Разработка системы охранного IP видеонаблюдения удаленных объектов организации

Министерство образование и науки РФ

 Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение  высшего профессионального образования 

 Тульский государственный  университет 

 Политехнический институт 

 

 Факультет «Транспортных  и технологических систем»

 

 Кафедра «Технология  полиграфического производства

 и защиты информации»

 

 КУРСОВАЯ РАБОТА

 

 по дисциплине:

 «Инженерно-техническая  защита информации»

 на тему:

 «Разработка системы  охранного IP видеонаблюдения удаленных  объектов организации»

 

 Выполнил: студент гр. 622221с

 Морозов Е.В.

 

 «_____» _____________20__ г.

 

 Проверил: доц. Селищев  В.А.

 

 «_____» _____________20__ г.

 

 Тула 2013

 Оглавление

 

 Введение……………………………………………………………………….….3

1. Системы охранного телевидения…………………………………………....4

2. Аналоговые системы  видеонаблюдения……………………………….……5

3. Цифровые системы видеонаблюдения  …………………………….………..7

4. Устройство и основные  принципы работы элементов телевидения……...9

5. Синхронизации LINE LOCK………………………………………………..17

6. Среды передачи телевизионных  сигналов……………………………….. .24

7. Принципиальное устройство  волокон…………….. ……………………...27

8. Волокно со сглаженным  импульсом.........................................................28

9.Одномодовое оптоволокно…………………………………………….…….29

10. Оцифровка сигнала…………………………………………………………30

 Заключение………………………………………………………………………34

 Список литературы……………………………………………………………..35

 

 Введение

 

 Системы телевизионного  наблюдения предназначены для  обеспечения безопасности на  объекте. Они позволяют наблюдателю  следить за одним или несколькими  объектами, находящимися порой на  значительном расстоянии как  друг от друга, так и от места  наблюдения. В настоящее время  системы телевизионного наблюдения  не являются экзотикой, они находят  все более широкое применение  во многих сферах человеческой  жизни. Наиболее простая система  телевизионного наблюдения - это  камера, подключенная к телевизору  или монитору, такая система позволяет  наблюдать за ребенком или  автомобилем возле дома.

 Электронные системы

наблюдения позволяют выполнять и другие не менее важные и более сложные задачи. Например, наблюдение за несколькими больными одновременно, движением транспортных потоков на оживленных магистралях или в портах. Существует целый ряд применений систем видеонаблюдения в научных исследованиях и в промышленности, например, для контроля за технологическими процессами и управления ими. При этом наблюдение может производится в условиях низкой освещенности или в средах, где присутствие человека не допускается. Успешно эти системы используются в магазинах, в казино, в банках, на автостоянках. Малокадровые системы для дома и офиса способствуют повышению безопасности и создают дополнительные удобства.

 Однако основной задачей, с которой должна справляться  система телевизионного наблюдения, и именно для этих задач  они и создавались, - это обеспечения  физической безопасности объекта, как самостоятельно, так и при  совместной работе с другими  системами безопасности.

 

1. Системы охранного телевидения.

 Можно выделить основные  преимущества систем видеонаблюдения  перед другими средствами безопасности. Это автоматическое обнаружение  и видео контролирование событий, мгновенное обнаружение несанкционированного  проникновения на охраняемую  территорию, исключение ложных срабатываний  за счет интеллектуальной обработки  поступающих информационных потоков, наглядное отображение всей обрабатываемой  информации, возможность тесной  интеграции с другими подсистемами безопасности. Среди недостатков таких систем можно выделить затрудненную работу в неблагоприятных погодных условиях, например, туман.

 Основными критериями  систем видеонаблюдения при их  разработке являются надежность, информативность, достоверность и  своевременность.

 Первый критерий достигается  при использовании только самых  лучших компонентов от ведущих  мировых производителей, использованием  проверенных на практике и  глубоко продуманных конструктивных  решений. Все это позволяет достигнуть  наибольшего времени работы системы  между отказами и минимального  периода

восстановления.

 Соблюдение второго  критерия позволяет обеспечить  одновременную и непрерывную  работу видеодетекции движения, видеозаписи, отображения на экран, воспроизведения и резервного архивирования по каждой из подключенных камер.

 Достоверность – основной  критерий для оператора системы  и работников службы безопасности  объекта на котором установлена система видеонаблюдения. Достигается путем минимизации ложных срабатываний за счет интеллектуальных алгоритмов обработки потоков видеоинформации, увеличения изображения при условиях недостаточной видимости.

 Своевременность обеспечивает  прямой доступ авторизованных  лиц к видео архивам, показ  предыстории событий т.е. видеозаписи которая была получена за несколько секунд до срабатывания тревоги, возможность принятия решения системой самостоятельно без участия оператора, согласно заложенному алгоритму.

 В настоящее время  используется два принципа построения  систем видеонаблюдения: аналоговые  и цифровые. Далее вкратце будут  показаны и описаны схемы построения  этих систем, также попытаемся  выделить основные преимущества  и недостатки каждого вида  построения.

 

2. Аналоговые системы  видеонаблюдения.

 

 Система состоит из  следующих элементов:

 Видеокамера, она является  глазами системы. Видеокамера преобразует  световой поток в электрический  сигнал, величина которого пропорциональна  интенсивности светового потока. Далее, данные от видеокамеры  могут передаваться к последующим  устройствам как по проводам, (коаксиальный кабель, витая пара, оптоволокно), так и по системам  радиосвязи, как правило, работающим  в гигагерцовом диапазоне.

 В аналоговых системах, чтобы эффективно управлять камерами, применяются такие устройства, как  переключатели (квадраторы), мультиплексоры и матричные системы.

 Переключатель (квадратор) - это устройство, имеющее несколько входов для видеокамер и позволяющее оператору произвольно переключать выводимое на монитор или записываемое изображение с любой камеры, или включать последовательное автоматическое переключение камер. Возможности

таких устройств ограничены, поэтому их применение целесообразно только в простейших системах.

 Мультиплексор является  более «продвинутым» устройством. Он позволяет выводить на один  монитор несколько камер и  вести одновременную запись с  нескольких источников видеосигнала. В отличие от квадратора мультиплексор может содержать в себе детектор движения и имеет больше возможностей управления камерами.

 Матричные системы - следующий  уровень развития мультиплексоров. Они предназначены для обслуживания  крупных предприятий, где установлено  большое число камер и имеется  несколько операторов.

 Монитор для видеонаблюдения  отличается от обычного телевизора  более четким изображением и  высокой разрешающей способностью. Люминофор, используемый в таких  мониторах, имеет повышенную стойкость, т.к. изображение может много часов  оставаться неподвижным.

 Как правило, в системах  видеонаблюдения используются специальные  устройства записи, записывающие  на стандартную видеопленку, но  рассчитанные на большее время  записи, т.к. не всегда необходимо  плавное изображение с частотой 25 кадров в секунду. Видеомагнитофоны, которые наиболее часто применяются  совместно с системами наблюдения, относятся к классу TLVR. (видеомагнитофонов  с задержкой времени). Такие устройства  позволяют стандартную трехчасовую  пленку "растянуть" при использовании  до 960 часов. Скорость протяжки пленки  в данном случае меняется ступенчато (3 часа; 12 часов; 24 часа; 48 часов, .... 960 часов). Кроме того, в таких системах  возможна запись изображения  одновременно с нескольких видеокамер.

3. Цифровые системы видеонаблюдения

 

 Видеосигналы от телевизионных  камер, установленных в локальных  зонах наблюдения, поступают на  локальные видео серверы, к каждому  локальному видео серверу подключается  от 1 до32 телекамер. Локальный видеосервер осуществляет сбор, обработку и накопления видеоинформации.

1. Ввод и оцифровку  аналогового сигнала.

2. Контроль работоспособности  видеокамер.

3. Видеодетекцию движения.

4. Компрессию видеоизображения

5. Запись по тревоге  от других систем безопасности  или от детектора движения.

6. Быстрый поиск видеоинформации.

7. Возможность экспорта  видеозаписей.

8. Вывод аналоговой видеоинформации.

 Далее по высокоскоростному  магистральному интерфейсу (в данном  случае рассмотрим Fast Ethernet) поток видеоинформации поступает на пульт видеоконтроля (рабочее место оператора). Оператор в зависимости от конкретной задачи может наблюдать за каждой локальной зоной на компьютерном мониторе. Причем наблюдение ведется в разных режимах: полный экран, полиэкран со свободно-настраиваемым размером окна для любого количества видеокамер. Каждое окно может сопровождаться текстовым заголовком с указанием времени, даты, и состоянии видеокамеры. Оператор может осуществлять откат необходимой информации на различного рода носители информации, проинсталлированные как на пульте видеоконтроля, так и на сервере резервного копирования. При необходимости оператор может распечатать интересующую его информацию на лазерном или видеопринтере.

 Приведенное выше краткое  описание структурных схем цифровых  и аналоговых систем наблюдения, а также использование дополнительной  информации позволяет сформулировать  основные преимущества цифровых  систем перед аналоговыми.

 Преимущества цифровых  систем перед аналоговыми.

1. Высокое качество всей  системы в целом

2. Возможность хранения  записанной информации сколь  угодно долго без потерь в  качестве.

3. Небольшие затраты на  техническое обслуживание.

4. Одновременная работа  режимов записи и воспроизведения.

5. Простота и скорость  поиска нужного фрагмента или  кадра.

6. Простота и надежность копирования на различные носители.(CD, DVD, DDS, стример) при полном сохранение качества исходного материала при копировании.

7. Возможность передачи  видео информации по компьютерным сетям.

8. Гибкость и адаптивность (возможность гибко настраивать  систему в зависимости от выполняемой  задачи, стоящей перед пользователем)

9. Возможность

доработки, модернизации системы, самостоятельной разработки дополнительных приложений.

10. Возможность получения  высококачественного изображения.

11. Абсолютно стабильный  и четкий стоп – кадр.

 Эти факторы обусловили  появление на рынке значительного  числа всевозможных цифровых  систем, различающихся как по  качеству и функциональным возможностям, так и по стоимости.

4. Устройство и основные  принципы работы элементов телевидения 

 Основу любой системы  телевизионного наблюдения составляют  телевизионные камеры. В конструкции  видеокамеры можно выделить следующие  основные функциональные системы:

1. Преобразователь свет-сигнал.

2. Синхронизация.

3. Автодиафрагма.

4. Фокусное расстояние.

5. Относительное отверстие.

6. Формат матрицы.

7. Чувствительность.

8. Отношение сигнал шум.

9. Преобразователь свет-сигнал.

10. Устройства и основные  принципы работы.

 Преобразование свет-сигнал  осуществляется прибором с зарядовой  связью (ПЗС). Упрощенно прибор с  зарядовой связью можно рассматривать  как матрицу близко расположенных МДП-конденсаторов. Структуры металл-диэлектрик-полупроводник (МДП-структуры) научились получать в конце 50-х годов. Были найдены и развиты технологии, которые обеспечивали низкую плотность дефектов и примесей в поверхностном слое полупроводника.

 С физической точки  зрения ПЗС интересны тем, что  электрический сигнал в них  представлен не током или напряжением, как в большинстве других твердотельных  приборах, а зарядом. При соответствующей  последовательности тактовых импульсов  напряжения на электродах МДП-конденсаторов зарядовые пакеты можно переносить между соседними элементами прибора. Поэтому такие приборы и названы приборами с переносом заряда или с зарядовой связью.

 На рисунке показана  структура одного элемента, линейного  трехфазного ПЗС в режиме накопления. Структура состоит из слоя  кремния р-типа (подложка), изолирующего слоя двуокиси кремния и набора пластин-электродов. Один из электродов смещен более положительно, чем

остальные два, и именно под ним происходит накопление заряда. Полупроводник р-типа, получают добавлением (легирование) к кристаллу кремния акцепторных примесей, например, атомов бора. Акцепторная примесь создает в кристалле полупроводника свободные положительно заряженные носители — дырки. Дырки в полупроводнике р-типа являются основными носителями заряда, свободных электронов там очень мало. Если теперь подать небольшой положительный потенциал на один из электродов ячейки трехфазного ПЗС, а два других электрода оставить под нулевым потенциалом относительно подложки, то под положительно смещенным электродом образуется область, обедненная основными носителями - дырками. Они будут оттеснены вглубь кристалла. На языке энергетических диаграмм это означает, что под электродом формируется потенциальная яма.