Дипломная работа ВКР Проектирование системы охранного телевидения (видеонаблюдения)

Целью данной работы является проект строительства системы охранного телевидения (видеонаблюдения) для административного здания ПАО Газпром, которая необходима для контроля ситуации в коридорах, залах и на прилегающей территории.
В ходе выполнения работы была выполнена постановка задачи, проведён выбор технического оборудования системы видеонаблюдения (камер, активного оборудования, кабеля и др), разработана схема организации связи, описан процесс строительства системы видеонаблюдения, проведено тестирование системы видеонаблюдения и проведён расчет технико-экономических показателей эффективности проекта

ВВЕДЕНИЕ 3
1 Общая часть 5
1.1 Постановка задачи 5
2 Выбор технического оборудования системы видеонаблюдения 8
2.1 Выбор камер 8
2.2 Выбор активного оборудования 12
2.3 Выбор кабеля 18
2.4 Выбор второстепенного оборудования 21
2.5 Выбор распределительного шкафа 23
3 Разработка схемы организации связи 25
3.1 Расчет длины кабеля и полосы пропускания 25
3.2 Учет фокусного расстояния и охвата контролируемой территории 28
3.3 Схема организации связи 32
4 Строительство системы видеонаблюдения 34
4.1 Внутренний монтаж камер 34
4.2 Наружный монтаж камер 34
4.3 Металлические лотки для крепления кабеля над фальшпотолком 35
4.4 Короба для разводки 36
4.5 Оборудование заземления 36
5 Тестирование системы видеонаблюдения 38
6 Расчет технико-экономических показателей эффективности проекта 44
6.1 Условия для расчета 44
6.2 Расчет капитальных затрат 45
6.3 Расчет затрат на производство услуг связи 50
6.4 Расчет показателей эффективности капитальных вложений 54
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 57
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 58

1.1 Постановка задачи

Целью данного дипломного проекта является проект строительства системы охранного телевидения для филиала ПАО “Газпромбанк”. Газпромбанк является коммерческим банком, один из крупнейших банков России и Европы. Это универсальный банк, предоставляющий широкий спектр банковских услуг. Данный филиал нуждается в надежной и своевременной защите, которую нужно обеспечить по средствам видеонаблюдения.
Исходя из этой цели задачей является создание системы охранного телевидения, которая необходима для контроля ситуации в коридорах, залах и на прилегающей территории.
Для организации системы видеонаблюдения учитываются требования заказчика, в соответствии с которыми учитывается общее количество видеокамер и места их установки. В данном дипломном проекте схема размещения видеокамер определена филиалом ПАО “ Газпромбанк ”. Исходя из данных будут выбраны камеры, оборудование и кабель для организации системы охранного телевидения.
...

2.1 Выбор камер

Многообразие IP-камер позволяет создавать с их помощью всевозможные системы мониторинга. Они сочетают в себе простоту монтажа и удобство управления. На сегодняшний день выпускается большое количество модификаций IP-камер, которые предназначаются для использования в конкретных условиях. В данном проекте необходимы камеры для мониторинга внутри помещений и на улице.
Выбор IP-камер для установки внутри помещения. Характеристики внутриобъектовых IP-камер приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Характеристики внутриобъектовых IP-камер
Марка IP-камеры
RVi-IPC32MS
Sarmatt SR-ID20V39IR
VIVOTEK-FD8136-F6
Размер, тип матрицы, количество мегапикселей
1/3'' КМОП 1.3 Мп
1/3'' КМОП 1.3 Мп
1/4'' КМОП 1.3 Мп
Максимальное разрешение трансляции
1920х1080
1600x1200
1280x800
Скорость трансляции
25 к/с
25 к/с
25 к/с
Фокусное расстояние объектива
3,6-9 мм
2,8-9 мм
6 мм
ИК подсветка
До 25 м
До 20 м
нет
Нижний порог чувствительности
0.1 люкс F1.2
0 люкс при вкл.
...

2.2 Выбор активного оборудования

2.2.1 Расчет необходимой нагрузки и глубины архива
Для выбора активного оборудования необходимо рассчитать нагрузку и глубину архива. Это необходимо для нормальной работы системы.
Для расчета необходимы данные зависимости битрейта от характеристик видеокамеры. В данном случае внутризоновые камеры и камеры уличного наблюдения имеют одинаковые формат сжатия (Н.264), разрешение трансляции (1920х1080) и скорость трансляции (25 к/с). Данные представлены в таблице 2.3 [7].
Зависимость битрейта от характеристик видеокамеры приведена в таблице 2.3.
Таблица 2.3 - Зависимость битрейта от характеристик видеокамеры
Кодек
Н.264
Разрешение
2М (1920х1080)
Количество кадров записи в секунду
25 к/с
Степень движения в кадре
70%
Битрейт
11-14 Мбит/с
Час записи
4,95 – 6,5 Гб

Суммарная величина битрейта рассчитывается по формуле (2.1):

,(2.1)
где – битрейт одной камеры;
– количество камер.
...

2.3 Выбор кабеля

Кабель - один из самых важных компонентов в любой системе видеонаблюдения, да и не только видеонаблюдения. Проводники очень сильно влияют на качество передаваемого видео и аудио сигнала: плохие способны загубить сигнал самых дорогих видеокамер, а то и служить причиной пожара, и напротив, качественный проводник способен без искажений, с поразительной чистотой и резкостью передать сигнал от слабенькой видеокамеры, не потеряв по дороге ни бита важной информации.
При монтаже большинства систем видеонаблюдения используется два вида кабеля – для передачи видеосигнала и питания. Иногда при монтаже используют комбинированный кабель, то есть совмещенный в одном проводнике кабель питания и сигнальный кабель.
Выбор кабеля диктуется аппаратурой, применяемой для системы видеонаблюдения, протоколом Ethernet, который будет использоваться в данном проекте.
Характеристики кабеля приведены в таблице 2.6.
Таблица 2.
...

2.4 Выбор второстепенного оборудования

2.4.1 Выбор источника бесперебойного питания
СБП - система бесперебойного питания работает в режиме On-line с двойным преобразованием напряжения, которая осуществляют фильтрацию сетевого напряжения и снабжение критических систем непрерывным однофазным питанием высокого качества. Одновременно с подачей напряжения на нагрузку СБП поддерживает аккумулятор в заряженном состоянии. При отказе сетевого электроснабжения СБП продолжает подачу напряжения на нагрузку без каких-либо перерывов.
Система бесперебойного питания (СБП) предназначена для защиты различных типов оборудования, чувствительного к качеству электроснабжения: компьютеров, рабочих станций, кассовых аппаратов, измерительной аппаратуры, систем связи, систем управления технологическими процессами и т. д. СБП защищает это оборудование от отказов, связанных с электроснабжением низкого качества или с полным отключением подачи электроэнергии.
...

2.5 Выбор распределительного шкафа

Распределительный шкаф Legrand располагается на первом этаже, в серверной, защищенной от доступа посторонних лиц. Выбор серверной осуществлялся в соответствии с требованиями ISO 11801.
Патч-панели Legrand позволяют поместить 24 порта (6 блоков по 4 коннектора) в панель высотой 1U (44,45 мм). Эта система монтажа блоками позволяет устанавливать на каждой панели все возможные комбинации различных типов медных кабелей (UTP, FTP, SFTP) и даже волоконнооптические разъемы или конвертеры волоконная оптика/медь. После того, как патч-панель закреплена в шкафу, блоки коннекторов и сами коннекторы можно легко вынуть, как с лицевой стороны панели, так и сзади, что делает процесс подключения кабеля и техническое обслуживание очень удобными.
Все патч-панели Legrand имеют ширину 19". Для простоты проектирования и монтажа выбор патч-панелей по высоте ограничен размером 1U (44,45 мм).
Схема расположения оборудования в распределительном шкафу приведена на рисунке 2.
...

3.1 Расчет длины кабеля и полосы пропускания

Расчет необходимого количества витой пары будет осуществляться эмпирическим методом, который реализует на практике положение центральной предельной теоремы теории вероятностей. Его сущность заключается в применении для подсчёта общей длины горизонтального кабеля, затрачиваемого на реализацию конкретной кабельной системы, по формуле (3.1), согласно [8]:

(3.1)
где Lmax и Lmin – длины трассы от точки ввода кабельных каналов в кроссовую до розеточного модуля информационной розетки соответственно самого далёкого и самого близкого места подключения камер, рассчитанных с учётом особенностей прокладки кабеля, всех спусков, подъёмов, поворотов и т.д.;
Ks – коэффициент технологического запаса – 1,1 (10%);
X=X1+X2 – запас для выполнения разделки кабеля. Со стороны места подключения камер он принимается равным 30 см – величина X1.
...

3.2 Учет фокусного расстояния и охвата контролируемой территории

Значение диафрагмы объектива, его фокусное расстояние, а также размер ПЗС матрицы определяют суммарный угол обзора камеры наблюдения [1].
Оценка горизонтального угла обзора IP-камер приведена в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Оценка горизонтального угла обзора IP-камер
IP-камера
Фокусное расстояние объектива
Формат ПЗС матрицы
Угол обзора
IP-камеры
Внутриобъектовая RVi-IPC32MS
3,6 мм
1/3”
67
Уличная
RVi-IPC41DNL
2,8 мм
1/3”
81

Высота и ширина реально наблюдаемого участка местности зависят от расстояния до него (при условии перпендикулярности оптической оси объектива к наблюдаемой плоскости), фокусного расстояния объектива и размеров преобразователя свет-сигнал (ПЗС матрицы). Эта зависимость выглядит следующим образом для 1/3” ПЗС матрицы формулы (3.4) и (3.5), согласно [1]:

(3.
...

3.3 Схема организации связи

Согласно техническому заданию, охранное видеонаблюдение филиала ПАО “Газпромбанк” должно обеспечить визуальный контроль за внутренними и вспомогательными территориями. В целях обеспечения видеоконтроля от видеокамер осуществляется передача видеосигнала по UTP CAT6 (интерфейс 100BASE-TX) на коммутатор ZyXEL GS-2200-24. Система охранного видеонаблюдения строится с использованием IP – видеорегистратора RVi-IPN32/8-PRO, связанного с коммутатором по UTP CAT6 (интерфейс 1000BASE-TX), обрабатывающего 17 видеокамер. Информация от IP – серверов передается на автоматизированное рабочее место по витой паре. Размещение активного оборудования предусмотрено в распределительных шкафах Legrand. АРМ оборудованы мониторами для просмотра всех охраняемых участков. Электропитание осуществляется от источника бесперебойного питания CyberPower OLS1000ERT2U, электропитание камер осуществляется с помощью технологии PoE.
...

4.2 Наружный монтаж камер

Выбор места монтажа камер для наблюдения за въездом во двор и автостоянкой для посетителей представлен на рисунке 3.3.
Одна наружная камера охватывает въезд, а вторая камера направлена на места стоянки легковых автомашин.
В условиях ограниченного размера объекта возможен неправильный выбор мест монтажа: например, если использовать камеру с экстремально широкоугольном объективов в целях захвата большей территории. Результатом этого были бы геометрические искажения (эффект рыбьего глаза) и очень маленькое изображение всех автомобилей.
В любом случае при наблюдении за открытым участком местности обязательно должен быть исключен из поля зрения камеры прямой и отраженный солнечный свет, что демонстрируется на рисунке 6.1. При открытом горизонте должно быть также вычислено наиболее низкое расположение солнца в зимние месяцы. В этом случае часто подходящим решением является выбор более высокого места монтажа камеры в соответствии с рисунком 4.1.

Рисунок 4.
...

4.3 Металлические лотки для крепления кабеля над фальшпотолком

В коридорах кабель будет прокладываться над фальшпотолком в подвесных лотках. Будем использовать оцинкованный лоток 50×150×1000 в соответствии с рисунком 4.2.

Рисунок 4.2 – Металлический лоток для прокладки кабеля над фальшпотолком
Сечения лотка хватит с запасом для прокладки рассчитанного количества кабеля. Потолочное крепление лотков осуществляется с помощью системы: забивной анкер, резьбовая шпилька, соединительная муфта, рейка. Система фиксируется болтами и гайками. Крепление производится в следующем порядке: в потолке высверливается отверстие диаметром 10 мм. Анкер вставляется в отверстие и фиксируется “в распор”. После этого шпилька нужной длины вкручивается в анкер. К нижнему концу шпильки с помощью двух гаек и шайб прикрепляется рейка, на которую впоследствии укладывается кабельный лоток. Такое решение очень эффективно и рационально, поскольку позволяет значительно экономить время монтажа креплений.
...

4.5 Оборудование заземления

Действующие правила эксплуатации электрооборудования и металлических конструкций различного назначения для его монтажа требуют обязательного заземления всех деталей из проводящих материалов. Наличие заземления обеспечивает защиту обслуживающего персонала от поражения электрическим током и увеличение эффективности экранирования внутреннего пространства шкафа. Оборудование заземления относится к штатному элементу 19” конструктива и состоит из следующих компонентов:
• внутренней шины заземления, обычно выполненной в виде медной полосы сечением около 0,5 см2. Шина заземления имеет отверстия для подключения внутренних распределителей «земли» и монтируется с внутренней стороны боковой стенки шкафа в вертикальном или горизонтальном положении;
• внутренних распределителей «земли», представляющих собой толстые изолированные или голые медные круглые или плоские провода с зажимными контактами на концах.
...

5 Тестирование системы видеонаблюдения

Для системы видеонаблюдения важна ее работа, во-первых, на физическом уровне. По окончании монтажа кабельной системы необходимо в первую очередь произвести ее сертификацию, то есть протестировать, чтобы подтвердить качество работы системы и функционирования приложений. Сертификационные испытания гарантируют соответствие каждого кабеля, через который данные поступают на серверный комплекс или в телекоммуникационные помещения, требованиям необходимых стандартов.
Для тестирования данной системы должны использоваться устройства последнего поколения, позволяющие измерять характеристики для категорий 6 и выше, а также оценивать требования современных сетевых протоколов, в данном случае, 100Base-TX.
Основными электрическими параметрами, от которых зависит работоспособность кабельной линии, являются:
а) Целостность цепи
Основная задача тестера в этом режиме – выявить ошибки монтажа: замыкания, обрывы, перепутанные жилы.
...

6.1 Условия для расчета

В данном дипломном проекте разработан проект строительства охранного телевидения филиала ПАО «Газпромбанк» по ул. Блюхера г. Новосибирск. Система видеонаблюдения организована на 2 этажах здания с помощью внутриобъектовых RVi-IPC32MS и уличных RVi-IPC41DNL IP-камер, соединенных коммутатором ZyXEL GS-2200-24 по кабелю Belden 7851A. Запись производится на IP-видеорегистратор RVi-IPN32/8-PRO, источником бесперебойного питания является CyberPower OLS1000ERT2U. Оборудование располагается в распределительном шкафу Legrand. Для оценки эффективности производится сравнение двух вариантов организации связи.
Для сравнения выберем следующие варианты организации связи:
- IP-камеры RVi-IPC32MS и RVi-IPC41DNL, коммутатор ZyXEL GS-2200-24, IP-видеорегистратор RVi-IPN32/8-PRO, кабель Belden 7851A.
- IP-камеры VIVOTEK-FD8136-F6 и IDIS DC-T1233WHR, коммутатор D-Link DGS-3420-28PC, IP-видеорегистратор BDR16VP, кабель Belden 7851A.
...

6.2 Расчет капитальных затрат

Капитальные затраты на организацию системы охранного телевидения включают затраты на:
- оборудование системы передачи;
- линейные сооружения;
- оборудование электропитающих устройств.
При оценке капитальных затрат учитываются цены заводов-изготовителей в долларах, пересчет на рубли осуществляется по курсу доллара (состояние на май 2015г): 1$=53 руб.
Сметная стоимость оборудования (капитальные затраты) определяются с учетом транспортных затрат. Транспортные расходы на доставку оборудования до места в данном проекте рассчитываются укрупнённо в размере 30% от стоимости оборудования и измерительных приборов.
При расчёте капитальных затрат на оборудование учитывается стоимость всего оборудования, программного обеспечения.
Потребность в кабеле определяется общей длиной трассы с учетом 2 % запаса. Стоимость монтажных работ и настройка оборудования рассчитываются укрупнено в размере 13 % от стоимости оборудования.
...

6.3 Расчет затрат на производство услуг связи

Затраты на производство услуг связи рассчитываются по статьям затрат:
- годовой фонд оплаты труда;
- страховые взносы;
- материальные затраты;
- амортизационные отчисления на полное восстановление основных производственных фондов (ОПФ);
- прочие расходы.
Для организации регламентированного технического обслуживания и ремонта оборудования формируется штат работников. По проекту принята численность две штатных единицы (ведущий инженер и инженер).
Годовой фонд оплаты труда (ФОТ) рассчитан по формуле (6.2):

ФОТ =r∙∙ kp∙12,(6.2)
где r – количество человек для обслуживания сети.
– средняя оплата труда, тыс.руб;
kp – районный коэффициент.

ФОТ=2∙21 ∙1,2∙12=604,8 тыс. руб.
Страховые взносы составляют 30,2% ФОТ с 01.01.05г. Страховые взносы рассчитаны по формуле (6.3):

СВ=30,2%*ФОТ.
...

6.4 Расчет показателей эффективности капитальных вложений

Для определения эффективного варианта из двух выбранных необходимо рассчитать технико-экономические показатели сравнительной эффективности.
Эффективным по экономическим показателям является вариант с наименьшими приведенными затратами.
В некоторых случаях при отсутствии данных для расчета затрат на производство выбор эффективного варианта осуществляется по капитальным затратам с учетом преимуществ варианта по надежности, по техническим параметрам, показателям качества и т.д. Для выбранного варианта организации связи рассчитываются показатели абсолютной экономической эффективности.
Приведённые затраты рассчитываются по формуле (6.6):

, (6.6)
где - затраты на производство и реализацию услуг связи по i-муварианту
- нормативный коэффициент эффективности (15%);
- капитальные затраты по i-му варианту.

Годовой экономический эффект рассчитывается по формуле (6.
...

1. Герман Кругль. Профессиональное видеонаблюдение. Практика и технологии аналогового и цифрового CCTV. 2010 – 640 с.
2. ГОСТ Р 51558–2000 «Системы охранные телевизионные. Общие технические требования и методы испытания».
3. РД 78.36.003–2002 «Инженерно-техническая укрепленность. Технические средства охраны. Требования и нормы проектирования по защите объектов от преступных посягательств».
4. Р 78.36.002–99 «Выбор и применение телевизионных систем видеоконтроля».
5. Р 78.36.003–99 «Рекомендации по комплексному оборудованию банков, пунктов обмена валюты, оружейных и ювелирных магазинов, коммерческих и других фирм и организаций техническими средствами охраны, видеоконтроля и инженерной защиты. Типовые варианты».
6. Р 78.36.008–99 «Рекомендации. Проектирование и монтаж систем охранного телевидения и домофонов.
7. Назаров А.Н., Симонов М.В.. АТМ: технология высокоскоростных сетей. – М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 1998 – 234 с.
8. Семенов А.Б. Проектирование и расчет структурированных кабельных систем и их компонентов. – М.: ДМК Пресс; М.: Компания АйТи, 2003 – 416 с.
9. Оборудование для систем видеонаблюдения [Электронный ресурс] // Компания RVi Group. URL: http://www.rvi-cctv.ru/ (дата обращения 12.04.2015).