Điện tử viễn thông chuong II khotailieu

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 thống mạng video... CHƯƠNG II: CAMERA IPH

Trang 1

CHƯƠNG II: CAMERA IP

Chương II: Camera IP

2.1 Khái niệm:

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 dữ liệu đi xa với dung lượng lớn, tốc độ cao

Hình 2.1: Network Camera

Camera IP hay còn gọi là Network camera là loại camera có khả năng số hoá hình ảnh, nén dữ liệu rồi truyền đi xa qua hệ thống mạng Lan, Internet… (tương tự như webcam) Xét về mặt nguyên lý, camera IP có cấu tạo tương tự như camera analoge Điểm khác ở chỗ chúng truyền tín hiệu dưới dạng số hoá Người sử dụng có thể dùng 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 thể ghi lại bằng thiết bị 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) bắt đầu phát triển

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 giai đoạn:

- Giai đoạn đầu tiên là kỷ nguyên VCR (Video Cassette Recorder)

- Tiếp theo là kỷ nguyên DVR (Digital Video Recorder)

- Cuối cùng là kỷ nguyên IP-Surveillance (quan sát qua mạng 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 thống mạng video

Trang 2

Hình 2.2: Kỷ nguyên của hệ thống 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 số 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 mà bằng ổ cứng, chất lượng hình ảnh ghi tốt và không bị biến đổi, 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 số (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 mạng số hệ

thống CCTV, mở 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/WAN/Internet) Khác với hệ thống analog sử dụng cáp đồng trục để nối từng camera về trung tâm, mạng IP-Surveillance sử dụng hệ thống mạng máy tính thông thường (CAT-5) làm môi trường truyền dẫn thông tin Nếu ở

kỷ nguyên DVR sự số 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 ảnh và chuyển đổi IP (Video Server) Lúc này bộ ghi hình sẽ ghi qua mạng TCP/IP và được gọi là bộ NVR (Network Video Recorder)

Trang 3

Thật ra DVR và IP-surveilance có chung một số ưu điểm như khả năng ghi và lưu trữ vào ổ cứng, chất lượng hình ảnh cao và ổn định, truy xuất hình ảnh nhanh và tiện lợi, có thể truy xuất hình ảnh từ xa qua mạng LAN/WAN/Internet Tuy nhiên,

sự khác biệt giữa chúng chính là sự nâng cấp hệ thống IP-surveilance có thể từ một lên đến hàng ngàn camera so với mỗi lần nâng cấp 16 camera của DVR Việc dựa trên nền tảng 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 năng 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 khiển… 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 thể 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 tổng thể phòng, người điều hành muốn quan sát cận cảnh hoạt động, chỉ việc bấm 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 thể 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 khiển 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 thể truyền tín hiệu

âm thanh về trung tâm, ở trung tâm có thể nghe được âm thanh tại hiện trường Ngoài ra camera còn cung cấp 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 thể 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 dụng 1 luồng này để truyền dẫn tín hiệu về trung tâm Các camera

có thể được kết nối tới các thiết bị truyền dẫn quang với cổng mạng RJ-45 có sẵn trên mỗi camera, các thiết bị truyền dẫn quang sẽ giúp kết nối mạng camera về trung tâm Tại trung tâm mạng camera cũng có thể 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 tập trung

 Giám sát đơn lẻ 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 mềm quản trị, phần mền này có thể 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 phần mềm quản trị Màn hình hiển thị có thể đạt được hình ảnh với độ phân giải như sau:

Trang 4

Bảng 2.1: Màn hình hiển thị

Số hình trên màn hình Độ phân giải

Khung hình trong một giấy

hình/giây

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 khẩu nhiều mức (hình thức bảo vệ này sẽ tránh được tình trạng điều khiển 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 khẩu cho phép hiển thị và điều khiển camera (View and Control)

- Mật khẩu cho phép quản trị camera (administrator) Các mật khẩu sẽ được cung cấp cho các cá nhân có thẩm quyền như: Lãnh đạo sẽ được cấp quyền 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 cầu sẽ chỉ được cấp mật khẩu để hiển thị camera nhưng không điều khiển được Còn đối với quyền quản trị sẽ chỉ được dùng cho phần mềm quản trị camera và cấp cho người quản trị hệ thống Những quyền này cũng có thể 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 ổ đĩa cứng của máy chủ quản trị) sau đó được lưu sang thiết bị sao lưu khác Các thiết bị sao lưu có thể 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 dưới dạng MJPEG Dung lượng lưu trữ cần thiết cần phải có

sẽ được tính như sau: - (Dung lượng 1 hình) x (số khung hình trong một giây) x (3600 giây) = (KB trong 1 giờ)

- (KB trong 1 giờ) / (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).(dung luợng lưu trữ tối 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 1

Trang 5

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 chi phí

Tổng chi phí TCO – Total cost of ownership Bao gồm chi phí thiết bị, chi phí lắp đặt, chi phí lắp đặt và chuyển 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 thống

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

- Một số loại khơng cần nguồn (PoE)

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

- Tận dụng được hệ thống mạng sẵn cĩ

- Khơng 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 chuyển camera khi cần thiêt…

2.4 Cài đặt Camera IP lên mạng

2.4.1 Đăng kí và khai báo DDNS

2.4.1.1 Nhiệm vụ DDNS

DDNS ( Hệ thống tên miền động): có nhiệm vụ cập nhật địa chỉ IP WAN cho kết nối

internet

Hình 2.3: DDNS

Trang 6

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 miền abcd.homeip.net

=> như vậy chúng ta không cần quan tâm đến IP WAN mà chỉ cần nhớ đến tên miền mà thôi

2.4.1.2 Đăng kí và khai báo DDNS

Bước 1:

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

Hình 2.4: Đăng kí và khai báo DDNS

Bước 2:Khai báo các thông tin cần thiết để tạo tài khoản

Trang 7

Bước 3:Mở email mà ta đã khai báo khi đăng ký, rồi sau đó click vào link mà nhà cung cấp gởi kèm theo, nhằm kích hoạt tài khoản Khi đó ta nhập username và password mà ta đã đăng ký

Bước 4: Tiếp tục chọn My Services rồi chọn Add New Hostname nhằm tạo

tên miền để thay thế cho IPWAN tương ứng

Trang 8

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

2.4.1.3 Khai báo DDNS trên Modem Router

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

Trang 9

Hình 2.9: Khai báo DDNS trên Modem Router

Chú ý:

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 thơng dụng

2.4.2.1 Thơng số cần biết trên Camera

Giả sử camera có địa chỉ IP trong LAN:

- IP address : 192.168.1.197

Trang 10

Hình 2.10: Thơng số cần biết trên Camera

2.4.2.2 Một số Modem thơng dụng

2.4.2.2.1 Mở port trên modem Router Zyxel

Bước 1: Gõ địa chỉ IP của modem router vào thanh address trong web browser

Bước 2: Điền 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:

Hình 2.11:Mở port trên modem Router Zyxel

Trang 11

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

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 kề bên cạnh SUA Only bạn sẽ quan sát thấy menu sau:

Trang 12

Bước 5:Gõ vào hộp thoại Start Port No: nhập vào port cần chuyển tiếp

End Port No: nhập vào port cần chuyển tiếp

IP Address :điền 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

Sau đó sẽ xuất hiện Rule Setup

Trang 13

2.4.2.2.2 Mở port trên modem D-Link

Bước 1:Gõ địa chỉ IP của modem router vào thanh address trong web browser

Bước 2:Điền username và password để truy cập vào modem router Theo mặc định username là admin và password là admin Sau khi truy cập vào modem router sẽ quan sát thấy menu sau:

Hình 2.16: Mở port trên modem D-Link

Bước 3: C họn tab Advanced rồi vào phần Lan Clients: Add địa chỉ IP của

Camera

IP address: nhập địa chỉ IP của camera

Hostname: tên camera tương ứng => sau đó chọn Add

Hình 2.17:Mở port trên modem D-Link

Trang 14

Bước 4: Cũng trong Tab Advanced chọn Virtual Server để mở port

Mục LAN IP: chọn địa chỉ camera tương ứng mà ta đã thêm vào trong mục Lan

Client Chọn mục user rồi chọn Add

Bước 5: xuất hiện Rule Management

Rule Name: tên rule

Protocol: chọn giao thức, thông thường nên chọn cả hai

Port Start , Port End, Port Map, Port Map End: nhập port muốn chuyển tiếp

=> Nhấn apply để xác nhận việc thiết lập

Bước 6:Sau đó trở về mục Virtual Server:

Định dạng
Số trang	24
Dung lượng	2,32 MB