пн-пт 9:00–18:00

Ваш город: Выбрать

Скрытое охранное телевизионное наблюдение


Технические средства наблюдения имеют давнюю историю. До появления телевизионных систем наиболее распространенными являлись системы скрытого получения визуальной информации на основе фотографической техники. Миниатюрные фотоаппараты появились еще в первой половине прошлого века. Особенных успехов в этой области добилась фирма MINOLTA, производившая ряд моделей, ставших классическими.

Основными недостатками фототехники для применения в данной области являлись:

Все вышеперечисленные недостатки создавали значительные трудности при работе. Кинотехника, решая проблему получения движущегося изображения, была более громоздкой, а главное - более шумной. Поэтому она не получила широкого распространения на практике. Важным шагом в развитии средств наблюдения стало появление в 70-е годы относительно малогабаритных телевизионных камер. Основой первых камер были электронно-ваккумные приборы.

Преимущества телевизионного наблюдения перед фотографическим очевидны:

Распространение в 80-е годы телекамер на основе ПЗС-матриц резко снизило габариты и увеличило надежность систем теленаблюдения. Дополнительным преимуществом ПЗС-камер стала их значительная чувствительность в инфракрасном (ИК) диапазоне. Это позволило обеспечить качественную съемку даже в условиях полной темноты, используя инфракрасную подсветку. Значительным плюсом такой съемки является то, что объект в большинстве случаев не предполагает самой возможности съемок в темноте.

Массовое производство телекамер в 90-е годы привело к их резкому удешевлению. Это сделало телевизионные системы доступными большинству предприятий и организаций, а также частным лицам. Телевизионная техника стала широко применяться для контроля технологических процессов на производстве, для исследования труднодоступных мест, для оснащения роботизированных комплексов, для подводных съемок, и конечно - для наблюдения.

По способу наблюдения телевизионные системы можно разделить на системы открытого и скрытого наблюдения. Несомненными преимуществами систем открытого наблюдения являются простота монтажа и возможность применения высококачественных, крупногабаритных телекамер и светосильных объективов, а значит, получение изображения с высоким разрешением в самом широком диапазоне освещенностей. Кроме того, явное наличие на объекте системы теленаблюдения дисциплинирует потенциальных правонарушителей и снижает, таким образом, число мелких краж, особенно в магазинах. Не следует забывать также о повышении престижа фирмы, которая может позволить себе установку системы наблюдения. Правда, при открытой установке появляется большая вероятность кражи или поломки самой телекамеры. Значительно снизить эту вероятность можно, используя скрытую установку камеры. Если потенциальный вор или хулиган не знает о камере, то он не сможет ее украсть или сломать. Конечно, скрытая установка требует более высокой квалификации и имеет большую трудоемкость, чем открытая, но уверенность в сохранности техники того стоит.

К типовым задачам скрыто установленных систем можно отнести:

На рисунке 1 приведена типовая схема системы телевизионного наблюдения на основе двух телекамер.


МОН - монитор;
ВМ - видеомагнитофон;
БУ - блок управления;
БП - блок питания;
МУ - маскирующее устройство;
ИКП - блок инфракрасной подсветки;
ТК1 - телекамера № 1 с объективом;
ТК2 - телекамера № 2 с объективом;
МЭ - маскирующие элементы.

Рис. 1

Основной частью любой системы скрытого наблюдения является маскирующее устройство (МУ). МУ представляет собой предмет, в котором размещаются телекамеры (в нашем случае - ТК1 и ТК2). По типу МУ системы делятся на стационарные, вносимые и носимые.

Стационарные изделия располагаются главным образом в мебели, стенах, потолках и дверях зданий и сооружений. Оборудованные таким образом помещения обычно наиболее хорошо просматриваются и прослушиваются, так как при установке техники есть возможность учитывать конкретную обстановку (расположение мебели и окон, направление солнечного света, форму и геометрические размеры помещения, высоту потолков и т.п.). В стенах можно сделать скрытую кабельную линию и получать на выходе наиболее качественную "картинку". Кроме того, в данном случае разработчик обычно не скован жесткими ограничениями относительно габаритов и массы изделия, так как стены зданий имеют значительную толщину и достаточную несущую способность.

Это обстоятельство позволяет применять:

Таким образом, стационарные системы наблюдения имеют обычно более высокие технические характеристики по сравнению с носимыми и вносимыми изделиями.

Главными недостатками стационарных систем являются:

Вносимые изделия размещаются в таких предметах обстановки, которые можно вносить, переставлять, выносить из помещения. Если в качестве МУ служит какой-либо электроприбор, то при подключении к электросети, от нее можно осуществлять питание аппаратуры. Это позволяет сделать время непрерывной работы изделия практически неограниченным. Установка такого изделия занимает, как правило, значительно меньше времени, чем стационарной системы. Однако в процессе изготовления вносимого изделия сложно учесть все особенности помещения, в котором оно будет впоследствии находиться. Передача видеосигнала от системы осуществляется обычно по беспроводному каналу. Это несколько снижает надежность связи, но увеличивает мобильность системы. Такое МУ можно повернуть или переместить без какого-либо демонтажа.

К недостаткам вносимых МУ относятся:

Носимые МУ являются обычно наиболее трудоемкими в изготовлении изделиями. Аппаратура в этом случае размещается в сумках, коробках, пакетах, чемоданах различного типа, и т.д. Носимое изделие предназначено для проведения съемки "с рук". Это позволяет использовать такие изделия для документирования видеоинформации в быстро меняющихся условиях. Это - самые мобильные системы наблюдения. Они позволяют быстро менять поле зрения телекамеры, надежно управлять комплексом без применения дистанционного управления, быстро заменять элементы питания и кассеты портативного видеомагнитофона, который находится обычно внутри самого МУ.

Недостатки носимых систем:

Следует помнить, что согласно Постановлениям Правительства РФ № 214 от 10.03.00 и № 770 от 01.07.96 разработка и использование большинства систем на основе вносимых и носимых МУ (а именно, - на основе бытовых предметов) является исключительной прерогативой силовых органов.

В МУ на рис. 1 размещаются телекамеры ТК1 и ТК2 (их количество может меняться от 1 до 16 и более в зависимости от конкретной задачи). Часто применяют цветную и черно-белую камеры. При этом цветная камера обычно работает в условиях хорошей освещенности, а черно-белая - в темноте. Можно также использовать несколько камер с разными полями зрения. Упомянутые выше Постановления Правительства РФ налагают ограничения на чувствительность телекамер, а именно - на телекамеры, "работающие при низкой освещенности объекта (0,01 лк и менее) или при низкой освещенности на приемном элементе 0,0001 лк и менее". Большинство миниатюрных телекамер имеют худшую чувствительность и, следовательно, могут применяться не только правоохранительными органами. В таблице 1 приведены основные характеристики некоторых миниатюрных корпусных телекамер.

Таблица 1.

Модель

Тип

Произво-
дитель

ПЗС-матрица

Разрешение,
ТВЛ

Чувствительность,
люкс

Габариты,
мм

SK-1016

Ч/б

Корея

1/3"

300

1,0

18х18х29

SK-2005

Ч/б

Корея

1/3"

400

0,1

30х30х29

WAT-660

Ч/б

Япония

1/4"

380

0,8

36х30х27

KPC-400

Ч/б

Корея

1/3"

400

0,1

30х30х26

SK-2002

Ч/б

Корея

1/3"

400

0,1

Ж 23х50

KPC-190

Ч/б

Корея

1/3"

400 0,1

Ж 23х50

WAT-704

Ч/б

Япония

1/4"

380

0,8

Ж 18х37

AVC-594

Цветная

Тайвань

1/4"

380

2,0

36х36х30

WAT-230

Цветная

Япония

1/4"

350 3,0

15х30х30

SK-2155

Цветная

Корея

1/3"

300

7,0

30х30х29

WAT-240

Цветная

Япония

1/4"

350

3,0

Ж 18х43

Телекамеры размещаются за маскирующими элементами (МЭ). МЭ, как следует из их названия, служат для маскировки телекамер. Понятно, что высокое качество маскировки - одно из главных требований при разработке системы скрытого наблюдения. Этому вопросу ранее уделялось мало внимания в специальной литературе, поэтому считаю необходимым осветить его более подробно.

МЭ бывают трех основных типов:

1. Отверстие малого диаметра.

Данный тип МЭ подразумевает использование телекамеры с объективом типа "pin-hole". Такие объективы имеют малый входной зрачок и обеспечивают съемку через отверстие диаметром порядка 1 мм и менее. Как показывает практика, обнаружить такое отверстие на темном фоне при аккуратной установке можно только при длительном, кропотливом исследовании поверхности. Важной характеристикой объектива "pin-hole" является вынос зрачка, то есть расстояние от места, где можно установить диафрагму с минимальным отверстием до передней кромки объектива. Естественно, чем больше это расстояние, тем проще монтаж камеры. Дешевые однолинзовые объективы с малым входным зрачком, которыми комплектуется большинство телекамер не имеют выноса зрачка вовсе, и, строго говоря, не могут называться "pin-hole". Кроме того, в них часто ставят не стеклянные, а пластиковые линзы. Это означает меньшую стойкость к воздействию агрессивных сред, абразива, дневного света, перепадов температуры, и т.д. Технические данные на некоторые объективы приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Модель

Произво-
дитель

Фокусн. расст.,
мм

Вынос зрачка, мм

Относит. отверстие

Входной зрачок,мм

Угол зрения по горизонтали
(ПЗС 1/3" ), град.

Посад.
место

LTV-15

Россия

3,10

0,3

2,6

1,2

90

12х0,5

KLP-34

Корея

3,40

0

3,5

-

80

12х0,5

KLP-0585

Корея

3,70

0,5

3,5

-

72

12х0,5

SKP-9802D

Корея

3,70

0

-

1,2

72

12х0,5

SKP-9803D

Корея

4,36

0

-

1,5

60

12х0,5

KLP-50 Корея

5,00

0

3,5

-

55

12х0,5

LTV-14

Россия

6,00

0,5

2,6

2,3

46 12х0,5
LTV- 5

Россия

9,00

2,5

2,7

3,3

30

12х0,5

Основным недостатком этого способа маскировки является снижение чувствительности телекамеры из-за меньшей светосилы объективов "pin-hole" по сравнению с обычными объективами. Некоторые ограничения накладываются и на угол зрения камер (объективов "pin-hole" с фокусным расстоянием менее 3 мм практически нет). Изображение, полученное с помощью дешевых однолинзовых объективов, имеет значительно меньшую четкость по углам, чем в центре. Кроме того, у объективов "pin-hole" обычно отсутствует автодиафрагма. Это затрудняет работу телекамеры при больших перепадах освещенности на объекте. Правда, от последнего недостатка в определенной степени помогает применение электронного затвора, диапазон изменения которого у современных моделей камер достаточно широк. Определенные проблемы возникают при использовании короткофокусных объективов "pin-hole" с цветными телекамерами. Эти объективы имеют малый задний отрезок, то есть их нужно придвигать почти вплотную к ПЗС-матрице, а в большинстве цветных телекамер перед матрицей установлен корректирующий светофильтр значительной толщины, который мешает фокусировке. Выйти из положения можно, применив специальные объективы со встроенным фильтром или тонкие пленочные фильтры.

Вместе с тем, использование камер с малым отверстием объектива получило наибольшее распространение в силу своей универсальности (малое отверстие можно сделать практически в любой поверхности).

Следует отметить, что для широкого применения разрешены лишь объективы с малым входным отверстием без выноса зрачка.

2. Светофильтр в виде полупрозрачной пластины.

Материалом для такого светофильтра служит обычное или органическое стекло с определенным коэффициентом пропускания. Значение этого коэффициента, то есть оптическая плотность фильтра, определяется путем компромисса между качеством маскировки телекамеры (максимально плотный светофильтр) и сохранением хорошей чувствительности камеры (максимально прозрачный светофильтр). Подобный метод маскировки позволяет применение светосильных объективов с автодиафрагмой, что является несомненным плюсом по сравнению с первым типом МЭ, однако фильтр всегда снижает чувствительность и разрешение телекамеры. При использовании цветных камер, во избежание цветовых искажений, светофильтр должен быть нейтрально-серым. К недостаткам этого МЭ следует отнести то, что наличие светофильтра на МУ не всегда допустимо и часто может возбудить ненужные подозрения.

3. Сетка с мелкой (менее 1 мм) ячейкой.

Этот МЭ несколько похож на светофильтр и имеет аналогичные достоинства и недостатки. Требования маскировки - самая мелкая сетка с минимальным отношением между площадью отверстий и площадью материала сетки. Для получения качественного изображения - требования прямо противоположные. Как и в случае со светофильтром, приходится искать некоторый компромисс. Следует помнить, что в случае применения телекамер с автоматической фокусировкой, эту функцию следует отключить, так как камера может сфокусироваться не на объект наблюдения, а на сетку. Кроме того, наличие на МУ сетки, как и светофильтра, должно быть как-то обосновано. При разработке систем с МЭ в виде светофильтра или сетки обязательным условием является отсутствие источников света внутри МУ, а также низкая светоотражающая способность внутренних частей системы. Это значит, что все блоки должны быть по возможности черными и матовыми. Особенную проблему представляет блеск линзы объектива. Часто для его маскировки приходится ставить более плотные фильтры и сетки, то есть жертвовать чувствительностью камеры.

Наибольшую сложность установки телекамер за всеми этими МЭ представляет случай неортогонального направления телекамеры по отношению к МЭ, так как в этом случае неизбежно происходит удаление объектива от МЭ, а значит - резкое ухудшение качества изображения. В первом случае может помочь применение объективов конической формы, а во втором и третьем случае - лишь механическая доработка корпуса объектива. На рисунке 2 показаны примеры такой установки.


Рис. 2

Черным закрашена та часть корпуса светосильного объектива, которую приходится удалять в случае применения МЭ в виде светофильтра или сетки. Из-за вышеуказанной проблемы при скрытом наблюдении редко используются поворотные платформы, а значит, и объективы с трансфокатором. Принципиально такие системы возможны только при использовании МЭ в виде светофильтра или сетки, однако его размер в этом случае резко увеличивается. Дополнительным демаскирующим фактором в этом случае является также шум работающей поворотной платформы. Кроме того, стоимость одной телекамеры, высококачественного объектива с автодиафрагмой и трансфокатором, большого термокожуха для ее установки и поворотной платформы с пультом управления существенно превышает суммарную стоимость четырех малогабаритных телекамер для наружной установки и квадратора для одновременного вывода четырех изображений на экран монитора и на видеомагнитофон. Такая система с несколькими телекамерами имеет ряд важных преимуществ по сравнению с однокамерной:

Главным недостатком малогабаритных телекамер является отсутствие в объективах автоматической диафрагмы. Однако у современных моделей высокоэффективный электронный затвор (типовое время минимальной экспозиции - 1/100000 секунды) позволяет осуществлять наблюдение практически в том же диапазоне освещенностей, что и в случае применения недорогих объективов с автодиафрагмой, так как диапазон изменения относительного отверстия у большинства из них относительно мал. Выход из положения - тщательный выбор места установки и направления визирования камеры. Желательно, чтобы в поле зрения камеры не попадали яркие предметы, например, солнце, небо, фонари, прожектора, различные бликующие поверхности и т.д.

Следует отметить, что в ряде стран налажен выпуск специальных материалов для изготовления МЭ. Так, компания Sonic Communications (International) Ltd. (Великобритания) для решения подобных задач предлагает материал MONOVISION на основе фольги из нержавеющей стали. На подложку типографским способом может быть нанесен любой рисунок. Помимо рисунков "под дерево", "под пластик" - изготавливаются "фирменные" наклейки и информационные ярлыки (рис. 3). Это главное преимущество MONOVISION перед светофильтрами и сетками. MONOVISION имеет высокие оптические характеристики.

Описание: Логотип "Форд"
Цвет: Синий/белый
Размер: 43х113х1 мм

Описание: Инф. ярлык "Огнеопасно"
Цвет: Красный/черный
Размер: 90х90х1 мм

Рис. 3

Для съемки в полной темноте используется блок инфракрасной подсветки ИКП. Недостатками применения такой подсветки являются некоторая расфокусировка камер в инфракрасном диапазоне (в идеальном варианте следует перестраивать камеры при включении подсветки, что при скрытом наблюдении практически невозможно) и главный демаскирующий фактор ИКП - значительный тепловой нагрев. Кроме того, чувствительность телекамер в инфракрасной области существенно ниже, чем в видимой. Большинство телекамер практически нечувствительны к излучению с длиной волны более 1 мкм, а мощные излучатели с меньшей длиной волны часто могут быть обнаружены адаптированным в темноте глазом по темно-красному свечению излучателей. Цветные телекамеры вообще нечувствительны к инфракрасному излучению из-за упоминавшегося ранее корректирующего светофильтра перед ПЗС-матрицей. Маскировка ИКП также представляет определенную проблему.

Приведем два примера камуфляжа источников инфракрасной подсветки:

Таблица 3.

Модель Угол осв.,
угл. град
Мощн.
излуч., Вт
Дальн.
осв., м
Длина
волны, нм
Напр.
пит., В
Потр.
ток, А
Габариты,
мм
ИК- Болт 950

160

0,2

2

950

12+0,6

0,2

М10х20

ИК- Пластина 900

170

0,6

3,5

900

12+0,6

0,4

95х80х6

ИК- Пластина 940

170

0,6

3

940

12+0,6

0,4

106х72х6

Дальность освещения нормирована для телекамеры чувствительностью 0,1 люкс.

Более подробно об ИК-подсветке - см. "Специальная техника", № 1, 2000 г.

Питание аппаратуры осуществляется от блока питания БП. Он часто совмещает в себе сетевой блок питания и аккумулятор. При наличии сетевого напряжения происходит подзарядка аккумулятора, и при пропадании напряжения система переключается на него. Естественно, чем больше емкость (а, соответственно, и габариты) аккумулятора, тем дольше время автономной работы системы. Можно использовать как серийные бесперебойные источники, так и специально изготовленные. В более простых системах применяют либо сетевой источник, либо аккумулятор.

Управление системой, приведенной на рис. 1, осуществляется блоком управления БУ. Он может коммутировать видеосигналы, включать и выключать телекамеры и подсветку, и т.д. При наличии канала телеметрии появляется возможность отображать информацию о текущем состоянии системы (например, данные о заряде аккумулятора, освещенности на объекте, номере работающей камеры, и т.д.). Для этого обычно используются жидкокристаллические экраны и светодиодные индикаторы.

Управление блоками МУ и передача видеосигнала осуществляется по проводному или беспроводному каналу. По возможности, естественно, используют наиболее простую и надежную передачу по кабелю. Применение специального оборудования для беспроводной передачи видеосигнала разрешено только силовым органам, поэтому приведем лишь краткое описание некоторых возможных способов.

Самым распространенным, традиционным способом является радиопередача.

Преимущества радиоканала:

Недостатки радиоканала:

  • высокая вероятность пеленгации и перехвата информации (при отсутствии кодирования сигнала);
  • сложность установки эффективных узконаправленных антенн;
  • возможность нарушения связи в процессе наблюдения из-за помех;
  • значительное потребление мощных передатчиков, ведущее к увеличению массы и габаритов блока питания (главным образом аккумулятора).

    Другим вариантом беспроводной связи является применение оптического канала связи. В этом случае передатчиком сигнала служит светоизлучающий элемент, например полупроводниковый инфракрасный лазер. Главным преимуществом такого способа передачи является сложность перехвата информации из-за узкой диаграммы направленности луча. Кроме того, на передачу в этом случае не оказывают влияния радиопомехи. Недостатком такого метода является возможность прерывания связи из-за нарушения прямой видимости между передатчиком и приемником, нестабильной прозрачности атмосферы. Это означает, что дождь или туман могут сделать невозможной передачу сигнала. Разумеется, связь прервется и в случае перекрывания линии между приемником и передатчиком каким-либо предметом. Данный способ передачи пока не нашел широкого применения.

    Видеомагнитофон ВМ служит для записи изображения. Обычно применяются малогабаритные видеомагнитофоны производства фирмы SONY. Их основные характеристики сведены в таблицу 4.

    Таблица 4.

    Модель

    Производитель

    Формат

    ЖК-дисплей

    Цифровой вход/выход

    GV-S-50

    SONY

    Video 8/Hi 8

    4"

    -

    GV-D-300

    SONY

    mini DV

    -

    +

    GV-D-900

    SONY

    mini DV

    5"

    +

    Наиболее перспективной, по всей видимости, является запись аудио- и видеоинформации на малогабаритные твердотельные накопители информации. Однако эта технология записи пока мало распространена. В настоящее время в качестве таких накопителей иногда применяют малогабаритные, "карманные" персональные компьютеры. В состав видеомагнитофона может в виде жидкокристаллического дисплея входить монитор (см. таблицу 4). В недорогих бытовых системах вместо монитора иногда используется обычный телевизор.

    Рассмотренное выше изделие представляет собой типовой вариант системы теленаблюдения. Во многих случаях возможно исключение или добавление отдельных блоков и перенос их из одной части системы в другую, однако принципиально схема обычно остается неизменной.

    В заключение следует отметить все более широкое распространение техники теленаблюдения. Охранное телевидение часто помогает задокументировать различные преступления и оказывает помощь в идентификации и поимке правонарушителей. Оно играет определенную роль в борьбе с терроризмом в общественных местах (в частности, в магазинах, метро, на вокзалах и т.д.) и на улицах города. Объективность "электронного глаза" позволяет подтвердить или опровергнуть показания свидетелей, а иногда и вовсе обойтись без них. Применение же теленаблюдения в бытовых условиях выводит наши жилища на более высокий уровень безопасности и комфорта.


  • Автор:  Арсентьев Михаил Юрьевич
    Источник:  журнал "Специальная техника"

    Возврат к списку