2.3. ОБОРУДОВАНИЕ УПРАВЛЕНИЯ И КОММУТАЦИИ ВИДЕОСИГНАЛА

 

Современные системы охранного телевидения могут состоять из десятков и сотен телевизионных камер. В этом случае невозможно обойтись без уст­ройств управления и коммутации видеосигналов, поскольку если выводить изо­бражение от каждой телевизионной камеры на отдельный видеомонитор, то ни один оператор не в силах будет контролировать ситуацию на охраняемом объ­екте. Реально, оператор способен контролировать ситуацию на одном-двух ви­деомониторах. Следовательно, информация из остальных охраняемых зон бу­дет безвозвратно потеряна.

С записью изображений ситуация та же: без использования устройств управления и коммутации в системе из 100 телевизионных камер должно быть 100 видеомагнитофонов! Даже если пользователь в силах (точнее в средствах) купить такую гору оборудования, то ему еще понадобиться несколько человек, для просмотра этих 100 видеокассет ежедневно.

Следовательно, использование устройств управления и коммутации ви­деосигналов не вызывает сомнения, поскольку они, даже при небольшом коли­честве телевизионных камер в системе, позволяют существенно облегчить ра­боту оператора, уменьшить стоимость системы в целом, синхронизировать ра­боту системы охранного телевидения с другими системами безопасности объ­екта (системами охранно-пожарной сигнализации, контроля и управления дос­тупом и др.).

Устройства управления и коммутации видеосигналов - это устройства, управляющие потоками информации в СОТ: сигналами изображения, сигнала­ми тревоги и управляющими сигналами. Общая структурная схема устройства управления и коммутации приведена на рис. 2.1.

Устройства управления и коммутации подразделяются на:

-  последовательные переключатели (Switcher);

-  видеоквадраторы (Quad spliter);

-  мультиплексоры (Multiplexer);

-  матричные коммутаторы (Matrix switcher).

 

Последовательный переключатель - это устройство, позволяющее по­следовательно автоматически или вручную подключать источники видеосигна­ла к входу видеомонитора на определенное время (по ГОСТ 51558-2000).

Последовательный переключатель - самый простой тип устройств управ­ления и коммутации, позволяющий строить системы, в которых оператор будет последовательно наблюдать за всеми охраняемыми зонами объекта, а видео­магнитофон - записывать только то, что в данный момент времени видит опе­ратор на экране видеомонитора (рис. 2.2). В итоге информация из охраняемых зон, изображений которых в данный момент времени нет на экране видеомони­тора, бесследно теряется.

бражения от телевизионных камер с временем предъявления изображений 10 с. Тогда охраняемая зона находится без наблюдения 75 % времени, т.е. под наблюдением 10 с и без наблюдения 30 с.

За эти 30 с в охраняемой зоне могут происходить любые события, а опе­ратор, честно следящий за изображением на экране видеомонитора, ничего не увидит. Данный недостаток последовательных переключателей можно компен­сировать двумя способами:

1.  Уменьшить время предъявления изображений. Однако, уменьшая вре­мя предъявления изображений мы тем самым увеличиваем нагрузку на опера­тора, т.к. за короткое время ему сложно будет разобраться в ситуации в охра­няемой  зоне.

2.  Помочь оператору увидеть тревожную ситуацию. Для этого в последо­вательных переключателях имеется возможность подключения извещателей охранной сигнализации и связи их с телевизионными камерами (т.е. каждый из­вещатель связывается с той телевизионной камерой в зоне наблюдения кото­рой он находится). Тогда при срабатывании какого-либо охранного извещателя изображение от телевизионной камеры, связанной с этим извещателем, будет немедленно выведено на экран основного или дополнительного ("тревожного") видеомонитора, не зависимо от текущего изображения на экране.

Современные последовательные переключатели имеют также ряд допол­нительных функций, помогающих оператору, таких как:

1.  Наличие встроенного генератора символов, времени, даты.

2.  Наличие входа синхронизации.

3.  Автоматическое и ручное "замораживание" кадра на экране видеомони­тора.

4.  Контроль пропадания видеосигнала. Т.е. пропадание входного видео­
сигнала последовательный переключатель воспринимает как тревожную ситуа­цию.

Квадратор - это устройство, позволяющее одновременно выводить на эк­ран видеомонитора изображения от четырех источников видеосигнала, разме­щая их в соответствующих сегментах экрана (по ГОСТ 51558-2000).

В отличии от последовательного переключателя, с помощью квадратора оператор видит постоянно изображения всех четырех охраняемых зон объекта (рис. 2.3).

 

Квадратор осуществляет цифровую обработку видеосигнала (квадрирование), поэтому на входе сигнал от телевизионных камер представляется в циф­ровом виде, а на выходе квадратора формируется аналоговый полный видео­сигнал.

Существуют два типа квадраторов: квадраторы последовательного дейст­вия и квадраторы реального времени.

В квадраторе последовательного действия "оцифровка" изображений про­исходит последовательно по одному кадру от каждой телевизионной камеры, затем обработка (формирование квадрированного изображения) и формирова­ние выходного полного видеосигнала. При этом период смены изображений на экране видеомонитора будет равен 0.16 с, т.е. частота кадров будет равна 6.25 Гц. Из-за этого изображение на экране видеомонитора получается "дерга­ным", что приводит к преждевременной усталости оператора.

В квадраторе реального времени "оцифровка" изображения от всех теле­визионных камер происходит параллельно, поэтому и частота кадров не меня­ется и равна 25 Гц.

Существенным недостатком всех квадраторов является то, что изображе­ние на экране видеомонитора имеет разрешение в 2 раза ниже исходного. Т.е. если разрешение телевизионных камер в системе 400 телевизионных линий, то после прохождения видеосигналов через квадратор в режиме квадрированного видеоизображение на экране видеомонитора будет уже 200 ТВЛ (это без учета потерь в линиях связи, видеомониторе и других технических средствах СОТ).

При этом качество изображения на экране видеомонитора ухудшится, т.е. не будут различаться мелкие детали изображения.

Данный недостаток квадраторов устраняется с помощью подключения к квадратору извещателей охранной сигнализации и связи их с телевизионными камерами (рис. 2.4). Тогда при срабатывании охранного извещателя, изображе­ние от связанной с ним "тревожной" телевизионной камеры выводится, как пра­вило, на дополнительный ("тревожный") видеомонитор в полноэкранном режи­ме, т.е. без потери разрешения и записывается на видеомагнитофон (рис. 2.5).

 

Современные квадраторы имеют также ряд дополнительных функций, по­могающих оператору, таких как:

1.  Автоматическое и ручное "замораживание" кадра на экране видеомони­тора.

2.  Контроль пропадания видеосигнала. Т.е. пропадание входного видео­сигнала квадратор воспринимает как тревожную ситуацию.

3. Цифровое увеличение изображения на экране видеомонитора.
\ 4. Встроенный последовательный переключатель.

5. Балансировка яркости изображения от всех телевизионных камер (т.е. создание равнояркого квадрированного изображения).

Мультиплексор - это устройство, позволяющее записывать сигналы от нескольких ТВК на один видеомагнитофон (мультиплексирование) путем записи последовательно по одному кадру изображения от каждой ТВК, воспроизводить мультиплексированное изображение и обрабатывать сигналы извещения о тре­воге (по ГОСТ 51558-2000).

Мультиплексор - это цифровой последовательный переключатель с периодом предъявления изображения равным времени кадра изображения (0.04 с) и возможностью создания полиэкранного изображения на экране ви­деомонитора. Схема работы четырехканального мультиплексора приведена на рис. 2.6.

Кадры изображения от телевизионных камер последовательно "оцифро­вываются". Из "оцифрованных" кадров формируется полиэкранное изображе­ние (2x2, 3x3, 4x4, картинка в картинке и др.) на экране видеомонитора. А на видеомагнитофон записывается последовательно по кадру изображения от ка­ждой телевизионной камеры, что, в отличии от квадратора, не ухудшает раз­решения изображения от телевизионных камер.

Существуют два типа мультиплексоров: симплексные и дуплексные.

Симплексный мультиплексор позволяет в один момент времени выпол­нять только одну операцию: либо мультиплексировать изображения от телеви­зионных камер системы для записи его на видеомагнитофон, либо демультип­лексировать изображение, получаемое от видеомагнитофона, для просмотра ранее записанных видеокассет.

Дуплексный мультиплексор содержит два канала мультиплексирования (как бы два симплексных мультиплексора). Поэтому в одно и то же время с по­мощью дуплексного мультиплексора возможно записывать мультиплексиро­ванные изображения от телевизионных камер на один видеомагнитофон, и про­сматривать ранее записанные видеокассеты на другом видеомагнитофоне. Запись кадров изображения на ленту видеомагнитофона схематично представлено на рис. 2.7 А). Недостатком данного способа записи является по­теря части видеоинформации при большом количестве подключенных камер.

Имеется 16 канальный мультиплексор. Время одного кадра изображения равно 0.04 с. Т.е. кадр изображения от каждой телевизионной камеры записы­вается на видеомагнитофон через каждые 0.04x15 = 0.6 с. Человек, движущий­ся со скоростью 1,5 м/с пройдет за это время 0.9 м. Вроде бы не так много. Но теперь представим, что видеомагнитофон находится в режиме длительного времени записи 24Н. Тогда это расстояние увеличиться в 8 раз и составит 7.2 м! А если объектом наблюдения будет не человек, а машина (скорость дви­жения 60 км/ч) проедет за это время расстояние 10.2 м (81.6 м - если видео­магнитофон в режиме 24-часого времени записи).

В результате этого можно сделать вывод, что мультиплексор возможно использовать только при наблюдении ситуаций со слабой динамикой. При на­блюдении быстро изменяющихся ситуаций мультиплексор в сочетании с ви­деомагнитофоном, находящимся в режиме длительного времени записи, может оказаться не пригоден.

Для устранения выше указанного недостатка в большинстве современных мультиплексоров имеется встроенный обнаружитель активности. При обнару­жении перемещений в охраняемой зоне обнаружитель активности (в отличии от обнаружителя движений) не выдает сигнал тревоги, а настраивает мультиплек­сор для более частой записи "тревожной" телевизионной камеры (на рис. 2.7 Б) ТВК 1). В этом случае информация от этой телевизионной камеры практически не теряется.

Также как последовательные переключатели и квадраторы, мультиплек­соры имеют входы для подключения извещателей охранной сигнализации. В этом случае, при сработке извещателя, связанного с какой-либо телевизион­ной камерой, изображение от нее выводится на дополнительный видеомонитор в полноэкранном режиме, видеомагнитофон переводится в режим записи в ре­альном времени, оператору выдается сигнал "Тревога".

Современные мультиплексоры имеют также ряд дополнительных функ­ций, помогающих оператору, таких как:

1.  Автоматическое и ручное "замораживание" кадра на экране дополни­тельного видеомонитора.

2.  Контроль пропадания видеосигнала. Т.е. пропадание входного видео­сигнала квадратор воспринимает как тревожную ситуацию.

3.  Цифровое увеличение изображения на экране дополнительного видео­монитора.

4.  Балансировка яркости изображения от всех телевизионных камер (т.е. создание равнояркого квадрированного изображения).

Матричный коммутатор - это многофункциональное устройство, позво­ляющее подключать любой вход к любому выходу системы, управлять ТС сис­темы и обрабатывать сигналы извещения о тревоге по определенной програм­ме (по ГОСТ 51558-2000).

Матричные коммутаторы предназначены для построения гибких и легко наращиваемых систем охранного телевидения.

При программировании матричного коммутатора администратор системы задает:

-  последовательности вывода видеосигналов от телевизионных камер на
видеомониторы и видеомагнитофоны;

-  предустановки для поворотных устройств и трансфокаторов;

-  возможность (или невозможность) доступа к изображению (управлению)
группами телевизионных камер с различных клавиатур;

-  систему паролей доступа к информации;

-  последовательность вывода "тревожных" телевизионных камер и "тре­вожные" видеомониторы и др.

Матричные коммутаторы могут хранить несколько последовательностей работы, которые могут быть запущены автоматически в прямом или обратном направлении в заданное время суток или день недели. Например, после закрытия выставки или музея в 19-00 необходимо последовательно вывести на экран видеомонитора изображение от всех телевизионных камер, расположенных в экспозиционных залах.

Программирование и управление матричными коммутаторами осуществ­ляется с помощью встроенных (на лицевой панели) или выносных клавиатур. Поскольку к матричному коммутатору возможно подключение нескольких кла­виатур управления, возможно при программировании системы формирование нескольких рабочих мест с определенными правами доступа и обязанностями, например:

1. Рабочее место дежурного оператора группы телевизионных камер.
Здесь доступны только функции просмотра изображения от определенной

группы телевизионных камер и, возможно, управление ими.

2. Рабочее место дежурного оператора.

Здесь доступны функции просмотра изображения от всех групп телевизи­онных камер и, возможно, управление ими.

3.  Рабочее место администратора системы. Доступны функции программирования и настройки системы.

4.  Рабочее место собственника объекта.

Здесь доступны все функции просмотра изображений, управления телеви­зионными камерами, программирования и настройки системы.

При выборе того или иного устройства управления и коммутации проекти­ровщику СОТ необходимо ответить на следующие вопросы:

1. Какое устройство управления и коммутации должно быть в системе?

При числе телевизионных камер до 4 при проектировании системы для объекта с небольшими материальными ценностями и слабой динамической об­становкой рекомендуется использовать последовательные переключатели со­вместно с установленной на объекте системой охранной сигнализации.

При необходимости записи на видеомагнитофон изображений с телевизи­онных камер числом до 4 используются квадраторы (возможно совместно с системой охранной сигнализации), числом от 4 до 16 и слабой динамической обстановкой - видеомультиплексоры.

При количестве телевизионных камер в системе охранного телевидения более 16 независимо от динамики событий на охраняемом объекте рекоменду­ется использовать матричные коммутаторы.