Możliwości nowoczesnego monitoringu miejskiego

Systemy monitoringu wizyjnego opartego o protokół internetowy (IP) pozwalają na znaczne udoskonalenie dotychczas używanych funkcji: podglądu, rejestracji oraz odtwarzania obrazów z zainstalowanych kamer o nowe możliwości, znacznie rozszerzające funkcjonalność systemu.

Sercem każdego systemu CCTV jest rejestrator, czyli urządzenie umożliwiające przetwarzanie sygnału z kamer, aby można je było oglądać na żywo, rejestrować i odtwarzać. Systemy oparte o rejestratory DVR charakteryzują się skończoną liczbą kanałów wejściowych, dlatego rozbudowa polega na wprowadzaniu kolejnych rejestratorów. Działają one jako jednostki samodzielne lub zarządzane w sieci IP z zewnętrznego programu. Inną bardzo poważną niedogodnością jest ograniczona liczba klatek oraz rozdzielczość, w jakiej rejestrowane mogą być obrazy z kamer. Jest to widoczne np. w sytuacji gdzie obszar musi być monitorowany jedną kamerą, a rozdzielczość otrzymanego obrazu nie pozwala na identyfikację.

Monitoring wizyjny IP oparty jest na rejestratorze bazującym na serwerze PC. Tak więc jego możliwości zależą jedynie od komponentów z jakich został zbudowany. Jeśli wymagania przekraczają możliwości serwera, wystarczy wymienić element odpowiedzialny za niską wydajność. Poza tym rozbudowa polega na dokupieniu licencji na kolejne kanały, tak więc dodawanie nowych urządzeń nie narusza dotychczas zbudowanego systemu.
Inną bardzo ciekawą funkcją jest to, że możliwa jest budowa systemu opartego o kilka serwerów i kilka stacji klienckich, a możliwości obsługi i konfiguracji systemu zależą jedynie od ustalonych praw dostępu. Oczywiście, aby system mógł być w pełni konfigurowalny, stacje klienckie oraz serwery rejestrujące mogą znajdować się w dowolnych miejscach systemu.

Podstawową cechą kamery świadczącą o jej jakości jest rozdzielczość przetwornika. Ponieważ obraz z kamery analogowej musi być kompatybilny z systemem PAL, jego rozmiary wynoszą zawsze 720 x 576. Jednak w systemach cyfrowych, rozmiary obrazu mogą być zupełnie dowolne. Dlatego, oprócz popularnych urządzeń o rozdzielczości D1 (720 x 576 w PAL), coraz większym zainteresowaniem cieszą się kamery megapikselowe. Dla porównania kamera 1,3 Mpix ma rozdzielczość 1280 x 1024 czyli ponad trzy razy więcej niż kamera o standardowej rozdzielczości. W zależności od wymagań, dostępne są kamery 2 Mpix, 3,1 Mpix i nawet 5 megapikseli.
Stosowanie kamer megapikselowych pozwala na rejestrowanie dużo większego obszaru niż kamerą standardowej rozdzielczości, bądź w zależności od ustawienia obiektywu – dużo większej szczegółowości. Ma to znaczenie w przypadku gdy monitorowanymi obiektami są na przykład samochodowe rejestracje.
Aby można było budować coraz większe i wydajniej pracujące systemy, coraz więcej funkcji muszą przejąć kamery. Rejestrator jedynie ma za zadanie nagrywać na dyskach strumienie z kamer, które kompresowane są w kamerach i w gotowej wersji transmitowane. Kamery przejmują także funkcje związane z analizą obrazu odciążając serwer który otrzymuje informacje o wykrytym ruchu, pozostawionym obiekcie itp. a nie musi dokonywać pełnej analizy.

Systemy monitoringu analogowego przyzwyczaiły nas do tego że jedna kamera wymaga jednego kabla. Dlatego jeśli system składa się z 50 kamer, do rejestratorów musi być doprowadzone 50 kabli koncentrycznych. Jednak transmisja pakietowa pozwala to zmienić. W zależności od rodzaju transmisji mamy do czynienia z dostępnym pasmem, którego nie można przekroczyć. I to jest jedyne ograniczenie! Jeśli dla przykładu możemy przesłać za pomocą danego medium 50 Mbps, a kamera transmituje 5 Mbps danych, wynika z tego że możemy przesłać obraz z 10 kamer jednocześnie. Takie podejście pozwala odejść od topologii gwiazdy na rzecz czy to magistrali ethernetowej, ringu światłowodowego, bądź bardzo popularnej sieci bezprzewodowej.
Oczywiście nic nie stoi na przeszkodzie, aby w jednym systemie łączyć różne rodzaje transmisji. Na przykład kamery połączone bezprzewodowo do kilku różnych punktów sieci lokalnej, transmitują obraz za pomocą ringu światłowodowego do centrum monitoringu, do którego doprowadzono również obraz z kamery poprzez skrętkę komputerową.

Stacje klienckie są punktami systemu, w których następuje sterowanie instalacją CCTV. Dlatego muszą umożliwiać pełną obsługę nie dopuszczając do ingerencji w pracę systemu. Takie podejście ogranicza możliwość jakiegokolwiek sabotażu. Operatorzy mają prawo oglądać obrazy z kamer, sterować kamerami obrotowymi, mają dostęp do nagranych wcześniej materiałów, mogą eksportować wybrane fragmenty na przenośne nośniki danych, lecz nie mogą ani zatrzymać rejestracji, ani wyłączać kamer. Tak więc przy pełnych możliwościach sterowania systemem, konfiguracja pozostaje bezpieczna, co wpływa znacząco na stabilność pracy całego systemu. W celu ułatwienia pracy, stację kliencką można wyposażyć w pulpit sterowniczy służący do precyzyjnego sterowania kamerami obrotowymi, drukarkę do łatwego i szybkiego otrzymywania zdjęć z interesujących momentów, oraz nagrywarkę DVD służącą do nagrywania fragmentów wideo.

W niektórych sytuacjach warto mieć możliwość transmisji dźwięku. Pozwala to na zapis nie tylko tego co widać ale także tego co słychać, co w niektórych sytuacja może mieć kluczowe znaczenie. System można wyposażyć w detekcję poziomu dźwięku, przez co może on reagować nie tylko analizując obraz, ale także na krzyk czy wybuchy. Ponadto transmisja dwukierunkowa umożliwia komunikację z danym punktem. Z jednej strony może to służyć jako pewnego rodzaju intercom, służący do bezpośredniego informowania operatora o zdarzeniu, a z drugiej zaś może pozwolić na upomnienie głosowe w przypadku drobnego wykroczenia. Ma to taką zaletę, że reakcja jest natychmiastowa, i że nie absorbuje to służb, które mogą zająć się poważniejszymi sprawami.

Systemy oparte o IP umożliwiają dodanie bardzo ciekawej funkcjonalności promocyjnej. System można wyposażyć w kamery, których zadaniem będzie jedynie prezentacja obiektu na stronie www. Oczywiście nie powinna to być jedna z kamer systemu CCTV, a kamera o małej rozdzielczości przedstawiająca panoramę w niewielkim oknie strony internetowej. Wynika to z faktu, że prezentowany obraz powinien być dostępny nawet dla użytkowników korzystających ze starszego rodzaju dostępu do sieci Internet. Jako serwer strumieniujący posłużyć może serwer rejestracji, wyposażony w taką funkcję.

Rozwoju systemów IP polega również na szerokiej współpracy z rejestratorami cyfrowymi DVR kamer analogowych. Najnowsze rejestratory, pracując w oparciu o kompresję H.264, udostępniają w sieci IP strumień danych o bardzo dobrych parametrach. Ponieważ cena systemu opartego na kamerach analogowych i rejestratorze DVR jest znacznie mniejsza od systemu CCTV IP, wielu użytkowników decyduje się na takie rozwiązanie.
Nowoczesny system umożliwia połączenie takich lokalnych instalacji CCTV jako część systemu CCTV IP. Rejestratory w takiej sytuacji spełniają funkcję serwerów wideo, służących do strumieniowania obrazów cyfrowych pochodzących z analogowych kamer.

Systemy analogowe ograniczają rozmiary instalacji do magicznych liczb: 4, 8, czy 16. Problem pojawia się gdy pojawi się potrzeba dodania kamery numer 17. Należy zainstalować kolejny rejestrator, doprowadzić kabel między nim i nową kamerą i wyświetlać obraz z tej kamery na osobnym monitorze.
Inaczej wygląda to w przypadku systemów CCTV IP. Ponieważ system opiera się na transmisji pakietowej i serwerach bazujących na komputerach PC, aby rozbudować go należy:

Oczywiście planując etapową budowę systemu, wcześniej można sobie zapewnić odpowiednie parametry łączy czy serwera, przez co dodawanie kamer w kolejnych etapach ograniczają się do trzech pierwszych punktów.

Wraz z łatwością rozbudowy systemu idzie w parze możliwość przebudowy, lub czasowej rozbudowy. W związku z przewidywanymi wydarzeniami, mogącymi mieć wpływ na zmianę bezpieczeństwa w danym miejscu, można dołączyć czasowo dodatkowy punkt kamerowy, a nawet dodatkową stację kliencką. Oczywiście najprostszym i najszybszym sposobem jest łączność bezprzewodowa z systemem monitoringu, ponieważ sama instalacja ogranicza się do podłączenia punktu do zasilania i zestawienia połączenia poprzez odpowiednie ustawienie anteny. Mobilne centrum monitoringu można zbudować nawet w radiowozie wyposażając go w przenośny komputer. Aby było to możliwe należy tak zaprojektować infrastrukturę telekomunikacyjną, aby nie doprowadzić do sytuacji, w której podłączenie dodatkowego punktu kamerowego czy też stacji klienckiej spowoduje przekroczenie przepustowości pasma w całości lub części systemu.

Możliwości systemów IP powodują, że instalacje monitoringu wyposażane są w nowe funkcje, niedostępne w instalacjach analogowych. Systemy IP wprowadzają oprócz transmisji wizji, transmisję głosu i innych danych, umożliwiają zdecentralizowanie zarówno rejestracji jak i stacji klienckich, pozwalają na prostą rozbudowę i przebudowę, i co najważniejsze - pozwalają uzyskać taką jakość obrazu, jaka jest potrzebna w danym punkcie systemu.

Ponieważ nowoczesne systemy dają olbrzymie możliwości, na etapie projektowania należy dokładnie sprecyzować rozmieszczenie kamer podstawowych i czasowych, parametry obrazu oraz sygnały dodatkowe jakie w systemie będą obsługiwane. Nie można dopuścić do przypadku gdy dany punkt nie spełnia oczekiwań klienta, albo wyposażony jest w funkcje, których w ogóle nie potrzebuje.