Топология информационной сети создается на основе информации о трех ее составляющих:

– величина максимального потока, создаваемого всеми видеокамерами СВ;

– величина максимального потока, который способна транслировать сеть (пропускная способность);

– величина максимального потока на один порт, который способно обеспечить сетевое оборудование.

Результирующее значение потока от каждой камеры зависит от ее разрешающей способности, от используемых алгоритмов сжатия, выбранной частоты кадров, интенсивности движения в поле зрения камеры (трансляция звука увеличивает общий трафик) [21].

Ниже приведена таблица для определения скорости информационного потока от каждой камеры.

Таблица 3 ­­– Скорость потока Мбит/с для кодека Н.264

Приведенные в таблице скорости потоков соответствуют интенсивности движения в кадре выше среднего значения при степени сжатия, не создающего видимые артефакты на изображении.

Суммарная скорость информационных потоков IP-видеокамер рассчитывается по формуле:

Для предотвращения непредвиденных перегрузок от изменения интенсивности движения перед видеокамерами, целесообразно значение скорости потока увеличить на 25–30 %.

Суммарная скорость потоков от всех видеокамер данного проекта при частоте кадра 24 к/с с учётом субпотока равна 140 Мбит/с, следовательно при увеличении на 30% получаем 160 Мбит/с. Неэкранированная витая пара обеспечивает пропускную способность до 100 Мбит/с.

Расчёт количества информационных подсетей определяется по следующей формуле [30]:

Для заданного проекта необходимо создавать не менее 2 подсетей.

Разделение/объединение потоков осуществляют коммутаторы, для которых в характеристиках указана максимальная загрузка порта. При загрузке всех портов коммутатора общий информационный поток не должен превышать значение максимальной пропускной способности коммутатора.

3.3.2 Проектирование телекоммуникаций

Проектирование структурированной кабельной системы выполнено в специализированном ПО nanoCAD СКС [20]. Специализированное программное обеспечение nanoCAD СКС – САПР позволяет повысить эффективность труда при проектировании структуированных кабельных систем, включает собственное графическое ядро, что делает nanoCAD СКС независимым от других графических систем.

В nanoCAD СКС сочетаются удобный, специально сконструированный интерфейс, точно подобранные и настроенные инструменты графического отображения, а также средства для выполнения необходимых расчетов при подборе оборудования.

Программный продукт nanoCAD СКС позволяет решать следующие задачи:

– консолидация информации по проекту;

– создание системы кабельных каналов;

– проектирование горизонтальной подсистемы;

– проектирование магистральной подсистемы здания;

– проектирование распределительных пунктов этажа и здания;

– проектирование магистральных кабелей и кроссов телефонии здания;

– автоматическая трассировка кабелей;

– автоматическое составление отчетных документов (спецификация, кабельные журналы, схемы компоновки монтажных конструктивов, структурная схема).

Кабельные линии связи должны быть проложены в соответствии с схемой размещения на объекте видеокамер и согласованных телекоммуникационных узлов, а также в соответствии с требованиями стандарта ISO 11801.

Структурированная кабельная система строится по иерархическому принципу «звезда» [23] и состоит только из горизонтальной подсистемы. Горизонтальная кабельная подсистема выполняется четырех парным кабелем Hyperline UTP4–C6–S23–IN–LSZH–GY–305. Максимально допустимая длина горизонтального кабеля, согласно стандарту EIA/TIA–568–В.2.1, – не более 90 м (с учетом дины патч–корда от розетки до камеры). Для организации СКС проектом предусматривается установка двух коммутационных узлов, отображенных в приложении. Первый коммутационный узел расположен в серверном шкафу, для второго используется настенный шкаф телекоммуникационный настенный разборный 6U. Промаркированный кабель заводится и расшивается в патч-панели. В местах подключения видеокамер витая пара обжимается коннектором RJ–45.

Все кабельные линии СКС прокладываются в проволочном лотке 50х50, спуски выполняются в кабель-каналах. Кабельные линии прямолинейные или с углом поворота не более 90°. В Приложениях В и Г приведен чертёж линий СКС и результаты электротехнических расчётов.

3.3.3 Расчёт питания по POE и подбор активного оборудования

Power over Ethernet – технология, позволяющая подавать напряжение на сетевые устройства, в том числе, и цифровые камеры видеонаблюдения, по витой паре.

Существует 4 класса PoE: 1, 2, 3 и 0. Каждой цифре соответствует диапазон мощности, доступной конечному устройству и мощности, которая подается на порт источника питания [22].

Классы POE представлены в таблице 4.

Таблица 4 ­­– Классы потребления мощности питаемых устройств

Подключение питаемого устройства происходит в несколько этапов:

1. Проводится проверка устройством, подающим напряжение, подключения цифровой камеры (или другого сетевого устройства) путем подачи электрического сигнала напряжением от 2.8 до 10 вольт и определяется входное сопротивление, которое должно быть от 19 до 26.5 кОм

2. Затем производится определение класса цифровой камеры в зависимости от потребляемой ею мощности. Если же устройство будет потреблять ток большей мощности, чем предусмотренный для данного класса, то питание будет отключено.

3. На последнем этапе проверки подаётся полное напряжение, но и здесь происходит контроль потребления. Если цифровая камера (или другое сетевое устройство) в течение 400 мс будет потреблять ток менее 5 мА или ток более 400 мА в течение 75 мс, то питание, будет отключено.

Необходимые этапы при расчете питания PoE:

– изучить спецификацию питающихся по PoE устройств и устройств, подающих PoE-питание;

– рассчитать суммарное потребление по PoE-технологии всех оконечных устройств, и это суммарное потребление мощности не должно превышать возможности питающего устройства. При этом бюджет мощности PoE–коммутатора необходимо использовать не более чем на 75%, а в случае длительной эксплуатации – не более чем на 60%;

– изучить спецификацию PoE-коммутатора по параметру «максимальная мощность PoE-питания конкретных портов»;

– расчет необходимо производить, учитывая пиковую нагрузку.

Существует 2 вида коммутаторов, обеспечивающих PoE – один, работающий с гарантированной пропускной способностью канала, другой – с суммарной мощностью.

Камеры Hikvision поддерживают питание по РоЕ стандарта 802.3af. Максимальная потребляемая мощность моделей Hikvision, с включенной ИК-подсветкой составляет 7 Вт.

В соответствии с расположением камер и кабельных линий необходимо два коммутатора с поддержкой технологии PoE, один на 9 камер, при этом каждый порт PoE подает питание мощностью до 7 Вт при общем бюджете коммутатора 91 Вт, второй – на 42 Вт.

Для проекта использовано активное сетевое оборудование из линейки Dlink [29]:

– настраиваемый коммутатор DGS–1100–08P с 8 портами 10/100/1000 Base–T с поддержкой PoE 802.3af (15,4 Вт), PoE-бюджет 64 Вт;

– настраиваемый коммутатор EasySmart с 24 портами 10/100/1000Base–T и 2 комбо-портами 1000Base–T/SFP (24 порта с поддержкой PoE 802.3af/802.3at (30 Вт), PoE-бюджет 370 Вт). Незадействованные порты в системе видеонаблюдения будут использованы в локальной вычислительно сети.

Для защиты коммутаторов и другого электронного оборудования от перерывов в энергоснабжении, снижения напряжения в сети, кратковременных провалов напряжения и скачков напряжения и тока необходим источник бесперебойного питания (ИБП).

Время работы ИБП от аккумулятора рассчитывается, по следующей формуле:

Максимально потребляемая мощность 24 портового коммутатора равна 107,6 Вт, поэтому для его бесперебойного питания в течение часа при отсутствии электроснабжения необходим источник бесперебойного питания с общей емкостью аккумуляторных батарей:

В APC Schneider Electric Smart–UPS SC 450VA 230V – 1U Rackmount входят 4 аккумулятора общей емкостью , кроме того данный источник бесперебойного питания имеет стоечное исполнение высотой 1U.

3.4 Анализ и выбор программного обеспечения управления системой

3.4.1 Обоснование выбора программного обеспечения и подбор сервера СВ

В техническом задании проекта указано, что доступ к определённым камерам по согласованию со службой безопасности должен быть предоставлен сотрудникам службы безопасности ООО «Ратимир» г.Владивосток. На заводе ООО «Ратимир» используется СВ TRASSIR. TRASSIR – распределенная система видеонаблюдения. Её архитектура предусматривает возможность объединения в единую сеть произвольного числа видеосерверов.

Компания DSSL (разработчик по TRASSIR) является технологическим партнером HikVision, согласно партнерскому соглашению на территории РФ при покупке IP-камеры HikVision предоставляется лицензия на подключение к ПО TRASSIR.

Соответствие ПО техническому заданию:

– TRASSIR является кроссплатформенной системой;

– поддерживает аналоговые и IP-камеры любого разрешения;

– запись до 128 каналов с IP видеокамер и видеосерверов;

– располагает мобильными приложениями для гаджетов на базе Android и iOS;

– поддержка MultiStor (пользователь сам выбирает с каким качеством и сколько времени хранить видео), кроме того при наличии нескольких накопителей запись с каждой камеры ведется по очереди на каждый из них, за счет этого в случае выхода из строя одного из накопителей, теряется только часть информации, информация на других сохраняется;

– в состав входит модуль автоматической диагностики и мониторинга для СВ;

– поддерживает многопользовательский режим с возможностью разграничения прав доступа;

– многозадачность, позволяет пользователю одновременно наблюдать в реальном времени за охраняемым участком, вести запись в видеоархив и просматривать фрагменты из архива;

– структура программного обеспечения выполнена таким образом, что управление всеми процессами системы можно осуществлять с одной рабочей станции (все операции, включая мониторинг, запись архива, просмотр архива, настройки, доступ по сети, просмотр архива по сети, а также взаимодействие с интегрированными системами безопасности осуществляются параллельно в одной программе в едином интерфейсе).

– используется набор стандартных инструментов: детекторы быстрого и медленного движения, детектор оставленных предметов;

– широкий спектр настроек для каждого видеоканала: яркость, контрастность, цветность, сжатие, скорость записи, настройки детекторов и др.;