Đồ án CameraIP và ứng dụng

Mỗi đối tượng giám sát sẽ được đặt trước một vị trí trong camera khi cần thiết, với một thao tác đơn giản trên giao diện phần mềm camera có thê quay đến các vị trí đã định trước một các

Chương IT; Camera IP

2.1 Khai niém:

Camera analoge đã xuất hiện trên thị trường từ khá sớm và trở lên quen thuộc với

đa số khách hàng Việt Nam Camera IP tương đối mới mẻ, nó chỉ thực sự phát triển khi mạng Internet đã phát triển vững chắc tạo đà cho việc truyền đữ liệu đi xa với

dung lượng lớn, tốc độ cao

What is Network Camera?

> Camera +

Điểm khác ở chỗ chúng truyền tín hiệu dưới dạng số hoá Người sử dụng có thể

ding máy tính để kết nối tới camera để quan sát và điều khiển ngay tại đó hoặc từ nơi cách xa hàng nghìn kilomet Hình ảnh từ camera IP có thê ghi lại bằng thiết bi chuyên dụng hoặc phần mềm

»> Camera IP mở ra kỷ nguyên mới về camera quan sát qua mạng

Hệ thống camera an ninh (Closed Circuit Television — CCTV) bat dau phat trién

từ những năm 1970 cho mục đích an ninh và các ứng dụng quan sát khác Cho đến

hiện nay, sự phát triển của một hệ thống CCTV có thể chia thành 3 gia1 đoạn:

- Giai doan dau tién 14 ky nguyén VCR (Video Cassette Recorder)

- _ Tiếp theo là ký nguyên DVR (Digital Video Recorder)

- _ Cuỗi cùng là ký nguyên IP-Surveillance (quan sát qua mang IP)

Tương ứng với từng giai đoạn, cuộc cách mạng số hệ thống CCTV đã làm thay đổi bốn thành phần cơ bản camera, bộ ghi hình, màn hình quan sát và hệ thông mạng video

CHUONG II: CAMERA IP

Vie ee ke I6 6a 9n cố

1Ô 6ì 8B 64“ i S

tt | ee re ee | ot

a men ta — a

ee : foe toe) Tete ga oe

be eee al 7 BOuGHI HiWH OWR

TL oad + MEP Ae ALA el TCP/IP Í an TỶ jee mw TH 7

Ni Ù nung, wen Anan re “ Grr ENE Ma ae

eet ad te ee

Hình 2.2: Kỷ nguyên của hệ thông giám sát

Đầu tiên, sự số hóa camera bắt đầu vào năm 1990 khi camera kỹ thuật số sử dụng

bộ cảm biến quang điện số (CCD sensor) thay thế cho bộ cảm biến quang điện tương tự (analog tube) Đây chỉ là một sự sô hoá có chừng mực vì vẫn sử dụng hệ thống cáp đồng trục để truyền tín hiệu hình ảnh (Composite Video) và việc ghi hình cũng còn sử dụng băng từ Thời kỳ này chính là kỷ nguyên VCR

Khoảng năm 1996, sự số hóa bộ ghi hình đã biến đổi bộ ghi hình VCR thành bộ

DVR Ưu điểm của bộ DVR là không phải lưu trữ băng từ ma bằng Ổ cứng, chất lượng hình ảnh ghi tốt và không bị biến đối, việc xem lại nhanh chóng và hiệu quả

Ở giai đoạn này, ngõ vào từ camera vẫn là cáp đồng trục và tín hiệu hình ảnh là video com-posite, màn hình quan sát vẫn là màn hình analog, nên trên thực tế đây là

sự lai tạp giữa kỹ thuật tương tự (Analog) và kỹ thuật sô (Digital) Đây chính là giai đoạn khởi đầu của kỷ nguyên DVR Vào nửa sau của kỷ nguyên DVR, sự số hóa màn hình quan sát đã biến đổi màn hình quan sát analog thành màn hình máy tính VGA (Video Graphics Array) và lúc này cấu trúc của một bộ DVR gần như là một

máy tính với mô đun bắt hình Ngoài ra, bộ ghi hình dần được trang bị thêm mô đun

mạng và kết hợp với modem ADSL để có thể xem hình từ xa qua mạng LAN/WAN/Internet

Sự số hóa mạng video bắt đầu năm 2002, đã hoàn thành cuộc cách mang số hệ

thong CCTV, mé ra một kỷ nguyên mới, kỷ nguyên mạng IP-Surveillance Mạng

IP surveillance là một hệ thống cho phép chúng ta có thể quan sát và ghi hình từ xa qua giao thức TCP/IP (LAN/WANI/Internet) Khác với hệ thống analog sử dụng cáp đồng trục để nối từng camera về trung tâm, mạng IP- Surveillance su dung h¢ thong mạng máy tính thông thường (CAT-5) làm môi trường truyền dẫn thông tin Nếu ở

kỷ nguyên DVR sự sô hóa và nén ảnh diễn ra bên trong bộ DVR thì sang kỷ nguyên IP-Surveillance, sự số hóa và nén ảnh diễn ra bên trong camera IP hoặc bên ngoài camera nhờ bộ nén ánh và chuyên đổi IP (Video Server) Lúc này bộ ghi hình sẽ ghi qua mạng TCP/IP và được gọi là bộ NVR (Network Video Recorder)

CHUONG II: CAMERA IP

That ra DVR va IP-surveilance có chung một số ưu điểm như khả năng ghi và lưu

trit vao 6 cứng, chất lượng hình ảnh cao và ôn định, truy xuất hình ảnh nhanh và

tiện lợi, có thê truy xuất hình ảnh từ xa qua mạng LAN/WANIInternet Tuy nhiên,

sự khác biệt giữa chúng chính là sự nâng câp hệ thông IP-surveilance có thể từ một lên đến hàng ngản camera so với môi lần nâng cấp 16 camera của DVR Việc dựa trên nền táng mạng IP cho phép cấu hình IP- surveillance linh hoạt hơn trong việc quản lý, ghi hình qua mạng, việc sửa chữa thay thế hạ tầng mạng dễ dàng và nhanh chóng hơn Ngoài ra, sử dụng hệ thống IP-surveilance sẽ cho giá thành trên mỗi camera rẻ hơn so với DVR

2.2 Chức năng cơ bản của hệ thống Camera IP

2.2.1 Chức năng giám sát Camera với chức nang Pan/Tilt/Zoom Camera được lắp

đặt trong vỏ bảo vệ với quạt làm mát bên trong và có thể hoạt động tốt với nhiệt độ

cao và không bị ảnh hưởng bởi từ trường Camera này có thể quan sát chung mọi hoạt động diễn ra trong phòng họp

Trong phòng sẽ chia ra nhiều đối tượng giám sát khác nhau như giám sát tổng thể, giám sát hoạt động các thiết bị điều khiển và giám sát các bảng điều khiến Mỗi

đối tượng giám sát sẽ được đặt trước một vị trí trong camera khi cần thiết, với một

thao tác đơn giản trên giao diện phần mềm camera có thê quay đến các vị trí đã định trước một cách nhanh nhất Việc này tăng cường khả năng quản lý cho người điều hành Ví dụ khi camera đang quan sát tông thể phòng, người điều hành muôn quan

sát cận cảnh hoạt động, chỉ việc bam chuột vào nút đã được định sẵn vị trí cho

camera thì camera sẽ qua đến vị trí đó, với một hành trình ngắn nhất có thê kết hợp

cả 3 chức năng quay ngang, quét dọc và phóng to thu nhỏ Tại mỗi vị trí giám sát camera có thể còn điều khiến bật tắt hệ thống đèn để có thể quan sát được tối ưu nhất

Các camera sẽ được trang bị thiết bị truyền tải âm thanh để có thê truyền tín hiệu

âm thanh về trung tâm, ở trung tâm có thê nghe được âm thanh tại hiện trường Ngoài ra camera còn cung câp các tiện ích kết nối với các thiết bị cảnh báo như báo

khói, báo nhiệt và các thiết bị kiểm soát xâm nhập để có thê báo động về trung tâm

cũng như ghi lại những hình ảnh về cảnh báo đó

2.2.2 Chức năng truyền dẫn: Các trạm điện đều có cáp quang nối về phòng trung tâm, đặt tại trung tâm điều độ, Cáp quang được chia thành các luồng E1 2Mbps, và camera có thể sử dung 1 luéng nay dé truyền dẫn tín hiệu vệ trung tâm Các camera

có thê được kết nối tới các thiết bị “truyền dẫn quang với công mạng RJ-45 có sẵn trên mỗi camera, các thiết bị truyền dẫn quang sẽ giúp kết noi mang camera vé trung tâm lại trung tâm mạng camera cũng có thê được kết nối với hệ thống mạng

nội bộ có sẵn tại trung tâm điều độ và mạng diện rộng của ngành

2.2.3 Chức năng xử lý thông tin: Các camera sẽ được giám sát trực tiếp từ trung tâm điều độ hoặc từ bất cứ máy tính trong mạng Các giám sát sẽ được chia thành 2

loại:

Giám sát fip trung

Giám sát đơn È và giám sát từ xa Các giám sát tập trung sẽ chỉ được thực hiện tại trung tâm điều độ và được giám sát trực tiếp trên máy chủ quản lý tập trung Máy chủ quản lý tập trung sẽ được cài một phần mêm quán trị, phần mên này có thê

đồng thời hiển thị một hoặc nhiều hình ảnh từ các camera Việc điều khiển camera cũng sẽ được thực hiện ngay trên giao diện của phan mém quan tri Man hinh hién thi có thể đạt được hình ảnh với độ phân giải như sau:

CHUONG II: CAMERA IP

Bang 2.1: Man hinh hién thi

Các giám sát đơn lẻ và giám sát từ xa sẽ chỉ được thực hiện với từng camera đơn lẻ

và từ xa chỉ được hiển thị với hình ảnh 320x240

Với bố trí giám sát ,camera sẽ được thiết lập hình thức bảo mật thông qua mật khâu nhiều mức (hình thức bảo vệ này sẽ tránh được tình trạng điều khiến chồng chéo đối với các camera) Các mật khẩu mức bảo vệ sẽ được thiết lập như sau:

- Mật khẩu chỉ cho phép hiển thị camera (View)

- Mật khâu cho phép hiên thị va diéu khién camera (View and Control)

- Mật khẩu cho phép quan tri camera (administrator) Cac mat khẩu sẽ được cung

cấp cho các cá nhân có thâm quyền như: Lãnh đạo sẽ được cấp quyên hiển thị và điều khiển camera, các giám sát viên cũng sẽ được cấp quýền hiển thị và điều khiển camera Các nhân viên có nhu câu sẽ chỉ được câp mật khẩu để hiển thị camera nhưng không điều khiến được Còn đối với quyền quản trị sẽ chỉ được dùng cho phần mềm quản trị camera và cấp cho người quản trị hệ thông Những quyền này cũng có thê sẽ được cấp theo các hình thức khác nhưng phải đảm bảo việc camera

không bị điều khiển một cách chồng chéo từ nhiều máy tính khác nhau (ví dụ từ 2

máy tính với quyền điều khiển sẽ có thể cùng điều khiển 1 camera như vậy sẽ gây ra

xung đột về hoạt động của camera đó và không đảm bảo hiệu quả giám sát)

Công việc lưu trữ sẽ tiến hành song song với công tác giám sát trên máy chủ quản trỊ

Các hình ảnh được lưu trữ để có thể truy cập ngay lập tức (online) trong vòng 07 ngày (thời gian lưu trữ online có thể lâu hơn phụ thuộc vào dung lượng ô đĩa cứng

của máy chủ quản trỊ) sau đó được lưu sang thiết bị sao lưu khác Các thiết bị sao

lưu có thê là CD hoặc DVD và băng từ

Các lưu trữ sẽ được thực hiện với tất cả các giám sát thu được trong 24h mỗi ngày, tốc độ là 5 đến 7fps và đưới dạng MJPEG Dung lượng lưu trữ cần thiết cần phải có

sẽ được tính như sau: - (Dung lượng I hình) x (số khung hình trong một giây) x

(3600 giây) = (KB trong 1 giờ)

- (KB trong 1 gid) / (1,000) = (Mb trong 1 giờ)

- (Mb trong 1 giờ) x (giờ hoạt động trong ngày)= (MB trong ngày)

- (Mb trong ngày) x (Thời gian yêu cầu lưu trữ) = (dung luợng lưu trữ tối đa).(đung luợng lưu trữ tôi đa) / (tỉ lệ thời gian có chuyển động) = (dung lượng lưu trữ cần

thiết) Dựa vào phương thức tính toán như trên với 15 trạm điện, các hình ảnh được

lưu trữ sẽ có độ phân giải 352x448(PAL) tương đương với 13Kb với 5 hình trong l1

CHUONG II: CAMERA IP

giây, hình ảnh sẽ được lưu trên máý tính là 07 ngày Dung lượng lưu trữ cần thiết là 230GB

2.3 Những ưu điểm của Camera IP

a Giảm chỉ phí

Tổng chi phí TCO — Total cost of ownership Bao gồm chỉ phí thiết bị, chỉ phí lắp

đặt, chi phí lắp đặt và chuyên giao vận hành hệ thống, chi phí bảo hành và sửa

chữa, chi phí hỗ trợ kỹ thuật và các chi phí khác

b.Dễ dàng mở rộng, cải tạo và nâng cấp hệ thông

Tốc độ mạng LAN hiện tại có thể lên tới 100Mb/s (mạng qua nguồn AC có thê lên tới 195Mb/s), mạng ADSL cũng không ngừng phát triển đã giúp mở rộng không hạn chế số lượng camera IP trên cùng hệ thống Bên cạnh đó các máy tính tốc độ cao, các phần mêm ngày một thông minh hơn đã hỗ trợ đắc lực trong việc quản lý

- Một số loại không cần nguồn (PoE)

- Tăng khoảng cách từ camera tới trung tâm xử lý (không hạn chế)

- Tận dụng được hệ thống mạng sẵn có

- Không hạn chế số lượng camera trên cùng hệ thống

- Giảm thời gian lắp đặt

- Giảm thời gian bảo hành và sửa chữa

- Dễ lắp đặt và di chuyên camera khi cần thiệt

2.4 Cài đặt Camera IP lén mang

2.4.1 Dang ki va khai bao DDNS

2, TP WAN tnh: người sử dụng mua từ nhà Comput

cung cap dich vu internet

Để thuận tiến cho quá trình truy cập ta người ta sử dụng tên miền thay thế cho IP

WAN Giả sử ta có tên miền abcd.homeip.net tương ứng với địa chỉ IP WAN 112.113.114.115 , khi IPWAN thay đổi thành 1 địa chỉ khác như 116.117.118.119 thì

dịch vụ DDNS sẽ tự động cập nhật địa chỉ IPWAN mới (116.117.118.119) cho tên

Vào trang web của nhà cung cấp dịch vụ http://www.dyndns.com

Nếu chưa có tài khoản thì click Create Account để tạo tài khoản mới

eo DynDNS§ Pent) ieee ta » TLDDMS » Corporate (i

Los! Fassword? - Create Account

BE THE KING IN YOUR CASTLE Rete eye Take a tosr and see woat we do

Many more Dynamic DNS domains now available

ee Create Your DynDNS Account `

On liệt Username: tên tài khoản để sau nầy login Enon Please complete the form to create yur free Dye Account, vào trang www.dvndns.orz

E-mail Address: nhập email có thực (nhập

Lost Password? User Information

Ucername: 2 lần giỗng nhau)

Search E-mail Address: Password: đặt mật khẩu cho tài khoản

Confirm E-mail address:

[ Search | Baseword:

Contirm Password:

About ¥ou (optional) -

Hinh 2.5: Dang ki va khai bao DDNS

CHUONG II: CAMERA IP

| the Memoecr ond ?ynIÏNB nnd supersedes all nrinr agreeme|enta a bebween the parties regarding the subject matter contained

herein, BY COMPLETING THE REGISTRATION PROCESS aND CLICKING

THE “Agcept" BUTTON, FOU APE INPICATING YOUR AGREEMENT TO BE

EOQUND EY ALL OF THE TEGMS AND CONDITIONS oF THE AUP

newsletters: [1 press-releases:

systenrstatus; [)

Amer you chek “Craate Account”, wo vill create your account and send you an e-mail to the address you prowided, Ploase iolow the instructions in that e-mail to confirm your account, You wil need to confirm your account wthin 48 hours or we well automaticaly delete YOU ACCOUNT, (This helps prevent LAWwAarTed robots oF OUP Systeme)

®parrh Rharirnfa Your DynDNS Account !'databcEai' haa bccn eœrzatcd You necd ta

wisit the confirmation addrzss helow within 48 hours to complete

YaHasl7IaeR gur paid services See http://wwa.dyndns.ccom/services/ for a

1> made easy full listing of all of our svailable services

Yahoo Autes Find Your Next Car If you did rot sign up for this account, : ` : ‘ _ this will be the orly Đọc = là

communication you will receive 11 non-cortirméd accounts are Watch Videos automatically deleted after 48 hours, and nz= addresses are kept

‘On Yahoo! Music on file We apologize for any inconvenience this correspondence

may have caused, and we assure you that it was only sent at the request of someone visiting our site requescing an accounc

Hinh 2.7: Dang ki va khai bao DDNS

Bước 4: Tiếp tục chon My Services réi chon Add New Hostname nham tao

tên miễn để thay thế cho IPWAN tương ứng

CHUONG II: CAMERA IP

lai Supa ACCOUNT Upgraist (7) No Via Bd

ove SENS DNS Service Level Agreement (7) Hone Add Dt Service Lowel

Renew Services No zone level service ibems regkbered; Add Tone Services

Auto Rene Settings

Sing Hostname Service Info

My Cart care webhoo net HÀ Blocked fo; abuse, Request unblocking,

nif

| _ Other Services

| Search

MaiHop Gutbound [P] Hore dad

Bước 5: Khai báo hostname mà ta muốn đăng ký Sau đó click Create Host

SSS ee eee

My Seeviems

Bocount Lpg races Minto: Yio CUnoth cont have AccoL#t Upgrades in your account, YOu Cannot uow come of cur boast Gervom features, Preuce condicer

SIA HANG BOCOUnT Upgrade that mace thé form ful functions and will adc several other features Learn More,

- arc: ] Yes, alas Jhostmame: 7 3

Maton Outbound Wald canct: L] Ye, ala Lr=frsrrre tươn ẽ tưng

EemIrsl+n NH5 sy Ss > wath TF "ES= > - r sy

Rebrsark, Monitoring £Ð “WiebHoo redirect -

S51 CCatEfiralsr © Eirfne Hostname

die m đó

EETEW “ri

fiubo Renew Settings

Some Baur stions

Ancount Settings DP Auddiress: |

on Lea iis 4LHEIL3 EP tÝ# se 8 212 -L2.112.1E c

mt TIA vole te BO seconds, Edt TH a

Sau khi đã tạo được hostname chúng ta cần khai báo trên modem router để quá

trình cập nhật 1 cách tự động.Tìm đến mục DDNS hay Dynamic DNS trên

modem router

CHUONG II: CAMERA IP

¥] Enable Dynamic DNS Account

Service Provider dyndns.org (www.dyndns.org)

Service Type = Dynamic ¥

DomainName cameravwotek | homeip.net

Login Name vivotekvn (m ding ky

Password sang) (max 23 c

Login name: tén username ma ta

Password: mật khâu tương ứng usemame do

Đối với những modem không hỗ trợ DDNS thì chúng ta có thể khai báo như sau:

- Khai báo trên camera: chọn mục DDNS

- Khai báo bằng phần mềm client được cài đặt trên máy tính (có thể download

trên

website) Lúc đó yêu cầu máy tính chạy 24/24

- Trong một một LAN thì chúng ta chỉ được phép khai báo DDNS tương ứng với

hostname trên một thiết bị duy nhất

- Một hostname chỉ được khai báo duy nhất cho một mạng duy nhất

2.4.2 Mở Port cho Camera trên một số modem thông dụng

2.4.2.1 Thông số cần biết trên Camera

Giả sử camera co dia chi IP trong LAN:

- IP address : 192.168.1.197

CHUONG II: CAMERA IP

Wetwork type

@ LAN

(9 Get IP address automatically

@) Use fixed IP address

IP address Subnet mask Default router

=¬¬1,=¬a¬.=¬a¬.l

192.165.1.1

#03.162.0.181

2.4.2.2.1 Mở port trên modem Router Zyxcl

Hình 2.10: Thông số cần biết trên Camera

Bước 1: Gõ địa chỉ IP của modem router vào thanh address trong web browser Theo mặc định địa chỉ IP của router Zyxel là http://192.168.1.1

Bước 2: Điển username và password để truy cập vào modem router Theo mặc định username là admin và password là 1234 Sau khi truy cập vào router sẽ quan

sát thấy menu sau:

Bước 3: Click chuột vào NAT giữa màn hình sẽ quan sát thấy menu sau:

Hinh 2.12:Mé port trén modem Router Zyxel

Bước 4: Ngay khi menu trên xuất sẽ xuất hiện dấu chấm tại trường SUA Only

(mặc định lựa chọn SUA Only) Click chuột vào tuỳ chọn Edit Detail kể bên cạnh

SUA Only bạn sẽ quan sát thấy menu sau:

MẬÃT - Edit SUALNA PT Server Sai IWtp*tl Shup:

Stan Pon No End Pon Ne, IP Aadvess

fichanced Setup 1 AQ ports Aji ports 00:0

Bước 5: Gõ vào hộp thoại Start Port No: nhap vao port can chuyén tiếp

End Port No: nhap vào port cần chuyển tiếp

IP Address :dién vào địa chỉ IP của camera Chú ý: Trường hợp khác của Zyxel vào Network ->NAT -> chọn Port

forwarding rồi chọn User define như hình

* Network > NAT > Port Forwarding

| cpr General Port Foruarding

Default Server Setup Default Server 0.0.0.0

Port Forwarding Service Name Server IP Address |0.0.0.0

Bạc

VolF (SIP) TFTP

Real-Audio

Hình 2.14:MGé port trén modem Router Zyxel

Sau đó sẽ xuất hiện Rule Setup

ae

(active Service Name

Stert Port End Port ũ