Dnešní budovy jsou závislé na elektronických systémech, které je řídí i chrání. Osvětlení, vytápění, signalizace požáru nebo vniknutí, evidence průchodů dveřmi, komunikační systémy, monitoring důležitých prostor – kamerový systém a řada dalších. Obsluha takových objektů je pak obvykle soustředěna do jednoho místa – vrátnice, recepce. V dnešním silně konkurenčním prostředí trhu se obtížně hledají produkty, resp. systémy správy budov, které nabízejí alespoň částečnou originalitu řešení a hlavně zajímavou marži. Zajímavé možnosti pro dodavatele IT řešení nabízí elektronická správa budov a areálů. Co si pod tím představit?
Pavel Kounovský, obchodní ředitel
KPZ electronics
Integrační software s kamerovým systémem
Pro zjednodušení obsluhy mnoha různých zařízení existuje správcovský software, někdy nazývaný integrační software. Tento software je dodáván spolu s kamerovým systémem a velmi zjednodušuje správu celého systému. Základem je PC umístěné v prostoru recepce nebo „velína“. Operační systém je v tuto chvíli pouze Windows XP. Vlastní software je nevelká utilita.
Po instalaci se vytvoří ikona a je vhodné zajistit automatický start po zapnutí nebo restartu stroje. Přístup pro obsluhu je chráněn uživatelským jménem a heslem, takže je vyžadováno jejich zadání. Aplikace umí využít pro zobrazování maximálně čtyři monitory připojené přímo k tomuto počítači nebo další, teoreticky nekonečný počet monitorů připojených přes speciální dekodéry. Tyto dekodéry se nepřipojují přímo, ale přes počítačovou síť. Mohou tedy být umístěny kdekoli. Výstup z dekodéru je kompozitní videosignál přes BNC konektor, takže vyžadují monitor s příslušným vstupem.
Kamerové systémy nezbytnou součástí správy budovy
Monitory přímo připojené k řídícímu počítači jsou s VGA nebo DVI vstupy – záleží na grafické kartě počítače. Na těchto monitorech je možné zobrazit mapy světa, města, objektu, patra, místnosti apod., a také obrazy z kamer. Do map se vkládají symboly jednotlivých zařízení, která je třeba monitorovat nebo jednoduše ovládat. Symbolům je možné přiřadit různé reakce.
Například symbol poruchy výtahu v aktivním stavu zčervená a z reproduktorů se ozve: „Porucha výtahu číslo 4!“. Pokud je to nutné, může se na dalším monitoru zobrazit video z kamery ve výtahu a z kamer v jednotlivých podlažích, které monitorují prostory před dveřmi výtahu v jednotlivých patrech. Kamerové moduly disponují obousměrným zvukem, takže obsluha může hlasem komunikovat s kabinou výtahu, pokud v ní někdo zůstal, a informovat osoby čekající v patrech o poruše.
Vzhledem k tomu, že je možné zobrazovat na hlavních monitorech i kamery, je hardwarová konfigurace více méně přizpůsobena dekódování obrazových streamů v kompresi MPEG4 nebo H264. Sama aplikace controlingových center nemá velké nároky. Připojení dalších zařízení je také z hlediska výkonu procesoru zcela zanedbatelné. Největší díl výkonu procesoru i grafické karty ukrajuje dekódování videa. Hlavně moderní komprese H264 je velmi náročná na výkon hardwaru. V síti je bezkonkurenčně úsporná (při 2 SIF/25 fps asi 500 kbps), ale náročná na výpočetní výkon. Maximum zobrazených kamer na jednom počítači současně je 64 (16 na každém monitoru). V této konfiguraci je nezbytné použití Xeon Quad Core procesorů a kvalitní grafické karty s hardwarovou podporou barev.
Schéma správy budov
Hard disk je v zobrazovacím počítači zcela zanedbatelný. Je pouze nositelem operačního systému a vlastní aplikace. Takových monitorovacích počítačů může být i několik. V objektu nebo připojených vzdáleně pomocí internetu. Omezení je pouze počet video streamů, které poskytují kamery. V Unicast módu to bývá maximálně osm, v Multicastu teoreticky neomezeně, pokud to podporuje síť.
Záznam z objektových kamer je ukládán na samostatné diskové pole umístěné kdekoli v síti. Toto pole může být v originálním provedení výrobce software (OS Linux, HDD Raid) nebo jako PC server na bázi Windows XP Professional (do 1 TB HDD a maximálně šestnáct kamer) nebo na Windows server 2003. Těchto záznamových strojů může být více. Je možná i vzájemná redundance.
Jak zajistit komunikaci velmi různých systémů s jedním softwarem? Možností je několik. Běžně používaná zařízení v budovách mají obecně dva druhy vstupů a výstupů. Kontaktní a datové. Kontaktní bývají spínací nebo rozpínací (na této vlastnosti vůbec nezáleží), potenciálové (tranzistory) nebo bezpotenciálové (relé). Ovládací vstupy jsou takřka bez výjimky potenciálové. Druhý způsob je datový. Ke komunikaci se využívají obvykle dva typy průmyslového rozhraní – RS232 a RS485.
Pouhým poklepem myší na obrazovce lze otevřít závoru vjezdu
Komunikace kontaktní je řešena pomocí ovládacích vstupů a reléových výstupů kamer a enkodérů nebo pomocí speciálních modulů, které disponují 32 vstupy a 8 výstupy. Tyto kamery, enkodéry a moduly se k monitorovacímu PC připojují pomocí LAN, tzn. že mohou být fyzicky kdekoli – například přímo u zařízení, které mají monitorovat nebo ovládat. Každému vstupu a výstupu je možné přiřadit ikonu na obrazovce a pouhým poklepem myši tak třeba i otevřít závoru vjezdu. Enkodéry a moduly vstupů a výstupů jsou k dispozici i v provedení do datového rozvaděče 19“. Instalace nového vstupu nebo výstupu do systému je velmi jednoduchá. Kdekoli na sběrnici se připojí modul se vstupy a výstupy, software si načte MAC adresu a umožní přístup do konfigurace jednotky. Zde se nastaví příslušná IP adresa, protokol a další požadované parametry. Poté se do mapy umístí nová ikona a v menu se vybere funkce, akce při aktivaci a přiřadí se vstup nebo výstup na modulu.
Datová komunikace s jiným zařízením je řešena pomocí překladového softwaru a počítače, který tvoří rozhraní a generuje příkazy. Centrální software je nastaven na vysílání příkazů a příjem z konkrétní IP adresy počítače, na kterém běží překladový software (Binding kit, Automation interface). Překladový kit umožňuje vytvořit aplikaci ve standardních prostředích jako např. Visual Basic nebo VBSscripts, která je schopna komunikovat s dalším zařízením, například požární signalizací přes COM port PC. Příkazy a informace pro Control Center jsou odesílány přes LAN.
Vizualizace obrazů z kamer v systému je možná nejen v Control Center, ale i v libovolné HTML aplikaci. K tomu slouží speciální ActiveX komponenta.
Control Center umožňuje spravovat i sítě poboček
Control Center umožňuje spravovat i velmi rozsáhlé areály nebo sítě poboček. Ve stromu zařízení se vytvoří logické skupiny nazvané specifickým názvem a obsahující související zařízení, mj. kamery, mapy, ikony zabezpečovacích systémů nebo ikony automatizace. Obsluha pouze volbou hlavní ikony logické skupiny ovládá a monitoruje např. pobočku na druhém konci republiky, včetně mapy a obrazové informace díky kamerám.
Moderní kamery díky kompresi H264 umožňují velmi rychlou obnovu obrazu (snímkovou frekvenci) i na sítích s omezeným datovým tokem (internet apod.). Typické pro obraz v Control Center je „živé“ zobrazení kamer – 25 fps z každé při datovém toku v řádech stovek kbps. Takový výsledek je možný díky dokonalé kompresi MPEG4 nebo H264 a zpracování veškerých funkcí přímo v kameře nebo enkodéru, včetně komprese, detekcí pohybu, analýzy obrazu apod. Nejdále v tomto oboru pokročily systémy Indigo Vision, které dokáží přinést na obrazovky vysokou kvalitu obrazu za současného nízkého datového toku. Běžně pro tyto účely má každá kamera nebo enkodér dva procesory. Jeden zajišťuje pouze kompresi obrazu a druhý ostatní funkce.
Software nic neanalyzuje. Pouze přijímá zpracované datové toky ze zdrojů. Další vlastnosti, které přispívají k nízkému datovému toku, jsou nastavovací prvky umožňující vyladění síťové komunikace a hlavně unikátní funkce ACF (automatic control framerate). Tato funkce sleduje pohyb v obraze snímaném kamerou. Pokud není pohyb, klesá snímková frekvence zobrazení z běžných 25 fps na hodnotu nastavenou v menu. Obvykle na 1 fps. Datový tok z kamery se díky tomu sníží na jednotky kbps. Dokonalá analýza obrazu zajistí, že při sebemenším pohybu ve sledovaném prostoru „zrychlí“ zobrazování z 1 fps na 25 fps během 100 ms, což je pro lidské oko prakticky nepostřehnutelný přechod. Pokud se v obraze vyskytují trvale se pohybující prvky, listy stromů, auta na sousední frekventované silnici ad., je možné tyto oblasti „vymaskovat“ pomocí myši.
Pokud by se v konkrétní síti vyskytlo místo s omezeným datovým tokem, je k dispozici utilita „Bandwidth Manager“, která umožňuje automaticky regulovat šířku pásma a zajistí, že nedojde k zahlcení např. obrazovými streamy.
Mezi velmi „trendy“ funkcemi jsou automatické analýzy obrazu, které snižují nároky na pozornost obsluhy
Velmi zajímavé jsou funkce analýzy obrazu. Kamery „umí“ automaticky rozlišit, že se někdo pohybuje nesprávným směrem, že zmizel předmět ze zorného pole nebo se naopak někdo zdržuje v prostoru déle než je obvyklé, že se zaplnil sledovaný prostor (lidé, auta, výrobky na lince apod.), překročení dané hranice nepovoleným směrem a další. Tyto funkce snižují nároky na pozornost obsluhy a zvyšují efektivitu systému. Každá událost je avizovaná nastaveným způsobem a je možné ji doplnit tzv. „odbavovacím oknem“. Do tohoto okna musí obsluha připojit krátký komentář k dané události, jinak není možné hlášení smazat z obrazovky. Odbavení události je uloženo do paměti systému s údajem o osobě, která odbavila hlášení. Pokud je s událostí spojena kamera, je možné ihned z paměti událostí vyvolat přehrání příslušného záznamu bez nutnosti další manipulace.
Samostatné přehrávání obrazových záznamů je velmi komfortní. Vyhledat záznam je možné podle času, události, četnosti pohybů, ale jsou k dispozici i speciální možnosti. Je možné např. určit, že z dané kamery chceme najít jen záznamy, na kterých je pohyb jen určitým směrem v určeném místě. Dá se takto velmi jednoduše vyhledat například to, kdo vstoupil do určitých dveří, vjel nebo vyjel z areálu apod. Práce se záznamem je tak velmi efektivní a rychlá. Důležitý úsek je možné jednoduše uložit na externí médium (1 hodina záznamu se ukládá asi 20 sekund) nebo označit v seznamu záznamů, aby nedošlo k jeho přepsání. V případě nutnosti přesných časových souvislostí je možné určit během přehrávání referenční kameru a podle ní synchronizovat ostatní na obrazovce. Control Center je možné časově synchronizovat podle NTP serveru v síti.
Autor je obchodním ředitelem a technologickým konzultantem pro špičkové kamerové systémy IndigoVision v KPZ electronics, s. r. o.