Điện tử viễn thông chuong II khotailieu

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 18 Chương II: Camera IP 2.1 Khái niệm: Camera analoge xuất thị trường từ sớm trở lên quen thuộc với đa số khách hàng Việt Nam Camera IP tương đối mẻ, thực phát triển mạng Internet phát triển vững tạo đà cho việc truyền liệu xa với dung lượng lớn, tốc độ cao Hình 2.1: Network Camera Camera IP hay gọi Network camera loại camera có khả số hố hình ảnh, nén liệu truyền xa qua hệ thống mạng Lan, Internet… (tương tự webcam) Xét mặt nguyên lý, camera IP có cấu tạo tương tự camera analoge Điểm khác chỗ chúng truyền tín hiệu dạng số hố Người sử dụng dùng máy tính để kết nối tới camera để quan sát điều khiển từ nơi cách xa hàng nghìn kilomet Hình ảnh từ camera IP ghi lại thiết bị chuyên dụng phần mềm  Camera IP mở kỷ nguyên camera quan sát qua mạng Hệ thống camera an ninh (Closed Circuit Television – CCTV) bắt đầu phát triển từ năm 1970 cho mục đích an ninh ứng dụng quan sát khác Cho đến nay, phát triển hệ thống CCTV chia thành giai đoạn: - Giai đoạn kỷ nguyên VCR (Video Cassette Recorder) - Tiếp theo kỷ nguyên DVR (Digital Video Recorder) - Cuối kỷ nguyên IP-Surveillance (quan sát qua mạng IP) Tương ứng với giai đoạn, cách mạng số hệ thống CCTV làm thay đổi bốn thành phần camera, ghi hình, hình quan sát hệ thống mạng video CHƢƠNG II: CAMERA IP ĐỒ ÁN MƠN HỌC 19 Hình 2.2: Kỷ ngun hệ thống giám sát Đầu tiên, số hóa camera bắt đầu vào năm 1990 camera kỹ thuật số sử dụng cảm biến quang điện số (CCD sensor) thay cho cảm biến quang điện tương tự (analog tube) Đây số hố có chừng mực sử dụng hệ thống cáp đồng trục để truyền tín hiệu hình ảnh (Composite Video) việc ghi hình sử dụng băng từ Thời kỳ kỷ nguyên VCR Khoảng năm 1996, số hóa ghi hình biến đổi ghi hình VCR thành DVR Ưu điểm DVR lưu trữ băng từ mà ổ cứng, chất lượng hình ảnh ghi tốt khơng bị biến đổi, việc xem lại nhanh chóng hiệu Ở giai đoạn này, ngõ vào từ camera cáp đồng trục tín hiệu hình ảnh video com-posite, hình quan sát hình analog, nên thực tế lai tạp kỹ thuật tương tự (Analog) kỹ thuật số (Digital) Đây giai đoạn khởi đầu kỷ nguyên DVR Vào nửa sau kỷ nguyên DVR, số hóa hình quan sát biến đổi hình quan sát analog thành hình máy tính VGA (Video Graphics Array) lúc cấu trúc DVR gần máy tính với mơ đun bắt hình Ngồi ra, ghi hình dần trang bị thêm mô đun mạng kết hợp với modem ADSL để xem hình từ xa qua mạng LAN/WAN/Internet Sự số hóa mạng video bắt đầu năm 2002, hoàn thành cách mạng số hệ thống CCTV, mở kỷ nguyên mới, kỷ nguyên mạng IP-Surveillance Mạng IP surveillance hệ thống cho phép quan sát ghi hình từ xa qua giao thức TCP/IP (LAN/WAN/Internet) Khác với hệ thống analog sử dụng cáp đồng trục để nối camera trung tâm, mạng IP-Surveillance sử dụng hệ thống mạng máy tính thơng thường (CAT-5) làm mơi trường truyền dẫn thơng tin Nếu kỷ ngun DVR số hóa nén ảnh diễn bên DVR sang kỷ nguyên IP-Surveillance, số hóa nén ảnh diễn bên camera IP bên camera nhờ nén ảnh chuyển đổi IP (Video Server) Lúc ghi hình ghi qua mạng TCP/IP gọi NVR (Network Video Recorder) CHƢƠNG II: CAMERA IP ĐỒ ÁN MÔN HỌC 20 Thật DVR IP-surveilance có chung số ưu điểm khả ghi lưu trữ vào ổ cứng, chất lượng hình ảnh cao ổn định, truy xuất hình ảnh nhanh tiện lợi, truy xuất hình ảnh từ xa qua mạng LAN/WAN/Internet Tuy nhiên, khác biệt chúng nâng cấp hệ thống IP-surveilance từ lên đến hàng ngàn camera so với lần nâng cấp 16 camera DVR Việc dựa tảng mạng IP cho phép cấu hình IP-surveillance linh hoạt việc quản lý, ghi hình qua mạng, việc sửa chữa thay hạ tầng mạng dễ dàng nhanh chóng Ngồi ra, sử dụng hệ thống IP-surveilance cho giá thành camera rẻ so với DVR 2.2 Chức hệ thống Camera IP 2.2.1 Chức giám sát Camera với chức Pan/Tilt/Zoom Camera lắp đặt vỏ bảo vệ với quạt làm mát bên hoạt động tốt với nhiệt độ cao không bị ảnh hưởng từ trường Camera quan sát chung hoạt động diễn phòng họp Trong phòng chia nhiều đối tượng giám sát khác giám sát tổng thể, giám sát hoạt động thiết bị điều khiển giám sát bảng điều khiển… Mỗi đối tượng giám sát đặt trước vị trí camera cần thiết, với thao tác đơn giản giao diện phần mềm camera quay đến vị trí định trước cách nhanh Việc tăng cường khả quản lý cho người điều hành Ví dụ camera quan sát tổng thể phòng, người điều hành muốn quan sát cận cảnh hoạt động, việc bấm chuột vào nút định sẵn vị trí cho camera camera qua đến vị trí đó, với hành trình ngắn kết hợp chức quay ngang, quét dọc phóng to thu nhỏ Tại vị trí giám sát camera điều khiển bật tắt hệ thống đèn để quan sát tối ưu Các camera trang bị thiết bị truyền tải âm để truyền tín hiệu âm trung tâm, trung tâm nghe âm trường Ngoài camera cung cấp tiện ích kết nối với thiết bị cảnh báo báo khói, báo nhiệt thiết bị kiểm sốt xâm nhập để báo động trung tâm ghi lại hình ảnh cảnh báo 2.2.2 Chức truyền dẫn: Các trạm điện có cáp quang nối phòng trung tâm, đặt trung tâm điều độ, Cáp quang chia thành luồng E1 2Mbps, camera sử dụng luồng để truyền dẫn tín hiệu trung tâm Các camera kết nối tới thiết bị truyền dẫn quang với cổng mạng RJ-45 có sẵn camera, thiết bị truyền dẫn quang giúp kết nối mạng camera trung tâm Tại trung tâm mạng camera kết nối với hệ thống mạng nội có sẵn trung tâm điều độ mạng diện rộng ngành 2.2.3 Chức xử lý thông tin: Các camera giám sát trực tiếp từ trung tâm điều độ từ máy tính mạng Các giám sát chia thành loại:  Giám sát tập trung  Giám sát đơn lẻ giám sát từ xa Các giám sát tập trung thực trung tâm điều độ giám sát trực tiếp máy chủ quản lý tập trung Máy chủ quản lý tập trung cài phần mềm quản trị, phần mền đồng thời hiển thị nhiều hình ảnh từ camera Việc điều khiển camera thực giao diện phần mềm quản trị Màn hình hiển thị đạt hình ảnh với độ phân giải sau: CHƢƠNG II: CAMERA IP ĐỒ ÁN MÔN HỌC 21 Bảng 2.1: Màn hình hiển thị Số hình hình hình / hình hình / hình 16 hình / hình Khung hình Độ phân giải giấy 640 x 480 25 hình/giây 320 x 240 25 hình/giây Ít 10 QCIF hình/giây Các giám sát đơn lẻ giám sát từ xa thực với camera đơn lẻ từ xa hiển thị với hình ảnh 320x240 Với bố trí giám sát ,camera thiết lập hình thức bảo mật thơng qua mật nhiều mức (hình thức bảo vệ tránh tình trạng điều khiển chồng chéo camera) Các mật mức bảo vệ thiết lập sau: - Mật cho phép hiển thị camera (View) - Mật cho phép hiển thị điều khiển camera (View and Control) - Mật cho phép quản trị camera (administrator) Các mật cung cấp cho cá nhân có thẩm quyền như: Lãnh đạo cấp quyền hiển thị điều khiển camera, giám sát viên cấp quýền hiển thị điều khiển camera Các nhân viên có nhu cầu cấp mật để hiển thị camera không điều khiển Còn quyền quản trị dùng cho phần mềm quản trị camera cấp cho người quản trị hệ thống Những quyền cấp theo hình thức khác phải đảm bảo việc camera không bị điều khiển cách chồng chéo từ nhiều máy tính khác (ví dụ từ máy tính với quyền điều khiển điều khiển camera gây xung đột hoạt động camera khơng đảm bảo hiệu giám sát) Công việc lưu trữ tiến hành song song với công tác giám sát máy chủ quản trị Các hình ảnh lưu trữ để truy cập (online) vòng 07 ngày (thời gian lưu trữ online lâu phụ thuộc vào dung lượng ổ đĩa cứng máy chủ quản trị) sau lưu sang thiết bị lưu khác Các thiết bị lưu CD DVD băng từ Các lưu trữ thực với tất giám sát thu 24h ngày, tốc độ đến 7fps dạng MJPEG Dung lượng lưu trữ cần thiết cần phải có tính sau: - (Dung lượng hình) x (số khung hình giây) x (3600 giây) = (KB giờ) - (KB giờ) / (1,000) = (Mb giờ) - (Mb giờ) x (giờ hoạt động ngày)= (MB ngày) - (Mb ngày) x (Thời gian yêu cầu lưu trữ) = (dung luợng lưu trữ tối đa).(dung luợng lưu trữ tối đa) / (tỉ lệ thời gian có chuyển động) = (dung lượng lưu trữ cần thiết) Dựa vào phương thức tính tốn với 15 trạm điện, hình ảnh lưu trữ có độ phân giải 352x448(PAL) tương đương với 13Kb với hình CHƢƠNG II: CAMERA IP ĐỒ ÁN MƠN HỌC 22 giây, hình ảnh lưu máý tính 07 ngày Dung lượng lưu trữ cần thiết 230GB 2.3 Những ƣu điểm Camera IP a Giảm chi phí Tổng chi phí TCO – Total cost of ownership Bao gồm chi phí thiết bị, chi phí lắp đặt, chi phí lắp đặt chuyển giao vận hành hệ thống, chi phí bảo hành sửa chữa, chi phí hỗ trợ kỹ thuật chi phí khác b.Dễ dàng mở rộng, cải tạo nâng cấp hệ thống Tốc độ mạng LAN lên tới 100Mb/s (mạng qua nguồn AC lên tới 195Mb/s), mạng ADSL không ngừng phát triển giúp mở rộng không hạn chế số lượng camera IP hệ thống Bên cạnh máy tính tốc độ cao, phần mềm ngày thơng minh hỗ trợ đắc lực việc quản lý giám sát hệ thống camera c Lợi ích khác: - Dễ dàng vận hành sử dụng hệ thống - Sử dụng kết hợp với hệ thống khác cách đơn giản: alarm, audio, access control… - Nhận dạng mục tiêu xử lý hình ảnh tốt - Một số loại không cần nguồn (PoE) - Tăng khoảng cách từ camera tới trung tâm xử lý (không hạn chế) - Tận dụng hệ thống mạng sẵn có - Khơng hạn chế số lượng camera hệ thống - Giảm thời gian lắp đặt - Giảm thời gian bảo hành sửa chữa - Dễ lắp đặt di chuyển camera cần thiêt… 2.4 Cài đặt Camera IP lên mạng 2.4.1 Đăng kí khai báo DDNS 2.4.1.1 Nhiệm vụ DDNS DDNS ( Hệ thống tên miền động): có nhiệm vụ cập nhật đòa IP WAN cho kết nối internet Hình 2.3: DDNS CHƢƠNG II: CAMERA IP ĐỒ ÁN MÔN HỌC 23 Để thuận tiến cho trình truy cập ta người ta sử dụng tên miền thay cho IP WAN Giả sử ta có tên miền abcd.homeip.net tương ứng với đòa IP WAN 112.113.114.115 , IPWAN thay đổi thành đòa khác 116.117.118.119 dòch vụ DDNS tự động cập nhật đòa IPWAN (116.117.118.119) cho tên miền abcd.homeip.net => không cần quan tâm đến IP WAN mà cần nhớ đến tên miền mà 2.4.1.2 Đăng kí khai báo DDNS Bƣớc 1: Vào trang web nhà cung cấp dòch vụ http://www.dyndns.com Nếu chưa có tài khoản click Create Account để tạo tài khoản Hình 2.4: Đăng kí khai báo DDNS Bƣớc 2: Khai báo thông tin cần thiết để tạo tài khoản Hình 2.5: Đăng kí khai báo DDNS CHƢƠNG II: CAMERA IP ĐỒ ÁN MƠN HỌC 24 Hình 2.6: Đăng kí khai báo DDNS Bƣớc 3: Mở email mà ta khai báo đăng ký, sau click vào link mà nhà cung cấp gởi kèm theo, nhằm kích hoạt tài khoản Khi ta nhập username password mà ta đăng ký Hình 2.7: Đăng kí khai báo DDNS Bƣớc 4: Tiếp tục chọn My Services chọn Add New Hostname nhằm tạo tên miền để thay cho IPWAN tương ứng CHƢƠNG II: CAMERA IP ĐỒ ÁN MÔN HỌC 25 Bƣớc 5: Khai báo hostname mà ta muốn đăng ký Sau click Create Host Hình 2.8: Đăng kí khai báo DDNS 2.4.1.3 Khai báo DDNS Modem Router Sau tạo hostname cần khai báo modem router để trình cập nhật cách tự động.Tìm đến mục DDNS hay Dynamic DNS modem router CHƢƠNG II: CAMERA IP ĐỒ ÁN MƠN HỌC 26 Hình 2.9: Khai báo DDNS Modem Router Chú ý: Đối với modem không hỗ trợ DDNS khai báo sau: - Khai báo camera: chọn mục DDNS - Khai báo phần mềm client cài đặt máy tính (có thể download website) Lúc yêu cầu máy tính chạy 24/24 - Trong một LAN phép khai báo DDNS tương ứng với hostname thiết bò - Một hostname khai báo cho mạng 2.4.2 Mở Port cho Camera số modem thông dụng 2.4.2.1 Thông số cần biết Camera Giả sử camera có đòa chæ IP LAN: - IP address : 192.168.1.197 CHƢƠNG II: CAMERA IP ĐỒ ÁN MƠN HỌC 27 Hình 2.10: Thông số cần biết Camera 2.4.2.2 Một số Modem thông dụng 2.4.2.2.1 Mở port modem Router Zyxel Bước 1: Gõ đòa IP modem router vào address web browser Theo mặc đònh đòa IP router Zyxel http://192.168.1.1 Bước 2: Điền username password để truy cập vào modem router Theo mặc đònh username laø admin vaø password laø 1234 Sau truy cập vào router quan sát thấy menu sau: Hình 2.11:Mở port modem Router Zyxel CHƢƠNG II: CAMERA IP ĐỒ ÁN MƠN HỌC 28 Bƣớc 3: Click chuột vào NAT hình quan sát thấy menu sau: Hình 2.12:Mở port modem Router Zyxel Bƣớc 4: Ngay menu xuất xuất dấu chấm trường SUA Only (mặc đònh lựa chọn SUA Only) Click chuột vào tuỳ chọn Edit Detail kề bên cạnh SUA Only bạn quan sát thấy menu sau: Hình 2.13:Mở port modem Router Zyxel CHƢƠNG II: CAMERA IP ĐỒ ÁN MƠN HỌC 29 Bƣớc 5: Gõ vào hộp thoại Start Port No: nhập vào port cần chuyển tiếp End Port No: nhập vào port cần chuyển tiếp IP Address :điền vào đòa IP camera Chú ý: Trường hợp khác Zyxel vào Network ->NAT -> chọn Port forwarding chọn User define hình Hình 2.14:Mở port modem Router Zyxel Sau xuất Rule Setup Hình 2.15:Mở port modem Router Zyxel CHƢƠNG II: CAMERA IP ĐỒ ÁN MÔN HỌC 30 2.4.2.2.2 Mở port modem D-Link Bƣớc 1: Gõ đòa IP modem router vào address web browser Theo mặc đònh đòa IP modem router Dlink http://192.168.1.1 Bƣớc 2: Điền username password để truy cập vào modem router Theo mặc đònh username admin password admin Sau truy cập vào modem router quan sát thấy menu sau: Hình 2.16: Mở port modem D-Link Bƣớc 3: Chọn tab Advanced vào phần Lan Clients: Add đòa IP Camera IP address: nhập đòa IP camera Hostname: tên camera tương ứng => sau chọn Add Hình 2.17:Mở port modem D-Link CHƢƠNG II: CAMERA IP ĐỒ ÁN MÔN HỌC 31 Bƣớc 4: Cũng Tab Advanced chọn Virtual Server để mở port Mục LAN IP: chọn đòa camera tương ứng mà ta thêm vào mục Lan Client.Chọn mục user chọn Add Hình 2.18:Mở port modem D-Link Bước 5: xuất Rule Management Rule Name: tên rule Protocol: chọn giao thức, thông thường nên chọn hai Port Start, Port End, Port Map, Port Map End: nhập port muốn chuyển tiếp => Nhấn apply để xác nhận việc thiết lập Hình 2.19:Mở port modem D-Link Bước 6: Sau trở mục Virtual Server: CHƢƠNG II: CAMERA IP ĐỒ ÁN MÔN HỌC 32 Trong phần Available Rules chọn rule vừa tạo tương ứng IP Lan camera mục Rule Management, sau nhấn ADD để chuyển sang phần Applied Rule => Sau nhấn Apply để kết thúc 2.4.2.2.3 Mở port modem Router SIEMENS, TCL, TP-Link… Bước 1: Gõ đòa IP modem router vào address web browser Theo mặc đònh đòa IP modem router http://192.168.1.1 Bước 2: Điền username password để truy cập vào modem router Theo mặc đònh username admin password admin Bước 3: Chọn Advanced Setup chọn NAT, tiếp tục chọn Virtual servers chọn nút Add.Sau chọn mục Custom server nhập tên mô tả cho camera Hình 2.20:Mở port modem Router SIEMENS, TCL, TP-Link… 2.4.2.2.4 Mở port modem Router Draytek Bước 1: Gõ đòa IP modem router vào address web browser Theo mặc đònh đòa IP modem router http://192.168.1.1 Bước Điền username password để truy cập vào modem router Theo mặc đònh username laø admin vaø password laø admin Sau truy cập vào modem router bạn quan sát thấy menu sau: CHƢƠNG II: CAMERA IP ĐỒ ÁN MÔN HỌC 33 Bước 3: Chọn NAT Setup chọn Open ports Setup Hình 2.21: Mở port modem Router Draytek Bước 4: Sau tiếp tục chọn mục (từ đến 10) phần Index, sau phải check vào Enable Open ports Hình 2.22: Mở port modem Router Draytek 2.4.3 Giới thiệu phần mềm ghi hình Camera IP Hiện có nhiều phần mềm ghi hình Camera IP hãng tiếng như: VIVOTEK, SONY, CISCO, SAMSUNG……Nhóm thực xin giới thiệu chương trình ghi hình quản lý Camera IP VIVOTEK CHƢƠNG II: CAMERA IP ĐỒ ÁN MƠN HỌC Hình 2.23:Giao diện chương trình Trong : Function area: Hình 2.24: Function area CHƢƠNG II: CAMERA IP 34 ĐỒ ÁN MÔN HỌC 35 Channel area: Chọn camera để thò trạng thái như: kết nối, ghi hình, cảnh báo, Layout area: Lưạ chọn số lượng camera thò vùng video area:1,4,6,9,13,16 HDD status: Hiện thò trạng thái dung lượng ổ đóa cứng ghi hình camera Common area: Hình 2.25:Common area PTZ, DI/DO, area: PTZ: điều khiển pan/tilt/zoom (camera phải hỗ trợ chế độ PTZ) DI/DO: điều khiển nhập, gởi tín hiệu đến ngõ DI/DO camera tương ứng Alert Msg: gửi thông điệp cảnh báo đến camera tương ứng Talk: hỗ trợ tín hiệu đối thoại âm chiều thông qua camera Cài đặt camera: Click vào biểu tượng configurations: Hình 2.26: Configurations CHƢƠNG II: CAMERA IP ĐỒ ÁN MƠN HỌC 36 Chọn Camera Configuration: - Insert: thêm vào camera Sau nhập vào IP camera tên miền Camera (ở mạng), port, password camera Hình 2.27: Insert new Channel Delete: xoá camera chọn khỏi chương trình Hình 2.28: Camera Configurations CHƢƠNG II: CAMERA IP ĐỒ ÁN MÔN HỌC 37 Alert Setting: + Enable motion detect: check để cảnh bao dò tìm chyển động âm (thiết lập phầnDisplay & UI setting) + Enable digital input: check để cảnh báo có tín hiệu Ngõ vào + Digital input alert when: cảnh báo ngõ mức cao hay thấp + Enable video loss: cảnh báo tín hiệu video + Enable remote alert: cho phép cảnh báo từ xa Trong phần đòi hỏi camera phải hỗ trợ Chọn mục Global settings: Hình 2.29: Global setting CHƢƠNG II: CAMERA IP ĐỒ ÁN MƠN HỌC 38 Trong đó: - Directory Settings: Thiết lập đường dẫn lưu trữ data HDD (gồm Snapshot, Record Scheduler) - Record Diskspace Usage Settings: Mục Cycle Recording: nên check để bật chức ghi dè lên data trước đo HDD tới dung lượng cho phép trước - Network account: Trong trường hợp muốn lưu data lên ổ đóa mạng mục check, sau nhập Username, password domain vào tương ứng Mục Display & UI Settings: Hình 2.30: Display and UI setting CHƢƠNG II: CAMERA IP ĐỒ ÁN MƠN HỌC 39 Local Alert Setting: đònh âm cảnh báo tương ứng - Remote Alert sound: thiết lập âm cảnh báo từ xa - Snapshot Format: thiết lập đònh file ảnh chụp nhanh - Modulation Mode: chọn mode tín hiệu video vào - Display Options: + Location: số thứ tự tên video camera + Connect time: Thời lượng kết nối với camera + Remote Time: thời gian thực tương ứng với camera +Record Time: Thời lượng ghi hình camera - Miscellaneous: + Click on image to enable PTZ: check để điều khiển PTZ cách click trực tiếp vào khung hình + Enable PTZ hot key: cho điều khiển PTZ phím tắt + Apply to new device: cho phép phần mềm kết nối lại tự hiểu thay đổi từ camera thành camera khác mà co đòa * Mục Scheduler: Hình 2.31: Scheduler CHƢƠNG II: CAMERA IP ĐỒ ÁN MƠN HỌC 40 Để chế độ ghi hình cách liên tục ta chọn everyday continuous mode bấm save as để lưu lại cấu hình Playback Chọn playback, Chạy chương trình Playback for Vivotek ST3402 xuất giao diện sau: Hình 2.32: Playback Phải thiết lập lại đường dẫn với đường dẫn mà ghi hình CHƢƠNG II: CAMERA IP ĐỒ ÁN MƠN HỌC 41 Hình 2.33: Playback Mục System Control: Thiết lập đường dẫn để xem lại Đường dẫn phải trùng với đường dẫn nơi ghi hình Hình 2.34: System control CHƢƠNG II: CAMERA IP ... cho Camera số modem thông dụng 2.4.2.1 Thông số cần biết Camera Giả sử camera có đòa chæ IP LAN: - IP address : 192.168.1.197 CHƢƠNG II: CAMERA IP ĐỒ ÁN MƠN HỌC 27 Hình 2.10: Thông số cần biết... gửi thông điệp cảnh báo đến camera tương ứng Talk: hỗ trợ tín hiệu đối thoại âm chiều thông qua camera Cài đặt camera: Click vào biểu tượng configurations: Hình 2.26: Configurations CHƢƠNG II: ... tài khoản Hình 2.4: Đăng kí khai báo DDNS Bƣớc 2: Khai báo thông tin cần thiết để tạo tài khoản Hình 2.5: Đăng kí khai báo DDNS CHƢƠNG II: CAMERA IP ĐỒ ÁN MƠN HỌC 24 Hình 2.6: Đăng kí khai báo