Hệ thống lưu trữ hình ảnh DVR:Đầu ghi hình DVR Digital Video Recorder là một thiết bị điện tử có thể thu nhận tín hiệu từ camera có nhiệm vụ xử lý và ghi lại hình ảnh bằng thời gian thực
Tổng quan về camera
Khái niệm
Camera là một thiết bị ghi hình.
Một chiếc camera có khả năng ghi lại hình ảnh trong một khoảng thời gian nhất định và lưu trữ chúng, cho phép người giám sát xem lại bất cứ lúc nào Với chức năng ghi hình cơ bản, camera được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực giám sát Hệ thống camera được lắp đặt tại các vị trí hợp lý giúp theo dõi và quan sát toàn bộ ngôi nhà, nhà máy, xí nghiệp, hay bất kỳ địa điểm nào mà người dùng muốn, ngay cả khi không có mặt trực tiếp tại đó.
Cấu tạo Camera
Một Camera quan sát bao gồm cảm biến camera, ống kính (Lens), vỏ chứa camera và chân đế.
Cảm biến camera thu nhận tín hiệu hình ảnh để truyền về đầu ghi hình hoặc màn hình TV, giúp người dùng theo dõi Ống kính là các thấu kính điều chỉnh tầm nhìn, cho phép quan sát rộng hoặc gần Hầu hết các camera đã được trang bị ống kính sẵn, ngoại trừ các loại camera thân hình hộp không có ống kính đi kèm.
Vỏ chứa camera: Dùng bảo quản camera giám sát trong trường hợp lắp đặt camera ở ngoài trời.
Chân đế: dùng để gắn camera (nếu dùng loại Camera tròn thì không cần).
Cảm biến hình ảnh (Image sensor) là bộ phận quan trọng đầu tiên của camera, có nhiệm vụ tiếp nhận ánh sáng và chuyển đổi chúng thành điện tử Các chip cảm ứng này không chỉ chuyển đổi ánh sáng thành điện tử mà còn biến đổi chúng thành điện áp để đo lường, sau đó chuyển sang tín hiệu số mà người dùng có thể nhìn thấy Về mặt kỹ thuật, các cảm biến hình ảnh được chế tạo chủ yếu từ hai công nghệ chính, trong đó có Camera CCD (Charge Couple Device).
Camera CCD sử dụng công nghệ CCD để nhận diện hình ảnh, với CCD là tập hợp các ô tích điện cảm nhận ánh sáng và chuyển đổi tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu số Nguyên lý hoạt động của camera dựa trên thấu kính, nơi hàng ngàn điểm ảnh chuyển đổi ánh sáng thành hạt điện tích và được số hóa qua quá trình chuyển đổi tương tự số Các thông số kỹ thuật của camera CCD bao gồm kích thước đường chéo màn hình cảm biến (tính bằng inch), trong đó màn hình cảm biến lớn hơn sẽ mang lại chất lượng hình ảnh tốt hơn; ví dụ, màn hình 1/3 inch CCD sẽ có chất lượng cao hơn so với 1/4 inch CCD.
Hình 1.1: Cảm biến hình b Camera CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor):
CMOS, hay còn gọi là chất bán dẫn có bổ sung oxit kim loại, là công nghệ được sử dụng trong các loại camera số Mặc dù camera CMOS có độ nhạy ánh sáng thấp hơn so với camera CCD, nhưng lại có khả năng chống nhiễu tốt hơn, giúp cải thiện chất lượng hình ảnh trong điều kiện ánh sáng yếu.
Các thông số của Camera
Indoor: Camera đặt trong nhà.
Outdoor: Camera đặt ngoài trời.
Khi lựa chọn camera, cần xem xét vị trí và mục đích sử dụng Nếu camera được lắp đặt ngoài trời, nên chọn loại Camera Outdoor để đảm bảo khả năng chống chịu với các yếu tố bên ngoài như độ ẩm, thời tiết khắc nghiệt, nước, bụi và các tác nhân phá hoại khác.
Camera hồng ngoại cho phép ghi hình vào ban đêm, điều mà các camera thông thường không thể thực hiện Đối với những ứng dụng cần quan sát 24/24, việc chọn camera có chức năng hồng ngoại là rất quan trọng Trong điều kiện ánh sáng đầy đủ, camera này hoạt động giống như các camera bình thường, nhưng khi trời tối, đèn hồng ngoại tự động bật và camera bắt đầu ghi hình với tính năng hồng ngoại Hình ảnh ghi lại vào ban đêm sẽ chuyển sang màu đen trắng Khi lựa chọn camera hồng ngoại, cần đặc biệt chú ý đến các thông số kỹ thuật.
IR LED : Số lượng đèn LED hồng ngoại
Visiable distance at: khoảng cách quan sát
Khi hoạt động ở chế độ hồng ngoại, đèn LED tự động bật lên và tiêu thụ công suất lớn, dẫn đến việc nguồn cấp cho các camera hồng ngoại thường lớn hơn so với camera thông thường Chất lượng hình ảnh của camera hồng ngoại cũng là một yếu tố quan trọng cần xem xét.
Chất lượng hình ảnh của camera phụ thuộc vào các thông số sau:
Cảm biến hình là bộ phận quan trọng nhất của camera, chịu trách nhiệm tiếp nhận ánh sáng và chuyển đổi chúng thành điện tử Sau khi ánh sáng được bắt, các chip cảm ứng sẽ biến đổi chúng thành điện áp để có thể đo lường, sau đó chuyển đổi thành tín hiệu số mà người dùng có thể nhìn thấy.
Độ phân giải là lượng thông tin trong một tập tin ảnh kỹ thuật số, thường được đo bằng pixel Độ phân giải cao giúp hiển thị ảnh trên website hoặc trang in một cách chi tiết và mượt mà hơn Một số bức ảnh có độ phân giải rất cao có thể chứa nhiều pixel hơn khả năng nhìn thấy của mắt người.
CCD Total pixels: Số điểm ảnh
Chất lượng hình ảnh được xác định bởi số điểm ảnh; số điểm ảnh càng lớn thì chất lượng hình ảnh càng tốt Tuy nhiên, chất lượng hình ảnh tốt đồng nghĩa với dung lượng ảnh lớn, dẫn đến việc tiêu tốn bộ nhớ lưu trữ và ảnh hưởng đến tốc độ đường truyền Thông thường, thông số cho NTSC là 811 (H) x 508 (V) và cho PAL là
Minimum Illumination: Cường độ ánh sáng nhỏ nhất
Cường độ ánh sáng thường được đo bằng Lux, cho biết khả năng hoạt động của camera trong các điều kiện ánh sáng khác nhau Camera chỉ có thể hoạt động hiệu quả khi cường độ ánh sáng vượt quá mức tối thiểu, và trong điều kiện quá tối, chỉ những camera có chức năng hồng ngoại mới có thể hoạt động Cụ thể, ánh nắng mặt trời đạt khoảng 4000 lux, trong khi ánh sáng từ bầu trời có mây là 1000 lux Ánh sáng từ đèn tuýp có cường độ 500 lux, trong khi ánh sáng từ đèn tuýp đỏ cũng là 500 lux, và đèn tuýp trắng có cường độ 300 lux Trong điều kiện ánh sáng yếu như bầu trời nhiều mây, cường độ chỉ đạt 300 lux, và vào ban đêm không có ánh trăng, cường độ ánh sáng giảm xuống chỉ còn 0.0001 lux.
Camera có chức năng Auto Iris (Tự động hiệu chỉnh ánh sáng) có khả năng tự động khuyếch đại nguồn sáng nhỏ, giúp người dùng quan sát rõ hơn trong điều kiện ánh sáng yếu.
Power Supply:Nguồn cung cấp
Hiện nay, hầu hết các camera sử dụng nguồn 12VDC, trong khi chỉ một số ít camera sử dụng nguồn khác Tuy nhiên, người dùng không cần lo lắng về nguồn 12VDC, vì đa số camera đều đi kèm với bộ chuyển đổi nguồn, cho phép sử dụng trực tiếp nguồn 220VAC.
Operation Temperature: Nhiệt độ hoạt động
Hầu hết các camera có khả năng hoạt động trong dải nhiệt độ từ -10°C đến 50°C Tuy nhiên, nếu được sử dụng trong môi trường khắc nghiệt như công nghiệp hoặc khu vực có nhiệt độ cao, việc lựa chọn camera chuyên dụng cho ngành công nghiệp là rất cần thiết.
Operation Humidity: Độ ẩm cho phép
Độ ẩm cho phép cho camera thường là 85% RH Góc quan sát của camera được xác định bởi ống kính, với thông số tiêu cự thường được ghi trong tài liệu kỹ thuật thay vì góc mở Có thể tham khảo bảng quy đổi để hiểu rõ hơn về mối liên hệ giữa tiêu cự và góc mở.
Bảng 1.1: Bảng quy đổi thông số ống kính
Hình 1.2: Góc quan sát f Các thông số khác:
Auto Gain Control: Tự động kiểm soát độ lợi
Auto White Balance: Tự động cân bằng ánh sáng
Backlight Compresation: Bù ánh sáng ngược
Auto Electric Shutter: Tự động chống shock điện
Camera kết hợp truyền dẫn
Trong hệ thống camera quan sát Analog, tín hiệu hình ảnh từ camera được truyền qua cáp đồng trục tới Đầu ghi hình kỹ thuật số (DVR) Mỗi camera Analog nhận nguồn điện tại chỗ hoặc qua cáp tín hiệu đồng trục RG59 DVR chuyển đổi tín hiệu Analog thành tín hiệu số, nén và ghi vào ổ cứng để xem lại Hiện nay, DVR thường tích hợp các tính năng giám sát thông minh như ghi hình theo lịch và cảnh báo hình ảnh Nếu kết nối DVR với mạng IP qua cổng RJ45 Ethernet, người dùng có thể xem hình ảnh qua máy tính và từ xa qua internet Tín hiệu video từ tất cả camera kết nối đến 1 DVR sẽ được truyền qua một địa chỉ IP, giúp tiết kiệm chi phí.
Hình 1.3: Phương thức truyền dẫn dữ liệu
Trong môi trường mạng IP, camera IP chuyển đổi hình ảnh thành tín hiệu số ngay trong thiết bị Các chức năng như nén hình ảnh và cảnh báo chuyển động cũng được xử lý trực tiếp trong camera Tín hiệu đầu ra của camera IP là tín hiệu số, được truyền qua mạng IP theo tiêu chuẩn Ethernet bằng cáp CAT5 Nguồn điện cho camera có thể được cấp tại chỗ hoặc qua cáp CAT5 bằng bộ chuyển đổi POE Camera IP được kết nối với thiết bị mạng trung tâm như Hub, Switch, Router qua cáp CAT5, và các thiết bị mạng sẽ được cấu hình để phù hợp với hoạt động của camera, bao gồm thiết lập địa chỉ IP và định tuyến.
Quản lý camera IP thường được thực hiện thông qua phần mềm quản lý hình ảnh, cài đặt trên máy tính (máy chủ quản lý hình ảnh) Phần mềm này cho phép người dùng quan sát, ghi lại và phát lại hình ảnh từ các camera IP Thông thường, phần mềm đi kèm với camera của nhà sản xuất hoặc có thể được mua từ các hãng chuyên phát triển phần mềm quản lý hình ảnh cho công nghệ camera IP.
Camera IP truyền tín hiệu qua internet tương tự như DVR, nhưng mỗi camera IP có luồng dữ liệu hình ảnh và địa chỉ IP riêng Khi xem qua internet, người dùng có thể lựa chọn xem hình ảnh từ một camera IP cụ thể hoặc nhiều camera IP cùng lúc nhờ phần mềm quản lý hình ảnh Tính năng này thể hiện sự linh hoạt của camera IP, tạo ra sự khác biệt rõ rệt so với camera Analog khi xem hình ảnh trực tuyến.
Các chuẩn nén tín hiệu số
Nén dữ liệu là quá trình phân tích và loại bỏ các phần không cần thiết trong luồng dữ liệu vào Có hai loại nén chính: nén phần cứng và nén phần mềm, cả hai đều hỗ trợ chức năng nén và giải nén hiệu quả.
Nén là quá trình thu gọn dữ liệu để truyền tải và lưu trữ hiệu quả, trong khi giải nén là bước hiển thị lại dữ liệu đã được nén Việc sử dụng công cụ nén phần cứng giúp giảm thiểu mất mát dữ liệu, với toàn bộ quá trình nén diễn ra trên mạch phần cứng chuyên dụng Ngược lại, công cụ nén phần mềm yêu cầu sử dụng tài nguyên từ máy tính để thực hiện chức năng này.
Chuẩn nén tín hiệu số bao gồm nhiều loại, trong đó MJPEG là một trong những chuẩn cổ nhất vẫn đang được sử dụng, chủ yếu trong các thiết bị DVR cũ với chất lượng hình ảnh kém, tốn tài nguyên xử lý và dung lượng lưu trữ lớn, đồng thời dễ gặp lỗi đường truyền Chuẩn MPEG-2 cũng là một trong những tiêu chuẩn quan trọng trong lĩnh vực này.
Chuẩn MPEG đã được sử dụng phổ biến trong hơn một thập kỷ, nhưng kích thước file lớn của nó so với các chuẩn mới gây khó khăn cho việc truyền dữ liệu MPEG-2 kết hợp nội dung từ nhiều nguồn như video, đồ họa và văn bản thành chuỗi khung hình, trong đó mỗi khung hình được chia thành các phần tử ảnh pixels và xử lý đồng thời Quá trình mã hóa và giải mã diễn ra dễ dàng, nhưng MPEG-2 không cho phép loại bỏ logo của nhà sản xuất chương trình khi phát lại Mặc dù có thể thêm các phần tử đồ họa và văn bản vào chương trình hiển thị cuối cùng, nhưng việc xóa bỏ các nội dung gốc là không khả thi.
MPEG-4 là tiêu chuẩn cho các ứng dụng đa phương tiện, bao gồm nén hình ảnh, truyền hình số, đồ họa, video tương tác như trò chơi và hội nghị video Nó đã trở thành công nghệ chủ chốt trong sản xuất, phân phối và truy cập video, giúp giải quyết vấn đề dung lượng lưu trữ và băng thông truyền tín hiệu Với MPEG-4, các đối tượng trong khung hình được mã hóa và truyền đi riêng biệt, cho phép người dùng tách biệt và loại bỏ từng đối tượng như âm thanh, hình ảnh, và nền khung hình Sự tái hợp các đối tượng chỉ diễn ra sau khi giải mã, mang lại tính linh hoạt cao trong xử lý video.
Chuẩn H.264 AVC, hay còn gọi là MPEG-4 Part 10, nổi bật trong công nghệ nén hình ảnh với chất lượng hình ảnh tốt nhất và kích thước file nhỏ nhất Được công bố chính thức vào năm 2003, H.264 là chuẩn nén mở tiên tiến, hỗ trợ hiệu quả cho ngành công nghệ an ninh giám sát H.264 kế thừa những ưu điểm của các chuẩn nén trước đó và áp dụng các thuật toán nén phức tạp, giúp giảm đáng kể dữ liệu và băng thông truyền video So với chuẩn MPEG-4 Part 2, H.264 giảm đến 50% băng thông và kích thước file, và hơn 80% so với chuẩn Motion JPEG Việc sử dụng chuẩn nén H.264 không chỉ tiết kiệm chi phí lưu trữ dữ liệu video mà còn giảm đáng kể chi phí thuê băng thông mạng Hơn nữa, nó cho phép nâng cao chất lượng hình ảnh giám sát mà không làm tăng băng thông và thời gian lưu trữ, giải quyết hiệu quả các vấn đề phức tạp trong hệ thống an ninh lớn.
Việc giảm băng thông của chuẩn nén H.264 đã tạo điều kiện cho sự phát triển mạnh mẽ của camera độ nét cao (Camera Megapixel) Đối với các hệ thống giám sát quan trọng, việc lựa chọn camera độ nét cao cùng với đầu ghi hỗ trợ chuẩn nén H.264 là một quyết định hợp lý để đảm bảo hình ảnh rõ nét.
Hinh 1.4:So sánh các chuẩn nén
Hệ thống lưu trữ hình ảnh DVR
Đầu ghi hình DVR (Digital Video Recorder) là thiết bị điện tử chuyên dụng để thu nhận tín hiệu từ camera, với chức năng xử lý và ghi lại hình ảnh theo thời gian thực Thiết bị này giúp người dùng quản lý và sử dụng hình ảnh một cách dễ dàng và hiệu quả.
Chức năng của đầu DVR:
Đầu ghi hình được trang bị ổ cứng để ghi lại hình ảnh và sự kiện trong ngày, với thời gian ghi hình tỷ lệ thuận với dung lượng ổ cứng; ổ cứng có dung lượng lớn sẽ cho phép ghi hình lâu hơn.
Tất cả các loại đầu ghi hình hiện nay thường sử dụng chuẩn nén H.264 để tiết kiệm dung lượng ổ cứng, do đó khi quan sát phía trước đầu ghi, bạn sẽ thấy ghi chú DVR H.264.
Hệ thống thu nhận và tập trung hình ảnh từ camera quan sát cho phép xuất hình ảnh ra cổng mạng, giúp người dùng quản lý dễ dàng qua mạng LAN hoặc Internet bằng máy tính và điện thoại di động.
- Xuất hình ảnh qua tivi, màn hình LCD, máy chiếu bằng các cổng tương ứng. Ưu điểm của đầu DVR:
- Giúp ta thuận tiện hơn trong việc quản lý dữ liệu
- Ghi hình hoàn toàn tự động và thời lượng lâu hơn.
- Chất lượng ghi hình ổn định hơn.
- Truy cập hình ảnh một cách nhanh chóng.
- Quan sát, ghi lại hình ảnh tại chỗ hoặc từ xa qua mạng intenet.
- Cùng 1 lúc có thể nhiều người truy cập được.
- Có thể sử dụng trong hệ thống cảnh báo, báo động… a Phân loại đầu ghi hình DVR:
Có 2 loại thiết bị ghi hình là PC base & DVR độc lập
PC base là thiết bị ghi hình sử dụng card ghi hình DVR (Digital Video Recorder) gắn vào máy vi tính DVR là đầu ghi hình độc lập với ổ cứng bên trong, chủ yếu có chức năng lưu trữ hình ảnh Mỗi DVR thường đi kèm với ổ cứng dung lượng lớn, khoảng 120GB, đủ để lưu trữ dữ liệu trong thời gian dài Tín hiệu hình ảnh từ các camera được truyền trực tiếp vào DVR, nơi nó sẽ được tổng hợp, xử lý và truyền qua mạng Internet hoặc hiển thị trực tiếp trên màn hình theo dõi.
Tốc độ ghi hình, hay khung hình trên giây (fps), được định nghĩa là 30 fps, tương ứng với thời gian thực và chuyển động thực Trong video thông thường, tiêu chuẩn NTSC chỉ đạt 24 fps Cần lưu ý rằng khái niệm "fields per second" cũng là fps, nhưng một khung hình tương đương với hai trường (fields) Do đó, 30 fps sẽ tương đương với 60 fields per second.
Khái niệm hình trên giây (images per second) cũng tương tự như (fields persecond).
Chỉ với tốc độ ghi hình 5 hình trên giây, đã thu thập được một lượng lớn thông tin Trong xử lý hình ảnh, tốc độ ghi hình cao đồng nghĩa với việc cần xử lý nhiều thông tin hơn, điều này dẫn đến việc tiêu tốn nhiều tài nguyên hệ thống và yêu cầu bộ nhớ lưu trữ lớn hơn.
Khả năng xử lí hình ảnh cũng tạo nên sự khác nhau về chất lượng cũng như giáthành giữa các DVR.
- Tốc độ ghi dữ liệu,
DVR card thì có 04 kênh, 08 kênh, 16 kênh Mỗi máy tính thường có
02 đến 03 slot PCI để gắn DVR Card Vì vậy mỗi PC base có 04 kênh,
08 kênh, 16 kênh, 24 kênh, 32 kênh, 40 kênh , 48 kênh.
Dung lượng ổ đĩa ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng lưu trữ dữ liệu và thời gian ghi hình của DVR Khi dung lượng ổ đĩa cao, khả năng lưu trữ dữ liệu cũng tăng lên Một số DVR cho phép kết nối thêm ổ cứng để mở rộng dung lượng lưu trữ, nhưng số lượng ổ cứng có thể kết nối thêm vẫn có giới hạn.
Thời gian ghi hình còn phụ thuộc vào số lượng kênh dữ liệu, vào chất lượng hình ảnh muốn ghi
Với thiết bị DMR 777W của hãng AVETECH, dung lượng ổ ghi 240GB cho phép ghi hình liên tục lên đến 4800 giờ (tương đương 200 ngày) khi sử dụng chế độ ghi NTSC 1 hình/giây với chất lượng hình ảnh BASIC và 16 kênh cùng lúc.
15 hình/giây, chất lượng hình ảnh BEST, 16 kênh cùng 1 lúc thì chỉ có thể ghi trong vòng 96h, nghĩa là 4 ngày.
Chức năng phát hiện chuyển động là một trong những tính năng nổi bật của DVR, cho phép ghi lại và thông báo khi có chuyển động trong khu vực giám sát của camera Khi có bất kỳ chuyển động nào xuất hiện, DVR sẽ xử lý dữ liệu từ camera và tự động ghi lại hình ảnh hoặc gửi tín hiệu báo động, nếu tính năng này được hỗ trợ Người dùng có thể cài đặt vùng phát hiện chuyển động, giúp DVR chỉ nhận diện những chuyển động trong khu vực đã định Nhờ vào khả năng này, DVR không chỉ thực hiện chức năng giám sát thông thường mà còn cung cấp thêm tính năng báo động hiệu quả.
Chỉ số IP (Ingress Protection):
Chữ số đầu tiên đánh giá khả chống lại các đối tượng rắn
0 - Không có sự bảo vệ đặc biệt nào
1 - Ngăn lại các đối tượng rắn có kích thước lớn hơn 50mm không xâm nhập được vào thiết bị
2 - Ngăn lại các đối tượng rắn có kích thước lớn hơn 12mm không xâm nhập được vào thiết bị
3 - Ngăn lại các đối tượng rắn có kích thước lớn hơn 2,5mm không xâm nhập được vào thiết bị
4 - Ngăn lại các đối tượng rắn có kích thước lớn hơn 1,0mm không xâm nhập được vào thiết bị
5 - Bụi được bảo vệ không hoàn toàn nhưng vẫn đảm bảo sự hoạt động của thiết bị
6 - Thiết bị được đảm bảo chống bụi hoàn toàn, đảm bảo hoạt động tốt trong môi trường nhiều bụi
Chữ số thứ hai đánh giá khả năng chống lại nước
0 - Không có sự bảo vệ đặc biệt nào
1 - Chống lại nước chảy vào thiết bị dạng giọt theo phương thẳng đứng
2 - Chống lại nước bắn vào thiết bị dạng giọt tới thiết bị với tất cả các góc nghiêng dưới 15 độ
3 - Chống lại nước phun vào thiết bị với góc nghiêng dưới 60 độ
4 - Chống lại nước tóe từ mọi phía tới thiết bị
5 - Có khả năng chống lại nước được phun từ mọi hướng tới thiết bị
6 - Thiết bị vẫn được bảo vệ khi bị nhúng nước hoàn toàn.
So sánh các hệ thống CCTV
Giải pháp sử dụng tín hiệu tương tự (Analog CCTV System) bao gồm các thiết bị hoạt động dựa trên tín hiệu tương tự Giải pháp hỗn hợp (Hybrid Solution) nâng cấp từ hệ thống tương tự bằng cách số hóa quá trình lưu trữ hình ảnh, trong khi camera vẫn sử dụng công nghệ tín hiệu tương tự Giải pháp số hóa toàn bộ (Total network IP solution) chuyển đổi toàn bộ thiết bị đầu cuối, từ camera quan sát đến hệ thống lưu trữ, thành công nghệ số, mang lại nhiều tiện ích và khắc phục nhược điểm của các giải pháp trước Việc so sánh ưu nhược điểm của các giải pháp này giúp người dùng lựa chọn phương án phù hợp nhất cho nhu cầu giám sát của mình.
Hệ thống kết nối vật lý:
Giải pháp Analog/Hybrid bao gồm việc xây dựng một hệ thống mạng cáp đồng trục riêng biệt để kết nối tất cả các camera từ vị trí lắp đặt về phòng điều khiển trung tâm, mặc dù chi phí cho hệ thống này khá cao.
Giải pháp IP số cho phép tận dụng hạ tầng truyền thông chung của tòa nhà thông qua mạng IP, giúp tiết kiệm chi phí đầu tư và giảm thiểu chi phí vận hành, bảo trì và bảo dưỡng Không cần thiết phải thi công một hệ thống mạng trục mới hoàn toàn chỉ dành riêng cho hệ thống giám sát.
Giải pháp analog/hybrid cho phép lưu trữ dữ liệu trên băng từ hoặc thiết bị ghi hình kỹ thuật số (DVR) Khi sử dụng DVR để lưu trữ, việc chuyển đổi dữ liệu cần được thực hiện bởi các DVR Do đó, khi số lượng camera gia tăng, cần bổ sung thêm DVR để đáp ứng nhu cầu mở rộng.
Giải pháp IP kỹ thuật số được lưu trữ trên các hệ thống lưu trữ kỹ thuật số như máy chủ và máy tính cá nhân Hình ảnh được lưu trữ dưới định dạng kỹ thuật số, đảm bảo tính an toàn và dễ dàng truy cập.
Giải pháp analog/hybrid có chất lượng hình ảnh giới hạn, không thể vượt quá độ phân giải của tín hiệu truyền hình tương tự, với mức tối đa chỉ đạt 0.4 Megapixel.
- Digital IP solution: giải pháp sử dụng camera IP kỹ thuật số có thể dễ dàng đạt đến độ phân giải Megapixel cao hơn hẳn so với công nghệ
Giải pháp analog/hybrid yêu cầu các camera analog phải có nguồn điện để hoạt động hiệu quả Do đó, bên cạnh việc lắp đặt hệ thống cáp trục chính (cáp đồng trục) để truyền dẫn tín hiệu hình ảnh, cần thiết phải xây dựng thêm một hệ thống cáp nguồn điện để cung cấp năng lượng cho các camera.
Giải pháp IP số: Các camera IP có khả năng nhận nguồn và dữ liệu qua cùng một cáp tín hiệu nhờ công nghệ Power over Ethernet (PoE) Điều này giúp loại bỏ nhu cầu xây dựng hệ thống cấp nguồn riêng biệt cho các camera.
Thay đổi vị trí lắp đặt:
Giải pháp analog/hybrid gặp khó khăn trong việc thay đổi thiết kế và vị trí lắp đặt do phụ thuộc vào hệ thống cáp trục chính và nguồn điện Khi cần lắp đặt ở những vị trí không thể thi công dây, việc thay đổi trở nên phức tạp và thậm chí không khả thi.
Giải pháp IP kỹ thuật số cho camera IP cho phép thay đổi vị trí linh hoạt nhờ hệ thống cáp tín hiệu và cáp nguồn chung, giúp việc lắp đặt và điều chỉnh trở nên dễ dàng hơn mà không cần phải đi lại toàn bộ hệ thống dây dẫn Đối với những vị trí khó khăn, giải pháp không dây có thể được áp dụng, mang lại sự thuận tiện tối đa so với việc sử dụng camera analog.
Giải pháp Analog/Hybrid không mang lại nhiều tiện ích trong quá trình khai thác và sử dụng Hệ thống này hoạt động độc lập, do đó không thể tích hợp vào các hệ thống quản lý tập trung của toàn bộ tòa nhà.
Giải pháp IP số ngày càng phát triển, mang đến nhiều tiện ích cho người dùng thông qua camera IP, như giám sát qua Web và tự động gửi cảnh báo qua email
Camera IP
Phân loại Camera IP
Dòng camera quan sát qua mạng internet Tích hợp sẵn giao thức internet protocol Sử dụng hệ thống dây mạng để truyền tín hiệu hình ảnh.Camera
Camera IP được phân loại thành nhiều loại như camera IP dome, camera IP thân và camera IP Speed Dome, tương tự như camera Analog Tuy nhiên, camera IP cung cấp hình ảnh sắc nét hơn nhiều so với camera Analog và đi kèm với nhiều tính năng nổi bật hơn Một trong những loại camera IP phổ biến là camera IP wifi.
Camera IP không dây sử dụng sóng wifi để truyền tải dữ liệu qua giao thức Internet Protocol, rất phù hợp cho những khu vực khó khăn trong việc đi dây Với ưu điểm lắp đặt nhanh chóng và dễ dàng di chuyển, sản phẩm này mang lại sự tiện lợi cho người dùng.
Chức năng cơ bản của hệ thống camera IP
Trong khu vực giám sát, có nhiều đối tượng khác nhau như giám sát tổng thể, giám sát thiết bị điều khiển và giám sát bảng điều khiển Mỗi đối tượng sẽ được đặt trước một vị trí camera và người điều hành có thể dễ dàng điều chỉnh camera đến các vị trí đã định sẵn thông qua giao diện phần mềm Điều này giúp tăng cường khả năng quản lý cho người điều hành Khi cần quan sát cận cảnh, chỉ cần nhấn nút đã được thiết lập, camera sẽ di chuyển đến vị trí đó với các chức năng quay ngang, quét dọc và phóng to Tại mỗi vị trí, camera còn có thể điều khiển hệ thống đèn để tối ưu hóa quan sát Ngoài ra, camera được trang bị thiết bị truyền tải âm thanh để gửi tín hiệu về trung tâm, cho phép nghe âm thanh tại hiện trường Camera cũng kết nối với các thiết bị cảnh báo như báo khói, báo nhiệt và thiết bị kiểm soát xâm nhập, giúp cảnh báo và ghi lại hình ảnh liên quan.
Các trạm điện được kết nối bằng cáp quang về phòng trung tâm tại trung tâm điều độ Cáp quang được phân chia thành các luồng E1 2Mbps, cho phép camera sử dụng một trong những luồng này để truyền tín hiệu về trung tâm Các camera có khả năng kết nối với các thiết bị truyền dẫn quang thông qua cổng mạng RJ.
Mỗi camera có sẵn 45 kết nối, và các thiết bị truyền dẫn quang sẽ giúp kết nối mạng camera về trung tâm Tại đây, mạng camera có thể được liên kết với hệ thống mạng nội bộ tại trung tâm điều độ và mạng diện rộng của ngành Chức năng xử lý thông tin cũng được tích hợp để nâng cao hiệu quả hoạt động.
Các camera sẽ được giám sát trực tiếp từ trung tâm điều độ hoặc từ bất cứ máy tính trong mạng Các giám sát sẽ được chia thành 2 loại:
- Giám sát đơn lẻ và giám sát từ xa.
Giám sát tập trung sẽ được thực hiện tại trung tâm điều độ với sự giám sát trực tiếp trên máy chủ quản lý Máy chủ này sẽ cài đặt phần mềm quản trị, cho phép hiển thị đồng thời nhiều hình ảnh từ các camera Việc điều khiển camera cũng sẽ được thực hiện ngay trên giao diện của phần mềm quản trị.
Để đảm bảo an ninh hiệu quả, hệ thống camera sẽ được cấu hình với chế độ giám sát qua mật khẩu nhiều mức, giúp ngăn chặn tình trạng điều khiển chồng chéo Các mật khẩu bảo vệ sẽ được thiết lập theo các cấp độ khác nhau để tăng cường bảo mật cho hệ thống.
- Mật khẩu chỉ cho phép hiển thị camera (View)
- Mật khẩu cho phép hiển thị và điều khiển camera (View and Control)
Mật khẩu quản trị camera được cấp cho các cá nhân có thẩm quyền như lãnh đạo và giám sát viên, cho phép họ hiển thị và điều khiển camera Nhân viên chỉ được cấp mật khẩu để hiển thị camera mà không có quyền điều khiển Quyền quản trị chỉ dành cho phần mềm quản lý camera và phải đảm bảo không có sự xung đột khi nhiều máy tính cùng điều khiển một camera Công tác lưu trữ hình ảnh diễn ra song song với giám sát trên máy chủ, cho phép truy cập ngay lập tức trong vòng 07 ngày, và có thể được kéo dài hơn tùy thuộc vào dung lượng ổ đĩa cứng Sau thời gian này, hình ảnh sẽ được chuyển sang thiết bị sao lưu như CD, DVD hoặc băng từ.
Hình 2.3: Hệ thống Camera IP
Công nghệ truyền dẫn Camera IP
a PoE(Power over Ethernet) – Cung cấp nguồn qua mạng:
Power over Ethernet (PoE) hoạt động bằng cách chuyển đổi nguồn điện cơ bản thành nguồn điện áp thấp, được truyền qua hai cặp dây trong cáp CAT5 để cấp nguồn cho thiết bị đầu cuối Hệ thống PoE bao gồm ít nhất hai thành phần chính.
PSE (Power Sourcing Equipment): Những thiết bị loại này lấy vào nguồn cấp điện cơ bản và cung cấp điện áp thấp, nguồn điện một chiều
Cáp Ethernet có thể cung cấp nguồn DC lên đến 12W ở 48V cho các thiết bị tương thích Power over Ethernet (PoE) Trong mạng vô tuyến, có hai loại nguồn cấp điện (PSE): Endspan và Midspan Endspan hoạt động giống như bộ chuyển mạch Ethernet, cung cấp điện cùng với dữ liệu trên các mạch truyền dẫn Nó thường được gọi là bộ chuyển mạch Power over Ethernet (PoE) Ngược lại, Midspan là bộ tăng áp được lắp đặt giữa bộ chuyển mạch Ethernet và các thiết bị cần nguồn, giúp tăng áp mà không làm ảnh hưởng đến dữ liệu, và thường được gọi là bộ tăng áp PoE (PoE injector).
Các thiết bị được kích hoạt Power over Ethernet (PoE) tại điểm cuối của cáp Ethernet được gọi là PU (Powered Devices), yêu cầu điện áp thấp và điện DC Trong mạng vô tuyến, để cung cấp điện và dữ liệu cho các khu vực khác nhau, PD cần có một bộ chia PoE Nếu thiết bị không được tích hợp sẵn, việc sử dụng bộ chia Power over Ethernet (PoE) là cần thiết để phân phối nguồn điện và tài nguyên.
PD bằng cáp dẫn điện DC chạy từ bộ chia Power over Ethernet (PoE) tới các thiết bị cùng với cáp Ethernet khác.
Có hai cách để cung cấp nguồn qua cáp:
Phương án 1 đề xuất sử dụng phương thức đơn công (simplex) để cung cấp nguồn điện qua các loại cáp giống như cáp dữ liệu Các thiết bị PSE sẽ bổ sung nguồn điện vào chân cấp dữ liệu thông qua các điểm nối dây của tín hiệu nội bộ kết nối với máy biến áp trung tâm.
Phương án 2:sử dụng một phương thức mà việc cung cấp điện được thực hiện trên hai cặp dây dẫn còn dư trong cáp Ethernet.
Các thiết bị được cấp nguồn PoE được thiết kế để thích hợp với phương án
Cấp điện qua Ethernet (PoE) cho phép cung cấp điện lên đến khoảng 48V và đạt tốc độ dữ liệu 1Gbps Khi thiết bị PoE được kích hoạt, PSE sẽ phát hiện số lượng nguồn cấp PD cần thiết và cung cấp đúng mức điện năng cần thiết thông qua một hệ thống phân loại biểu thị lượng điện năng (W) gửi đến thiết bị Phương thức truyền dẫn PoE có những ưu điểm và nhược điểm riêng, cần được xem xét kỹ lưỡng.
Công nghệ PoE mang lại nhiều ưu điểm nổi bật, bao gồm khả năng cung cấp năng lượng và truyền dữ liệu qua cùng một cáp Ethernet, giúp đơn giản hóa hệ thống và giảm chi phí lắp đặt cũng như bảo trì Việc tiết kiệm chi phí cho ống dẫn và dây cáp là một lợi ích đáng kể, cùng với quy trình lắp đặt dễ dàng khi chỉ cần một sợi cáp cho cả nguồn điện và dữ liệu Hơn nữa, việc quản lý điện năng trở nên tập trung và hiệu quả hơn, đồng thời công nghệ này cũng tiết kiệm không gian nhờ giảm thiểu số lượng dây dẫn cần thiết Cuối cùng, PoE đảm bảo an toàn với nguồn điện hạ thế, làm tăng độ tin cậy cho hệ thống an ninh.
Trong công nghệ PoE, khoảng cách tối đa cho phép là 100 mét, trừ khi sử dụng bộ lặp hoặc bộ nối dài Hiện tại, công suất tối đa mà thiết bị cấp nguồn có thể cung cấp là 60W, do đó một số thiết bị tiêu thụ năng lượng cao như camera yêu cầu nguồn điện lớn không thể sử dụng PoE Hệ thống PoE hoạt động bằng cách cấp nguồn cho toàn bộ thiết bị thông qua một hoặc một vài thiết bị như bộ chuyển mạch PoE, bộ chuyển đổi quang điện hoặc bộ góp PoE (PoE Injector).
Để đảm bảo khả năng phục hồi hệ thống khi xảy ra mất điện, việc sử dụng UPS dự phòng là rất cần thiết Bên cạnh đó, công nghệ EoC (Ethernet over Coax) cho phép truyền dữ liệu hiệu quả qua cáp đồng trục, góp phần nâng cao hiệu suất mạng.
EoC (Ethernet over Coax) là công nghệ sử dụng hệ thống cáp đồng trục để truyền tải dữ liệu
Trong truyền dẫn EoC, một trong những lợi ích nổi bật là khả năng tận dụng cáp đồng trục có sẵn trong hệ thống an ninh, giúp tiết kiệm chi phí đáng kể vì dây dẫn thường là phần tốn kém nhất trong các hệ thống bảo mật Bên cạnh đó, EoC còn cho phép truyền tín hiệu với khoảng cách xa hơn, mang lại sự linh hoạt cho người dùng.
VDSL2 là công nghệ phổ biến nhất trong truyền dẫn EoC, cho phép truyền tín hiệu hiệu quả trong khoảng cách lên đến hai cây số Tuy nhiên, tốc độ dữ liệu sẽ giảm dần theo khoảng cách, có thể xuống còn 1.5Mbps.
Một trong những ưu điểm nổi bật của hệ thống này là khả năng hỗ trợ giám sát lai, cho phép kết nối cả camera mạng và camera tương tự, đồng thời cung cấp nguồn điện qua cáp đồng trục.
Điều này thu hút những người dùng muốn giữ lại một số camera hiện có hoặc lắp đặt camera tương tự tại các vị trí không quan trọng khác.
Mặc dù EoC cho phép truyền dẫn ở khoảng cách xa, việc sử dụng bộ lặp có thể gây nhiễu tín hiệu, làm cho hạ tầng an ninh trở nên phức tạp Cả SLOC và VDSL2 đều hỗ trợ tốc độ dữ liệu thấp hơn so với các phương tiện truyền dẫn khác, với SLOC chỉ có khả năng hỗ trợ tối đa hai camera IP 1.3-megapixel và VDSL2 hỗ trợ lên đến bốn camera IP 1.3-megapixel PLC (Power Line Communication) là một phương pháp truyền thông qua đường điện.
Công nghệ PLC (Power Line Communication) cho phép truyền tín hiệu điện và dữ liệu đồng thời qua một đường dây cáp nguồn Điểm đặc biệt của công nghệ này là khả năng sử dụng hạ tầng điện hiện có để truyền tải thông tin, mang lại sự tiện lợi và tiết kiệm chi phí cho người dùng.
Các camera IP chỉ cần một nguồn điện duy nhất, vì trong camera đã tích hợp sẵn PLC Modem PLC Modem này hoạt động như một bộ chuyển đổi, giúp truyền tín hiệu hiệu quả.
Thiết bị lưu trữ hình ảnh NVR(Network Video Recorder)
Hình 2.4: Đầu ghi hình NVR
NVR (Network Video Recorder) là đầu ghi hình dành cho Camera IP, hoạt động độc lập mà không cần máy tính, khác với DVR Nó chuyên lưu trữ hình ảnh số từ Camera IP trên ổ cứng, thẻ nhớ SD hoặc thiết bị lưu trữ kỹ thuật số khác NVR cho phép quản lý từ xa qua mạng LAN hoặc Internet, mang lại sự linh hoạt hơn so với giải pháp ghi hình truyền thống Điểm khác biệt lớn nhất là DVR chỉ sử dụng cho Camera Analog, trong khi NVR được thiết kế riêng cho Camera IP Mặc dù NVR có tính năng tương tự như DVR, nhưng vẫn tồn tại những khác biệt đáng chú ý.
Video trên DVR được mã hóa và xử lý ngay tại thiết bị, trong khi video trên NVR được mã hóa và xử lý tại camera Sau đó, tín hiệu video sẽ được truyền trực tiếp đến NVR để lưu trữ hoặc xem từ xa qua Internet.
NVR có ưu điểm vượt trội so với DVR bởi khả năng linh hoạt trong việc tùy chọn số cổng ra, không bị giới hạn như 6, 8, 16, 32 hay 64 cổng Bạn có thể chọn số cổng ra như 5, 7, hay 13, giúp dễ dàng điều chỉnh theo nhu cầu thực tế của ngôi nhà hoặc văn phòng của mình.
NVR cho phép người dùng xem, kiểm soát và ghi lại video từ tất cả các camera kết nối thông qua một giao diện tập trung Giao diện dựa trên Web giúp người dùng dễ dàng truy cập, thao tác và quản lý video từ bất kỳ thiết bị kết nối IP nào, bao gồm máy tính để bàn, máy tính bảng và thiết bị di động.
Thiết bị lưu trữ hình ảnh HVR (Hyper Video Recorder)
Hình 2.5: Đầu ghi hình HVR
HVR (Hyper Video Recorder) là thiết bị đầu ghi tích hợp cả camera IP và Analog Nó được trang bị cổng kết nối cho camera analog truyền thống và cổng mạng để kết nối với camera IP, mang lại sự linh hoạt trong việc giám sát và ghi hình.
Chức năng của đầu ghi hình HVR còn hạn chế khi không thể kết hợp camera analog và camera IP trên cùng một giao diện hiển thị; người dùng chỉ có thể chọn hiển thị một trong hai loại camera Đầu ghi hình này hỗ trợ chuẩn ghi hình lên đến 960P cho camera analog và từ 720P đến 1080P cho camera IP, qua đó nâng cao chất lượng hình ảnh khi xem lại hoặc sao lưu dữ liệu ra thiết bị lưu trữ di động.
Tích hợp chuẩn nén H.264 làm giảm đến 50% băng thông và kích thước file dữ liệu lưu trữ so với cách nén thông thường hiện nay.
Sử dụng chuẩn nén H.264 giúp giảm hơn 80% băng thông và kích thước file dữ liệu so với chuẩn Motion JPEG Điều này cho phép hệ thống ghi hình HVR lưu trữ gấp đôi thời gian và giảm băng thông mạng xuống một nửa Nhờ đó, chi phí lưu trữ dữ liệu video cũng giảm một nửa so với hệ thống sử dụng chuẩn nén thông thường.
Hệ thống giám sát Camera
Định nghĩa chung
Hệ thống camera giám sát bao gồm các camera và thiết bị truyền dẫn, giúp theo dõi và quan sát một khu vực cụ thể.
Hệ thống camera giám sát được sử dụng tại các khu vực: ngân hàng, cửa hàng dịch vụ, nhà kho, nhà xưởng, sân bay, các công trình quân sự, …
Tại các nhà máy công nghiệp, hệ thống camera giám sát đóng vai trò quan trọng trong việc theo dõi các giai đoạn của quy trình sản xuất từ phòng điều khiển trung tâm.
Hệ thống có thể hoạt động liên tục hoặc có yêu cầu.
Phạm vi ứng dụng
Lắp đặt camera IP tại các giao lộ giúp chia sẻ thông tin về tình trạng giao thông, từ đó hỗ trợ người điều hành giao thông trong việc phân luồng xe hợp lý và giảm thiểu tắc nghẽn vào giờ cao điểm.
Việc sử dụng hạ tầng mạng máy tính hiện có để triển khai hệ thống camera IP mang lại sự thuận tiện và nhanh chóng, giúp tiết kiệm chi phí cho việc lắp đặt cáp tín hiệu.
Hội nghị từ xa sẽ được tổ chức khi cả hai bên có camera IP kết nối với internet ADSL, mang lại giải pháp hiệu quả cho việc kinh doanh giữa các đối tác ở những khu vực địa lý khác nhau.
Nhà quản lý có thể theo dõi các hoạt động trong văn phòng, nhà xưởng và kho bãi từ xa, ngay cả khi đang công tác hoặc ở nhà, giúp việc điều hành công ty trở nên dễ dàng và hiệu quả hơn.
Hệ thống mạng IP-Surveillance cho phép phụ huynh dễ dàng theo dõi hoạt động học tập và vui chơi của con tại trường thông qua việc đăng nhập vào chương trình quản lý camera, chỉ cần có kết nối internet mà không cần thiết bị bổ sung Bên cạnh đó, camera IP cũng có thể được ứng dụng tại các cơ sở dưỡng lão và bệnh viện để giám sát tình hình sức khỏe của bệnh nhân qua các hoạt động và tập luyện hàng ngày.
Chủ nhà có thể quan sát ngôi nhà, tài sản của mình khi vắng nhà, đảm bảo gia đình vẫn bình yên
Với sự phát triển không ngừng của hạ tầng mạng internet, việc quan sát qua camera IP hoặc camera truyền thống kết nối vào IP Server đã trở nên dễ dàng và tiện lợi hơn bao giờ hết, đồng thời vẫn đảm bảo tính bảo mật Hệ thống camera IP mang lại nhiều lợi ích đáng kể cho người dùng, phục vụ nhu cầu giám sát hiệu quả trong cuộc sống hàng ngày.
Cấu trúc một hệ thống giám sát
Bao gồm camera tại nơi cần quan sát, đèn hồng ngoại, bộ khuếch đại tín hiệu… b Thiết bị truyền dẫn:
Hệ thống dây cáp tín hiệu, thiết bị bảo vệ đường dây,… c Thiết bị xử lý trung tâm: Đầu ghi hình, màn hình giám sát, thiết bị điều khiển,…
Hệ thống Camera Analog
Tín hiệu truyền hình ảnh là tín hiệu analog.
Cơ chế truyền tín hiệu từ camera qua cáp đồng trục tới đầu ghi hình kỹ thuật số (DVR) cho phép chuyển đổi tín hiệu Analog thành tín hiệu số Sau khi số hóa, tín hiệu được nén và lưu trữ trên ổ cứng để dễ dàng xem lại khi cần DVR còn tích hợp nhiều tính năng như ghi hình theo lịch, cảnh báo chuyển động, phóng to thu nhỏ hình ảnh bằng phương pháp số, và truyền hình ảnh qua mạng Hệ thống camera Analog bao gồm các thành phần quan trọng để đảm bảo hoạt động hiệu quả.
Camera là thiết bị thiết yếu trong hệ thống CCTV, với nhiều lựa chọn đa dạng như camera cố định để giám sát một khu vực cụ thể, camera giám sát ngày/đêm cho khả năng hoạt động liên tục, và camera PTZ dome để theo dõi các khu vực rộng lớn.
Màn hình hiển thị (monitor): Thiết bị được sử dụng rất tương tự màn hình
Tivi với độ phân giải cao mang đến hình ảnh sắc nét và sống động Màn hình này có khả năng hiển thị hình ảnh từ một hoặc nhiều camera đồng thời, tạo trải nghiệm xem đa dạng và thú vị.
Dây cáp đồng trục là thành phần quan trọng trong hệ thống CCTV analog, dùng để truyền hình ảnh từ camera Tuy nhiên, việc sử dụng cáp đồng trục có thể gây khó khăn do chi phí cao và khó lắp đặt, đặc biệt trong các mạng camera lớn hoặc ở những vị trí khó tiếp cận Để khắc phục hạn chế này, hầu hết các hệ thống CCTV analog hiện nay sử dụng đầu ghi hình kỹ thuật số (DVR), cho phép chuyển đổi tín hiệu analog thành tín hiệu số Điều này không chỉ giúp lưu trữ và truy xuất hình ảnh dễ dàng hơn mà còn cho phép người dùng xem hình ảnh từ xa một cách thuận tiện.
Trong hệ thống camera quan sát analog, tín hiệu hình ảnh được thu nhận từ camera ở dạng analog Tín hiệu này sau đó được truyền qua cáp đồng trục đến đầu ghi hình kỹ thuật số (DVR).
Mỗi camera analog được cấp nguồn tại chỗ hoặc qua cáp tín hiệu đồng trục RG59 Đầu ghi hình kỹ thuật số (DVR) chuyển đổi tín hiệu analog thành tín hiệu số, nén và ghi vào ổ cứng để xem lại Các DVR hiện nay thường tích hợp nhiều tính năng thông minh như ghi hình theo lịch, cảnh báo chuyển động, và phóng to hình ảnh bằng phương pháp số Màn hình hiển thị có thể kết nối trực tiếp với DVR hoặc xem qua mạng IP nếu DVR được kết nối với mạng qua cổng RJ45 Ethernet Khi kết nối mạng nội bộ với internet, người dùng có thể xem hình ảnh từ xa Tín hiệu video từ tất cả các camera kết nối với một DVR sẽ được truyền qua một địa chỉ IP, giúp giảm chi phí.
Hình 3.1: Theo dõi trực tiếp không cần ghi hình
Hình 3.2: Theo dõi và ghi hình dung đầu ghi
Hình 3.3: Theo dõi và ghi hình dung card DVR
Hình 3.4: Theo dõi từ xa qua mạng dung đầu DVR e Ưu nhược điểm của hệ thống Camera Analog:
Chi phí khởi tạo thấp: trong hầu như mọi trường hợp, hệ thống CCTV analog có giá thành rẻ hơn hệ thống CCTV IP.
Camera analog nổi bật với khả năng tương thích rộng, cho phép kết hợp nhiều mẫu mã camera và thiết bị quan sát từ các hãng sản xuất khác nhau Đặc biệt, camera analog xử lý tốt hơn trong các tình huống ánh sáng yếu so với camera IP.
Chi phí cáp cao trong ứng dụng giám sát diện rộng là một thách thức lớn, vì camera analog yêu cầu một hệ thống cáp phức tạp Điều này không chỉ làm tăng giá thành mà còn gây khó khăn trong quá trình triển khai hệ thống.
Camera IP hiện tại không được tích hợp nhiều tính năng tiên tiến như độ phân giải Megapixel, zoom kỹ thuật số và phân tích dữ liệu hình ảnh, điều này hạn chế khả năng sử dụng của sản phẩm.
Hệ thống camera IP
Camera IP chuyển đổi hình ảnh thành tín hiệu số ngay trong thiết bị và thực hiện xử lý hình ảnh tại chỗ Tín hiệu số sau đó được truyền qua mạng Ethernet thông qua cáp xoắn đôi Nhiều camera IP còn tích hợp tính năng PoE (Power over Ethernet), cho phép cấp nguồn điện qua cáp xoắn đôi thông qua switch PoE hoặc bộ chuyển đổi PoE.
Các camera IP được kết nối đến thiết bị mạng trung tâm như Hub, Switch, hoặc Router thông qua cáp xoắn đôi Để hoạt động hiệu quả, các thiết bị mạng cần được thiết lập các tham số quan trọng, bao gồm địa chỉ IP và định tuyến.
Thiết bị quản lý camera IP bao gồm đầu ghi hình IP (NVR - Network Video Recorder) và phần mềm quản lý hình ảnh Đối với các hệ thống lớn, việc ghi hình sẽ được thực hiện trên đầu ghi hình IP để đảm bảo tính ổn định cho toàn bộ hệ thống Các thành phần chính của hệ thống camera IP bao gồm camera, đầu ghi hình và phần mềm quản lý.
Hình 3.5: Mô hình và các thành phần hệ thống Camera IP c Nguyên lý hoạt động: d Ưu nhược điểm của hệ thống camera IP:
Giao tiếp 2 chiều cho phép người dùng tương tác trực tiếp với nội dung hiển thị trên màn hình, như nhân viên nhà ga hỗ trợ khách hàng và cảnh báo vi phạm.
Camera ip có chất lượng hình ảnh rõ nét, có thể quan sát chi tiết mọi vật xung quanh, chất lượng hình ảnh HDTV với 30 khung hình mỗi giây.
Tính linh hoạt : camera IP có thể được di chuyển bất cứ nơi nào trong mạng IP (bao gồm cả không dây )
Camera IP với công nghệ kỹ thuật số mang lại hình ảnh vượt trội so với các chuẩn CIF, PAL, NTSC của Camera Analog, đặc biệt là các Camera IP chuyên dụng cho thể thao có độ phân giải lên đến 15-20 Megapixels, cho hình ảnh chính xác và sắc nét Ngoài ra, camera IP an ninh còn cung cấp khả năng truyền dữ liệu an toàn thông qua mã hóa và xác thực với các phương pháp như WEP, WPA, WPA2, TKIP và AES.
Camera IP cho phép truy cập từ xa, giúp người dùng theo dõi hình ảnh trong thời gian thực từ bất kỳ máy tính nào trên toàn thế giới Ngoài ra, người dùng còn có thể theo dõi qua nhiều thiết bị di động như iPhone, máy tính xách tay và Windows Live Messenger.
Camera IP có khả năng hoạt động trên các mạng không dây, tuy nhiên, cấu hình ban đầu cần được thực hiện thông qua các bộ định tuyến Sau khi cấu hình xong, camera IP có thể sử dụng trong mạng không dây Các camera này thường được áp dụng cho mục đích giám sát trong lĩnh vực an ninh.
Camera IP vượt trội hơn so với camera analog nhờ tính năng tương tác âm thanh 2 chiều, cho phép người dùng vừa xem hình ảnh vừa trao đổi thông tin qua camera Ngoài ra, camera này còn tích hợp sẵn thẻ nhớ và có khả năng lắp sim 3G, hay còn gọi là camera 3G.
PoE (Power over Ethernet) cung cấp năng lượng cho các thiết bị qua cáp Internet, cho phép camera IP hiện đại hoạt động mà không cần nguồn điện bổ sung Công nghệ này giúp đơn giản hóa việc lắp đặt và nâng cao tính linh hoạt cho hệ thống giám sát.
Hệ thống camera IP cho phép lắp đặt và di chuyển vị trí dễ dàng, mang lại sự tiện lợi tối ưu Đặc biệt, camera IP có thể hoạt động hiệu quả với tín hiệu không dây, giúp người dùng linh hoạt hơn trong việc giám sát.
Vấn đề đầu tiên đó chính là chi phí của camera IP cao hơn hẳn so với camera thường đồi hỏi hạ tầng mạng phải ổn định.
Sử dụng tốn nhiều băng thông hơn so với CCTV Camera (nếu internet tốc độ cao thì vấn đề này sẽ không còn là nhược điểm).
Camera IP quan sát video với độ phân giải 640×480 pixel và tốc độ 10 khung hình mỗi giây (10 fps) trong chế độ MJPEG yêu cầu lưu lượng mạng khoảng 3 Mbit/s.
Cài đặt hệ thống camera IP đòi hỏi phải thiết lập mạng, bao gồm địa chỉ IP, DDNS và các bộ định tuyến Do đó, bạn cần thuê một kỹ thuật viên chuyên nghiệp, người có kinh nghiệm với mạng LAN hoặc công nghệ CCTV để đảm bảo quá trình lắp đặt diễn ra suôn sẻ.
Hệ thống hoạt động trên mạng internet dễ bị hacker xâm nhập, dẫn đến những vấn đề nghiêm trọng Các tội phạm có thể tiếp cận hệ thống camera quan sát, từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho các hành vi phạm tội.
Thiết kế hệ thống camera IP
Yêu cầu hệ thống
Thiết kế một hệ thống camera giám sát an ninh trong gia đình
Căn hộ 2 tầng mặt bằng 60m 2 có sân vườn và sân thượng, sử dụng mạng cáp quang gia đình 27Mps
Yêu cầu các camera ghi hình 8/24h Lưu trữ dữ liệu trong 5 ngày gần nhất.
Tính toán sơ bộ
Ta dùng ứng dụng CCTV HDD Calculator để tính toán sơ bộ với các điều kiện:
Chuẩn nén ảnh các camera H.264
Mỗi camera hoạt động 8/24h , lưu trữ dữ liệu trong vòng 5 ngày gần nhất
Theo kết quả tính toán ta cần đường truyền ít nhất 13.37Mbps và dung lượng ổ đĩa lưu trữ tối thiểu 481.37GB
Sơ đồ hệ thống
Hình 4.1: Sơ đồ hệ thống camera giám sát
Xây dựng hệ thống
a Các vị trí nên lắp đặt camera:
Khi lắp đặt cửa chính, cần lưu ý tránh hướng ánh sáng chiếu ngược Đặt cửa thẳng ra ngoài sẽ mang lại hiệu quả tốt hơn, vì khi nhìn từ trong nhà ra ngoài, camera sẽ không ghi lại hình ảnh gì vào ban ngày.
Cầu thang là khu vực quan trọng trong ngôi nhà, đóng vai trò kết nối giữa các tầng Việc quan sát khu vực cầu thang không chỉ giúp tạo không gian an toàn mà còn giúp bạn phát hiện kẻ gian khi họ có ý định đột nhập.
Sân vườn: Nên đặt camera quan sát bao gồm sân vườn của nhà và các cửa ra vào như cửa hông, cửa sổ.
Hành lang ban công là nơi lý tưởng để lắp đặt camera thân hồng ngoại, giúp bạn quan sát toàn bộ không gian từ trên cao Việc này không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn tạo ra vùng quan sát rộng rãi và hiệu quả cho tất cả các ban công của bạn.
Hệ thống camera quan sát an ninh trong nhà chỉ cần từ 2 đến 4 camera là đủ, vì vậy chúng tôi khuyến nghị sử dụng camera IP wifi có hỗ trợ thẻ nhớ để đảm bảo hiệu quả giám sát tối ưu.
Ta chọn 4 camera Vantek VT6300a Thông số của camera:
Camera IP wifi hỗ trợ thẻ nhớ ngoài độ phân giải HD720P
Cảm biến hình ảnh 1/4” 1.0 Megapixel CMOS
Độ phân giải HD 1280 x 720px tốc độ hiển thị và ghi hình 25fps
Ống kính tiêu cự 3.6mm góc quan sát 80 độ.
Chức năng quay quét: Quay trái phải 355º, quay lên xuống: 120º
Hồng ngoại thông minh 12 led quan sát trong đêm 10-15m
Xem từ xa qua mạng bằng điện thoại, máy tính độ nét cao HD
Chức năng xem lại dữ liệu đã ghi hình trực tiếp trên điện thoại, tablet, máy tính từ bất cứ đâu qua internet, 3G
Hỗ trợ đa hệ điều hành di động: Android; iOS
Hỗ trợ thẻ nhớ Micro SD để lưu dữ liệu tối đa 64Gb
Ghi hình ảnh kèm âm thanh hiện trường chất lượng cao
Tích hợp Mix và Loa để đàm thoại 2 chiều qua mạng
Hỗ trợ kết nối mạng Lan (có dây) và kết nối Wifi (không dây) lắp đặt dễ dàng
Công nghệ Điện toán đám mây xem qua mạng không cần cài đặt chỉ cần cắm là chạy
Hỗ trợ tới 20 người truy cập online đồng thời
Hợp chuẩn Onvif có thể lắp được với Đầu ghi IP để mở rộng hệ thống nhiều camera và lưu trữ dữ liệu thời gian dài vào ổ cứng
Điện áp hoạt động DC 5V-2A.
Hình 4.2: Camera IP wireless Vantek c Thiết lập wifi cho Camera:
Bước 1: Download ứng dụng cài đặt và sử dụng camera XMEYE Bước 2:Kết nối nguồn cho camera
Bước 3:Mở ứng dụng XMEYE, chọn Resgiter User để đăng ký tài khoản sau đó đăng nhập bằng tài khoản vừa đăng ký
Bước 4:Tại giao diện Device list chọn dấu (+) để thêm thiết bị:
Bước 5:Nhấn chọn wifi config:
Xác thực lại wifi bạn đang sử dụng:
Bước 6:Giữ nút reset trên camera đến khi camera phát ra âm thanh “wait to be configure”
Bước 7:Quay trở lại phần mềm XMEYE nhấn chọn “Complete all of above operation” rồi nhấn Yes:
Khi sử dụng phần mềm, thiết bị sẽ tự động được tìm kiếm và kết nối với camera Sau khi nghe thông báo "Connected router successfully", hãy chọn thiết bị được hiển thị và nhập thông tin đăng nhập, bao gồm tên thiết bị, tài khoản và mật khẩu mặc định là admin hoặc để trống.
Bước 8:Quay về giao diện device list chọn thiết bị vừa cài đặt: tại đây bạn có thể tiến hành quan sát và điều khiển camera:
Sau khi hoàn thành các bước thiết lập, chúng ta đã sẵn sàng để theo dõi và điều khiển các camera đã lắp đặt Một yếu tố quan trọng cần lưu ý là tốc độ đường truyền, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng giám sát.
Theo tính toán, 4 camera chỉ cần 13Mbps, trong khi gia đình đang sử dụng gói cáp quang 27Mbps Tốc độ này không chỉ đáp ứng đủ yêu cầu lắp camera mà còn dư thừa cho việc sử dụng internet trên các thiết bị khác.
Theo tính toán ở trên cần tối thiểu 481GB ổ cứng, do ta sử dụng 4 camera đều có hỗ trợ thẻ nhớ nên chỉ mua ổ cứng 500GB là đủ.