CHƯƠNG 2 : HỆ THỐNG CAMERA IP VÀ MƠ HÌNH TCP/IP
3.2. Một số mơ hình hoạt động
3.2.1. Mơ hình hệ thống đơn giản
Hình 3.1 mơ tả hoạt động một hệ thống giám sát đơn giản. Đây là mơ hình được sử dụng phổ biến tại các khu chung cư, văn phịng...
46
Hình 3.1: Mơ hình hệ thống đơn giản
Hệ thống gồm các camera được lắp đặt tại các vị trí cần theo dõi (gian bày hàng, khu giao nhận hàng, các của ra vào), gửi hình ảnh về trung tâm quan sát. Tùy mục đích quan sát tại các vị trí, ta có thể chọn nhiều loại camera như camera dome màu cố định để lắp trong nhà, camera thân dài lắp tại khu gửi xe hay camera hồng ngoại để quan sát vào ban đêm... Trung tâm gồm có đầu ghi kỹ thuật số và màn hình hiển thị, làm nhiệm vụ nhận các tín hiệu hình ảnh từ các camera và đưa hình ảnh hiển thị trên màn hình quan sát. Thơng qua đầu kỹ thuật số, ta có thể lưu trữ hình ảnh, xem lại các hình ảnh đã lưu cũng như copy dữ liệu đã ghi được khi cần thiết. Đầu ghi cũng có nhiều chức năng như chọn chế độ ghi (ghi liên tục, ghi theo thời gian hoặc theo chuyển động), chọn chất lượng hình ảnh ghi hoặc thời gian lưu trữ...
47
3.2.2. Mơ hình hệ thống kết hợp
Hình 3.2: Mơ hình hệ thống kết hợp
Đây là mơ hình hệ thống kết hợp, sử dụng nhiều thiết bị cho các thiết kế chuyên dụng. Hệ thống sử dụng các camera cố định, camera quay quét, zoom, được điều khiển bởi các bàn điều khiển giúp quan sát một cách rộng hơn phạm vi cần theo dõi. Các dữ liệu từ các camera cũng được truyền về thiết bị điều khiển là đầu ghi kỹ thuật số, để quản lý việc theo dõi, xem lại cũng như sao lưu dữ liệu khi cần thiết qua các thiết bị lưu trữ số. Ngoài ra ta cịn có thể theo dõi qua mạng LAN, Internet giúp thuận tiện, linh hoạt hơn trong việc kiểm sốt. Hệ thống cũng có thể được tích hợp với các hệ thống khác như hệ thống báo cháy, báo động...
48
3.2.3. Mơ hình hệ thống tích hợp cơng nghệ cao
Hình 3.3: Mơ hình hệ thống tích hợp cơng nghệ cao
Mơ hình này giúp cho việc theo dõi cũng như quản lý từ xa một cách thuận tiện. Thông qua đường truyền Internet của mạng LAN/WAN, việc theo dõi các khu vực cần giám sát trở nên thuận tiện hơn bao giờ hết. Hệ thống tích hợp các thiết bị như bàn điều khiển để điều khiển camera quay quét, giúp phạm vi quan sát được rộng hơn. Hệ thống có khả năng mở rộng dung lượng bộ nhớ để tăng thời gian ghi hình bằng các thiết bị ổ cứng ngoài, cũng như sao lưu dữ liệu thuận tiện qua các thiết bị lưu trữ số như đầu ghi
49
hoặc thẻ nhớ. Hệ thống này cũng được tích hợp với các hệ thống thơng minh khác như hệ thống báo cháy, hệ thống chống trộm...
3.2.4. Mơ hình hệ thống ma trận
Hình 3.4: Mơ hình hệ thống ma trận
Mơ hình này sử dụng một ma trận đầu vào để quản lý, lập Chương trình cho các camera, vận hành linh hoạt, kết nối với các thiết bị khác như sensor, alarm...tùy thuộc vào mục đích sử dụng.
50 3.2.5. Mơ hình hệ thống camera IP
Hình 3.5: Mơ hình hệ thống camera IP
Đây là mơ hình hệ thống Camera hiện đại nhất hiện nay với độ linh hoạt cao, khả năng mở rộng hệ thống một cách dễ dàng với chi phí tối thiểu. Hệ thống giúp cho việc theo dõi, quản lý từ xa trở nên thuận tiện và dễ dàng. Hệ thống gồm các camera IP được lắp tại các vị trí cần theo dõi. Tín hiệu hình ảnh nhận được sẽ được truyền tới Modem và được lưu trữ vào máy tính. Ta có thể quan sát, kiểm tra theo dõi cũng như sao lưu dữ liệu tại bất kỳ nơi nào có kết nối Internet. Hệ thống cho phép sự linh hoạt trong việc cấu
51
hình hệ thống, như chọn các kiểu ghi hình, chọn các thơng số hình ảnh ghi được cũng như việc giám sát và quản lý theo thời gian thực.
3.3. Giải pháp thiết kế mơ hình giám sát từ xa
Qua các mơ hình đã tham khảo, tác giả lựa chọn tập trung vào hướng sử dụng hệ thống camera IP nhằm đảm bảo đơn vị triển khai có được nền tảng cơng nghệ mới nhất không những sử dụng trong thời gian ngắn mà cịn có thể nâng cấp sau này về quy mô và cả về công nghệ.
3.3.1. Đặc tả hệ thống
Để quản lý một cơ sở vật chất và con người đồ sộ cần có nhiều phịng ban chức năng, như vậy rất tốn kém nhân lực, giấy tờ và kinh tế. Để giảm thiểu những chức năng khơng cần thiết thì phải xây dựng một mơ hình giám sát khả thi, tiện lợi và kinh tế. Một mơ hình giám sát từ xa dùng camera được đưa ra và được chấp nhận. Từ mơ hình này ban giám đốc sẽ giám sát mọi mặt hoạt động của hệ thống các siêu thị Thành Đô.
Kế hoạch giám sát dự kiến theo những mục sau:
+ Ban giám đốc giám sát hoạt động chung của toàn bộ các siêu thị.
+ Phòng tổ chức cán bộ giám sát hoạt động của các chi nhánh siêu thị và cán bộ nhân viên trong từng chi nhánh.
+ Bảo vệ theo dõi giám sát an ninh từng khu vực.
3.3.2. Phân tích hệ thống
Các giải pháp giám sát đã được sử dụng trong thực tế tại siêu thị, thông dụng nhất là sử dụng nguồn nhân lực bảo vệ lớn để bảo vệ an ninh và tài sản. Những phương pháp này ít nhiều đã phát huy tác dụng trong nhiều năm qua giúp quá trình quản lý cũng như giám sát của siêu thị có quy mơ lớn và đạt hiệu quả cao. Tuy nhiên qua quá trình hoạt động và phát triển mở rộng, những giải pháp đó dần đi vào lạc hậu và có nhiều khuyết điểm như: Hệ thống này chỉ hoạt động trong phạm vi nhỏ, bảo vệ khơng thể kiểm sốt
52
hết toàn bộ hệ thống Siêu thị, như vậy rất tốn kém nguồn nhân lực. Phương pháp liên lạc hệ thống giữa giám sát và các bảo vệ, nhân viên thông qua giấy tờ, điện thoại di động rất mất thời gian và tốn kém. Việc giám sát hoạt động của các nhân viên cũng như tài sản, hàng hóa khơng có kết quả cao.
Từ thực tế của siêu thị và nhu cầu ngày càng cao về chất lượng hàng hóa, an ninh cho khác hàng cũng như đảm bảo an ninh, từ đây xây dựng lên một hệ thống cụ thể. Giải pháp sử dụng hệ thống giám sát dùng camera để quản lý tài sản, nhân lực được coi là hiệu quả và đa dụng nhất hiện nay.
Siêu thị Thành Đơ đã sử dụng mơ hình hệ thống đơn giản cho phép bảo vệ, nhân viên an ninh từ trung tâm có thể quan sát được một phạm vi rộng các khu vực cần giám sát, từ đó giúp kiểm sốt chặt chẽ khu vực cần bảo vệ.
Mơ hình hoạt động trên là một hệ thống bao gồm camera quan sát, thiết bị lưu trữ, điều khiển camera và thiết bị hiển thị được nối với nhau qua một cáp ngầm và được hiển thị giám sát tại phòng giám hiệu và phịng bảo vệ. Từ hai nơi trên có thể theo dõi và giám sát toàn bộ hoạt động chung của toàn bộ khuân viên trường. Camera được bố trí tại các khu vực cần quan sát, truyền hình ảnh liên tục về trung tâm điều khiển. Tại trung tâm điều khiển, các dữ liệu hình ảnh này sẽ được lưu trữ trong bộ ghi hình và hiển thị trên các màn hình quan sát. Đồng thời tại trung tâm cũng tích hợp các thiết bị điều khiển giúp điều khiển linh hoạt camera.
Tuy nhiên mơ hình giám sát mà Siêu thị Thành Đơ đang sử dụng hiện nay có một số nhược điểm:
- Mơ hình chưa tối ưu với khơng gian rộng lớn hiện nay của Siêu thị.
- Camera hoạt động phụ thuộc vào DVR nên có rủi ro hệ thống nếu thiết bị bị lỗi. - Chỉ giám sát tại chỗ mà không giám sát được từ xa.
- Hình ảnh quan sát ngồi trời nhiều khi bị mờ.
Giải pháp giám sát từ xa sử dụng kết hợp camera analog và camera IP (hệ thống mới)
53
Để khắc phục các nhược điểm của hệ thống cũ tác giả đề xuất giải pháp kết hợp giữa việc sử dụng hệ thống camera analog hiện có và lắp đặt thêm camera IP, đồng thời kết hợp với hệ thống internet để giám sát từ xa qua điện thoại di động và máy tính. Giải pháp này có tính khả thi và giải quyết được nhu cầu phát triển của Siêu thị.
a. Bổ sung bảo mật mạng Internet mà camera kết nối
– Đây là nơi cửa ngõ để hacker xâm nhập vào các thiết bị . Bằng cách truy cập vào hệ thống internet, hacker có thể xâm nhập vào và tiến hành tấn công các thiết bị, chiếm lấy dữ liệu. Hãy đặt mật khẩu modem mạng và đảm bảo mật khẩu đó phải thật khó dị. nên hạn chế cung cấp thơng tin mạng cho người khác.
Chỉ khi biết được địa chỉ IP hoặc tên miền cùng với tài khoản và mật khẩu thì mới có thể xem được camera.
b. Đặt mật khẩu mạnh bảo mật cho hệ thống camera giám sát an ninh
– Thường thì mật khẩu mặc định nhà sản xuất đặt rất đơn giản về dễ nhớ để người dùng có thể truy cập cài đặt.tta nên cài đặt mật khẩu bảo mật mạnh hơn gồm chữ cái và số, có thể thêm cả kí tự đặc biệt.
Hãy sử dụng các hãng camera có mã xác thực khi xem từ xa qua mạng, Ví dụ như Cloud P2P Hikvision yêu cầu mã xác thực để truy cập từ xa,
c. Cập nhập thường xuyên các bản cập nhập vá lỗi của nhà sản xuất
– Phần mềm đã lỗi thời làm cho việc giám sát bằng camera dễ bị tổn thương với tin tặc. Đối với hacker thì việc khai thác lỗi trong phần mềm trở nên dễ dàng hơn. Bởi vì lỗ hổng phần mềm cho phép chúng truy cập mà không cần mật khẩu. Hơn nữa, trong hầu hết các trường hợp; các nhà cung cấp bản vá nhưng người dùng thường không để ý để cập nhập.
Giống như các ứng dụng di động của ta, các nhà sản xuất camera cập nhật bảo mật liên tục. Vì vậy, ta nên cập nhập thường xuyên các bản cập nhập vá lỗi của nhà sản xuất. Khi có bản cập nhập thì phần mềm thường thơng báo hoặc tải trên trang
54
Ta Nên chọn mua những dịng camera chất lượng, uy tín tại những cửa hàng
đáng tin cậy, tham khảo những vấn đề về bảo mật camera từ các đơn vị cung cấp hay từ các chuyên gia bảo mật
3.3.3. Thiết kế hệ thống
Từ thiết kế trên tác giả đưa ra thiết kế hệ thống
Mơ hình hóa chức năng hệ thống
Hình 3.6: Mơ hình giám sát từ xa sử dụng camera analog và camera IP
Mơ hình giám sát trên gồm có các chức năng cơ bản sau:
Chức năng giám sát: Chức năng này được thể hiện qua các camera analog và camera IP. Với những camera này có chức năng Pan/Tilt/Zoom có thể quay ngang dọc hoặc phóng to, thu nhỏ hình ảnh. Các camera analog được đặt tại vị trí thuận lợi để đi dây cáp đồng trục cịn các camera IP được đặt tại vị trí khơng thuận tiện đi dây cáp ngầm và cần hình ảnh có độ sắc nét cao.
55
Chức năng truyền dẫn: Camera analog đều có cáp ngầm (Cáp đồng trục 5C nối vào đầu ghi hình) dẫn tín hiệu từ camera về đầu ghi để trung tâm theo dõi, điều khiển và lưu trữ thơng tin. Cịn mỗi camera IP được đặt một địa chỉ IP và nối vào một switch (thông qua cổng giao tiếp RJ45) và tín hiệu dưới dạng số hóa sẽ truyền về đầu ghi hình thơng qua cáp mạng. Tín hiệu dưới dạng analog và số được theo dõi và quản lý bằng máy tính và điện thoại di động thơng qua mạng internet.
Chức năng xử lý thơng tin: Các hình ảnh có thể quan sát trực tiếp ngay lập tức qua màn hình hoặc được lưu trữ trên ổ cứng của server (hoặc đầu ghi hình tích hợp HDVR) nhằm mục đích tra cứu và xem xét lại khi cần thiết. Các lưu trữ sẽ được thực hiện với tất cả các giám sát thu được trong 24h mỗi ngày, dữ liệu sẽ được chuyển về trung tâm giám sát và chuyển sang định dạng JPEG, MJEG, MPEG4 nhằm giảm dung lượng truyền nhưng vẫn giữ được chất lượng hình ảnh.
Chức năng hiển thị: Trong mơ hình trên, những tín hiệu sẽ được hiển thị qua màn hình LCD, CRT hoặc máy tính hoặc điện thoại di động.
Mơ hình hóa cấu trúc hệ thống
Hình 3.7: Sơ đồ cấu trúc hệ thống camera
Ý nghĩa căn bản của việc trang bị hệ thống camera khơng nằm ngồi mục đích chính : giúp người sử dụng có điều kiện giám sát một cách bao quát khu vực của mình tại một địa điểm, dựa trên hình ảnh mà các camera ghi nhận chuyển về. Ngồi ra, ở mức độ cao cấp hơn, bằng cách sử dụng thêm các thiết bị chuyên dùng, hệ thống camera sẽ
56
trở thành một hệ thống an ninh hữu hiệu hoạt động liên tục 24/24, với khả năng tự nhận biết có sự biến động tại mơi trường quan sát, qua đó sẽ có những cảnh báo theo yêu cầu của người sử dụng.
Một hệ thống camera hồn chỉnh thường có các thành phần sau:
- Khối ghi nhận hình ảnh: Tiêu biểu cho khối này là các camera analog và camera IP. Các camera loại này tích hợp tất cả các yếu tố kỹ thuật vượt trội như: khả năng xoay bốn chiều, zoom làm nhiều cấp độ (Pan/ Tilt/ Zoom) lập trình tự hành, tự động bám sát đối tượng nghi vấn (trong tầm quan sát được của camera khoảng 150 m).
- Khối truyền tải tín hiệu: Tín hiệu được truyền tải thơng qua cáp đồng trục ngầm và cáp mạng. Với cáp đồng trục ngầm hình ảnh truyền tải ln ổn định, ít bị chi phối bởi yếu tố khách quan, tuổi thọ lâu. Ngược lại, hình thức truyền tải tín hiệu cá p mạng giúp tiết giảm việc thi công dây.
- Khối xử lý và điều khiển: Tiêu biểu cho phần này là thiết bị Multiplexer, chịu trách nhiệm tập hợp tín hiệu hình của hệ thống phối trộn chúng và đưa ra màn hình. Cũng từ thiết bị này cho phép thực hiện các cài đặt lập trình cho tồn hệ thống. Các chế độ cảnh báo chống đột nhập, quy định thời gian hoạt động của camera… đều do thiết bị này chi phối. Với những hệ thống có số lượng camera nhiều hoặc có camera Speed - Dome thì có thêm bàn điều khiển dùng điều khiển chuyển động của camera theo nhiều hướng.
- Khối ghi nhận và lưu trữ: Thiết bị của phần này chịu trách nhiệm ghi lại mọi hoạt động của hệ thống và phát lại khi có yêu cầu, cụ thể là đầu ghi hình. Thiết bị ghi hình chuyên dùng cho việc lưu trữ hình ảnh dạng số của camera IP và analog, hỗ trợ ỗ đĩa cứng dung lượng lớn cho phép tối ưu việc lưu trữ với thời gian dài.
- Khối hiển thị và quan sát: Thường được sử dụng là màn hình LCD, CTR. Điều khác biệt giữa việc sử dụng màn hình chuyên dụng so với tivi là khả năng vận hành liên tục cả ngày đêm và độ phân giải thích hợp của màn hình chun dụng.
57
Các camera analog cần đầu thu trung tâm mới có thể sử dụng kết nối qua TCP/IP nên sử dụng đầu thu có thể kết hợp với các camera IP.
Mơ hình hóa hoạt động hệ thống
Hình 3.8: Mơ hình hoạt động hệ thống
Hệ thống camera giám sát sử dụng camera analog và camera IP để phát hiện theo dõi chuyển động của vật thể và trao đổi thơng tin. Những hình ảnh mà camera phát hiện được đều được ghi lại và trao đổi với hệ thống hiển thị và giám sát. Tại hệ thống hiển thị và giám sát sẽ phân tích tín hiệu thu được, sau đó lưu trữ và truyền tín hiệu về trung tâm điều khiển. Tại trung tâm này tín hiệu được ghi lại bằng đầu ghi hình và chuyển hình ảnh về các chuẩn nén nhờ các bộ xử lý. Những hình ảnh này sẽ được hiển thị trên màn hình
58
LCD và máy tính. Đồng thời những hình ảnh này có thể được đưa lên mạng internet