Установка системы видеонаблюдения своими руками: рекомендации экспертов

Безоговорочную безопасность на объекте защиты — будь то жилая или коммерческая недвижимость , закрытая или открытая территория — сложно обеспечить без применения систем видеонаблюдения. И хотя их проектирование, выбор компонентов и монтаж требуют определенных знаний и опыта, но все же установка видеонаблюдения для частного дома своими руками возможна. Рассмотрим основные технические моменты и приведем советы, которые помогут в создании системы видеоконтроля собственными силами.

Необходимое оборудование для организации системы видеонаблюдения

Проще всего провести установку видеонаблюдения своими руками в квартире. С такой задачей справится любой пользователь ПК. Размер расходов при этом не превысит 12 000–17 000 рублей. Затраты на установку и обслуживание оборудования увеличиваются, если объектом охраны является загородный дом, временно покинутое жилье или коммерческая недвижимость.

Комплект видеонаблюдения, собранный своими руками, включает несколько элементов: камеры, сетевой видеорегистратор, сервер (компьютер), хранилище данных, роутер (для беспроводных устройств), кабели (радиочастотные и электрические или витая пара), блоки питания и специализированное ПО (ядро системы видеонаблюдения, операционная система, модули видеоанализа и интеграции со сторонними программными комплексами и пр.).

При монтаже системы видеонаблюдения своими руками в квартире можно обойтись и без видеорегистратора, используя в качестве сервера обычный компьютер. В этом случае достаточно установить сетевую камеру и подключить ее к ПК или мобильному устройству посредством Wi-Fi. Практически все Wi-Fi-камеры классa Cube (или кубические) умеют записывать информацию на флеш-карты, карты памяти microSD и microSDHC. Стоимость этих устройств варьируется:

• от 4700 рублей (TBTec TBC-i4312IR, Optimus IP-H061.0W (2.8), ATIS AI-361 и AI-361, Space Technology ST-711, Hikvision DS-2CD2412, RVI IPC11S и IPC12S, Hiwatch DS-N241W, Beward CamDrive CD120 и CD110)
• до 30 000 рублей (AXIS M1054, ACTi E11, E12 и E13, Hikvision DS-2CD2432F, Beward N520) .

Если подключение камер будет осуществляться беспроводным путем, необходимо использовать роутер. Для домашнего использования подойдет самый бюджетный вариант. Хранение данных осуществляется на жестком диске или в облачном сервисе, для которого не нужен статический IP-адрес. Например, в системе «Линия» за 8000 рублей в месяц можно арендовать выделенный облачный сервер с предустановленным ПО, хранилищем из 2-х HDD общим объемом 1 Тбайт, допускающим организацию зеркального Raid1-массива, каналом связи 100 Мбит/с и полностью безлимитным трафиком, рассчитанным на 8 IP-камер. Очевидно, что при меньшем количестве камер этот сервис будет стоить пропорционально дешевле.

На рынке представлены многочисленные модификации видеокамер для внутреннего и наружного наблюдения. Их стоимость стартует от 1000 рублей и в среднем составляет 2000–5000 рублей для аналоговых AHD/TVI/CVI-устройств и 3500–13 000 рублей — для IP-оборудования. Многие поставщики предлагают готовые комплекты проводных и беспроводных систем. Цена таких предложений обычно начинается от 15 000 рублей, что в конечном итоге значительно превышает стоимость оборудования, приобретаемого по отдельности.

Кроме того, нередко продавцы под беспроводным наблюдением подразумевают наличие локальной сети между камерами и записывающим устройством, а не прямой выход видеокамер в Интернет. Однако монтаж видеонаблюдения своими руками — это не всегда простая задача, и для недостаточно подготовленного пользователя такие комплекты могут стать оптимальным решением.

Как выбрать камеру видеонаблюдения?

Чтобы установить видеонаблюдение для дома (дачи) своими руками, необходимо прежде всего определиться с количеством видеокамер и их задачами (см. табл. 1).

Таблица 1 . Выбор разрешения камеры в соответствии с задачами видеонаблюдения

Величина «пиксель на метр» является частным от разрешения камеры по горизонтали, деленного на ширину зоны обзора камеры. Ширину зоны обзора камеры можно определить самостоятельно рулеткой или дальномером, а также с помощью специальных онлайн-калькуляторов, если вам известно фокусное расстояние объектива камеры.

Также при выборке камеры следует изучить следующие ее характеристики:

1. Разрешение камеры, измеряемое в мегапикселях (Мрх), определяется количеством активных пикселей-сенсоров, размещенных на видеоматрице. Они преобразуют световой поток в электрические импульсы, которые затем декодируются в изображение на мониторе при помощи специального микрочипа, также выполняющего роль электронного затвора. Для получения изображения в формате Full HD (1920х1080) достаточно разрешения 2.1 Мрх, что легко проверить, если умножить количество точек на дюйм. Можно сказать, что экономически оправданным решением на больших территориях является комбинированное применение нескольких видеокамер с разрешением 1–2 Мрх и одной-двух 3–5 Мрх — для установки в местах, где может потребоваться высокая детализация и масштабирование изображения. Для квартирных и дачных нужд устройства с высоким разрешением скорее всего не потребуются вовсе. Ориентиры для расчета количества пикселей в целях задач видеоконтроля приведены в таблице 1 (см. выше).

2. Тип матрицы :

• CCD (Couple Charged Device), он же — ПЗС (прибор с зарядовой связью);
• CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor), он же — К-МОП (комплементарный металл-окисел-полупроводник), он же — К-МДП (комплементарный металл-диэлектрик-полупроводник).

Матрица CCD требовательна к климатическим условиям и может повреждаться даже от прямых лучей солнца или сезонных температурных перепадов, поэтому не следует ее рассматривать для уличных камер. Кроме того, CCD-сенсоры с высоким разрешением, превосходящие по качеству изображения CMOS-матрицы, стоят в разы дороже последних и используются только в профессиональных камерах наблюдения, имеющих необходимую защиту и оптику. Сенсорные видеопанели CMOS последнего поколения ничуть не уступают CCD-матрицам, по крайней мере, не эксперт в спецтехнике разницы не увидит, зато будет хорошо заметен эффект экономии при создании системы видеонаблюдения своими руками.

3. Размер матрицы по диагонали, измеряемый в долях дюйма: ½ (12,7 мм), ⅓ (8,47 мм) или ¼ (6,35 мм). Казалось бы, чем больше площадь матрицы, тем большее количество сенсорных элементов она может уместить — это так. Однако в бюджетных моделях, не имеющих качественных светосильных объективов, данное правило не работает. Например, в матрице 5 Мрх будет задействована только ее центральная область, дающая на выходе только 2,1 Мрх, то есть формат Full HD — ни больше, ни меньше. Это еще раз доказывает тот факт, что такие параметры, как размер и разрешение матрицы, имеет смысл рассматривать только в комплексе с другими характеристиками камеры, в первую очередь с типом и функционалом объектива.

4. Частота кадров в секунду: от 8 до 30 FPS. Для «неподвижных сцен», таких как парковка, вполне достаточно и 8 FPS, но вот для наблюдения за оживленной трассой потребуется не менее 30 FPS, особенно если возникнет необходимость распознавания автомобильного номера. Здесь важно обращать внимание на то, при каком разрешении поддерживается максимальная скорость записи, поскольку в рекламных целях могут быть заявлены 30 FPS, но по факту окажется, что они доступны только для разрешения 640х480, а не для желаемого Full HD.

5. Светочувствительность камеры, обозначаемая в люксах (лк), для сумеречных условий эксплуатации начинается от 1 лк, а для ночных — от 0,01 лк. Она пропорциональна физической величине сенсорных элементов, расположенных на матрице: чем больше площадь поверхности пикселей, тем выше светочувствительность. Но технологически ее можно увеличить и применением микролинз, которые размещаются над и между сенсорами для улучшения качества захвата изображения и привлечения дополнительного светового потока.

Напомним, что скорость преобразования света в электричество и далее — в изображение определяется скоростью его накопления в сенсорных элементах. То есть активность пикселей зависит от освещенности. В темноте заряд в этих элементах накапливается медленно, например, не за 1/10 000 секунды как солнечным днем, а за 1/30 секунды. Следовательно, за «лишнее» время перед считыванием информации в пикселях собираются «электронные» шумы, что влияет на качество изображения и цветность. Если частота кадров составляет также 30 FPS (1/30 секунды), то требуется либо «вручную» сократить время экспозиции (выдержку), что приведет к затемнению кадра, поскольку заряд не будет успевать накапливаться на сенсоре, либо сократить само время накопления заряда в 4–5 раз (до 1/120–1/150 секунды ночью), что возможно только с применением более совершенных матриц. Скорость срабатывания электронного затвора видеокамеры может быть отрегулирована при помощи встроенной функции Sens-UP (или DSS ), а технологии подавления шума DNR (3D-DNR, 2D-DNR, SSNR) помогают облегчить «вес» видеопотока (объем записываемых данных), одновременно улучшая качество картинки.

6. Оптический объектив и зум могут быть:

• с постоянным, изменяемым вручную или дистанционно фокусным расстоянием (обычно лежит в диапазоне 4–9 мм);
• с фиксированной или управляемой ( Direct Drive или Video Drive ) диафрагмой;
• с автоматической регулировкой освещенности при помощи диафрагмы для выделения (затемнения) объекта на фоне наиболее освещенных участков кадра ( ALC );
• с компенсацией задней засветки ( BLC );
• с автоматическим балансом белого ( AWB ) и подстройкой баланса белого под изменяющуюся освещенность ( ATW );
• с расширенным динамическим диапазоном с цифровой обработкой сигнала для повышения качества ярких и темных участков на одном кадре ( D-WDR или просто WDR ); в аналоговых системах видеонаблюдения данная технология позволяет расширить динамический диапазон в 3 раза от среднего значения (с 40 до 120), но здесь важно обращать внимание не на наличие самой функции, а на ее заявленное числовое выражение, которое должно приводиться производителем, но на деле указывается далеко не всегда;
• с выборочной компенсацией для улучшения контраста и цветности объектов (с «адаптивным воспроизведением тона») при наличии ярких и темных участков кадра ( ATR );
• с защитой от встречного направленного засвечивания, в процессе которой источник света захватывается и область попадания его лучей на матрицу затемняется ( HLI );
• с автоматической регулировкой усиления видеосигнала — в 4–10 раз (в интервале 12–20 дБ) — при пониженной освещенности объекта ( AGC );
• с цифровым увеличением для просмотра отдельных участков области охвата камеры в увеличенном масштабе и без потери качества, для детального рассмотрения нужных точек обзора ( ePTZ );
• с детекцией движения объектов, настраиваемой по уровню чувствительности и расположению на картинке: кадр зонируется на определенное количество (несколько сотен) квадратов, а при фиксации в них подозрительной активности происходит выделение объекта и увеличение яркости в зоне его нахождения — это повышает вероятность обнаружения и записи нежелательных событий ( MD );
• с другими функциями или без них.

Не стоит забывать, что до матрицы свет проходит через объектив. Качество, светосильность и оптическое разрешение последнего также должно соответствовать уровню установленного видеосенсора, по крайней мере, не занижать его искусственно.

7. Инфракрасная подсветка представляет собой совокупность ИК-диодов (или коллиматоров), расположенных по периметру объектива, которые излучают невидимый человеческому глазу (но воспринимаемый видеоматрицей) свет инфракрасного спектра (720–940 нм) в зону видеоконтроля. Дальность действия ИК-подсветки (как и цена камеры) может варьироваться в достаточно широком диапазоне — от 5 до более 100 м. Иногда на высокую дальность применяются специальные инфракрасные прожекторы, которые существенно снижают нагрузку на канал связи, поскольку черное изображение дает огромный битрейт. Очевидно, что камеры с ИК-подсветкой нужны на объектах, где значительная часть наблюдения ведется в ночное время.

Для автоматизации работы ИК-подсветки разработана функция Smart-IR , которая регулирует интенсивность излучения ИК-диодов. Дело в том, что инфракрасная подсветка может приводить к заливу одной части кадра белым цветом, оставляя другую неразличимо темной. Это может быть связано с неправильным подбором мощности ИК-диодов либо с неудачной конструкцией прожектора. Первая проблема решается при помощи Smart-IR , которая вместо примитивного включения/выключения подсветки на основе анализа освещенности объекта контролирует мощность ИК-излучения в зависимости от его приближения/удаления, не давая засвечивать отдельные области изображения. Оставшуюся работу процессор «доделывает» при помощи вышеуказанной функции D-DWR.

Другая технология для борьбы с этой же проблемой — IR-cut (или ICR , называемая также «день-ночь» ) — ИК-фильтр, устраняющий избытки ИК-отражения, не видимые глазом и тем самым предотвращающий искажение и засвечивание картинки. Функция IR-cut задействуется только в период нормальной освещенности и выключается в условиях темноты, делая доступным для видеосенсора полный излучаемый диапазон, который затем выводится в виде черно-белого изображения, чтобы цвета не вносили свои искажения в кадр.

8. Микрофон (встроенный, выносной или отсутствует).

9. Корпус (антивандальный, пластиковый и т.д.).

Итак, одними из важнейших параметров, на которые нужно обратить внимание при выборе видеокамеры, являются ее разрешение, размер матрицы и частота кадров при наблюдении и записи. Чем они больше, тем выше детализация изображения, но тем выше нагрузка на линии связи. Это очень важный момент! Каналы связи и архивация данных потребуют серьезных ресурсов, если соблазниться на высококачественное видео.

От некоторых людей можно услышать критику в адрес камер, работающих с низкой «раскадровкой» — всего 8 FPS (кадров в секунду). Но подумайте сами, какой злоумышленник обладает такой скоростью реакции, которая позволит уклониться от съемки за время менее 0,125 с, то есть за одну восьмую секунды? При этом низкая частота кадров существенно экономит трафик, поскольку при тех же ресурсах связи можно, например, вместо одной камеры 24 FPS поставить целых три 8 FPS. Если ваша цель — не домашнее видео, а безопасность охраняемого объекта, такой скорости будет достаточно.

Выбор способа передачи данных

Подключение камер видеонаблюдения своими руками может осуществляться двумя способами — по беспроводным каналам или по кабелю (коаксиальный кабель, оптоволокно, витая пара). Как уже упоминалось, в первом случае собственник экономит финансовые средства на кабеле, земляных и других монтажных работах, возникает необходимость в отдельном электропитании устройств. Кабель обеспечивает высокое качество сигнала, однако его можно перебить, и не на каждом объекте есть возможность его прокладки. Кроме того, различные виды кабеля имеют ограничения по пропускной способности и дальности применения.

Коаксиальный высокочастотный кабель (буквенные обозначения РК, RG, DG, SAT) имеет разъем BNC и состоит из осевого внутреннего проводника (одиночного прямолинейного, витого спиралевидного, многожильного провода или трубки), изготовленного из меди, алюминия или их сплавов, из сплошного или полувоздушного фторопластового диэлектрика, фиксирующего «ось», а также из внешнего экранирующего проводника (оплетки, витых металлических лент, фольги или гофрированной трубки) и внешней изоляции из светостабилизированного полимера. Различные его марки отличаются по степени экранирования, диаметру изоляции, теплостойкости, волновому сопротивлению (обычно 75 Ом) и, в конечном счете, по назначению. Именно от качества кабеля и его прокладки, а не от «навороченности» камеры видеонаблюдения зависит помехоустойчивость и уровень сигнала на выходе.

Например, правильно проложенный высококачественный медный экранированный коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом гарантированно обеспечит устойчивую связь при дальности размещения камер от видеорегистратора на расстоянии 250–300 м. В то же время оптоволокно одномодового или многомодового типа, имеющее самые различные разъемы и коннекторы (SC, ST, FC, LC, MU, F-3000, E-2000, FJ и др.), или витая пара определенных марок позволят установить многочисленные камеры на удалении до 3 км и даже более (см. табл. 2). Витая пара (обозначения UTP, STP, FTP и др.) применяется преимущественно для IP-видеокамер, камер с поворотными механизмами и трансфокаторами, для сложных систем видеонаблюдения. Для домашнего и дачного использования имеет смысл рассмотреть вариант комбинированного «коаксиала» (КВК+2П или КВК+4П), способного одновременно передавать видео- и аудиосигнал и питать камеру видеонаблюдения — это очень удобно при подключении устройств аналого-цифрового типа. Кроме того, комбинированный кабель позволяет существенно сэкономить.

Таблица 2. Дальность применения некоторых марок кабелей (пример)

Итак, выбор того или иного способа передачи данных определяется конкретными условиями эксплуатации системы. Так, подключение камер по беспроводным каналам рекомендуется использовать для внутреннего контроля помещений. Но иногда единственным способом организации удаленного наблюдения для дачи является использование эфирного Интернета — 3G/4G.

Этапы монтажа системы видеонаблюдения своими руками

Установке камер видеонаблюдения своими руками в любом случае предшествует проектирование, в процессе которого определяется будущая архитектура системы, ее емкость с учетом возможного масштабирования, включая объем хранилища данных и скорость его чтения/записи (HDD или SSD в режимах RAID, оперативная память, АЦП, процессор), будет ли она строиться на базе компьютера (сервера) либо без него — NVR, HDVR, stand alone DVR или non-PC. Затем производится расчет углов обзора, освещенности, температурного режима, выбираются соответствующие объективы и другие компоненты системы видеонаблюдения, которые обязательно должны быть совместимыми. В случае необходимости проектируется схема ночной подсветки. Выбираются места размещения камер, блоков питания и прокладки кабельных трасс, которые не должны приближаться к силовым кабелям (освещение, ЛЭП и др.) ближе чем на 30–40 см во избежание помех и в идеале не прокладываться параллельно с ними. В целом если речь идет об уличном наблюдении, важно заранее составить проект заземления и зануления и схему сильноточных линий, а также подготовить самые качественные паечные материалы и соединительные конструкции (разъемы, переходники и пр.) — это поможет предотвратить или нивелировать возможные помехи и разность потенциалов.

Электропитание камер видеонаблюдения и всей системы в целом — важнейший момент, для решения которого могут потребоваться отдельные кабели. Такие их марки, как ШВВП 2х0,75, ШВВП 2х1,5, ПВС 3х0,75, ШВВП 2х1,5, NUM, ПВС и др., подбираются индивидуально при монтаже коаксиального кабеля, например, RG-59. При выборе витой пары важно соотносить диаметр сечения, длину кабеля, волновое сопротивление. При этом в расчетах значение тока рекомендуется использовать «с запасом», завышая его на 15–25%, поскольку производители камер зачастую занижают потребляемый ими ток, а производители блоков питания — наоборот, завышают мощность своих устройств. Учитывая, что до двух третей всех поломок систем видеонаблюдения связаны именно с блоками питания, в этом вопросе экономить нельзя.

В подборе блока питания не все определяется напряжением (постоянным — 12В/24В, или переменным — 24В/220В), мощностью и суммарной (включая пиковые значения) силой тока, необходимой для питания подключенных к нему видеокамер. Блок питания должен быть с сетевым фильтром, гарантирующим стабильную подачу номинального напряжения, и должен быть способен переносить большую емкостную, индуктивную и реактивную нагрузку на линиях большой протяженности (если речь идет не о квартире, а о загородном доме). Лучшим вариантом будут специализированные импульсные источники питания. Для «дачного» круглогодичного видеонаблюдения лучше применить централизованную схему бесперебойного питания. Блоки питания, размещенные на улице, в холодный сезон склонны быстро выходить из строя и давать сбои, а нагревательные элементы видеокамер нуждаются в гарантированном электропитании, кроме того, нельзя допускать обесточивания видеорегистратора. Перед выбором источника питания важно как можно больше прочитать об этом в специализированной литературе.

Если условия не позволяют провести кабель в траншеях затянутым в трубу и требуется «пустить» шлейф по воздуху, не забывайте об опасности уничтожения всей системы видеонаблюдения молнией, поэтому «воздушную» прокладку либо делайте длиной не более чем 30–50 м либо обеспечьте линию грозозащитными средствами. Помните о том, что угол перегиба никак не должен превышать 5 диаметров коаксиального кабеля, иначе это гарантированно приведет к разрыву линии.

В ситуациях, когда длина шлейфа от устройства видеорегистрации до камер составляет от 150 до 200 м, рекомендовано применять НЧ-усилители. Когда это расстояние находится в диапазоне 200–300 м, следует устанавливать пассивные приемо-передатчики по витой паре. А если оно превышает 300 м — придется применять активные приемо-передатчики по витой паре.

Когда все нюансы прокладки кабельных трасс учтены, важно правильно разместить видеокамеры. Стандартная схема размещения оборудования для охраны дачного дома выглядит так: 4 прибора на стенах здания (под одной на каждой стороне) и еще один, купольный, — на крыше под фронтоном. Перед прикреплением следящих устройств нужно определить оптимальную высоту их подвеса и угол наклона. Следует убедиться, что под стенами не образовались мертвые зоны. В поле зрения должна попадать вся территория, с которой теоретически возможно было бы разбить объектив камеры, но не прямые солнечные лучи.

Если нужно организовать видеонаблюдение за участком на даче своими руками, то понадобятся стеновые камеры высокого разрешения, они обеспечат обзор большого участка. В этом случае потребность в купольной камере отпадает. Устанавливать устройства следует попарно с различными углами наклона на концах коньков крыши. Регистратор, роутер, UPS и другое используемое оборудование (если их установка по проекту планируется на улице) рекомендуется компактно размещать в специальном всепогодном ящике в поле зрения одного из приборов слежения. Конечно, устройство видеорегистрации лучше устанавливать как можно дальше от посторонних глаз, а кабельные трассы делать скрытыми.

Итак, когда проект составлен, все необходимые компоненты системы видеонаблюдения приобретены, трассы проложены, камеры закреплены в положенных местах на кронштейнах, и к ним подсоединен комбинированный кабель — коаксиальный или витая пара, — остается перейти к пуско-наладочным работам.

Настройка камер видеонаблюдения

Для настройки камер видеонаблюдения своими руками необходим видеорегистратор, поддерживающий не меньшее разрешение, чем приборы слежения. И, желательно, один помощник с рацией, который будет выполнять ваши команды в целях подбора правильного угла обзора и резкости.

В большинстве случаев устройства видеорегистрации и камеры комплектуются ПО с инструкцией, поэтому весь процесс сводится к сборке и настройке LAN, выходу в Интернет с сервера, подключению к LAN и установке одной из видеокамер — программа сама найдет устройство и выдаст его IP- и MAC-адреса.

После этого в строку поиска на сервере нужно ввести полученный IP-адрес и в открывшейся панели провести настройку камеры. Затем следует так же инсталлировать остальные устройства. Следующий этап установки видеонаблюдения через Интернет своими руками — создание удаленного доступа. Этот процесс включает настройку шлюза между сервером и получателем данных через WAN-интерфейсы.

Для управления системой наблюдения можно использовать стандартное ПО, которое поставляется вместе с устройствами, но работа с ним требует определенных знаний, а платные плагины отличаются высокой стоимостью. Поэтому наиболее широкое распространение получили приложения, имеющие широкий функционал даже в бесплатных версиях. К ним относятся, например, Axxon Next, «Линия» и Ivideon. Но у Ivideon есть существенный минус — записывать видео в реальном времени можно только с одной камеры. Система «Линия» в бесплатной версии дает возможность управлять 16 камерами, ограничение лишь по глубине архива записи в 1 неделю. Axxon Next, также как и «Линия», в бесплатной версии позволяет записывать изображение с 16 камер с ограничением по размеру архива в 1 ТБ.

Итак, установить камеру видеонаблюдения своими руками — задача пусть и не очень простая, но вполне решаемая. Правильный подбор оборудования, определение оптимальных мест для установки приборов, а также их грамотная настройка — вот условия успешной работы системы наблюдения, смонтированной собственными силами. Другое дело, если для видеоконтроля объекта защиты требуется профессиональное решение. Задачи среднего и крупного бизнеса сложно решить силами собственных специалистов, ведь в этом случае необходимы большой опыт и доскональное знание всей действующей нормативно-технической документации, в соответствии с которой выполняется проектирование и монтаж систем видеонаблюдения.