IP видеосистеми за мониторинг в индустрията

Съвременни решения за мониторинг на производствени и технологични процеси

азвитието на съвременните средства и системи за видеонаблюдение непрекъснато увеличава възможностите за приложението им. Освен в обществения сектор, те се използват все по-широко и в областта на индустрията. Аналогови CCTV или IP камери се превръщат във все по-важен елемент от цялостните решения за мониторинг на технологичните процеси в енергетиката, металургията, химическата промишленост и други производства. От своя страна, термографските камери позволяват на операторите да мониторират температурата и състоянието на оборудването в реално време.
Въпреки настоящия доминиращ дял на аналогови CCTV камери, използвани за наблюдение в различни производствени процеси, все повече специалисти определят IP системите като перспективна технология за дистанционен мониторинг на процеси. Причината е в неоспоримите им предимства, състоящи се в гъвкавост, мащабност и функционалност на решенията. За разлика от CCTV камерите, мрежовите решения за видеонаблюдение предоставят възможности за дистанционен достъп и управление през Интернет мрежата. Освен това, комуникацията е с високо ниво на сигурност, благодарение на използваните методи за криптиране и идентификация. Плюс на цифровите решения е и интегрирането на интелект в камерите, което предполага огромни възможности за анализ на видеосъдържанието с цел откриване на повреди в машини, поточни линии, дефекти в продукти и др.

За IP видеонаблюдението
IP (Internet Protocol) камерите лесно се интегрират в сложни системи, но също така могат да функционират и като самостоятелни решения в системи за видеонаблюдение. В същността си представляват камери с вграден видеосървър и кабелен или безжичен изход. Изображението, получено от тях, е изцяло цифрово и се предава през мрежата (LAN/ WAN/ Internet/ GPRS/ 3G) с гарантирано отсъствие на загуби по трасето и висококачествено изображение, сравнимо с DVD качество. В много случаи една IP камера с оптимално местоположение би могла да замени няколко аналогови камери с ниска резолюция. При това, без нужда от коаксиални кабели и от допълнително окабеляване – IP камерите могат да използват вече съществуващата LAN или безжична мрежа.
За функционирането си мониторинговата система в предприятието, изградена на базата на мрежови камери, се нуждае от високоскоростен Интернет, жичен или безжичен рутер (в зависимост от спецификите на камерата), статичен IP адрес или динамичен DNS (Domain Name Server) доставчик, персонален компютър за конфигуриране на камерата и мониториране на генерираното изображение. Обикновено камерата е снабдена със специализиран софтуерен пакет, който осигурява поддръжката на основни функции, като конфигурация, наблюдение, контрол и запис на изображението.
Допълнителен елемент в една система за видеонаблюдение, изградена на базата на IP камери, би могъл да бъде и енкодер, наричан още видеосървър. Използва се в приложения, в които потребителят разполага с вече изградена система от аналогови камери и би желал да цифровизира системата. Енкодерът, т.е. кодиращото видеоустройство, цифровизира аналоговите видеосигнали и разпространява цифровите изображения през IP-базираната мрежа.

Захранване през Ethernet
Сред предимствата на IP камерите е и възможността да се монтират дори на места без централно електрозахранване. Повечето подобни камери поддържат опцията PoE (Power over Ethernet) и могат да се захранват през Ethernet кабел. Тази функция улеснява инсталирането на продукта, тъй като централното електрозахранване не е задължително. Именно по тази причина, мрежовите видеокамери работят дори при повреди в електрозахранването.
При някои камери PoE е вградена функция, а други изискват инсталирането на допълнителен PoE адаптор. Той интегрира захранването в стандартна LAN инфраструктура и го доставя до мрежовото устройство (IP телефон или камера). Освен това, резервното захранване на цялата система за видеонаблюдение може да се осигури само с един UPS.

Използва възможностите на Интернет
За разлика от аналоговата камера, която е устройство за генериране на изображения, предлагащо възможност единствено за еднопосочно предаване на данни, при IP камерите сигналът е двупосочен. Те биха могли напълно да се интегрират в наличните информационни системи, както и да комуникират едновременно с няколко приложения и т.н. Мрежовите камери - с интегриран уеб сървър, нямат нужда от директна връзка с PC или друг хардуер и софтуер. Те работят като самостоятелни устройства, необходима е само връзка с мрежата.
През Ethernet интерфейса една камера от висок клас може да предава данни директно на най-малко 10 компютъра едновременно. Ако изображенията се изпращат първо на външен уеб сървър (вместо директно на наблюдаващия в контролнна зала, например), изображението би могло да бъде наблюдавано в реално време от неограничен брой потребители на IP мрежата.

Висококачествено изображение в реално време
Освен видеоизображение, мрежовите камери поддържат функционалност за пренос на различни видове данни, например звук, данни за управление на камерата и т.н. Сигналът, улавян от мрежовите видеокамери, представлява светлинен сноп, формиран от лъчи с различна дължина на вълната, който се преобразува в цифров вид и се изпраща по мрежата. Изображението е с високо качество и се вижда в реалните си цветове, благодарение на факта, че преди да достигне лещата на IP камерата, образът преминава през оптичен филтър. Задачата на филтъра е да поглъща инфрачервените вълни и да настройва картината.
Изображението се предава без забавяне и накъсване на картината, благодарение на поддържания режим Progressive scan (поредова развивка). При него отделните редове на картината се записват в естествената им последователност, за разлика от повечето чипове за видеокамери, които записват Interlaced, т.е. първо нечетнитe редове на картината, след това четните и т.н. Повечето IP камери предават изображенията в MPEG4 (Moving Picture Expert Group) формат, което гарантира високо качество на картината, голяма гъвкавост при настройките на разделителната способност, висока скорост на потока данни, по-добро възпроизвеждане на бързи движения и др. Получените цифрови изображения могат да се съхраняват или на харддиска на компютъра, или на сървър за съхранение на данни в мрежата.

Възможности за свързване с Интернет
Мрежовите камери разполагат със собствен IP адрес и вграден софтуер за мрежова комуникация – уеб сървър, FTP сървър, FTP клиент и електронен адрес. IP камерите разполагат с няколко възможности за свързване с Интернет. Сред тях е използването на стандартни и ISDN модеми, DSL модеми, модеми за кабелна телевизия, както и 10, 100 и 1000 Mbit Ethernet връзки. В допълнение могат да се използват модеми за клетъчни телефони и различни опции за безжична мрежа.
Както вече бе подчертано, заснетите от камерата изображения се предават директно по IP мрежата така, че локално или отдалечено през IP базираната мрежова инфраструктура видеоизображението може да се наблюдава, управлява и съхранява. Те работят независимо и могат да бъдат свързани към мрежата през всеки съвместим IP интерфейс.

Видове IP камери за видеонаблюдение
В системите за видеонаблюдение се използват няколко вида мрежови камери, успехът в приложението на които зависи от спецификата на конкретното приложение. Най-традиционният тип са камерите с фиксиран ъгъл на изображението, които се монтират на стена. При монтаж на открито могат да бъдат инсталирани в кутии и така да бъдат предпазени от вредни атмосферни влияния.
Статичните ограничения на този тип мрежови камери могат да бъдат преодолени с използването на PTZ (Pan, Tilt and Zoom) камери за движещи се обекти или машини. Както е видно от наименованието им, камерите могат да работят в режим панорама, наклон и ръчно или автоматично приближаване. Движенията им се ръководят от оператор, наблюдаващ видеоизображението от контролна зала.
В мрежовото видеонаблюдение се използват още куполни PTZ камери. Във възможностите им е покриването на обширна територия, благодарение на голямата гъвкавост при работа в режими панорама, наклон и приближаване. За разлика от другите PTZ камери, куполните PTZ камери позволяват 360 градуса панорама и наклон от 180 градуса, като се преместват автоматично между предварително зададени позиции. Този вид камери се монтират на таван - при условия на закрито, или върху стълб или ъгъл - при използване на открито.
Разновидност на този вид камери са моделите PTZ с електронно реализиране на движението, при които операторът може софтуерно да избира режим панорама, наклон или приближаване, без да е необходимо самата камерата да се движи. Това се получава, благодарение на високата разделителна способност и широкоъгълен обектив на камерата, които позволяват тя да “вижда” едновременно цялата наблюдавана площ. Незабавните движения и смяната на образа са предимство, в сравнение с механичните PTZ камери, при които преместването отнема период от около една секунда.