Требования к локальной сети

Введение

В наши дни системы видеонаблюдения выделились в самостоятельную область средств охраны, имеющую собственные правила и особенности эксплуатации. Системы видеонаблюдения – самое эффективное техническое средство обеспечения безопасности, позволяющее оперативно зафиксировать факт совершения того или иного противоправного деяния, а также дает возможность контролировать качество работы сотрудников, общую ситуацию на объекте.

В современном мире безопасность объекта – будь то квартира, загородный дом, школа или офис – невозможна без ведения видеонаблюдения. Именно видеонаблюдение позволяет вовремя выявить, предупредить или приостановить правонарушение. Сегодня сложно найти объект, где не было бы нужно видеонаблюдение.

На сегодняшний день можно контролировать системой видеонаблюдения и системой контроля доступом на удаленном расстоянии с помощью современных технологий передачи данных, которыми являются локальные сети, Интернет, WI-FI соединения. Возможен контроль над торговым, либо производственным предприятием, не выходя из офиса.

В большинстве случаев система видеонаблюдения позволяет записывать изображение на носители информации, а также выполнять другие функции. Например, полностью управлять видеокамерами, поворачивать объектив, масштабировать изображение, создавать архивы записей, просматривать и управлять ими. Кроме записи видео, современные системы видеонаблюдения могут также воспринимать аудио информацию, реагировать на движение и выполнять охранные функции.

В дипломном проекте необходимо разработать и установить систему видеонаблюдения в муниципальном бюджетном учреждении дополнительного образования «Детская школа искусств № 7» города Владимира, с целью обеспечения дополнительной безопасности и контроля над персоналом и учащимися данного учреждения.

Система видеонаблюдения для учебных учреждений должна обладать основными параметрами:

- надежность;

- удобство в работе;

- невысокая стоимость.

Видеонаблюдение за детьми - важная составляющая безопасности в школе, она призвана контролировать входящих и выходящих людей из школы, а так же контролировать большое количество классов и подсобных помещений в школе. Система видеонаблюдения в образовательном учреждении жизненно необходима, поскольку она защищает детей и взрослых, гарантируя, что те, кто совершают противоправные действия в отношении ребенка, могут быть преследованы судом.

Таким образом, целевыми задачами видеоконтроля являются различение и обнаружение объектов.

Общая часть

Постановка задачи

 

Темой дипломного проекта является проектирование системы видеонаблюдения МБУДО «Детская школа искусств №7» г. Владимира

Цель дипломного проекта - это оснащение МБУДО «ДШИ №7» системой видеонаблюдения.

В МБУДО «ДШИ №7» планируется установка системы видеонаблюдения, поэтому будет рассмотрена система, состоящая из камер видеонаблюдения, подключенных к видеорегистратору, предназначенному для обработки видеоданных. В данной аналоговой системе видеонаблюдения камеры захватывают аналоговый видеосигнал и передают его по коаксиальному кабелю на видеорегистратор (многожильный коаксиальный кабель служит для подключения питания и видео). Коаксиальный кабель защищен от помех и позволяет более качественно передать картинку.

МБУДО «ДШИ №7» располагается в одном здании, занимая, в общей сложности, 25 помещений:

- класс баяна и гитары;

- кабинет зам. директора по УВР;

- класс теоретических дисциплин;

- актовый зал;

- бухгалтерия;

- класс фортепиано;

- кабинет директора;

- класс хореографии;

- раздевалка для класса хореографии;

- кабинет охранника;

- туалетная комната;

- вахта (гардероб);

- электро-щитовая;

- кладовка;

- канцелярия;

- четыре холла;

- два вестибюля;

- два коридора;

- два фойе.

Организационная структура МБУДО «ДШИ №7» представлена на рисунке 1.1

 

Рисунок 1.1 – Организационная структура

 

Требования к локальной сети

Исходя из плана помещений школы, представленного на плакате ВАМК. 090201. БДП-113.01 ПЛ, необходимо установить восемь камер внутри здания и две уличные камеры для наблюдения за двумя входами.

Необходимо рассмотреть анализ правильного подбора камер видеонаблюдения. Для этого существует достаточно большое количество критериев выбора, но основными являются следующие:

- черно-белая камера видеонаблюдения или цветная. Для целей охранного видеонаблюдения следует выбирать черно-белые камеры. Они имеют лучшую разрешающую способность и чувствительность по сравнению с цветными камерами, что позволяет получать более качественное и разборчивое изображение. Цветные камеры видеонаблюдения целесообразно использовать в случаях, когда необходимо получить информацию о цвете объекта. В школе целесообразно установить цветные уличные камеры, чтобы иметь возможность идентифицировать цвет одежды возможных злоумышленников;

- на улице или в помещении будет установлена камера. Уличные камеры имеют герметичный корпус и систему подогрева. Это позволяет им работать в уличном диапазоне температур и влажности. Так же при выборе камеры обращают внимание на уровень освещенности объекта. Планируя, чтобы камера видела при плохом освещении ночью, необходимо выбрать камеру с подходящими параметрами чувствительности;

- разрешение камеры. Измеряется в ТВЛ (телевизионные линии), то есть количестве линий по горизонтали и вертикали. Количество горизонтальных линий в характеристиках камеры не приводится, так как абсолютно у всех камер этот параметр равен 625 ТВЛ. Это стандарт телевизионного сигнала. Число линий по вертикали – основная характеристика, определяющая разрешающую способность камеры. Чем выше разрешение, соответственно, тем больше деталей можно увидеть затем на картинке. Видеокамеры с очень большим разрешением (600 ТВЛ) используются, как правило, для присоединения к научному и медицинскому оборудованию (микроскопы, гастроскопы и др.). 400 ТВЛ – это телевизионный стандарт. Потому камеры с разрешающей способностью 420 ТВЛ практически всегда бывает достаточно. Цветные камеры обычно имеют более низкое разрешение;

- угол обзора. Чем больше угол обзора, тем большее пространство видно на изображении с камеры, но можно разобрать меньше деталей (эффект «отдаления»). Чем меньше угол обзора, тем меньшее пространство видно на картинке, но больше деталей можно разобрать (эффект «приближения»). На рисунке 1.2 показан пример установки камеры в углу помещения.

 

Рисунок 1.2 – Угол обзора камеры

 

На рисунке показано, что если угол обзора камеры составляет 14°, то камера не видит всё помещение, а охватывает только входную дверь. В данном случае можно рассмотреть мельчайшие детали тех, кто входит в комнату, то есть 100%-но идентифицировать входящих.

Если же угол обзора камеры составляет 104°, то она наблюдает всё пространство помещения. В данном случае нельзя рассмотреть в мельчайших деталях объекты, например, входящего в комнату человека.

- чувствительность камеры. Важный параметр при выборе камер видеонаблюдения. Характеризует минимальный уровень освещенности объекта, при котором камера сможет различить его. В характеристиках камер всегда указывается минимальный уровень освещенности, при котором камера способна различить объект. Уровень освещенности указывается в Люксах (лк). Чем больше лк, тем более освещен объект. Например, чувствительность камеры 0,01 лк. Это значит, что при освещенности 0,01 лк и более камера видит, а при освещенности менее 0,01 лк камера слепнет. Приблизительные уровни освещенности представлены в таблице 1.1.

 

Таблица 1.1 – Уровни освещенности

Объект освещения	Освещенность, лк
Дневное, естественное освещение в солнечную погоду на улице	100000 – 5000
Дневное, естественное освещение в облачную погоду на улице
Магазины и супермаркеты	1500 – 750
Объект освещения	Освещенность, лк
Офис и магазин	500 – 50
Холлы гостиниц	200 – 100
Стоянки автотранспорта и товарные склады	75 – 30
Сумерки или хорошо освещенная ночью автомагистраль
Зрительские места в театре	5 – 3
Больница ночью или глубокие сумерки
Ночное освещение на улице в полнолуние	0,3 – 0,1
Лунная ночь (1/4 фазы Луны)	0,05
Безлунная ночь	0,01
Ночное освещение на улице при звездном свете	0,1 – 0,003

 

Исходя из данных, приведенных в таблице 1.1, камеры следует выбирать с такой чувствительностью, чтобы ее было достаточно для освещения объекта съемки. Таким образом, уличная камера выбирается с чувствительностью не более 0,01 лк. Это необходимо для того, чтобы осуществлять круглосуточный контроль над входом. Чувствительность внутренних камер не имеет большого значения, так как камеры будут работать только в дневное время, а помещения достаточно хорошо освещены [1].

 

Типы сетей

 

В качестве физической среды передачи сигнала используется коаксиальный кабель. Качество кабеля очень важно. От этого зависит то, как далеко можно удалить камеру от системы наблюдения. Хороший кабель (75 Ом) можно протянуть на большое расстояние – до 300 м.

Коаксиальный кабель, также известный как коаксиал (от англ. coaxial), – электрический кабель, состоящий из расположенных соосно-центрального проводника и экрана и служащий для передачи высокочастотных сигналов.

Благодаря совпадению центров обоих проводников, а также определенному соотношению между диаметром центральной жилы и экрана, внутри кабеля в радиальном направлении образуется режим стоячей волны, позволяющий снизить потери электромагнитной энергии на излучение почти до нуля. В то же время экран обеспечивает защиту от внешних электромагнитных помех. Пример коаксиального кабеля показан на рисунке 1.3.

 

Рисунок 1.3 – Структура коаксиального кабеля

 

Согласно рисунку 1.3, коаксиальный кабель состоит из следующих частей:

- оболочки (служит для изоляции и защиты от внешних воздействий) из светостабилизированного (то есть устойчивого к ультрафиолетовому излучению солнца) полиэтилена, поливинилхлорида, повива фторопластовой ленты или иного изоляционного материала (4);

- внешнего проводника (экрана) в виде оплетки, фольги, покрытой слоем алюминия пленки и их комбинаций, а также гофрированной трубки, повива металлических лент и др. из меди, медного или алюминиевого сплава (3);

- изоляции, выполненной в виде сплошного (полиэтилен, вспененный полиэтилен, сплошной фторопласт, фторопластовая лента и т. п.) или полувоздушного (кордельно-трубчатый повив, шайбы и др.) диэлектрического заполнения, обеспечивающей постоянство взаимного расположения (соосность) внутреннего и внешнего проводников (2);

- внутреннего проводника в виде одиночного прямолинейного (как на рисунке) или свитого в спираль провода, многожильного провода, трубки, выполняемых из меди, медного сплава, алюминиевого сплава, омеднённой стали, омедненного алюминия, посеребренной меди и т. п. (1).

По назначению коаксиальный кабель может быть использован для:

- систем кабельного телевидения;

- систем связи;

- авиационной, космической техники;

- организации компьютерных сетей;

- бытовой техники и т. д.

По волновому сопротивлению стандартными являются пять значений по российским стандартам и три по международным:

- 50 Ом – наиболее распространённый тип, применяется в разных областях радиоэлектроники. Причиной выбора данного номинала была, прежде всего, возможность передачи радиосигналов c минимальными потерями в кабеле, а также близкие к предельно достижимым показания электрической прочности и передаваемой мощности;

- 75 Ом – распространённый тип, применяется преимущественно в телевизионной и видеотехнике (был выбран по причине хорошего отношения механической прочности и себестоимости и применяется там, где мощности небольшие, а метраж велик; при этом потери в кабеле чуть выше, чем для 50 Ом);

- 100 Ом – применяется редко, в импульсной технике и для специальных целей;

- 150 Ом – применяется редко, в импульсной технике и для специальных целей, международными стандартами не предусмотрен;

- 200 Ом – применяется крайне редко, международными стандартами не предусмотрен.

По диаметру изоляции:

- субминиатюрные – до 1,00 мм;

- миниатюрные – 1,50 – 2,95 мм;

- среднегабаритные – 3,70 – 11,50 мм;

- крупногабаритные – более 11,50 мм.

По гибкости (стойкость к многократным перегибам и механический момент изгиба кабеля):

- жёсткие;

- полужёсткие;

- гибкие;

- особогибкие.

По степени экранирования:

- со сплошным экраном (с экраном из металлической трубки или экраном из лужёной оплётки);

- с обычным экраном (с однослойной оплёткой или двух- и многослойной оплёткой, а также с дополнительными экранирующими слоями);

- излучающие кабели, имеющие намеренно низкую (и контролируемую) степень экранировки.

Также кабели делятся по шкале Radio Guide. Наиболее распространённые категории кабеля:

- RG-8 и RG-11 – «Толстый Ethernet» (Thicknet), 50 Ом. Стандарт 10BASE5;

- RG-58 – «Тонкий Ethernet» (Thinnet), 50 Ом. Стандарт 10BASE2;

- RG-59 – телевизионный кабель (Broadband/Cable Television), 75 Ом. Российский аналог РК-75-х-х («радиочастотный кабель»);

- RG-6 – телевизионный кабель (Broadband/Cable Television), 75 Ом. Кабель категории RG-6 имеет несколько разновидностей, которые характеризируют его тип и материал исполнения. Российский аналог РК-75-х-х;

- RG-11- магистральный кабель, практически незаменим, если требуется решить вопрос с большими расстояниями. Этот вид кабеля можно использовать даже на расстояниях около 600 м. Укреплённая внешняя изоляция позволяет без проблем использовать этот кабель в сложных условиях (улица, колодцы). Существует вариант S1160 с тросом, который используется для надёжной проброски кабеля по воздуху, например, между домами;

RG-58 – «Тонкий Ethernet» являлся наиболее распространённым кабелем для построения локальных сетей. Диаметр примерно 6 мм и значительная гибкость позволяли ему быть проложенным практически в любых местах. Кабели соединялись друг с другом и с сетевой платой в компьютере при помощи Т-коннектора BNC (Bayonet Neill-Concelman). Между собой кабели могли соединяться с помощью I-коннектора BNC (прямое соединение). На обоих концах сегмента должны быть установлены терминаторы. Поддерживает передачу данных до 10 Мбит/с на расстояние до 185 м [2].

В настоящее время для построения локальных вычислительных сетей данный тип кабеля практически не используется, ему на смену пришел кабель «витая пара». Но для построения системы видеонаблюдения с аналоговыми камерами данный тип коаксиального кабеля по-прежнему актуален и активно применяется.

Достаточно часто в системах видеонаблюдения используется кабель, содержащий и провода питания, и коаксиальный кабель для передачи видеосигнала от камеры (два в одном). Это очень удобно, так как к одной камере будет подводиться только один провод. Пример такого кабеля показан на рисунке 1.4.

В МБУДО «ДШИ №7» целесообразно использовать такой тип кабеля, так как это очень удобно и требует меньше времени на монтаж системы. Таким образом, к каждой камере будет подсоединяться всего один кабель, передающий и питание, и видеосигнал.

 

Рисунок 1.4 – Кабель «два в одном»

 

В большинстве камер имеются просто выводные провода, к которым можно подсоединить коаксиальный кабель для передачи видео и провода питания. Пример схемы такого подключения показан на рисунке 1.5.

 

Рисунок 1.5 – Подключение камеры с помощью выводных проводов

 

Также камеры могут оснащаться одним разъемом для подключения питания и двумя RCA-разъемами (стандартный «тюльпан») разных цветов: один – для передачи видеосигнала, другой – для передачи аудиосигнала. Цветовая схема разъемов может отличаться в зависимости от производителя камер, поэтому перед монтажом необходимо ознакомиться с инструкцией к камере, чтобы ничего не перепутать при подключении. Пример схемы такого подключения показан на рисунке 1.6.

 

Рисунок 1.6 – Подключение камеры с помощью RCA-разъемов

 

Таким образом, в зависимости от приобретаемой модели камеры, подключение необходимо производить согласно инструкции, входящей в комплект поставки [3].