Кафедра измерительных информационных технологий
Проект допущен к защите Зав. кафедрой
Г.Ф.Малыхина
« » 2015 г.
ВЫПУСКНАЯ РАБОТА БАКАЛАВРА
Тема: Система IP-видеонаблюдения офисного здания
Направление: 10.03.01 – Информационная безопасность
Выполнил студент гр. 43505/20 Новиков А.В.
Руководитель к. т. н. Феофанов К.В.
Санкт-Петербург 2015 г.
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
"Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" Институт компьютерных наук и технологий
Кафедра измерительных информационных технологий
Утверждаю
" " июня 2015 г Зав.кафедрой ИИТ Малыхина Г.Ф.
подпись
ЗАДАНИЕ
На бакалаврскую работу
студенту группы 43505/20 Новикову А.В.
1. Тема работы: Разработка системы IP-видеонаблюдения офисного здания
2. Срок сдачи: 17 июня 2015
3. Исходные данные к работе:
- План здания и помещений
- ГОСТ Р 51558-2014 Средства и системы охранные телевизионные
- В. Дамьяновски. CCTV. Библия видеонаблюдения. Цифровые и сетевые технологии. ООО «Ай-Эс-Эс Пресс»
- Э. Таненбаум. Компьютерные сети. Пяятое издание. ООО «Питер»
4. Содержание расчетно-пояснительной записки (обзор подлежащих разработке вопросов):
- обзор IP-систем видеонаблюдения
- анализ объекта, обзор существующих на объекте подсистем системы физической защиты (система контроля доступа, система охранной
сигнализации)
- анализ целей и задач проектируемой системы видеонаблюдения
- выбор и обоснование мест расположения видеокамер
- проектирование локальной сети для реализации системы видеонаблюдения
- проектирование системы видеонаблюдения
- анализ влияния проектируемой системы видеонаблюдения на повышение эффективности системы физической защиты объекта
5. Перечень графического материала:
Схема 1. Структурная схема
Схема 2. Схема размещения оборудования Схема 3. Схема электрических соединений
6. Дата выдачи задания:
26 февраля 2015
Научный руководитель Феофанов К.В. Задание принял к исполнению " " 2015 г
подпись студента
РЕФЕРАТ
На 47 с., 12 таблиц, 3 рисунка, 1 схему
СИСТЕМА IP-ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ ДЛЯ ОФИСНОГО ЗДАНИЯ
В данной выпускной работе разработана система IP-видеонаблюдения для офисного здания. Выполнен анализ систем видеонаблюдения, использующих IP- видеокамеры. Выбран оптимальный вариант построения системы. Выполнены расчет характеристик и выбор подходящего оборудования. Разработана схема локальной сети.
СОДЕРАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ............................................................................................... 4
ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ….............................................. 5
1.1. Обзор систем IP-видеонаблюдения………………………….………….. 5
1.1.1. Цифровые системы видеонаблюдения............................................ 5
1.1.2. Гибридные системы видеонаблюдения………………………………. 5
1.2 Видеокамеры. Форм-фактор…………………………………………….. 5
1.3 Основные параметры камер видеонаблюдения………………………… 6
1.4. Типы регистраторов…....................................................................... 8
1.4.1. Цифровые регистраторы................................................................. 8
1.4.2. Гибридные цифровые регистраторы…………………………………. 9
1.4.3. Сетевые регистраторы................................................................... 10
1.2. Анализ объекта................................................................................. 11
1.2.1 Анализ системы безопасности........................................................ 12
1.2.2 Анализ источников угроз…........................................................... 13
1.3. Цели и задачи проектируемой системы видеонаблюдения…......... 15
1.3.1. Достоинства и недостатки видеосервера на базе компьютера..... 15
1.3.2. Достоинства и недостатки сетевых видеорегистраторов.............. 16
2. ПРОЕКТНАЯ ЧАСТЬ......................................................................... 18
2.1. Выбор и обоснование мест расположения видеокамер.................. 18
2.1.1. Расчет параметров видеокамеры................................................... 18
2.1.2. Пример расчета характеристик для камеры №1, установленной в холле..................................................................................... 20
2.2 Расчет и обоснование точек расположения камер на первом этаже......................................................................................................... 21
2.3. Расчет и обоснование точек расположения камер на втором этаже.................................................................................................. 23
2.4. Выбор IP-видеокамер........................................................................................ 26
2.5. Расчет дискового пространства для хранения видеозаписей..................................................................................... 29
2.6. Проектирование локальной сети для реализации системы
видеонаблюдения..................................................................................... 31
2.6.1. Выбор видеорегистратора......................................................................... 31
2.6.2. Выбор сетевого коммутатора................................................................................... 35
2.6.3. Кабель и разъемы.......................................................................................... 37
2.7. Анализ влияния проектируемой системы видеонаблюдения на повышение эффективности системы физической защиты объекта......................................................................................... 39
ЗАКЛЮЧЕНИЕ....................................................................................... 41
СПСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ...................................................................................................................... 42
ПРИЛОЖЕНИЯ…...................................................................................................................... 43
ВВЕДЕНИЕ
Со своим развитием системы охранного телевидения получали все большее распространение в связи с нарастающим интересом к подобным системам, предоставляющие совершенно новые возможности в сфере безопасности и контроля. А все новые технологические решения, реализуемые в системах видеонаблюдения, такие как запись видео, на носители информации, инфракрасная подсветка для ночной съемки, датчики движения, удаленный доступ, увеличивали целевую аудиторию компаний производящих данные системы.
Актуальность выбранной темы подтверждается тем, что на сегодняшний день системы охранного телевидения являются неотъемлемой частью комплекса обеспечения безопасности и контроля, как в общественных местах, так и на предприятиях, а за счет различных вариаций выбора и построения системы, имеют широкий спектр применения, от маленького магазинчика до крупных транспортных или технологических объектов. Видеонаблюдение стало неотъемлемой частью современного общества. По своей воле или нет, мы каждый день сталкиваемся с подобными системами.
Целью моего диплома является разработка системы IP-видеонаблюдения для офисного здания.
Для достижения этой цели нужно выполнить следующие условия:
– произвести анализ существующих систем видеонаблюдения с использованием IP-камер.
– выполнить анализ объекта интеграции системы.
– выполнить требуемые расчеты для будущей системы видеонаблюдения
– выполнить проектирование локальной сети системы видеонаблюдения.
Видеокамеры. Форм-фактор
Купольная камера – представляет собой законченное самодостаточное изделие с установленным объективом и сферическим прозрачным или полупрозрачным куполом, защищающим его от воздействия среды. Так же имеется антивандальное исполнение.
Bullet камера – как правило предназначена для размещения на улице. Имеет встроенный объектив и козырек. Крепится к стене или потолку при помощи специального кронштейна. Часто оснащается встроенной ИК- подсветкой.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| Общая часть |
Типы регистраторов
1.4.1.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| Общая часть |
Цифровой видеорегистратор представляет собой электронное устройство, сходное по строению с компьютером или видеосервером. В его состав входят: процессор, жесткий диск, оперативная память и АЦП. Видеорегистратор управляется специализированной операционной системой. Для экономии места оцифрованное изображение подвергается компрессии. Все видеорегистраторы могут работать как с монохромными, так и с цветными видеоизображениями. Так же для удобства и повышения использования видеосистем в цифровые регистраторы устанавливают Ethernet разъемы, что позволяет передавать видеоизображение на удаленные компьютеры пользователей.
Параметры характеризующие видеорегистраторы:
-число входных видеоканалов;
-суммарная скорость записи;
-разрешение;
-используемый тип компрессии;
-количеством записываемой информации до перезаписи;
-возможности подключения внешних накопителей информации;
-возможностью подключения аудиоканалов;
-возможностью подключения IP-видеокамер;
-возможностью подключения внешних устройств (через релейные входы/выходы)
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| Общая часть |
1.4.2. Гибридные цифровые регистраторы
Гибридные цифровые видеорегистраторы (HDVR – Hybrid Digital Video Recorder) все чаще встречаются в номенклатуре различных производителей устройств цифровой записи. Прототипом для создания таких устройств были обычные цифровые видеорегистраторы. За счет выделения свободной вычислительной мощности процессора и разработки нового программного обеспечения, появилась возможность добавить к, существующим аналоговым входам, дополнительные виртуальные IP каналы для записи изображения от IP камер. К примеру, для 32 канальных устройств типичным значением дополнительных IP каналов является 4, 6 и даже 8. Вследствие чего гибридный видеорегистратор совмещает все преимущества аналоговой и цифровой системы. В мире системы охранного видеонаблюдения существуют уже на протяжении многих десятилетий и распространены повсеместно. Огромное количество предприятий сталкиваются с вопросами расширения или модернизации существующей аналоговой системы. Такие решения как HDVR являются для них оптимальным решением и еще потому, что возможно использование уже существующей на предприятии локальной вычислительной сети.
Гибридный цифровой видеорегистратор в своей основе имеет компьютерную архитектуру, он представляет собой специализированный контроллер, выполняющий определенные операции. В качестве операционной системы используется Linux или Windows Embedded. Пользователь работает в рамках специально разработанной графической оболочки меню с жестко заданными параметрами. Важно и то, что количество IP-каналов не
лицензируется. Купив устройство, вы можете добавлять IP-камеры, не приобретая лицензии, но и выйти за обозначенное количество нельзя.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| Общая часть |
1.4.3. Сетевые регистраторы
Сетевой видеорегистратор обеспечивает запись видеопотоков, их архивацию и передачу записанных данных. Сетевой видеорегистратор реализует основное преимущество IP систем – запись в любой точке сети независимо от удаленности от видеокамер. NVR представляет собой диск, на котором создаются разделы для записи данных: видео и аудиопотоков. Процессы оцифровки и компрессии видео и звука в сетевом регистраторе не осуществляются. Зачастую в них даже нет функции подключения монитора, а просмотр только осуществляется с рабочих станций IP системы. Сетевые регистраторы обеспечивают надежный процесс записи информации с камер в IP системах, так как являются независимым устройством в системе, имеющее специализированную архитектуру, нацеленную на свои задачи и не имеющее в своем составе лишнего оборудования, что позволяет увеличить износостойкость и надежность прибора. Сетевой видеорегистратор не хранит административную информацию системы (данные о пользователях, тревожные сценарии, скрипт программы), а только видеозапись. Таким образом, в отличие от DVR, выход из строя устройства не приводит к сбою в работе системы в целом, а оператор может работать с живым изображением от IP-камер. Для обеспечения высокой надежности записи в NVR используют технологии RAID. Наиболее распространенная используемая модель RAID 5, в которой приходящие данные разбиваются на блоки и распределяются по всем дискам. Все диски
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| Общая часть |
В основе NVR – специализированный компьютер с хорошо продуманной системой охлаждения, питания и возможностью установки в шкаф или стойку. В качестве операционной системы на сегодняшний день преобладает Windows. Но так же есть программное обеспечение на базе Linux. Администрирование сетевых видеорегистраторов обычно осуществляется с помощью программного интерфейса рабочих станций IP-системы. Пользователь может назначить поток от конкретной IP-камеры или кодера для записи на определенный NVR. Параметры записи задаются независимо для каждой камеры, учитывая запись по событию и тревоге. Некоторые сетевые видеорегистраторы имеют встроенный WEB-интерфейс для программирования.
Анализ объекта
Объект, для которого разрабатывается данная система являет собой двухэтажное здание, внутри которого располагаются гаражное помещение, рабочие места служащих и руководства компании. Как видно из схемы (Приложение 1, схема1) в здании имеется три входа: 1 главный вход для сотрудников и гостей компании, 2 и 3 пожарные выходы возле каждой из лестниц и 4 гаражные ворота. В здании установлена система контроля и управления доступом. Все входные двери, ведущие вовнутрь здания оснащены датчиками-герконами. В холле главного входа установлен турникет для проверки права входа и выхода для каждого проходящего, а также контроля посещаемости сотрудников; там же находится и пост службы, отвечающей за пропуск на территорию. На дверях, ведущих из гаража в здание также
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| Общая часть |
Для того чтобы попасть на второй этаж нужно подняться по лестницам. Здесь находятся рабочие места сотрудников офиса компании и их начальства (Приложение 1, схема 2). В левой части этажа расположились кабинеты директора, его секретаря, главного инженера, бухгалтерия и отделения ПТО. В кабинете директора хранится конфиденциальная информация, относящаяся к структуре и деятельности компании. В бухгалтерии в свою очередь осуществляет финансовый контроль. Вход в эти помещения осуществляется только по пропускам. Поэтому очень важно контролировать прилежащие проходные зоны. Справа на этаже находятся кабинеты заместителей директора и главного инженера, отделы кадров, охраны труда, столовая и серверная. В здании развита СКС-инфраструктура, так же присутствует сервер с выходом в интернет. Ранее на объекте не проводились работы по созданию систем видеонаблюдения.
1.2.1 Анализ системы безопасности
Компоненты объектовой системы безопасности:
- ИК-извещатель (4 шт.)
- ИБП
- Контроллер
- Сервер системы безопасности
- Рабочее место
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| Общая часть |
Компоненты объектовой системы контроля и управления доступом:
- Турникет (2 шт.)
- Считыватель магнитных карт (7 шт.)
- Кнопка на выход (9 шт.)
- Геркон (10 шт.)
- Контроллер
- Сервер СКУД
- Рабочее место
Турникеты расположены в зоне 1. Считыватели карт, кнопки на выход и герконы расположены в зонах 1, 3, 5, 8, 10, 11, 18, 26. Данная система работает круглосуточно.
1.2.2 Анализ источников угроз
Источники угроз разделяются на 2 категории:
– внешние (посторонние лица и организации)
– внутренние (сотрудники компании)
Для оценки зон значимости объекта мы будем использовать данные табл.1.
Таблица 1
Категории значимости объекта
|
| |||||||||||
| Высший | А | Объекты, зоны объектов (здания, помещения, территории), несанкционированное проникновение на которые может принести особо крупный или невосполнимый материальный и финансовый ущерб, создать угрозу здоровью и жизни большого количества людей, находящихся на объекте и вне его, привести к другим тяжёлым потерям | Хранилища и депозитарии банков, места хранения вредных и радио- активных веществ и отходов, места хранения оружия, боеприпасов, наркотических веществ и т. п. | ||||||||
| Средний | Б | Объекты, зоны объектов (здания, помещения, территории), несанкционированное проникновение на которые может принести значительный материальный и финансовый ущерб, создать угрозу жизни и здоровью | Кассовые залы банков, подъезды инкассаторских машин, пути переноса денег, авто-стоянки, склады и помещения с ценными материалами, оргтехникой и т. п. | ||||||||
| Общего применения | В | Прочие объекты | Торговые залы магазинов, служебные помещения учреждений и т. п. |
К категории Б относятся зоны
6 –архив камер видеонаблюдения. 8 – кабинет директора
9 – рабочее место секретаря 11 – бухгалтерия
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| Общая часть |
24 – серверная
26 – заместитель директора 27 – архив
К категории В – все остальные.
ПРОЕКТНАЯ ЧАСТЬ
Выбор IP-видеокамер
Для данной системы требуется выбрать оптимальный вариант IP- видеокамер. Мною рассмотрены камеры от трех разных производителей, подходящие под расчетные параметры (табл. 2.5).
Таблица 2.5
Сравнение IP-камер
| Параметры | Модели | ||
| Hikvision DS- 2CD762MF-FB(H) | Sony SNC-VM601B | BEWARD B1710DM | |
| Матрица | 1/3 | 1/3 | 1/3 |
| Разрешение матрицы | 1.22 Мп | 1.3 Мп | 1.3 Мп |
| Угол обзора по горизонтали | 29 – 85 | 23 – 82 | 20 – 85 |
| Угол обзора по вертикали | 21 – 63 | 19 – 70 | 15 – 63 |
| Максимальное разрешение видео | 1280 x 960 | 1280x1024 | 1280x1024 |
| Максимальная частота кадров | 25 к/с | 25 к/с | 25 к/с |
| Объектив | 2.7 – 9 мм | 2.8 – 12 мм | 2.8 мм, 3.6 мм, 6 мм, 8 мм, 12 мм, 16 мм |
| Режим «день/ночь» | Да | Да | Да |
| PoE | Да | Да | Да |
| Гарантия | 3 года | 2 года | 2 года |
| Цена (руб.) | 5500 | 11000 | 8900 |
Учитывая разброс значений фокусных расстояний для камер, я склонен к выбору камеры модели Hikvision DS-2CD762MF-FB(H) и вот почему. Все рассматриваемые камеры поддерживают режим «день/ночь» и питание по PoE (Power over Ethernet), также максимальная частота кадров у них составляет 25
кадров в секунду. Поэтому подробнее остановимся на остальных значениях. При диагонали матрицы 1/3" разрешение равно 1.22 Мп, следовательно площадь каждого отдельного пикселя больше и исходя из суждений, что чем больше размер пикселя, тем лучше светочувствительность и цветопередача, мой выбор останавливается на этой камере. Максимальное разрешение видео немного меньше, чем у конкурентов, но это не так критично на мой взгляд. Благодаря вариофокальному объективу фокусное расстояние способно принимать значения от 2.7 мм до 9 мм. Этого достаточно, учитывая приведенные ранее расчеты. С таким объективом камера может быть установлена в любую из обозначенных зон (приложение 2) и хорошо выполнять требуемые задачи. По углам горизонтального и вертикального обзора камера немного уступает конкурентам, но все же опираясь на расчет параметров камер, требуемых для данной системы она подходит. Гарантия 3 года тоже хороший показатель. Производитель уверен в качестве выпускаемого продукта и нам это на руку. И последний критерий отбора – цена. Тут без всяких сомнений Hikvision DS-2CD762MF-FB(H).
Камера видеонаблюдения серии DS-2CD762MF-FB(H) выполнена в купольном пластиковом корпусе. Это позволяет крепить ее как на стену, так и на потолок, без каких-либо трудностей с дальнейшей их регулировкой. Камера может быть универсальным решением практически в любой ситуации, где необходимо организовать внутреннее видеонаблюдение в различных условиях освещенности. Идеально подходит для складских помещений, торговых площадей и офисов. Я выбрал камеру DS-2CD762MF-FB(H) по тому, что она отвечает расчетным параметрам. Эта камера является оптимальным вариантом для построения моей системы видеонаблюдения. Так же ко всем камерам Hickvision прилагается лицензионное ПО Trassir, что не будет лишним. Подробные Технические характеристики представлены в таблице 2.6.
Рис.2.2 IP-камера Hikvision DS-2CD762MF-FB(H).
Таблица 2.6 Основные технические характеристики камеры Hikvision DS-2CD762MF-FB(H).
| Камера | Матрица | 1/3 дюйм. SONY Progressive Scan ПЗС |
| Пиксели | 1280 (В) × 960 (V) | |
| Чувствительность | 0.1Люкс @ F1.2 | |
|
| Режим день/ночь | Механический ИК фильтр |
| Объектив | 2.7-9мм @ F1.4 / (Автоматическое управление диафрагмой) | |
| Видеовыход | 1Vp-p комбин. выход (75Om/BNC) | |
|
Стандарт сжатия | Формат сжатия | H.264 или MPEG-4 |
| Скорость передачи | 32кб/с ~ 8Мб/с | |
| Аудиосжатие | OggVorbis | |
| Изображение | Макс. Разрешение | 1280 x 960 |
| Кадров/сек. | 12.5к/с (1280 × 960),25к/с(1280 × 720), 25к/с (640 ×480) | |
|
Функции | ePTZ | - |
| Детектор движения | Поддерживается | |
| Дуальный поток (DualStream) | Поддерживается | |
| Локал. запись на SD | Поддерживается | |
| Тактовый импульс | Поддерживается |
|
| Защита паролем | Поддерживается |
| Протоколы | TCP / IP, HTTP, DHCP, DNS, RTP / RTCP, PPPoE (FTP, SMTP, NTP, SNMP аддитив.) ; (-W) серии поддерживают IEEE802.11g беспроводую сеть частотой 2.4GHz . | |
|
Интерфейс | Аудиовход | 1 канал (2.0 ~ 2.4Vp-p,1kOm) |
| Аудиовыход | 1 канал (Уровень сигнала на линии, 600Ом) | |
| Передача | 1 RJ45 10M / 100M адаптивный Ethernet порт и 1 RS-485 интерфейс | |
| Тревожные входы | 1-канал. ввод сигнала | |
| Тревожные выходы | 1-канал. релейный выход | |
| Общие | Питание | 24VAC±10% / 12VDC±10% или PoE (Питание по сети) |
| Потребляемая мощность | 5Вт (10Вт с учетом работы ICR) | |
|
| Рабочая температура | -10°C ~ 60°C (-H: -40°C ~ 60°C) |
| Защищенность видеокамеры | IP66 | |
| Размер | 156 × 134.5 (6.2” × 5.33”) | |
| Вес | 1,4кг | |
| Цена | 5000 рублей |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В выпускной работе были рассмотрены системы видеонаблюдения с использованием IP-камер. Проведен анализ возможных вариантов построения системы и исходных данных объекта. На основе проведенного анализа мной было принято решение использовать систему видеонаблюдения на базе IP-камер с сетевым видеорегистратором. Для полного покрытия обозначенных зон использовалось 16 камер Hikvision DS-2CD762MF-FB(H). В качестве регистрирующего устройства установлен сетевой видеорегистратор Hikvision DS-7716NI-E4 общим объемом жестких дисков 10 ТБ, что позволяет хранить видеоданные с 16 камер в течение 30 дней. Спроектирована локальная сеть для IP-камер. В качестве среды передачи выбран кабель UTP 5e. Произведен расчет требуемой длинны кабеля, составляющий 550 метров. В итоге проделанной работы спроектирована система удовлетворяющая поставленным целям и задачам.
Кафедра измерительных информационных технологий
Дата: 2019-05-28, просмотров: 297.
