być wywołanie określonej procedury alarmowej. Należy

zaznaczyć i wyróżnić te strefy. W odróżnieniu od stref podlegających tylko obserwacji, należy

podać jakiego rodzaju zagrożenia mogą występować w poszczególnych strefach.

CCTV

WD56

Zasady projektowania Instalacji CCTV

Jaki ma być stopień automatyzacji?

Należy dążyć do maksymalnej automatyzacji systemu, ponieważ sterowanie systemem przez

człowieka jest kosztowne i w dłuższym okresie eksploatacji zawodne. Muszą istnieć jednak

możliwości ingerencji ręcznej w indywidualnych przypadkach.

Jaka powinna być reakcja systemu na naruszenia poszczególnych stref?

Urządzenia telewizji dozorowej pozwalają po naruszeniu strefy na automatyczne np. włączenie

światła w obiekcie, zamknięcie drzwi, włączenie zapisu, sygnału dźwiękowego itp.

Jaki powinien być czas reakcji systemu?

Zwłoka w działaniu może być spowodowana bezwładnością urządzeń mechanicznych np. obrotnice

jak i elektronicznych np. magnetowidu, urządzeń telemetrycznych. W krytycznych sytuacjach

stosuje się pracę ciągłą z minimalna ilością urządzeń sterujących.

W jakich warunkach środowiska mają funkcjonować urządzenia?

Należy podać temperaturę, zapylenie, wilgotność, narażenie na wybuchy, zakłócenia

elektromagnetyczne, zmiany oświetlenia.

Jaki ma być sposób sterowania systemem?

Ustalenie miejsca sterowania, nadrzędności osób sterujących, parametrów stałych oraz

podlegających sterowaniu (należy zablokować wszystkie funkcje nie podlegające sterowaniu).

Ile jednoczesnych zdarzeń powinien obsłużyć system?

Jeśli przewidujemy np. śledzenie dwóch zdarzeń alarmowych równocześnie należy rozważyć

możliwość instalacji dwóch monitorów, dwóch oddzielnych systemów sterowania itp.

CCTV

WD57

Zasady projektowania Instalacji CCTV

Jaki ma być zasięg i bezpieczeństwo transmisji sygnału?

Transmisja sygnału wizji otwiera nowe możliwości nadzoru zdalnego nad obiektami. Jednak, już w

fazie projektowania, wymaga zabezpieczenia odpowiednich łączy telekomunikacyjnych (np.

przepustowość, stały adres IP) oraz decyzji, w którym momencie nastąpi digitalizacja sygnału:

kamera (webkamera), za kamerami ( w wideowebserwerach), w urządzeniach zapisujących (karty

cyfrowej rejestracji, rejestratory cyfrowe).

Jaka powinna być forma przeszkolenia pracowników obsługujących?

Warto pomyśleć o pisemnej instrukcji obsługi systemu, bieżącej konserwacji, sposobach naprawy

drobnych usterek itp.

W jakiej formie i przez kogo ma być prowadzona konserwacja systemu?

Urządzenia mechaniczne wymagają smarowania, obudowy sprawdzenia szczelności, obiektywy

czyszczenia, sprawdzenia stabilności pracy systemu.

Dodatkowo należy dostarczyć wszystkie indywidualne wymagania systemu nie objęte powyżej.

CCTV

WD58

Karta lokalizacyjna kamery