گروه فني مهندسي ايتيم

کاربردهای سیستم مداربسته

به طور حتم بزرگترین کاربرد سیستم‌های مداربسته در کابردهای امنیتی است اما با گسترش این سیستم‌ها استفاده از آنها هر روز در قسمت‌های مختلفی گسترش می‌یابد. در زیر به چندین نمونه از کاربردهای خاص این سیستم‌های اشاره می‌کنیم:

* نظارت بر ترافیک بر روی پل‌ها

* ضبط تصاویر در اجاق کیک پزی برای جلوگیری از ایجاد مشکل در حین پخت

* سیستم موقت سنجش سطح ترافیکی شهر

* استفاده از قابلیت ضبط Time lapse برای انیمیشن‌های خمیری

* استفاده در ورزشگاه برای دیدن بهتر صحنه‌های بازی

* استفاده در اتوبوس‌ها برای جلوگیری از خرابکاری

* استفاده در باغ وحش برای کنتل دائم حیوانات

این لیست را می‌توان با صدها کاربرد دیگر دوربین‌های مداربسته پر کرد.

 دوربین

نقطه شروع برای بررسی یک سیستم مداربسته دوربین مداربسته است. دوربین وظیفه دریافت تصاویر و تبدیل آنها به سیگنال‌های ویدئویی را دارد. دوربین‌ها با تمام تفاوت‌ها در مدل دارای قسمت‌های مشابهی هستند. به تصویر رو به رو توجه کنید.

در تصویر رو به رو قسمت‌های مختلف یک دوربین‌ها مانند lens (لنز), Focus adjustment (تنظیم فوکوس), Iris adjustment (تنظیم زاویه), Camera (دوربین), BNC plug (ورودی BNC), Main lead (تغذیه).

در واقع تمام دوربین‌ها دارای لنز با قابلیت تنظیم فوکوس و زاویه تصویر نیستند ولی بسیاری از آنها این قابلیت را دارند. ورودی BNC به کابل کوآکسیال متصل می‌شود.

مانیتور

مانیتور وظیفه نمایش تصاویر ضبط شده به وسیله دوربین مداربسته را بر عهده دارد. مانیتور یک سیستم مدار بسته می‌تواند یک تلویزیون یا یک مانیتور باشد که تفاوت آنها در نوع ورودی آنهاست. برای تلویزیون باید از ورودی آنالوگ استفاده کنید اما مانیتور باید با سوکت VGA به تقسیم کننده وصل شود.

تصویر زیر یک مانیتور را در ساده‌ترین حالت نمایش می‌دهد:

ساده‌ترین سیستم مداربسته

ساده‌ترین سیستم مداربسته تنها از بخش‌های اصلی تشکیل شده یعنی دوربین, مانیتور و کابل رابط. کابل تصویر دوربین بدون هیچ واسطه و به طور مستقیم به دوربین وصل می‌شود. چنین سیستم تنها قابلیت مشاهده تصاویر را از یک دوربین و برای یک نمایشگر فراهم می‌اورد و امکان بازبینی تصاویر نیز وجود ندارد.

قدم بعدی امکان نمایش چندین دوربین با یک مانیتور بود. این امکان با استفاده از یک سويچر در سیستم به وجود می‌آید. سوئیچر این امکان را برای شما به وجود می‌آورد تا تصویر چند دوربین را به طور مجزا بر روی مانیتور ببینید. سوئيچر همچنین می‌توانست این امکان را فراهم کند تا صدا نیز از دوربین دریافت شود (البته در صورتی که دوربین دارای میکروفن بود). یکی از معایب سوئیچر وقفه نمایش تصاویر در زمان عوض کردن تصویر بود. در سیستم‌های قدیمی تنها دوربینی که در آن لحظه در حال نمایش بر روی مانیتور بود روشن بود و بقیه دوربین‌ها خاموش می‌ماندند (چون امکان ضبط همه تصاویر باهم وجود نداشت) بنابراین در زمان تغییر تصاویر مدتی طول می‌کشید تا دوربینی که تازه روشن شده بود تصویر درستی را ارائه دهد.

با این حال این سیستم بسیار ارزان بود و نصب آن هیچ پیچیدگی نداشت.

سیستم مدار بسته با امکان نمایش چهار دوربین بر روی یک مانیتور (مانیتور و سوئیچر مشترک نمایش داده شده‌اند)

تغذیه دوربین‌ها

در یک سیستم مداربسته تغذیه دوربین‌ها می‌تواند به صورت انجام گیرد. تغذیه مرکزی و تغذیه مجزا. هر یک از این روش‌ها دارای مزایا و معایب خاص خود هستند.

سیستم تغذیه مرکزی این امکان را برای شما به وجود می‌اورد که تغذیه همه دوربین‌ها را از یک محل کنترل کنید. همچنین شما می‌توانید برای دوربین‌ها از یک UPS استفاده کنید. اما عیب بزرگ آن این است که در صورت بروز عیب در منبع تغذیه همه دوربین‌ها از  کار می‌افتند. همچنین در صورت بروز اتصالی ممکن است منبع تغذیه اصلی آسیب ببیند و در این صورت باید هزینه بیشتری را بپردازید. در چنین سیستمی همچنین طول کابل کشی نیز افزایش می‌یابد چراکه باید از هر دوربین یک سیم تغذیه هم به منبع تغذیه (که معمولا در محل نمایش تصاویر قرار دارد) برود.

در سیستم تغذیه مجزا برای هر یک از دوربین‌ها یک منبع تغذیه مجزا در نظر گرفته می‌شود. در این حالت در صورت بروز مشکل تنها همان دوربین از مدار خارج میذشود و یا یک منبع تغذیه آسیب می‌بیند. عیب بزرگ چنین سیستمی عدم امکان کنترل تغذیه دوربین‌ها از یک محل است.

ضبط تصاویر

مرحله بعدی تکامل یک سیستم مداربسته امکان ضبط تصاویر است. در گذشته برای ضبط تصاویر از یک Video Recorder استفاده می‌شد که به طور مجزا به سوئیچر وصل شده و تصاویری را که بر روی مانیتور نمایش داده می‌شد را ضبط می‌کرد.

 امروزه DVRها و سیستم‌های Stand alone این امکان را به شما می‌دهند که تمامی کنترل‌های مربوطه را به اضافه امکان ضبط تصاویر با یک دستگاه به دست اورید که باعث کاهش نسبی هزینه, پیچیدگی و حجم سیستم مداربسته می‌شود.

این شکل قدیمی درواقع یک قاب است که دوربین را خشک نگه می‌دارد از بالا رفتن حرارت از حد مجاز دوربین جلوگیری می‌کند. تجهیزات متعادل کننده هوایی که در دوربین مورد استفاده قرار می‌گیرند همچنین موجب متعادل شدن چگالی هوای داخل قاب و جلوگیری از جمع شدن بخار در آن می‌شوند. این نوع از دوربین‌های نیز معمولا بدون لنز ساخته می‌شوند و با توجه به میزان مورد نیاز فاصله کانونی و میدان دید می‌توانید لنز مورد نیاز برای دوربین را انتخاب کنید. پایه گردان و لنزهای زوم دار نیز به مشاهده کننده این امکان را می‌دهند تا هدفی را دنبال کند یا آن را از نزدیک مشاهده کند.

خوشبختانه برای آن دسته از افرادی که بیشتر اقتصادی فکر می‌کنند امروزه این امکان فراهم شده تا از دوربین‌های ارزان‌تری استفاده کنند. دو نوع دوربین مدار بسته وجود دارد که در این کاربردها مناسب است: دوربین‌های CCD و دوربین‌های CMOS. دوربین‌ها مبتنی بر CMOS نسبت به نوع دیگر دارای قیمت ارزان‌تری هستند اما کیفیت و وضوح تصویر آنها در مقایسه با دوربین‌های CCD پایین‌تر است.

دوربین‌های که با نام دوربین‌های بالت (bullet cameras) یا دوربین‌های فشنگی عرضه می‌شوند طوری طراحی شدند تا از ورود آب به داخل دوربین جلوگیری شود. این طراحی این امکان را به این دوربین‌ها می‌دهد تا بتوانند به طور دائم در عمقی مشخص از آب دوام بیاورند. دوربین‌های فشگنی نیاز به گرم‌کن ندارند و اندازه کوچکشان این امکان را فراهم می‌کند تا در برخی کاربردهای تجاری مسکونی یا اداری از آنها استفاده کرد. متاسفانه این دوربین‌ها به علت مهرو موم شدن هیچ گونه امکان تنظیم را به استفاده کننده نمی‌دهند. بیشتر این دوربین‌ها از لنز 3.6 میلیمتر استفاده می‌کنند که زاویه دیدی برابر 72 درجه را فراهم می‌کند که برای بسیاری از کاربردهای داخلی مناسب است.

انتخاب مشخصات دوربین

دوتا از مهمترین معیارهای عملکرد دوربین وضوح و حساسیت آن هستند. معیارهای بعدی نیز رنگی یا غیررنگی بودن و استفاده داخلی یا خارجی هستند.

حساسیت دوربین در واقع قابلیت تشخیص نورهای مختلف برای دوربین است و وضوح یا رزولیشن مشخص کننده میزان توانایی دوربین در نمایش جزییات است.

وضوح دوربین

وضوح برای یک دوربین مداربسته عبارت است تعداد تی وی لاین‌هایی (TV line) که دوربین در یک تصویر نمایش می‌دهد. برای مثال یک دوربین KT&C تک رنگ فشنگی با 420 TVL مشخص شده و دوربین رنگی همان مدل دارای وضوح 380 TVL است. به طور کلی هرچه میزان این TVL بیشتر باشد وضوح دوربین بالاتر خواهد بود. دوربین‌های با وضوح بالاتر از 500 معمولا در کاربردهای خاص مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای مثال خواندن پلاک خودرویی که با سرعت بالا در حال حرکت است نیازمند دوربینی با کیفیت بالاست. اما احتمالا با دوربینی با وضوح 380 خواهید توانست پلاک خودرویی را که متوقف شده را بخوانید. معمولا کیفیت تصویر در دوربین‌های مبتنی بر CMOS نسبت به دوربین‌های CCD پایین تر است. استفاده از دوربین‌های CMOS در وضوح کمتر از 300 امکان تشخیص تصاویر را مشکل می‌کند. همچنین وضوح دوربین می‌تواند به میزان نور محل نیز وابسته باشد.

سطوح نور

انتخاب دوربینی که بتواند در شرایط کم نور نیز به خوبی کار کند بسیار مهم است. حداقل‌ روشنایی لازم برای عملکرد دوربین را معمولا به واحد لوکس بر روی آن ذکر می‌کنند. اگر با واحد لوکس برای اندازه گیری نور اشنایی ندارید به طور خلاصه به میزان نور در برخی مکان‌ها می‌پردازیم.

سطوح نمونه نور به این صورت هستند:

نور کامل خورشید در تابستان: 50000 لوکس

نور گرفته روز: 10000 لوکس

نور استاندارد محیط‌های 500 لوکس

سپیده دم یا غروب: 1-10 لوکس

نور استاندارد خیابان‌های اصلی: 30 لوکس

نور استاندارد خیابان فرعی: 10 لوکس

باید توجه داشت که در مناطقی که دارای محدودیت‌های نوری هستند انتخاب هر دوربینی که می‌تواند تصویر را نشان دهد به هیچ عنوان مناسب نخواهد بود بلکه اصل طلایی برای انتخاب دوربین مناسب در نور کم این نیست که دوربینی را انتخاب کنیم حداقل نور ذکر شده برای آن حداقل یک دهم نور محل مورد نظر باشد. باید توجه داشته باشید که بیشتر دوربین‌ها می‌توانند در محیط‌هایی که نور زیادی دارند نیز به خوبی کار کنند (البته به شرطی که منبع نور به طور مستقیم در دید دوربین نباشد) ولی مشکل بزرگ زمانی خواهد بود که دوربین نور کافی را برای تشکیل تصویر دریافت نمی‌کند.

حساسیت دوربین‌های پنهان با لنزهای پین هول (pin hole) مقدار 0.1 لوکس ذکر می‌شود و در این صورت این دوربین باید بتواند با نوری برابر ربع نور مهتاب کار کند اما واقعیت این است که این دوربین‌ها دارای یک ضریب دهانه با مقدار تقریبی 4 نیز هستند بنابراین این دوربین‌ها حداقل به نور تقریبی 1 لوکس برای تشکیل تصویر نیاز دارند پس توجه داشته باشید که مقدار نور لازم برای دوربین همیشه بیشتر از حداقل میزان ذکر شده بر روی دوربین است.

چگونه تصویر چند دوربین متفاوت را نمایش دهیم

بیشتر سیستم‌های مدار بسته از چندین دوربین تشکیل شده‌اند و این نیاز وجود دارد که تصاویر همه دوربین‌ها مشاهده یا ضبط شود. بهترین راه برای این کار استفاده از دستگاه‌هایی مانند سوئیچر, کواد (کواد اسپلیتر) و مالتی پلکسر است. انتخاب دستگاه مناسب با توجه به کاربرد مورد نظر شما نیازمند داشتن اطلاعات درباره همه این دستگاه‌هاست. در ادامه به بیان برخی از مزایا و معایب هر کدام از این دستگاه‌ها می‌پردازیم.

سوئیچر (Switcher)

سوئیچر دستگاهی است که می‌توان به وسیله آن تصاویر دوربین‌های متفاوت را به طور نوبتی بر روی مانیتور نمایش داد. خروجی نمایش داده شده را همچنین می‌توان ضبط نیز کرد. برای ضبط تصاویر می‌توان از یک VCR استفاده کرد. باید توجه داشت که تصاویر ضبط شده به وسیله سوئیچر Real-time هستند و می‌توانند دارای کیفیت بالایی باشند. از این رو هنوز نیز از افراد حرفه‌ای ترجیح می‌دهند از سوئیچر استفاده کنند و می‌توان گفت قابلیت ضبط Real time در سوئیچر باعث شده که تا حدودی محدودیت سوئیچر در ضبط تنها یک تصویر در نظر گرفته نشود.

به طور کلی استفاده از سوئیچر در سیستم‌هایی توصیه می‌شود که نباید هزینه نصب آنها بالا باشد.

مزایا: ساده, ارزان, تصاویر real time و با کیفیت

معایب: در لحظه تنها می‌تواند یک تصویر یک دوربین را ضبط کند.

کواد (Quad splitter)

کواد دستگاهی است که از قابلیت نمایش چهار تصویر همزمان بر روی مانیتور برخوردار است. از این دستگاه‌ها زمانی استفاده می‌شود که نیاز به نمایش چندین (حداکثر چهار) تصویر بر روی مانیتور باشد. این دستگاه‌ها نیز مانند سوئیچر تنها می‌توانند تصویر نمایش داده شده بر روی مانیتور را نمایش دهند.

مزایا: ساده, قابلیت نمایش چند تصویر همزمان

معایب: تنها می‌تواند تصویر یک دوربین یا چهار دوربین را در اندازه یک چهارم تصویر ضبط کند.

مالتی پلکسر (Multiplexer)

مالتی پلکسر دستگاهی است که امکان ضبط چند تصویر را در اندازه کامل و به صورت همزمان فراهم می‌کند. این دستگاه همچنین امکانات نظارتی بیشتری را در مقایسه با کواد و سوئیچر فراهم می‌کند. این دستگاه ‌ها می‌توانند چندین تصویر را به طور همزمان نشان دهند و از انعطاف پذیری بالایی برای به وجود آوردن روشذهای مختلف نظارتی برخوردارند.

چه زمانی باید از مالتی پلکسر استفاده کرد

 به طور کلی استفاده از مالتی پلکسر بیشتر در سیستم‌های مدار بسته پیچیده‌تر که نیاز به سیستم نظارتی سطح بالایی دارند یا در مواردی که نیاز به ضبط تمامی تصاویر دوربین‌ها به طور همزمان وجود داشته باشد استفاده می‌کنند.

مزایا: ضبط همه تصاویر دوربین‌ها به طور همزمان, امکان فراهم آوری سیستم نظارتی پیچیده‌تر, امکان مشاهده مناطق بزرگ با استفاده از نمایش چند تصویر از دوربین‌های مختلف

معایب: عدم ضبط تصاویر به صورت Real-time, افزایش قیمت کلی سیستم نصب شده

بیشتر درباره مالتی پلکسر

در مالتی پلکسر مشکل هر دو دستگاه کواد و سوئیچر در عدم توانی ضبط چند تصویر همزمان حذف شده اما باید به این نکته توجه داشت که تصاویر فرستاده شده از دوربین به طور غیر همزمان به مالتی پلکسر می‌رسند. این تصاویر نمی‌توانند مستقیما در VCR ذخیره شوند چون این دستگاه تنها قابلیت ذخیره یک تصویر در هر لحظه را دارد. بنابراین مالتی پلکسر تصاویر دوربین‌های مختلف را به نویت در حافظه VCR ذخیره می‌کند. در این حالت این دستگاه می‌تواند تا 50 تصویر از دوربین‌های متفاوت را در یک ثانیه ذخیره کند و در زمان باز کردن فایل‌های تصویری نیز مالتی پلکسر تصاویر مربوط به یک دوربین را به طور منظم نمایش می‌دهد.