Telewizja przemysłowa

Czym jest telewizja przemysłowa? Telewizja przemysłowa (CCTV) jest to specjalny system przekazywania obrazu i dźwięku z określonych pomieszczeń w systemie odbiorczym, służący przede wszystkim do nadzorowania i zabezpieczenia określonych obiektów i pomieszczeń. Podstawowym elementem każdego systemu telewizji przemysłowej jest kamera przemysłowa.

Kamera przemysłowa odpowiedzialna jest za rejestrowanie wizji w swoim najbliższym otoczeniu. Systemy telewizji przemysłowej istnieją już od ponad 25 lat. Pierwsze tego typu instalacje złożone były tylko i wyłącznie z urządzeń analogowych. Z czasem dzięki rozwojowi technologicznemu instalacje CCTV stopniowo zmieniały się w cyfrowe. Współczesne systemy telewizji przemysłowej przeszły bardzo długą drogę od wczesnych lamp analizujących podłączonych do magnetowidów do sieciowych kamer CCTV podłączonych do rejestratorów cyfrowych. Nowoczesne systemy telewizji przemysłowej zbudowane są głównie w oparciu o kamery sieciowe i specjalne serwery komputerowe. Pomiędzy systemami analogowymi i cyfrowymi istniało wiele rozwiązań pośrednich, a niektóre z nich wykorzystywane są po dzień dzisiejszy. W niniejszym artykule postaram się opisać różne możliwości budowy systemów telewizji przemysłowej.

Pierwszym rozwiązaniem jest oczywiście budowa całkowicie analogowych systemów telewizji przemysłowej. Najprostszy analogowy system CCTV składa się z przemysłowej kamery analogowej, magnetowidu VCR, monitora analogowego oraz okablowania koncentrycznego.

Instalacja telewizji przemysłowej CCTV opierająca się na magnetowidzie VCR to całkowicie analogowy system dozorowy. Obraz z kamer przemysłowych rejestrowany jest przez magnetowid na nośnikach typu VHS. W tak zaprojektowanym systemie CCTV sygnał z kamer przemysłowych nie kompresowany, co sprawia, że materiały wideo zajmują bardzo dużo przestrzeni. W przypadku zapisu w trybie pełnoklatkowym jedna kaseta VHS wystarcza jedynie na 8 godzin nagrania. W przypadku budowy większych analogowych systemów CCTV (np. 4 kamery analogowe) należy zastosować specjalny podzielnik obrazu quad lub multiplekser. Podzielnik obrazu pozwala na rejestrację materiału wideo z więcej niż jednej kamery analogowej. Wizja z kamer przemysłowych przedstawiana jest na zwykłym analogowym monitorze. Rozwój technologii sprawił, że całkowicie analogowe systemy telewizji dozorowej przeszły niemalże całkowicie do lamusa.

Drugim sposobem na budowę systemu telewizji dozorowej jest połączenie techniki analogowej i cyfrowej. Systemy tego typu zazwyczaj opierają się na cyfrowych rejestratorach wizji.

Powyższy schemat przedstawia system analogowy z cyfrowym zapisem wizji. W odróżnieniu od magnetowidów VCR w rejestratorach DVR do zapisu obrazu z kamer przemysłowych zamiast kaset VHS wykorzystuje się dyski twarde HDD. Zastąpienie kaset VHS dyskami twardymi HDD pozwala na wielogodzinne, a nawet wielotygodniowe rejestrowanie obrazu bez konieczności wymiany nośnika. Ponadto, w tak zaprojektowanym systemie telewizji przemysłowej obraz poddawany jest kompresji, a także cyfrowej obróbce. Pierwsze rejestratory cyfrowe DVR posiadały niewielkie dyski, co w porównaniu z magnetowidami VCR w nieznacznym stopniu pozwalało na dłuższy zapis obrazu. Obecny rozwój dysków twardych HDD sprawił, że ich pojemność nie stanowi już większego problemu. Ponadto, większość współczesnych rejestratorów cyfrowych posiada możliwość podłączenia zewnętrznej macierzy dyskowej, dzięki czemu powierzchnia dyskowa rejestratora jest jeszcze większa. Cyfrowe rejestratory DVR posiadają możliwość obsługi wielu kamer przemysłowych. Te najbardziej zaawansowane obsługują nawet po 30 kamer CCTV. W przypadku budowy systemu CCTV w oparciu o rejestrator cyfrowy DVR nie ma potrzeby używania quad/multiplekserów, ponieważ rejestrator DVR spełnia też funkcję quad (podzielnika obrazu) lub multipleksera. Najistotniejsze zalety rejestratorów DVR to: brak konieczności wymiany taśm, eliminacja quad/multiplekserów, stała jakość obrazu, stabilna praca, obsługa dużej liczby kamer CCTV.

Kolejnym modelem systemu telewizji przemysłowej jest instalacja CCTV zbudowana w oparciu o sieciowe rejestratory cyfrowe. Analogowy system monitoringu CCTV wykorzystujący sieciowe rejestratory cyfrowe to systemy częściowo cyfrowy, w którego skład wchodzą cyfrowe rejestratory DVR z wbudowanymi modułami sieciowymi do pracy w sieci lokalnej LAN lub globalnej Internet.

W tak zaprojektowanym systemie CCTV obraz w rejestratorze wizji DVR przekształcany jest do formy cyfrowej i kompresowany, a następnie przesyłany przez sieć komputerową i oglądany na ekranie komputera, który może znajdować się nawet w bardzo dużej odległości. W zależności od funkcjonalności zastosowanego rejestratora DVR systemu CCTV mogą monitorować obraz nawet w trzech trybach (TRIPLEX). Rejestratory cyfrowe pracujące w trybie TRIPLEX pozwalają na jednoczesną rejestrację wizji, odtwarzanie materiałów archiwalnych oraz prowadzenie obserwacji w czasie rzeczywistym. Niektóre tak zbudowane systemy telewizji przemysłowej wymagają specjalistycznego oprogramowania klienckiego, zaś inne do monitorowania wykorzystują jedynie standardowe przeglądarki internetowe. Dzięki przeglądarką internetowym systemy monitoringu z sieciowymi rejestratorami cyfrowymi są bardziej uniwersalne. Najważniejsze cechy systemu CCTV zaprezentowanego na schemacie 3 to: zdalna obsługa systemu, podgląd obrazu przy pomocy komputera PC.

Kolejny rodzaj systemu telewizji przemysłowej jaki chciałbym omówić to sieciowy system dozoru wizyjnego wykorzystujący serwery wizyjne. Sieciowy system dozoru wizyjnego zbudowany jest w oparciu o serwer wizyjny, przełącznik sieciowy oraz komputer PC ze specjalnym oprogramowaniem zarządzającym.

Na tym schemacie przedstawiłem prawdziwy sieciowy system wizyjny, w którym obraz jest przesyłany poprzez sieć opartą na protokole IP. Podstawą każdego takiego systemu jest serwer wizyjny, który przekształca analogowy system telewizji przemysłowej w sieciowy system wizyjny oparty na sieci komputerowej IP. Sygnał wideo z kamery przemysłowej jest przesyłany do serwera wizyjnego, gdzie następnie jest kompresowany oraz przekształcany do postaci cyfrowej. Następnie serwer wizyjny przesyła cyfrowy sygnał poprzez przełącznik sieciowy do komputera PC. Ostatnim etapem jest zapis obrazu za lokalnych dyskach twardych komputera PC. Zalety tego typu systemów wizyjnych to: możliwość zdalnego rejestrowania obrazu, wykorzystanie standardowej sieci IP, skalowalność oraz nowoczesność, pozwalająca na zastosowanie kamer sieciowych IP.

Najbardziej nowoczesną postacią telewizji przemysłowej jest sieciowy system dozoru wizyjnego wykorzystujący sieciowe kamery IP. Czym jest sieciowa kamer IP? Kamera sieciowa to urządzenie wizyjne łączące w sobie zarówno właściwości kamery jak i komputera. Kamera sieciowa samodzielnie przekształca obraz do postaci cyfrowej i kompresuje go. Ponadto, każda kamera sieciowa posiada własne złącze sieciowe, pozwalające na pracę w sieciach lokalnych LAN jak i sieciach globalnych Internet. Obraz z kamery sieciowej bezpośrednio przesyłany jest poprzez sieć IP do komputera PC wyposażonego w specjalne oprogramowanie zarządzające.

Tak skonstruowany system telewizji przemysłowej jest prawdziwie sieciowym i całkowicie cyfrowym systemem CCTV nie posiadającym ani jednego elementu analogowego. System ze schematu 5 zapewnia stałą jakość obrazu, bez strat jakości po przesyłaniu go z kamery do obserwatora, niezależnie od miejsca w jakim się znajduje. Zalety: możliwość wykorzystania kamer o bardzo dużej zdolności rozdzielczej (kamery megapikselowe), stała jakość obrazu, pełna uniwersalność oraz skalowalność. Sieciowe systemy dozoru wizyjnego wykorzystujące kamery sieciowe IP to przyszłość telewizji przemysłowej CCTV.