Страница:
ГЛАВА 7
НАБЛЮДЕНИЕ
Глаз как источник информации
Пока не увижу - не поверю. Насколько это утверждение верно? Чтобы проверить его, было бы полезно проанализировать обратную ситуацию. Какую информацию извлекает охранник, дежурящий в пультовой, когда звучит сигнал тревоги и на панели индикаторов зажигается лампочка? Если он не видит источник, вызвавший срабатывание сигнализации, то ему придется слепо выполнить свои служебные инструкции, т.е. поднять по общей тревоге все службы (не зная, была тревога настоящей или ложной). Достаточно нескольких ложных тревог для того, чтобы подорвать его доверие к системе сигнализации. Когда такое происходит, человек по своей природе способен нарушить дисциплину, проигнорировав настоящую тревогу, полагая, что это очередная ошибка сигнализации.
Другое дело, если бы он мог видеть, что происходит. Например, если он из окна комнаты управления своими глазами наблюдает, как кто-то лезет через забор, то он точно знает, что тревога настоящая.
Расширение возможностей человеческого глаза
Мысль о том, что оператор в пультовой должен видеть забор на всем его протяжении вместе с прилегающей территорией, воскрешает в памяти вышку, возвышающуюся в центре концентрационного лагеря. Но и в этом случае охранник как минимум должен иметь глаза на затылке, чтобы все время контролировать ограждение. Один он это сделать не в состоянии. Поэтому ему необходима помощь. Но не коллеги, контролирующего противоположную сторону. Ему необходима помощь электронных приборов в виде телевизионных камер и мониторов. Когда у охранника будет всеобъемлющая телевизионная система, ему не понадобится вышка. Комната управления в таком случае может находиться на уровне земли или даже ниже. И будь я охранником, я был бы только рад находиться вне пределов досягаемости выстрела какого-нибудь злоумышленника.
Возможно, на основании вышеизложенного у читателя возникло представление о необходимости груды мониторов, соединенных с телекамерами, которые расположены по всей длине забора. Его можно простить, т.к. именно такое представление у него и вызывалось. Довести ситуацию до абсурда один из методов прочистить человеку мозги. На мой взгляд, нелепо полагать, что огромное количество мониторов в комнате управления сигнализацией является приемлемым способом передачи информации с камер. Я понимаю, что такие рассуждения могут показаться противоречивыми, но мне бы хотелось, чтобы вы сами добрались до сути.
Не стоит ругать концепцию до тех пор, пока не рассмотрены доводы в ее пользу или альтернативные предложения. За доводами обратимся к человеческой психологии и немножко - к физиологии. Существует по крайней мере две неплохие возможности.
Скука
Скука - один из аспектов данной проблемы. Если каждая камера подключена к своему монитору, то на каждом из них будет практически одна и та же картинка. Лабораторные тесты и научные исследования в данной области показали, что во время дежурства даже добросовестный офицер не может сосредоточиться на изображении на мониторе и адекватно среагировать на существенное его изменение, например, при проникновении злоумышленника. Даже после непродолжительного дежурства появляется недопустимый риск того, что дежурный офицер не по своей вине не заметит нарушителя. В домашних условиях неинтересные телевизионные передачи часто навевают сон. Правда, пример с домашним телевидением не совсем подходит для сравнения, т.к. здесь отсутствует элемент ответственности, присущий дежурству. Зато скука и последующее невнимание появляются в обоих случаях.
Физиологические аспекты
Физиологический аспект проблемы связан с любопытной особенностью наших глаз, проявляющейся двояко. Когда мы смотрим прямо на экран (будь то экран домашнего телевизора или монитора сигнализации), то видим цельную картинку. Но это лишь оптическая иллюзия. В любой момент на экране находится всего лишь одна очень маленькая светящаяся точка, а весь остальной экран чист и неосвещен. Но электронная схема внутри телевизионной системы заставляет светящуюся точку двигаться очень быстро по экрану слева направо и сверху вниз. Это повторяется более 25 раз в секунду. Камера сканирует поле зрения точно так же, яркость точки варьируется и приводится в соответствии с тем, что камера видит. Тот факт, что мы видим не саму светящуюся точку, а уже цельную картинку, называется инерцией зрительного восприятия. Этот же эффект используется (правда, несколько по-другому) в кинокамере и проекторе, где картинка меняется 24 раза в секунду.
Но не весь глаз функционирует таким образом, что благодаря инерции зрительного восприятия создается иллюзия непрерывного цельного изображения. На это способна только центральная часть глаза, поэтому на экран необходимо смотреть прямо.
Если же смотреть на экран боковым зрением, то будет казаться, что изображение дрожит, т.к. вне поля зрения не существует инерции зрительного восприятия. Это свойство возможно осталось нам от древних времен, когда человек каждую секунду должен был быть готов к нападению хищника. Но это свойство глаза также полезно на современных дорогах.
Вы можете попробовать это, когда в следующий раз будете смотреть на экран телевизора или монитора. Если на экране нет интенсивного движения (как, например, в случае телевизионных титров или картинки монитора), смотрите на экран в течение нескольких секунд. Затем скосите глаза. Теперь вы смотрите на экран боковым зрением: картинка уже не будет стоять неподвижно, а начнет дрожать.
Вернемся к комнате управления сигнализацией, все еще наполненной мониторами. Часто утверждают: "Если изображение действительно изменяется при проникновении нарушителя, то дежурный офицер заметит это, даже если он смотрит на другой монитор". Понимание природы дрожания изображения при боковом зрении показывает, насколько рискованно полагаться на оператора, следящего за изменением изображения. Частично из-за скуки, а также из-за того, что дрожание на экране появляется всякий раз, когда он скашивает глаза, оператор привыкает к этому до такой степени, что изменения в изображении воспринимаются им как простое дрожание экрана. Как было упомянуто ранее, дежурный офицер может не заметить этого вовсе не из-за своей небрежности.
Для дальнейшего чтения вам может быть полезно изучить составные части сетчатки глаза, которые называются "палочки" и "колбочки".
Телевизионные системы
По вышеприведенным причинам мне не нравятся системы с несколькими мониторами. Решение следует искать в использовании технологии, которая наиболее четко выражается словами "тревога при движении". Это близко к зарегистрированному торговому названию, и производители могут внести его в словарь, так же как резиновые сапоги (welington вместо gumboots) и макинтош (macintosh). Телевизионная система обнаружения движения (таково ее функциональное название) достаточно проста по своей концепции и удобна во внедрении. Правда, у данной системы - сложная конструкция и электронная схема. В этом разделе мы будем иметь дело лишь с наиболее простыми частями системы.
В концепцию телевизионной системы обнаружения движения заложено понимание проблем человеческой психики и физиологии, описанных ранее. Поэтому она основывается на следующем принципе:
"Давайте сделаем что-то такое, что отвлекло бы внимание оператора от изменяющейся картинки монитора". Внешне система "тревога при движении" напоминает любую другую телевизионную наблюдательную систему с несколькими камерами и мониторами. Разница заключается в том, что в данной системе электронная схема улавливает изменение картинки. Изображение с камеры, направленной на ограждение, остается неизменным до тех пор, пока в поле зрения камеры не покажется животное или человек. Если это происходит, то подается сигнал тревоги для того, чтобы привлечь внимание оператора, и одновременно на соответствующем мониторе загорается лампочка.
Оператор должен быть очень нерадивым, чтобы не заметить эти предупреждения. Таким образом, и по своим рабочим характеристикам, и по своей концепции система "тревога при движении" является наиболее приемлемой.
Уменьшение числа мониторов
Согласно концепции системы "тревога при движении" нет необходимости смотреть на мониторы до тех пор, пока что-нибудь не случится. Эта система идеальна. Но если не нужно наблюдать за мониторами, будет ли рациональным использовать большое количество мониторов? Почему бы не использовать один монитор с одним или двумя запасными, т.е. всего - три?
Первоначально данная концепция предусматривала размещение электроники, реагирующей на движение, внутри монитора или на его поверхности. Но нет никаких технических причин, препятствующих установке этой электроники внутри камеры. Когда камера замечает какое=либо изменение в своем поле зрения, она дает сигнал электронному переключателю - "Покажи меня", и переключатель передает этот сигнал на один из мониторов.
Используя любой из этих методов, мы свободно можем отказаться от большинства мониторов, оставив себе лишь два или три необходимых. Их легко можно встроить в единый пульт управления сигнализацией, где все необходимое оператору находится у него под рукой и перед глазами.
Использование других методов обнаружения несанкционированного проникновения
Еще один вариант использует две вышеупомянутые идеи: нет необходимости смотреть на монитор до тех пор, пока что-либо не случится, а число мониторов должно ограничиваться двумя-тремя. Но применительно к системам, улавливающим изменения в наблюдаемой области, этот вариант имеет отличия.
В любой системе сигнализации, включающей датчики несанкционированного вторжения (гл. 5 и 6), могут быть установлены телекамеры для наблюдения за областью, контролируемой этими датчиками. Остается только реализовать такую схему, когда датчик одновременно с включением сигнала тревоги подключает камеру (наблюдающую за той же областью) к одному из двух или трех мониторов, находящихся у пульта управления.
Наряду с возможностью поломки техники необходимо предусмотреть вероятность нападения с разных сторон или нападения в области, контролируемой двумя соседними датчиками, которые одновременно подадут сигналы тревоги. В этом случае в системе будут необходимы два монитора. Третий монитор иногда необходим для поддержания непрерывного, хотя и кратковременного наблюдения за опасной зоной; он также может быть подключен к переключателю, который каждые 5 секунд автоматически соединяет монитор с новой камерой. Этот же третий монитор может использоваться просто для контроля камер и системы освещения. Увеличение числа мониторов свыше трех приведет нас к проблемам, связанным с большим числом мониторов. Их мы уже обсуждали.
До сих пор я избегал называть такие установки замкнутыми телевизионными системами (CCTV). "Замкнутость" означает кабельную связь между камерой и монитором в отличие от телевизионного вещания, где связь камеры с телевизионным приемником осуществляется посредством радиоволн. Но времена меняются, и домашнее кабельное телевидение так же широко применяется на практике, как и радиосвязь в системе сигнализации там, где было бы трудно и дорого провести кабель.
Несмотря на эти противоречия, термин "замкнутая телевизионная система" существует. И до тех пор, пока его будут употреблять в значении частного телевидения (в отличие от государственного), он будет так же хорош, как и все другие термины, служащие для обозначения конфигурации системы наблюдения.
Сейчас необходимо рассмотреть с точки зрения разработчика системы некоторые особенности и факторы, имеющие значение при использовании замкнутой телевизионной системы. Оборудование будет изучено в Части 2.
Концепции систем CCTV
Система CCTV. предназначена в первую очередь для применения в тех случаях, когда необходимо иметь совершенно однозначное представление о происходящем, но нет возможности послать человека. Обратите, пожалуйста, внимание на то, что нас интересует происходящее СЕЙЧАС, а не то, что было РАНЬШЕ.
Как уже было показано ранее, поскольку мы не можем рассчитывать на то, что оператор в комнате контроля самостоятельно заметит изменение в контролируемой области, просто наблюдая за мониторами, система CCTV должна быть соединена с некоторым устройством обнаружения перемещения для привлечения оператора.
Наибольшая неопределенность при анализе обстановки на внешнем периметре объекта связана с большой вероятностью ложного срабатывания. Сочетание системы обнаружения движения, установленной по периметру, с системой CCTV, возможно, является оптимальным разрешением этой неопределенности при условии реализации в системе надлежащего выбора камеры и места ее установки.
Установка телевизионной камеры
При установке камеры необходимо принимать во внимание следующие параметры: высота над поверхностью земли, угол обзора, расстояние до наблюдаемой области, направление обзора, фиксированная или переменная линия обзора, наличие естественного или искусственного освещения, уровни освещения, положение солнца в разное время года, положение относительно соседних камер, "мертвые" и перекрывающиеся зоны, защита, длина кабеля, простота обслуживания и, как всегда, стоимость: если за все это никто не заплатит, то вы зря теряете время.
Используя перечисленные выше параметры в качестве заготовки, вы можете подготовить собственный контрольный список для изучения объекта. Сам этот контрольный список нуждается в доработке с тем, чтобы предоставить оператору пульта управления возможность четко представлять себе ситуацию на объекте и вовремя предпринимать ответные действия в случае необходимости.
"Вовремя" означает, что времени на раздумья у оператора совсем немного: он почти инстинктивно должен впитать информацию с экрана. На экране человек должен выглядеть человеком, а собака - собакой. Но этого нельзя будет добиться, если изображение на экране будет слишком маленьким. Это обстоятельство является отправным моментом при выборе места установки камеры.
Если у вас есть возможность, то попробуйте поэкспериментировать с камерой=монитором и добровольцем, исполняющим роль нарушителя, и установить изображение, которое можно считать достаточным, не забывая также о том, что оператор может получить сигнал тревоги внезапно. Моим собственным стандартом является изображение человека не менее 25 мм на максимальном расстоянии в рабочем диапазоне камеры. При этом я, правда, сталкиваюсь с трудностями экономического характера и в выборе места установки камеры. Не хотите ли попробовать использовать меньший размер?
Выбор телекамеры
Изложенный выше подход к определению места установки камеры приводит к необходимости подбора камеры. Для уменьшения неопределенности необходимо подобрать камеру, обеспечивающую хорошее качество изображения. При этом имеют значение освещение, кабель и монитор, но качество камеры предопределяет общее качество работы системы. Линзы уже не должны составлять проблему для телевизионных камер, хотя, как правило, чем короче фокусное расстояние и чем меньше отверстие диафрагмы объектива, тем больше шансов получить сфокусированное изображение.
Ограничивающим фактором является элемент, принимающий изображение внутри камеры (мишень), аналогичный сетчатке глаза; более подробно это обсуждается в главе 22. Электронная начинка камеры также не должна создавать проблем, а общая эффективность совместной работы мишени и электроники определяется количеством отдельных элементов изображения на строку сканирования (суммарное разрешение, эквивалентное количеству точек, образующих фотографии в газете, на ширине строки).
Считается, что изображение в системах наружного обзора имеет достаточно хорошее качество, если можно отличить человека от любого другого объекта и решить, была тревога ложной или настоящей. Определение личности человека относится уже к разряду пожеланий. В другом предельном случае, например, при налете на помещение банка, уже ясно, что тревога не является ложной и здесь уже требуется получить максимальную информацию для опознания преступников.
Помимо необходимости идентификации следующим важным фактором при выборе камеры является выбор сочетания освещения и типа мишени камеры. Чувствительность мишени монохроматических камер к различным цветам освещения зависит от ее типа, поэтому тип используемой мишени должен соответствовать освещению, и наоборот.
Однако, очевидно, в некоторых ситуациях, в которых необходимо, чтобы нарушитель не знал о ведущемся за ним наблюдении, просматриваемое пространство должно быть освещено инфракрасным светом. Глаз человека не воспринимает этот свет, зато мишени камер могут быть сконструированы для регистрации света именно в этом диапазоне.
Выбор монитора
Как и в случае с камерами, технические подробности, влияющие на выбор монитора, относятся скорее к технике, чем к вопросу организации системы, и они рассматриваются в главе 22. Одним из важнейших факторов для проектировщика системы является размер экрана монитора. Загвоздка здесь заключается в том, что при уменьшении размера экрана монитора размер движущейся светящейся точки, формирующей изображение, не может быть уменьшен в такой же пропорции. Эта проблема вытекает из сочетания ограничений на фокусировку, ореол и материал экрана. При этом часть информации, достигающей монитора, теряется при формировании изображения на экране. Эти проблемы почти полностью решаются за счет использования более крупных экранов так, чтобы вся полученная информация была отображена на мониторе.
При дальнейшем увеличении размеров экрана светящаяся точка опять-таки не увеличивается в той же пропорции, поэтому линии на экране и промежутки между ними становятся более выраженными. Такие промежутки являются, фактически, неиспользуемым пространством и могут препятствовать восприятию изображения на экране.
Еще одним существенным фактором является расстояние от наблюдателя до экрана. По этому вопросу для нахождения комбинации факторов не проводились обширные научные исследования, но широкое использование видеомониторов для передачи информации привело к необходимости более тщательного изучения выдвигаемых требований. Было установлено наиболее удобное расстояние от зрителя до экрана, а после этого был определен минимальный угол зрения до появления усталости. В результате был найден размер экрана, после чего была разработана электронная схема, обеспечивающая оптимальное разрешение для этого размера экрана.
Кажется, более научный подход к этой проблеме дал тот же результат, что и интуитивный выбор, и размеры экранов по диагонали варьируются от 9 до 12 дюймов (от 23 до 31 см).
Естественное и искусственное освещение
Мы должны быть очень благодарны солнцу. Нам не нужно его покупать, и за его работу не требуется плата. Если мы хотим видеть что=либо своими глазами или с помощью электронных средств тогда, когда солнца нет, то следует предусмотреть искусственное освещение, за которое уже придется платить при покупке и еще больше - при его работе. Поэтому имеет смысл использовать в максимальном объеме солнечное освещение и снизить до минимума использование искусственного.
Оптимальное использование имеющегося света достигается при использовании видеокамер, оснащенных мишенями, предназначенными для низких уровней освещенности. Высокая чувствительность таких мишеней позволяет использовать их в условиях сумеречного освещения, после чего нужен уже искусственный свет, но все равно не в таком количестве, как для обычных камер.
Новая камера с чувствительной мишенью стоит дороже, чем уже бывшая в употреблении, поэтому следует найти компромисс между более высокой начальной и более низкой эксплуатационной стоимостью. Для достижения этого компромисса можно подключить систему искусственного освещения таким образом, чтобы она включалась только по команде системы обнаружения нарушителя одновременно для отпугивания и для освещения поля зрения видеокамеры. Более подробно об этом говорится в главе 22.
Когда высокочувствительные камеры используются в таких разнообразных условиях освещения - от яркого солнечного до искусственного - во избежание ослепления и перегрузки камеры, необходимо автоматическое управление потоком света, попадающим в камеру.
Автоматическое управление потоком света камеры
Оно достигается за счет уменьшения поступающего потока света до минимального уровня, при котором камера может удовлетворительно работать, а для этого, в свою очередь, используется автоматическая диафрагма, которая "затеняет" линзы точно так же, как в фотоаппарате. Если диафрагмы недостаточно для управления потоком света во всем рабочем диапазоне освещенностей, то используется дополнительное управление автоматическими фильтрами, которые помещаются в световой тракт между линзами и мишенью камеры при определенных уровнях освещения. Еще большее ослабление достигается с помощью автоматического управления усилением в электронных усилителях камеры.
Разработанные недавно мишени с зарядовой связью предпочтительнее использовать совместно с системами электронного контроля за уровнем освещения вместо использования механического и оптического управления.
Использование внутри и снаружи помещений
Если вы справились с техническими и эксплуатационными проблемами наружного наблюдения, то при проектировании систем для работы внутри здания у вас не возникнет много сложностей. Общим для обоих вариантов фактором (это также общий фактор и для видео и кинокамер) является относительно узкий угол обзора большинства линз по сравнению с человеческим глазом. И это еще не все: глаз способен справиться с ограничением угла зрения за счет способности изменять направление зрения и фокусироваться в течение доли секунды.
Обычно в CCTV установках используются вращающиеся в вертикальной и горизонтальной плоскостях корпуса ("голова"), которые могут "смотреть" в нужном направлении под действием дистанционного управления Полезно сравнить работу такой "головы" и человеческого глаза. Типичная "голова" может поворачиваться на 6 градусов за одну секунду - это означает, что для поворота на 60 градусов ей потребуется 10 секунд. Глаз делает то же самое менее чем за одну секунду. Имеет ли это большое значение?
Существенным является то время, в течение которого нарушитель успеет пересечь поле зрения. Дело в том, что если он знает о работе системы CCTV, то он будет двигаться быстро, и при значении скорости поворота 6 градусов в секунду у офицера охраны немного шансов проследить за его движением, даже если сначала нарушитель находился в поле зрения камеры.
Существуют более быстрые "головы", в частности, с использованием камер на вертикальной оси с зеркалами для снижения общих инерций и момента вращения, но сущность проблемы остается той же: даже если механическая система способна удовлетворить всем требованиям, то можно ли требовать от офицера охраны, чтобы он следил за нарушителем, управляя углом поворота, наклоном, фокусировкой и, возможно, усилением, как это делают профессиональные операторы? Мне кажется, что было бы неверным требовать этого. У офицера охраны есть и другие задачи, порой на их решение отводятся секунды, причем, часто именно тогда, когда от него требуют управления камерой.
Использование камер с фиксированным направлением обзора
В качестве альтернативного решения можно заставить разработчика системы, которым можете оказаться вы, сделать все, что требуется, еще до происшествия. Система с изменением угла поворота и наклона дороги стоит слишком дорого, к тому же, возникают проблемы с ее эксплуатацией, тогда как за те же деньги можно купить по крайней мере две камеры с фиксированным направлением обзора.
Две разнесенные фиксированные камеры, направленные так, чтобы видеть не только то, что находится под ними и вокруг, но и в мертвых зонах друг у друга, в соединении с системой охранной сигнализации предоставляют, на мой взгляд, наилучшую возможность наблюдения за всем, что происходит.
Ничто так не может поколебать уверенность человека в себе, как технические неясности, а это ведь может произойти именно в тот момент, когда человеку нужна именно уверенность для принятия решения на основании того, что он видит на экране. Поэтому я бы порекомендовал использовать в системах CCTV камеры с фиксированным направлением обзора с максимальным углом зрения, с высокочувствительными мишенями и с включением освещения по срабатыванию датчиков обнаружения нарушителя. Поворот, наклон и увеличение должны использоваться, но скорее как исключения, а не как правило.
Наблюдение с использованием фотопленки и видеозапись
Альтернативой телевидению для наблюдения являются фото- и кинокамеры, в которых заключено достаточно электроники, заслуживающей упоминания. Однако, к сожалению, в связи с огромными усовершенствованиями в области записи видеоинформации фотопленка считается устаревшим материалом при обеспечении безопасности. Из-за того, что пленку необходимо проявлять, на извлечение информации затрачивается время. Однако законодательство в США и некоторых других странах обязует, в частности, банки использовать фотопленку для облегчения идентификации. Видеозапись обсуждается в главе 22.
НАБЛЮДЕНИЕ
Глаз как источник информации
Пока не увижу - не поверю. Насколько это утверждение верно? Чтобы проверить его, было бы полезно проанализировать обратную ситуацию. Какую информацию извлекает охранник, дежурящий в пультовой, когда звучит сигнал тревоги и на панели индикаторов зажигается лампочка? Если он не видит источник, вызвавший срабатывание сигнализации, то ему придется слепо выполнить свои служебные инструкции, т.е. поднять по общей тревоге все службы (не зная, была тревога настоящей или ложной). Достаточно нескольких ложных тревог для того, чтобы подорвать его доверие к системе сигнализации. Когда такое происходит, человек по своей природе способен нарушить дисциплину, проигнорировав настоящую тревогу, полагая, что это очередная ошибка сигнализации.
Другое дело, если бы он мог видеть, что происходит. Например, если он из окна комнаты управления своими глазами наблюдает, как кто-то лезет через забор, то он точно знает, что тревога настоящая.
Расширение возможностей человеческого глаза
Мысль о том, что оператор в пультовой должен видеть забор на всем его протяжении вместе с прилегающей территорией, воскрешает в памяти вышку, возвышающуюся в центре концентрационного лагеря. Но и в этом случае охранник как минимум должен иметь глаза на затылке, чтобы все время контролировать ограждение. Один он это сделать не в состоянии. Поэтому ему необходима помощь. Но не коллеги, контролирующего противоположную сторону. Ему необходима помощь электронных приборов в виде телевизионных камер и мониторов. Когда у охранника будет всеобъемлющая телевизионная система, ему не понадобится вышка. Комната управления в таком случае может находиться на уровне земли или даже ниже. И будь я охранником, я был бы только рад находиться вне пределов досягаемости выстрела какого-нибудь злоумышленника.
Возможно, на основании вышеизложенного у читателя возникло представление о необходимости груды мониторов, соединенных с телекамерами, которые расположены по всей длине забора. Его можно простить, т.к. именно такое представление у него и вызывалось. Довести ситуацию до абсурда один из методов прочистить человеку мозги. На мой взгляд, нелепо полагать, что огромное количество мониторов в комнате управления сигнализацией является приемлемым способом передачи информации с камер. Я понимаю, что такие рассуждения могут показаться противоречивыми, но мне бы хотелось, чтобы вы сами добрались до сути.
Не стоит ругать концепцию до тех пор, пока не рассмотрены доводы в ее пользу или альтернативные предложения. За доводами обратимся к человеческой психологии и немножко - к физиологии. Существует по крайней мере две неплохие возможности.
Скука
Скука - один из аспектов данной проблемы. Если каждая камера подключена к своему монитору, то на каждом из них будет практически одна и та же картинка. Лабораторные тесты и научные исследования в данной области показали, что во время дежурства даже добросовестный офицер не может сосредоточиться на изображении на мониторе и адекватно среагировать на существенное его изменение, например, при проникновении злоумышленника. Даже после непродолжительного дежурства появляется недопустимый риск того, что дежурный офицер не по своей вине не заметит нарушителя. В домашних условиях неинтересные телевизионные передачи часто навевают сон. Правда, пример с домашним телевидением не совсем подходит для сравнения, т.к. здесь отсутствует элемент ответственности, присущий дежурству. Зато скука и последующее невнимание появляются в обоих случаях.
Физиологические аспекты
Физиологический аспект проблемы связан с любопытной особенностью наших глаз, проявляющейся двояко. Когда мы смотрим прямо на экран (будь то экран домашнего телевизора или монитора сигнализации), то видим цельную картинку. Но это лишь оптическая иллюзия. В любой момент на экране находится всего лишь одна очень маленькая светящаяся точка, а весь остальной экран чист и неосвещен. Но электронная схема внутри телевизионной системы заставляет светящуюся точку двигаться очень быстро по экрану слева направо и сверху вниз. Это повторяется более 25 раз в секунду. Камера сканирует поле зрения точно так же, яркость точки варьируется и приводится в соответствии с тем, что камера видит. Тот факт, что мы видим не саму светящуюся точку, а уже цельную картинку, называется инерцией зрительного восприятия. Этот же эффект используется (правда, несколько по-другому) в кинокамере и проекторе, где картинка меняется 24 раза в секунду.
Но не весь глаз функционирует таким образом, что благодаря инерции зрительного восприятия создается иллюзия непрерывного цельного изображения. На это способна только центральная часть глаза, поэтому на экран необходимо смотреть прямо.
Если же смотреть на экран боковым зрением, то будет казаться, что изображение дрожит, т.к. вне поля зрения не существует инерции зрительного восприятия. Это свойство возможно осталось нам от древних времен, когда человек каждую секунду должен был быть готов к нападению хищника. Но это свойство глаза также полезно на современных дорогах.
Вы можете попробовать это, когда в следующий раз будете смотреть на экран телевизора или монитора. Если на экране нет интенсивного движения (как, например, в случае телевизионных титров или картинки монитора), смотрите на экран в течение нескольких секунд. Затем скосите глаза. Теперь вы смотрите на экран боковым зрением: картинка уже не будет стоять неподвижно, а начнет дрожать.
Вернемся к комнате управления сигнализацией, все еще наполненной мониторами. Часто утверждают: "Если изображение действительно изменяется при проникновении нарушителя, то дежурный офицер заметит это, даже если он смотрит на другой монитор". Понимание природы дрожания изображения при боковом зрении показывает, насколько рискованно полагаться на оператора, следящего за изменением изображения. Частично из-за скуки, а также из-за того, что дрожание на экране появляется всякий раз, когда он скашивает глаза, оператор привыкает к этому до такой степени, что изменения в изображении воспринимаются им как простое дрожание экрана. Как было упомянуто ранее, дежурный офицер может не заметить этого вовсе не из-за своей небрежности.
Для дальнейшего чтения вам может быть полезно изучить составные части сетчатки глаза, которые называются "палочки" и "колбочки".
Телевизионные системы
По вышеприведенным причинам мне не нравятся системы с несколькими мониторами. Решение следует искать в использовании технологии, которая наиболее четко выражается словами "тревога при движении". Это близко к зарегистрированному торговому названию, и производители могут внести его в словарь, так же как резиновые сапоги (welington вместо gumboots) и макинтош (macintosh). Телевизионная система обнаружения движения (таково ее функциональное название) достаточно проста по своей концепции и удобна во внедрении. Правда, у данной системы - сложная конструкция и электронная схема. В этом разделе мы будем иметь дело лишь с наиболее простыми частями системы.
В концепцию телевизионной системы обнаружения движения заложено понимание проблем человеческой психики и физиологии, описанных ранее. Поэтому она основывается на следующем принципе:
"Давайте сделаем что-то такое, что отвлекло бы внимание оператора от изменяющейся картинки монитора". Внешне система "тревога при движении" напоминает любую другую телевизионную наблюдательную систему с несколькими камерами и мониторами. Разница заключается в том, что в данной системе электронная схема улавливает изменение картинки. Изображение с камеры, направленной на ограждение, остается неизменным до тех пор, пока в поле зрения камеры не покажется животное или человек. Если это происходит, то подается сигнал тревоги для того, чтобы привлечь внимание оператора, и одновременно на соответствующем мониторе загорается лампочка.
Оператор должен быть очень нерадивым, чтобы не заметить эти предупреждения. Таким образом, и по своим рабочим характеристикам, и по своей концепции система "тревога при движении" является наиболее приемлемой.
Уменьшение числа мониторов
Согласно концепции системы "тревога при движении" нет необходимости смотреть на мониторы до тех пор, пока что-нибудь не случится. Эта система идеальна. Но если не нужно наблюдать за мониторами, будет ли рациональным использовать большое количество мониторов? Почему бы не использовать один монитор с одним или двумя запасными, т.е. всего - три?
Первоначально данная концепция предусматривала размещение электроники, реагирующей на движение, внутри монитора или на его поверхности. Но нет никаких технических причин, препятствующих установке этой электроники внутри камеры. Когда камера замечает какое=либо изменение в своем поле зрения, она дает сигнал электронному переключателю - "Покажи меня", и переключатель передает этот сигнал на один из мониторов.
Используя любой из этих методов, мы свободно можем отказаться от большинства мониторов, оставив себе лишь два или три необходимых. Их легко можно встроить в единый пульт управления сигнализацией, где все необходимое оператору находится у него под рукой и перед глазами.
Использование других методов обнаружения несанкционированного проникновения
Еще один вариант использует две вышеупомянутые идеи: нет необходимости смотреть на монитор до тех пор, пока что-либо не случится, а число мониторов должно ограничиваться двумя-тремя. Но применительно к системам, улавливающим изменения в наблюдаемой области, этот вариант имеет отличия.
В любой системе сигнализации, включающей датчики несанкционированного вторжения (гл. 5 и 6), могут быть установлены телекамеры для наблюдения за областью, контролируемой этими датчиками. Остается только реализовать такую схему, когда датчик одновременно с включением сигнала тревоги подключает камеру (наблюдающую за той же областью) к одному из двух или трех мониторов, находящихся у пульта управления.
Наряду с возможностью поломки техники необходимо предусмотреть вероятность нападения с разных сторон или нападения в области, контролируемой двумя соседними датчиками, которые одновременно подадут сигналы тревоги. В этом случае в системе будут необходимы два монитора. Третий монитор иногда необходим для поддержания непрерывного, хотя и кратковременного наблюдения за опасной зоной; он также может быть подключен к переключателю, который каждые 5 секунд автоматически соединяет монитор с новой камерой. Этот же третий монитор может использоваться просто для контроля камер и системы освещения. Увеличение числа мониторов свыше трех приведет нас к проблемам, связанным с большим числом мониторов. Их мы уже обсуждали.
До сих пор я избегал называть такие установки замкнутыми телевизионными системами (CCTV). "Замкнутость" означает кабельную связь между камерой и монитором в отличие от телевизионного вещания, где связь камеры с телевизионным приемником осуществляется посредством радиоволн. Но времена меняются, и домашнее кабельное телевидение так же широко применяется на практике, как и радиосвязь в системе сигнализации там, где было бы трудно и дорого провести кабель.
Несмотря на эти противоречия, термин "замкнутая телевизионная система" существует. И до тех пор, пока его будут употреблять в значении частного телевидения (в отличие от государственного), он будет так же хорош, как и все другие термины, служащие для обозначения конфигурации системы наблюдения.
Сейчас необходимо рассмотреть с точки зрения разработчика системы некоторые особенности и факторы, имеющие значение при использовании замкнутой телевизионной системы. Оборудование будет изучено в Части 2.
Концепции систем CCTV
Система CCTV. предназначена в первую очередь для применения в тех случаях, когда необходимо иметь совершенно однозначное представление о происходящем, но нет возможности послать человека. Обратите, пожалуйста, внимание на то, что нас интересует происходящее СЕЙЧАС, а не то, что было РАНЬШЕ.
Как уже было показано ранее, поскольку мы не можем рассчитывать на то, что оператор в комнате контроля самостоятельно заметит изменение в контролируемой области, просто наблюдая за мониторами, система CCTV должна быть соединена с некоторым устройством обнаружения перемещения для привлечения оператора.
Наибольшая неопределенность при анализе обстановки на внешнем периметре объекта связана с большой вероятностью ложного срабатывания. Сочетание системы обнаружения движения, установленной по периметру, с системой CCTV, возможно, является оптимальным разрешением этой неопределенности при условии реализации в системе надлежащего выбора камеры и места ее установки.
Установка телевизионной камеры
При установке камеры необходимо принимать во внимание следующие параметры: высота над поверхностью земли, угол обзора, расстояние до наблюдаемой области, направление обзора, фиксированная или переменная линия обзора, наличие естественного или искусственного освещения, уровни освещения, положение солнца в разное время года, положение относительно соседних камер, "мертвые" и перекрывающиеся зоны, защита, длина кабеля, простота обслуживания и, как всегда, стоимость: если за все это никто не заплатит, то вы зря теряете время.
Используя перечисленные выше параметры в качестве заготовки, вы можете подготовить собственный контрольный список для изучения объекта. Сам этот контрольный список нуждается в доработке с тем, чтобы предоставить оператору пульта управления возможность четко представлять себе ситуацию на объекте и вовремя предпринимать ответные действия в случае необходимости.
"Вовремя" означает, что времени на раздумья у оператора совсем немного: он почти инстинктивно должен впитать информацию с экрана. На экране человек должен выглядеть человеком, а собака - собакой. Но этого нельзя будет добиться, если изображение на экране будет слишком маленьким. Это обстоятельство является отправным моментом при выборе места установки камеры.
Если у вас есть возможность, то попробуйте поэкспериментировать с камерой=монитором и добровольцем, исполняющим роль нарушителя, и установить изображение, которое можно считать достаточным, не забывая также о том, что оператор может получить сигнал тревоги внезапно. Моим собственным стандартом является изображение человека не менее 25 мм на максимальном расстоянии в рабочем диапазоне камеры. При этом я, правда, сталкиваюсь с трудностями экономического характера и в выборе места установки камеры. Не хотите ли попробовать использовать меньший размер?
Выбор телекамеры
Изложенный выше подход к определению места установки камеры приводит к необходимости подбора камеры. Для уменьшения неопределенности необходимо подобрать камеру, обеспечивающую хорошее качество изображения. При этом имеют значение освещение, кабель и монитор, но качество камеры предопределяет общее качество работы системы. Линзы уже не должны составлять проблему для телевизионных камер, хотя, как правило, чем короче фокусное расстояние и чем меньше отверстие диафрагмы объектива, тем больше шансов получить сфокусированное изображение.
Ограничивающим фактором является элемент, принимающий изображение внутри камеры (мишень), аналогичный сетчатке глаза; более подробно это обсуждается в главе 22. Электронная начинка камеры также не должна создавать проблем, а общая эффективность совместной работы мишени и электроники определяется количеством отдельных элементов изображения на строку сканирования (суммарное разрешение, эквивалентное количеству точек, образующих фотографии в газете, на ширине строки).
Считается, что изображение в системах наружного обзора имеет достаточно хорошее качество, если можно отличить человека от любого другого объекта и решить, была тревога ложной или настоящей. Определение личности человека относится уже к разряду пожеланий. В другом предельном случае, например, при налете на помещение банка, уже ясно, что тревога не является ложной и здесь уже требуется получить максимальную информацию для опознания преступников.
Помимо необходимости идентификации следующим важным фактором при выборе камеры является выбор сочетания освещения и типа мишени камеры. Чувствительность мишени монохроматических камер к различным цветам освещения зависит от ее типа, поэтому тип используемой мишени должен соответствовать освещению, и наоборот.
Однако, очевидно, в некоторых ситуациях, в которых необходимо, чтобы нарушитель не знал о ведущемся за ним наблюдении, просматриваемое пространство должно быть освещено инфракрасным светом. Глаз человека не воспринимает этот свет, зато мишени камер могут быть сконструированы для регистрации света именно в этом диапазоне.
Выбор монитора
Как и в случае с камерами, технические подробности, влияющие на выбор монитора, относятся скорее к технике, чем к вопросу организации системы, и они рассматриваются в главе 22. Одним из важнейших факторов для проектировщика системы является размер экрана монитора. Загвоздка здесь заключается в том, что при уменьшении размера экрана монитора размер движущейся светящейся точки, формирующей изображение, не может быть уменьшен в такой же пропорции. Эта проблема вытекает из сочетания ограничений на фокусировку, ореол и материал экрана. При этом часть информации, достигающей монитора, теряется при формировании изображения на экране. Эти проблемы почти полностью решаются за счет использования более крупных экранов так, чтобы вся полученная информация была отображена на мониторе.
При дальнейшем увеличении размеров экрана светящаяся точка опять-таки не увеличивается в той же пропорции, поэтому линии на экране и промежутки между ними становятся более выраженными. Такие промежутки являются, фактически, неиспользуемым пространством и могут препятствовать восприятию изображения на экране.
Еще одним существенным фактором является расстояние от наблюдателя до экрана. По этому вопросу для нахождения комбинации факторов не проводились обширные научные исследования, но широкое использование видеомониторов для передачи информации привело к необходимости более тщательного изучения выдвигаемых требований. Было установлено наиболее удобное расстояние от зрителя до экрана, а после этого был определен минимальный угол зрения до появления усталости. В результате был найден размер экрана, после чего была разработана электронная схема, обеспечивающая оптимальное разрешение для этого размера экрана.
Кажется, более научный подход к этой проблеме дал тот же результат, что и интуитивный выбор, и размеры экранов по диагонали варьируются от 9 до 12 дюймов (от 23 до 31 см).
Естественное и искусственное освещение
Мы должны быть очень благодарны солнцу. Нам не нужно его покупать, и за его работу не требуется плата. Если мы хотим видеть что=либо своими глазами или с помощью электронных средств тогда, когда солнца нет, то следует предусмотреть искусственное освещение, за которое уже придется платить при покупке и еще больше - при его работе. Поэтому имеет смысл использовать в максимальном объеме солнечное освещение и снизить до минимума использование искусственного.
Оптимальное использование имеющегося света достигается при использовании видеокамер, оснащенных мишенями, предназначенными для низких уровней освещенности. Высокая чувствительность таких мишеней позволяет использовать их в условиях сумеречного освещения, после чего нужен уже искусственный свет, но все равно не в таком количестве, как для обычных камер.
Новая камера с чувствительной мишенью стоит дороже, чем уже бывшая в употреблении, поэтому следует найти компромисс между более высокой начальной и более низкой эксплуатационной стоимостью. Для достижения этого компромисса можно подключить систему искусственного освещения таким образом, чтобы она включалась только по команде системы обнаружения нарушителя одновременно для отпугивания и для освещения поля зрения видеокамеры. Более подробно об этом говорится в главе 22.
Когда высокочувствительные камеры используются в таких разнообразных условиях освещения - от яркого солнечного до искусственного - во избежание ослепления и перегрузки камеры, необходимо автоматическое управление потоком света, попадающим в камеру.
Автоматическое управление потоком света камеры
Оно достигается за счет уменьшения поступающего потока света до минимального уровня, при котором камера может удовлетворительно работать, а для этого, в свою очередь, используется автоматическая диафрагма, которая "затеняет" линзы точно так же, как в фотоаппарате. Если диафрагмы недостаточно для управления потоком света во всем рабочем диапазоне освещенностей, то используется дополнительное управление автоматическими фильтрами, которые помещаются в световой тракт между линзами и мишенью камеры при определенных уровнях освещения. Еще большее ослабление достигается с помощью автоматического управления усилением в электронных усилителях камеры.
Разработанные недавно мишени с зарядовой связью предпочтительнее использовать совместно с системами электронного контроля за уровнем освещения вместо использования механического и оптического управления.
Использование внутри и снаружи помещений
Если вы справились с техническими и эксплуатационными проблемами наружного наблюдения, то при проектировании систем для работы внутри здания у вас не возникнет много сложностей. Общим для обоих вариантов фактором (это также общий фактор и для видео и кинокамер) является относительно узкий угол обзора большинства линз по сравнению с человеческим глазом. И это еще не все: глаз способен справиться с ограничением угла зрения за счет способности изменять направление зрения и фокусироваться в течение доли секунды.
Обычно в CCTV установках используются вращающиеся в вертикальной и горизонтальной плоскостях корпуса ("голова"), которые могут "смотреть" в нужном направлении под действием дистанционного управления Полезно сравнить работу такой "головы" и человеческого глаза. Типичная "голова" может поворачиваться на 6 градусов за одну секунду - это означает, что для поворота на 60 градусов ей потребуется 10 секунд. Глаз делает то же самое менее чем за одну секунду. Имеет ли это большое значение?
Существенным является то время, в течение которого нарушитель успеет пересечь поле зрения. Дело в том, что если он знает о работе системы CCTV, то он будет двигаться быстро, и при значении скорости поворота 6 градусов в секунду у офицера охраны немного шансов проследить за его движением, даже если сначала нарушитель находился в поле зрения камеры.
Существуют более быстрые "головы", в частности, с использованием камер на вертикальной оси с зеркалами для снижения общих инерций и момента вращения, но сущность проблемы остается той же: даже если механическая система способна удовлетворить всем требованиям, то можно ли требовать от офицера охраны, чтобы он следил за нарушителем, управляя углом поворота, наклоном, фокусировкой и, возможно, усилением, как это делают профессиональные операторы? Мне кажется, что было бы неверным требовать этого. У офицера охраны есть и другие задачи, порой на их решение отводятся секунды, причем, часто именно тогда, когда от него требуют управления камерой.
Использование камер с фиксированным направлением обзора
В качестве альтернативного решения можно заставить разработчика системы, которым можете оказаться вы, сделать все, что требуется, еще до происшествия. Система с изменением угла поворота и наклона дороги стоит слишком дорого, к тому же, возникают проблемы с ее эксплуатацией, тогда как за те же деньги можно купить по крайней мере две камеры с фиксированным направлением обзора.
Две разнесенные фиксированные камеры, направленные так, чтобы видеть не только то, что находится под ними и вокруг, но и в мертвых зонах друг у друга, в соединении с системой охранной сигнализации предоставляют, на мой взгляд, наилучшую возможность наблюдения за всем, что происходит.
Ничто так не может поколебать уверенность человека в себе, как технические неясности, а это ведь может произойти именно в тот момент, когда человеку нужна именно уверенность для принятия решения на основании того, что он видит на экране. Поэтому я бы порекомендовал использовать в системах CCTV камеры с фиксированным направлением обзора с максимальным углом зрения, с высокочувствительными мишенями и с включением освещения по срабатыванию датчиков обнаружения нарушителя. Поворот, наклон и увеличение должны использоваться, но скорее как исключения, а не как правило.
Наблюдение с использованием фотопленки и видеозапись
Альтернативой телевидению для наблюдения являются фото- и кинокамеры, в которых заключено достаточно электроники, заслуживающей упоминания. Однако, к сожалению, в связи с огромными усовершенствованиями в области записи видеоинформации фотопленка считается устаревшим материалом при обеспечении безопасности. Из-за того, что пленку необходимо проявлять, на извлечение информации затрачивается время. Однако законодательство в США и некоторых других странах обязует, в частности, банки использовать фотопленку для облегчения идентификации. Видеозапись обсуждается в главе 22.