132

Содержание:

Введение. 2

1. Телевизионные системы мониторинга КС/ЧС. 4

2. Разработка оптоэлектронной схемы ТПС 54

3. Разработка алгоритмов выделения КС\ЧС. 71
4. Исследование программного продукта «Alarm 3.2» для выделения признаков КС\ЧС. 88

5. Выработка рекомендаций по усовершенствованию программы и алгоритмов выделения КС\ЧС 105

Список литературы 117

Заключение 118

Экономическая часть 119

Безопасность жизнедеятельности и экология 132

Введение.

В современных густонаселенных мегаполисах пожары наносят громадный материальный ущерб и в ряде случаев сопровождаются гибелью людей. Поэтому защита от пожаров является важнейшей обязанностью каждого члена общества и проводится в общегосударственном масштабе.

Противопожарная защита имеет своей целью изыскание наиболее эффективных, экономически целесообразных и технически обоснованных способов и средств предупреждения пожаров и их ликвидации с минимальным ущербом при наиболее рациональном использовании сил и технических средств тушения.

В современном обществе огромное внимание уделяется созданию систем пожарной безопасности объектов, которые предназначены для защиты жизни людей и материальных ценностей от огня. Ведь опасность для жизни, связанная с возникновением пожара, и ущерб, наносимый огнем, в десятки раз превышают те, которые могут быть вызваны кражами, ограблениями и т.п.

Зачастую последствия пожаров и связанные с ними убытки ложатся тяжелым грузом на плечи не только пострадавшего, но и общества в целом. Именно поэтому, все большее количество людей начинают задумываться о создании профессиональных систем пожарной безопасности.

Прогнозируется, что использование видеонаблюдения для обнаружения пожара на ранней стадии, до того, как нанесен значительный вред, будет существенной областью роста на рынке противопожарного оборудования. Исследователи говорят, что до последнего времени рынок был «заторможен» отсутствием признания и осведомленности со стороны противопожарного сектора, для которого типична определенная консервативность. Но к настоящему времени поставщики приобретают и законодательное одобрение, и рыночный опыт, который растет просто взрывным образом.

Всевозможные системы экологического мониторинга реализованы во многих крупных мегаполисах по всему миру. Наиболее крупные подобные системы в России функционируют в Москве и Астрахани. В основе работы таких систем лежит сбор информации по оптическому каналу и ее последующая программная обработка.

1. Телевизионные системы мониторинга КС/ЧС.

Выбор видеокамер для видеонаблюдения.

            Правильный подбор и размещение видеокамер – одна из самых важных задач при проектировании системы видеонаблюдения на любом объекте.  И успех в решении этой задачи напрямую зависит от понимания характеристик, возможностей и вариантов применения существующих на данный момент видеокамер. Именно этому и посвящена данная статья.

1. Устройство видеокамеры

На рисунке ниже отображена обобщенная функциональная схема видеокамеры:

Рис.1.

Как видим, оптическая часть видеокамеры функционально очень похожа на человеческий глаз: изображение проходит через систему линз (1),  диафрагму (2) и проецируется на фотоприемную ПЗС-матрицу (3). Далее, в ПЗС-матрице (ПЗС – Прибор с Зарядовой Связью) изображение преобразуется в электрический сигнал, который поступает уже в электронную часть видеокамеры и там подвергается обработке. Электроника видеокамеры может, в свою очередь, управлять диафрагмой для регулировки яркости изображения. У большинства современных видеокамер (для упрощения конструкции и удешевления) регулировка яркости реализована не через механическое управление диафрагмой (АРД – автоматическая регулировка диафрагмы), а с помощью электронной обработки сигнала, поступающего с ПЗС-матрицы  - так называемый  “электронный затвор”. Кроме того,  существуют видеокамеры, которые могут и управлять системой линз для возможности оптического увеличения изображения (“Zoom”), и поворачиваться в нужном направлении (поворотный механизм) по команде оператора, который в данный момент производит оперативное наблюдение (правда, такие видеокамеры очень дорогие и при этом такие возможности в большинстве случаев не нужны, особенно если нет этого самого оператора, а изображения со всех камер записываются Видеографом).

2. Основные характеристики

            Теперь более подробно остановимся на каждой из характеристик современных видеокамер, применяющихся для видеонаблюдения:

Исполнение ( indoor – outdoor ).Видеокамеры бывают наружного исполнения (“уличные”, “outdoor”),

и для отапливаемых помещений (“внутренние”, “indoor”).  Основные требования к уличным камерам – герметичный корпус, возможность работы при большом диапазоне температур (от -30 до + 60) и  наличие козырька для защиты стекла от воды и боковых солнечных лучей. В большинстве уличных видеокамер встроен нагревательный элемент с термодатчиком  - для работы  при низких температурах, хотя, есть экземпляры, которым хватает для работы и собственного тепла, выделяемого электроникой (но у этих видеокамер либо нижний диапазон температур температур только от минус 10, либо у них могут быть проблемы в жаркое время года из-за перегрева).  Есть еще один вариант наружной установки  видеокамер – термокожух с подогревом.

В него можно установить, например, модульную видеокамеру, или более серьезную камеру с хорошим объективом с автодиафрагмой).

Конструкция (тип корпуса и объектива). Различают корпусные с объективом, корпусные без объектива и бескорпусные (модульные).

Корпусные с объективом – это компактные камеры, поставлемые с фиксированным объективом, который в половине случаев заменить на другой не получится (в некоторых моделях возможность замены объектива предусмотрена изначально, в некоторых – только при полной разборке корпуса камеры, а в некоторых замена объектива в принципе невозможна),

кроме того, у этих камер обычно вообще нет диафрагмы (за исключением единичных моделей), а регулировка яркости производится с помощью электронной обработки видеосигнала.

Корпусные без объектива – видеокамеры, у которых объектив сменный и поставляется отдельно от камеры, при этом есть возможность использовать объективы с любыми возможностями (автодиафрагма, ручная диафрагма, регулировка фокусного расстояния – “ручной zoom”, и т.д.).

У этих камер,  в зависимости от установленного объектива, наиболее широкие возможности по подстройке угла обзора и диафрагмы непосредственно на месте установки, возможность использования автодиафрагмы при уличной установке (в термокожухе). Недостатки этих камер – большие размеры и высокая цена.

            Бескорпусные (модульные) – в общем, это то же самое, что и корпусные с объективом, но только без корпуса: фиксированный объектив без диафрагмы  (с возможностью замены), электронная регулировка яркости (правда, есть отдельные единичные модели с диафрагмой на объективе и ручным зумом).

Эти камеры чаще всего используются для установки в термокожухе (для уличной установки), скрытой установки, или в любых других местах, где требуются  небольшие размеры при низкой стоимости.

Фокусное расстояние и угол обзора объектива.  Фокусное расстояние - это характеристика объектива, от которой зависит угол обзора видеокамеры, и измеряется в миллиметрах. У варифокальных объективов (с возможностью изменения фокусного расстояния, или  “ручным зумом”)  в характеристиках указывают две цифры – начальную и конечную, например, f = 4 – 12 мм, или f = 8 – 50 мм. В остальных случаях, фокусное расстояние постоянно, и указывается одной цифрой (например, f=3,6mm, хотя частенько в прайс-листах некоторых фирм знак "=" пропущен, и это ошибка, поскольку запись типа "f3.6" относится уже к диафрагме). Стандартные значения:  2,45  2,96  3,6  4  4,3  6  8  12  16  и т.д. Если в характеристиках видеокамеры есть угол обзора, то, как правило, указывают угол обзора по диагонали картинки. Если нужно знать угол обзора камеры по горизонтали, то можно воспользоваться следующей таблицей (данные для камер с матрицей 1/3”):

f(мм)	2,45	2,8	2,96	3,6	4	6	8	12	16	36	72
Угол	93°	83,6°	86°	72°	62°	43,5°	35,6°	22°	18°	7,8°	3,6°

Цветность. Ну, тут всё просто – либо цветная видеокамера (“color”), либо черно-белая (“ч/б”, “B/W”, “B&W”). Есть одна важная особенность: черно-белые камеры, как правило, более чувствительны по минимальной освещенности, дают более четкую картинку и стОят дешевле. Обычно, цвет на выходе цветных видеокамер кодируется в системе PAL. В большинстве случаев, для целей видеонаблюдения используют именно черно-белые камеры, но в некоторых случаях есть смысл поставить и цветные (например, на входе для “фэйсконтроля” или на въезде, для того, чтобы увидеть цвет машины).

ПЗС-матрица. Существуют матрицы CMOS и CCD. Они отличаются не только технологией изготовления, но и способом считывания из них данных. На практике, CCD-камеры более дорогие, но у них намного лучше изображение и по чёткости и по контрастности и по цветопередаче. Кроме того, важен и размер матрицы (чем больше матрица, тем лучше картинка), он измеряется в дюймах, например 1/3” (одна треть дюйма) – это сейчас наиболее часто встречающийся размер матрицы. Матрица 1/2” бывает у некоторых  дорогих моделей камер, 1/4“ – у самых дешевых (но там и картинка получается страшненькая и подразмазанная). Размер матрицы, в общем-то определяет количество фотоэлементов – чем больше размер матрицы, тем больше на ней поместится фотоэлементов, тем лучше “прорисовано” изображение. Простыми словами, если сравнивать изображение двух камер с одинаковым количеством ТВ- линий (см. ниже), то более близкой к оригиналу, более красивой будет картинка у камеры с большей матрицей.

Количество ТВ-линий (ТВЛ, TVLines ).  В стандартном видеосигнале 625 строк – этот параметр неизменен для всех видеокамер, а вот количество элементов в каждой строке (по горизонтали, слева направо) и определяет параметр “количество ТВ-линий”.  Из практики, нормальная картинка получается при  400 и выше ТВ-линиях. Есть модели и с 600 ТВЛ, но далеко не всегда  это нужно. После передачи видеосигнала по кабельным линиям от камеры до устройства отображения, чёткость сигнала теряется. Чем больше длина кабеля, тем больше искажается и затухает видеосигнал в нём, и тем больше потеря качества изображения. При передаче по качественному коаксиальному кабелю, уже через 100 метров становится заметно ухудшение качества, а если длина кабеля больше, да к тому же и кабель какой-нибудь турецкий дешёвенький,  то в результате мы не увидим разницы между картинкой от камеры с 600ТВЛ и другой такой же на 380ТВЛ (если нужно передавать сигнал на расстояние от 150 до 1000м, то лучше использовать витую пару и преобразователи, но там тоже есть свои особенности).  Кроме того, качество картинки ухудшается и при оцифровке, особенно если используется дешевенькая система видеонаблюдения на основе дешевых бытовых АЦП (например BT878). Исходя из всего этого, в большинстве случаев оптимальным вариантом будут видеокамеры с 400 - 480 ТВЛ.

Минимальная освещенность. Этот параметр характеризует минимальное количество света на единицу поверхности, при которых видеокамера начинает хоть что-то “видеть”, измеряется в люксах (лк, lux). Здесь зависимость такая: чем меньше число, тем лучше чувствительность видеокамеры. Диапазон чисел у нынешних камер лежит между 1люкс и 0,0001люкс, и естественно, что для тёмных помещений или плохо освещенных улиц лучше выбирать камеру с меньшим числом люкс, а для хорошо освещенных мест нужно взять камеры с большим числом люкс. Например, для очень хорошо освещенного офиса достаточно 0,1люкс, когда освещение “не очень”, или видеокамера уличная, то хотя бы 0,01 люкс. На улицу в плохо освещенном месте лучше брать 0,005 люкс и ниже, неплохо бы и объектив с автодиафрагмой (АРД).

Ночной режим и подсветка.  Ночной  режим позволяет видеокамере при сильном снижении освещенности включить встроенную ИК-подсветку (если она есть),  и если видеокамера цветная, то она при этом переходит в черно-белый режим.

Дальность действия встроенной ИК-подсветки обычно от 2 до 10 метров – это зависит от типа и количества ИК-светодиодов. Камеры с ИК-подсветкой желательно устанавливать только внутри помещений, поскольку в теплое время года на улице ночью подсветка будет привлекать к себе ночных насекомых (комары, ночные бабочки и т.д.) и, как следствие, пауков, которые будут заплетать паутиной видеокамеру в надежде поймать этих самых ночных насекомых. Всё это движение вблизи объектива видеокамеры будет мешать нормальной работе детектора движения видеорегистратора.