Проектирование систем безопасности

Развитие СОТ отражает общую тенденцию движения электронных систем от аналоговых к цифровым. В среде специалистов идут споры о том, какие из систем охранного телевидения относить к цифровым, а какие — к аналоговым. В [14], например, предложено различать СОТ по типу сигнала в среде передачи на три класса: аналоговые, полуцифровые и цифровые.

Аналоговые СОТ

Структурная схема аналоговой СОТ соответствует простейшей телевизионной системе первого поколения (см.рис.1.4). Для передачи видеосигнала в ней применяется низкочастотный коаксиальный кабель или витая пара с соответствующим преобразователем уровней. Отличительной чертой аналоговых систем является полное отсутствие программируемых устройств. Все компоненты СОТ, включая средства обработки и архивирования изображения (с помощью специальных видеомагнитофонов на VHS-кассеты), реализованы на аппаратном уровне. Возможности аналоговых систем в отношении управления, обработки в режиме текущего времени и записи информации не соответствуют уровню развития микроэлектроники и вычислительной техники и не удовлетворяют современного потребителя.

Правильнее говорить об аналоговых телевизионных системах в прошедшем времени. Однако они отличаются высокой надежностью, простотой эксплуатации дешевизной, поэтому для охраны небольших объектов применяются и в наши дни.

Рисунок1.4. Аналоговая система охранного телевидения

Цифровые СОТ

Первую группу цифровых систем теленаблюдения составляют СОТ, в которых применяются аналоговые видеокамеры. Оцифровку, обработку, анализ и архивирование информации осуществляют либо программно-аппаратные устройства — DVR (digitalvideorecorder, или цифровой видео регистратор), оснащенные специальными платамивидеозахвата, которые устанавливаются в PCI-слот компьютера и могут оцифровывать информацию с 4–8 камер. При этом для обработки сигнала используются вычислительные мощности компьютера, а для хранения — его жесткий диск. В СОТ, построенной на базе DVR,аналоговые сигналы поступают на видеовходы цифровых регистраторов. Коммутация, анализ, сжатие и т. п. осуществляются в устройстве в цифровом виде на аппаратно-программном уровне. Для хранения видеоархива используются винчестеры большой емкости. Каждый DVR может насчитывать до 16 входов, количество регистраторов в системе зависит от требуемого количества видеокамер.

Подавляющее большинство цифровых регистраторов имеют сетевой интерфейс, могут управляться и программироваться от ПЭВМ, передавать изображение в компьютерную сеть, в том числе по сети Internet. При этом цифровые СОТ можно рассматривать как сети, функционирующие по технологии «клиент–сервер»: управление мощным программным или аппаратно-программным (на базе DVR) видеосервером и непосредственно контроль изображения оператором системы могут осуществляться удаленно, в том числе из другого города.

Рисунок1.5. Цифровая система охранного телевидения

В настоящее время все большую популярность приобретают цифровые СОТ (см.рис.1.6), которые используют IP-камеры, отличающиеся от аналоговых тем наличием в своем составе устройства оцифровки видеосигнала и  IP-интерфейса. Камерам назначают свой уникальный сетевой адрес, и они становятся полноправными компонентами глобальной сети Internet. Видеосигнал, сформированный IP-камерой, может быть передан в реальном масштабе времени в любую точку планеты, если это позволяет скорость прохождения IP-пакетов. При этом дополнительных устройств (видеокоммутаторов, видеорегистраторов) не требуется.

Рисунок1.6. Система охранного телевидения на базе IP-камер

Следует отметить, что цифровые телевизионные системы в силу непрерывного развития цифровых технологий и микроэлектроники успешно конкурируют с аналоговыми и по надежности и по цене. Кроме того, потребность интеграции СОТ в мощные и управляемые из единого центра охранные комплексы неизбежно влечет за собой необходимость обмена видеоданными в унифицированной форме, каковой в настоящее время является цифровое представление информации.

3. Место СОТ в системе охраны объектов

Любой подлежащий охране объект подвержен воздействию целого комплекса угроз, различных по своей природе и негативным последствиям. Кроме несанкционированного проникновения злоумышленника в охраняемые зоны, к числу опасностей следует отнести пожары, аварии инженерно-технического оборудования, катаклизмы погоды, проблемы с электроснабжением, другие экологические и техногенные факторы. Адекватным способом обеспечения безопасности объекта должен быть комплекс мер, воплощающих различные защитные механизмы и препятствующих реализации всех видов угроз.

В общем случае комплекс защитных мер может складываться из специализированных систем и подсистем безопасности, каждая из которых выполняет только одну из стандартных задач защиты объекта. Примером автономных систем физической защиты(СФЗ) могут служить так называемые электронные системы безопасности: охранно-пожарная сигнализация (ОПС), система контроля и управления доступом (СКУД), охранное телевидение. Автономность систем безопасности обеспечивает определенный уровень устойчивости комплекса физической защиты в целом к различным неблагоприятным воздействиям и вместе с тем приводит к их функциональной избыточности: каждая из систем должна иметь свои подсистемы управления, отображения, бесперебойного электропитания, обработки и хранения баз данных.

Разрешить противоречие устойчивости и избыточности, присущее автономным подсистемам безопасности, позволяет их совместное функционированиена уровне настройки и привязки к объекту, обработки и представления информации, управления периферийными устройствами. Объединение (интегрирование) систем охраны объекта в единый программно-аппаратный комплекс позволяет не только сэкономить средства на построение совместно действующих подсистем, средств и устройств, но и решать поставленные задачи на качественно ином уровне путем предварительного планирования и автоматизации реакции на тревожные события, управления, контроля и координации всеми охранными устройствами от единого центра, централизованной выдачи команд на периферийные исполнительные устройства.

При описании электронных систем безопасности крупных объектов специалисты выделяют четыре архитектурных уровня их построения: три уровня «интеллектуального» управленияи один уровень компонент(см.рис.1.7):

• уровень систем;
• уровень подсистем;
• уровень локальных процессоров;
• уровень компонент.

Уровень компонент представляет собой набор телекамер с объективами и устройства для их позиционирования в местах установки: кронштейны, поворотные устройства, защитные контейнеры и др. Уровень компонент включает также линии передачи видеосигналов: набор оптоволоконного оборудования, оборудование для передачи видеосигналов по линиям типа «витая пара» и др.

Уровень локальных процессоровнаделен «интеллектом», достаточным для контроля и распределения сигналов, поступающих с нижестоящего уровня, от телекамер, поворотных устройств и т. д. В автоматическом режиме поддерживается необходимый уровень видеосигнала, осуществляется преобразование интерфейсов, контроль работоспособности усилительных устройств, телеметрических приемников.

Рисунок1.7. Уровни интеграцииэлектронных систем безопасности

Уровень подсистем является основным функциональным уровнем системы телевизионного наблюдения.

На этом уровне:

• обрабатываются поступающие со всех ТВК видеоданные;
• принимаются решения по управлению устройствами уровней локальных процессов и компонент на базе программ и инструкций (установок) с верхнего уровня;
• формируется и хранится рабочая база данных;
• обеспечивается автономная работа своего участка в случае разрыва связи с верхним уровнем.

На уровне подсистем работают специализированные мультиплексоры и цифровые регистраторы с высоконадежным и быстродействующим программным обеспечением. Они управляются с помощьюкак графического интерфейса, так и собственных клавиатур, включая и выносные клавиатуры дистанционного управления.При нарушении связи с верхним уровнем подсистема остается работоспособной в автономном режиме по всем своим основным параметрам. На уровне подсистем СОТ может взаимодействовать со смежными системами, например по сигналам тревоги от средств охранной сигнализации осуществлять видеорегистрацию событий.

Уровень систем.На верхнем интеллектуальном уровне система охранного телевидения телевизионного наблюденияинтегрируется в единый комплекс физической защиты объекта. Интегрирование осуществляется на программном уровне. В составе интегрированногокомплексаСОТ выполняет следующие функции:

• взаимодействует с другими системами комплекса физической защиты (системой контроля доступа, системой обнаружения проникновения, системой радиационного контроля и др.);
• управляет нижними иерархическими уровнями по своей вертикали;
• взаимодействует с удаленными рабочими станциями служб безопасности разного уровня подчиненности в части передачи телевизионных сигналов в виде «живого» или зарегистрированного видеоизображения.

Взаимодействие СОТ с системой контроля и управления доступа (СКУД) можно наглядно показать на примере функционирования управляемых точек прохода.Для совершения санкционированного входа/выхода через точку доступапользователь СКУД должен предъявить личный идентификатор. Достоверность правильного решения о допуске или запрете системой «технические средства – оператор» значительно повысится, если одновременно с этим на экран монитора оператора будет выводиться изображение лица человека с телекамеры, установленной на точке доступа. Кроме того, весь процесс доступа может автоматически регистрироватьсяв видеоархив телевизионной системы наблюдения.

Взаимодействие СОТ с системой охранной сигнализации можно проследить на примере функционирования периметровых средств обнаружения. При попытке преодоления рубежа охраны человеком-нарушителем  система охраны вырабатывает сигнал тревоги. По этому сигналу на экране монитора с графическим изображением плана объекта автоматически отмечается место нарушения, а на экрантревожного монитора выводится изображение телекамеры,сопряженной со сработавшим участком периметра. Это дает дежурной службе объекта возможность визуального анализа сложившейся на «тревожном» участке ситуации в реальном масштабе времени, принять адекватные меры к задержанию нарушителя и, что также немаловажно, отличить боевую тревогу от ложного срабатывания. Автоматическаявидеорегистрация«тревожной» ситуации поможет выявить слабые места в системе защиты периметра объекта, арсенал методов и средств нарушителя, просчеты в системе охраны.

Связь между системами и уровнями осуществляется по внешним стандартным интерфейсам. Многие системы используют последовательный интерфейс RS-485, часто применяется стандартный сетевой протокол TCP/IP. Управление нижними иерархическими уровнями заключается во введении установок и настроек, формировании команд управления в пределах полномочий, выделенных оператору главного контрольного центра СОТ. Оператор главного контрольного центра на экране монитора имеет возможность просмотра видеоизображения любой телекамеры объекта по своему выбору, удаленного управления контроллерами и коммутаторами, а такжеархивами и видеорегистраторами, вызывая любое зарегистрированное ранее изображение на экран дополнительного монитора.

Оператору поста в соответствии с его функциональными обязанностями предоставлены меньшие полномочия. В первую очередь СОТ позволяет ему наблюдать за событиями, происходящими на вверенном ему посту, уточнять обстановку в точках доступа и охраняемых зонах при поступлении с них сигналов нештатных ситуаций. Оператор поста может управлять режимами работы мониторов, выводить на тревожный монитор изображения с желаемых ТВК, управлять поворотными устройствами и трансфокаторами телекамер.

Многоуровневая структура системы охранного телевидения поддерживается модульной архитектурой,благодаря гибкости которойСОТ быстро конструируются из определенного набора модулей и блоков и легко адаптируются практически под любые условия и объекты разного масштаба. В процессе эксплуатации легко наращивается объем оборудования иувеличивается функциональность системы путем подключения различных типов регистрирующих и исполнительных устройств.

МногоуровневаяСОТ обеспечивает:

• наблюдение за большим количеством помещений, открытых площадок и участков периметра;
• оперативное оценивание складывающейся на объекте ситуации;
• накопление документальных видеоматериалов для их дальнейшего использования при анализе нештатных ситуаций;
• разграничение доступа персонала к режимам программирования работы СОТ и к ее видеоархивам;
• оперативный инструктаж сотрудников о порядке действий в различных ситуациях путем автоматического вывода на монитор подсказок и текста инструкций.

На сегодняшний день большинство охраняемых объектов оборудуются не только системами охранного телевидения. Редко СОТ играет роль самостоятельной системы безопасности, осуществляющей также обнаружение нарушителя путем анализа видеоизображения. Функции обнаружения нарушителя дешевле и надежнее выполняются средствами охранной сигнализации, а контроль и управление доступом — СКУД. СОТ используется в интегрированных системах безопасности для визуального контроля в реальном масштабе времени и регистрации событий. Споры, какая из систем важнее, уже утихли среди специалистов систем физической защиты. За основу интегрированной системы охраны следует принимать технические средства охранно-пожарной сигнализации. Технические средства телевизионного наблюдения входят в ИСО второго и третьего уровней.

Таблица1.2 – Уровни интегрированных систем охраны