СИСТЕМА ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ С ПЕРЕДАЧЕЙ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПО УЗКОПОЛОСНЫМ КАНАЛАМ СВЯЗИ
VIDEO SURVEILLANCE SYSTEM WITH IMAGE TRANSFER ALONG NARROW-BAND COMMUNICATION CHANNELS

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для беспроводной передачи изображения в комплексах радиоаппаратуры связи различного назначения, например в комплексах аппаратуры для информирования о чрезвычайных ситуациях, в комплексах аппаратуры для обеспечения безопасности.
Для оценки новизны и изобретательского уровня заявленного решения рассмотрим некоторые известные заявителю способы и системы передачи видеоизображения по беспроводным каналам связи.
Развитие технологий передачи данных оказало огромное влияние на развитие беспроводных систем, основными достоинствами которых являются простота инсталляции и возможность доступа для мобильных пользователей. Беспроводные системы обеспечивают возможность передачи на значительные расстояния телеметрических данных, команд управления, а также аудиоинформации и видеоизображений.
В настоящее время наиболее популярными системами беспроводной передачи видеоизображения являются:
- GSM системы;
- Wi-Fi системы;
- системы стандарта Bluetooth;
- спутниковые системы;
- системы диапазона УКВ;
Существующий стандарт GSM позволяет передавать данные со скоростью до 9600 бит в секунду. Обеспечить передачу полноформатного видеосигнала с частотой 25 кадров в секунду в столь узкополосном канале невозможно. Возможность использования такого канала для передачи полноформатного видеосигнала в системах безопасности весьма ограничена, так как частотная характеристика канала не позволяет достоверно идентифицировать объект наблюдения. Производителями систем безопасности просчитывались варианты с применением GPRS канала с пакетной передачей информации, но несмотря на более высокую скорость передачи GPRS канал не нашел широкого применения в связи с тем, что один абонент не может подключиться к другому абоненту, а только к сети Интернет. Кроме того, GPRS канал имеет низкий приоритет подключения к сотовой сети, что ведет к невозможности оперативной передачи информации в районах с высокой загруженностью сотовой сети.
Передача видеоизображения по беспроводной сети Wi-Fi также имеет ряд недостатков:
- в Российской Федерации точки беспроводного доступа, а также адаптеры Wi-Fi с мощностью, превышающей 100 мВт (20 дБм), подлежат регистрации;
- высокое по сравнению с другими стандартами потребление энергии, что снижает время жизни батарей при автономном электропитании;
- ограниченный радиус действия (типичный маршрутизатор Wi-Fi имеет радиус действия 45 метров в помещении и 450 метров снаружи);
- большая зависимость дальности беспроводной Wi-Fi связи от погодных условий.
Спецификация Bluetooth описывает пакетный способ передачи информации с временным мультиплексированием. Радиообмен происходит в полосе частот 2400-2483,5 МГц с применением метода частотных скачков по псевдослучайному закону в пределах полосы, разбитой на определенное количество подканалов шириной 1 МГц каждый. В системах персональной беспроводной связи устройства с Bluetooth не требуют дорогой аппаратной поддержки, обеспечивают конфиденциальность и некоторую помехозащищенность передач, но требуют широкополосных каналов связи и обеспечивают незначительную дальность связи.
Качественную передачу видеоизображения на большие расстояния обеспечивают беспроводные системы, использующие каналы спутниковой связи, такие как «Глобал Стар», «Инмарсат», «Турайя». Применение подобных систем оправдано на удаленных объектах, где отсутствует мобильная и проводная связь. Главным недостатком таких систем является высокая стоимость как абонентского оборудования, так и затрат на эксплуатацию.
В беспроводных системах видеонаблюдения локального уровня наиболее перспективным и экономически оправданным является использование передачи видеоизображения по радиоканалам УКВ-диапазона. Для передачи видеоизображения по каналу УКВ с использованием полноформатного видеосигнала, имеющего частотный спектр до 6 МГц, требуется выделение широкополосного канала связи с обязательной регистрацией, что для локальных систем видеонаблюдения, за редким исключением, невозможно.
Беспроводные системы видеонаблюдения по конфигурации разделяются на радиально-узловые, двухточечные и многоточечные.
Радиально-узловые системы обеспечивают доступ к изображению одного источника информации нескольким пользователям, двухточечные - доступ к источнику изображения, например видеокамере, одного пользователя, а многоточечные системы применяются там, где требуется передача изображения от нескольких видеокамер на центральный пост управления.
Известна система многоканального видеонаблюдения, которая обеспечивает передачи изображения и звука в реальном масштабе времени от нескольких видеокамер через единую кабельную магистраль, что достигается осуществлением видеоаудионаблюдения за состоянием объекта посредством блоков видеоаудионаблюдения, каждый из которых включает видеокамеру и микрофон, полученные от каждого блока видеонаблюдения низкочастотные сигналы преобразуют в высокочастотные телевизионные модулированные сигналы, которые вводят в единую кабельную магистраль, образованную коаксиальным телевизионным кабелем, по которому передают полученные независимые сигналы на вход пульта управления, представляющего собой телевизионный приемник или компьютер, снабженный платой расширения, позволяющей принимать и выводить одновременно на экран изображения нескольких объектов наблюдения, при этом питание осуществляют по коаксиальному кабелю телевизионной кабельной магистрали, см. патент РФ №2250504.
Известна система для дистанционного видеонаблюдения за техническим состоянием магистрального газопровода, например, в условиях Крайнего Севера, которая содержит две пары оптически согласованных видеокамер и интеллектуальную контрольно-измерительную колонку, включающую в себя набор датчиков параметров, влияющих на техническое состояние магистрального газопровода, обрабатывающую аппаратуру и радиомодем, при этом выходы датчиков подключены к соответствующим входам обрабатывающей аппаратуры интеллектуальных контрольно-измерительных колонок, соединенной с управляющим входом радиомодема, и дополнительно содержит (n-1) аналогичных интеллектуальных контрольно-измерительных колонок, расположенных с заданным пространственным шагом над магистральным газопроводом, и (n-2) пар видеокамер, при этом видеокамеры установлены вдоль линии, параллельной магистральному газопроводу с противоположных сторон корпусов колонок, причем видеокамеры соседних колонок оптически согласованы друг с другом, а выходы (n-1) наборов датчиков подключены к соответствующим входам обрабатывающей аппаратуры соответствующих колонок, где n=2, 3. Интеллектуальная контрольно-измерительная колонка дополнительно содержит энергонезависимое оперативно-запоминающее устройство, соединенное входом с выходом микропроцессора, а выходом - двухсторонней связью с управляемым входом радиомодема, см. патент РФ №2393378.
Известна многоточечная система беспроводного видеонаблюдения, которая включает центральный пост управления и несколько связанных с ним каналами связи выносных станций, при этом центральный пост управления содержит управляющий терминал с пультом управления и видеоконтрольным устройством, центральный сервер, сервер хранения видеоданных и приемник с антенной, а выносная станция содержит несколько видеокамер, сетевой видеосервер, к которому подключены видеокамеры, блок управления на основе персонального компьютера и передатчик с антенной, см.: Герман Кругль. Профессиональное видеонаблюдение. Практика и технологии аналогового и цифрового CCTV. Издательство «Секьюрити Фокус», Москва, 2010 г.
Эта многоточечная система видеонаблюдения относится к цифровым системам беспроводной передачи видеосигнала и даже при использовании для сжатия любого из перечисленных алгоритмов требует достаточно широкой полосы пропускания, обеспечивающей возможность передачи видеосигнала со скоростью порядка 480 кбит/с. Частота передачи кадров видеосигнала на пульт системы видеонаблюдения определяется прежде всего активностью объекта видеонаблюдения и требованиями к разрешению изображения. Если движение в кадре малоинтенсивное или медленное, то для получения адекватной информации можно обойтись меньшими частотами смены кадров изображения, чем это требуется телевизионным стандартом.
Изобретение решает техническую задачу сжатия частотного спектра видеосигнала до полосы частот, обеспечивающей возможность его передачи по узкополосным радиотелефонным каналам связи диапазона УКВ со стандартной сеткой частот или радиотелефонным каналам связи других диапазонов.
Сущность заявляемого изобретения выражается в совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше обеспечиваемого предлагаемым изобретением результата.
Система видеонаблюдения с передачей изображения по узкополосным каналам связи, включающая базовую приемопередающую станцию и одну или несколько связанных с ней каналом связи выносных приемопередающих станций, характеризуется тем, что в состав базовой приемопередающей станции входят последовательно соединенные пульт управления, блок управления, блок кодирования, приемопередатчик с антенной, к приемному выходу которого подключены последовательно соединенные фильтр нижних частот, демодулятор, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, цифроаналоговый преобразователь, формирователь полного телевизионного сигнала и блок видеоконтрольных устройств, селектор частоты, включенный между выходом фильтра нижних частот и входом синхронизации блока управления, соответствующие выходы которого подключены к управляющим входам приемопередатчика и блока видеоконтрольных устройств, и блок питания, причем адресные входы блока памяти подключены к адресным выходам блока управления, тактовый вход записи блока памяти совместно с тактовыми входами демодулятора и аналого-цифрового преобразователя подключен к выходу тактирования записи блока управления, а тактовый вход считывания блока памяти совместно с тактовым входом цифроаналогового преобразователя подключен к выходу тактирования считывания блока управления, а в состав каждой выносной приемопередающей станции входят блок управления, коммутатор, к входам которого подключены одна или несколько видеокамер, а к выходу - последовательно соединенные фильтр нижних частот, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, цифроаналоговый преобразователь, модулятор и приемопередатчик с антенной, блок декодирования, включенный между приемным выходом приемопередатчика и соответствующими входами блока управления, видеорегистратор, информационный вход которого подключен к выходу коммутатора, а управляющий вход - к соответствующему выходу блока управления, программируемый таймер, входы программирования которого подключены к соответствующим выходам, а выход - к входу таймерного запуска блока управления, соответствующий выход которого подключен к управляющему входу приемопередатчика, и блок питания, при этом адресные входы блока памяти подключены к адресным выходам блока управления, тактовый вход записи блока памяти совместно с тактовым входом аналого-цифрового преобразователя подключен к выходу тактирования записи блока памяти, а тактовый вход считывания блока памяти совместно с тактовым входом цифроаналогового преобразователя и модулятора подключен к выходу тактирования считывания блока управления.
В этом заключается совокупность существенных признаков изобретения, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Кроме того, заявленная система характеризуется рядом факультативных признаков, а именно:
- блок питания содержит первый и второй аккумуляторы, контроллер заряда аккумуляторов и последовательно соединенные электрогенератор, зарядное устройство, первый бистабильный переключатель, второй бистабильный переключатель и фильтр нижних частот, при этом первый вход контроллера заряда аккумуляторов подключен к выходу первого аккумулятора, соединенного с первым выходом первого бистабильного переключателя, второй вход контроллера заряда аккумуляторов совместно с другим входом второго бистабильного переключателя подключен к выходу второго аккумулятора, соединенного с другим выходом первого бистабильного переключателя, первый выход контроллера заряда аккумуляторов подключен к входу прямой установки второго бистабильного переключателя и к входу обратной установки первого бистабильного переключателя, а второй выход контроллера заряда аккумуляторов подключен к входу обратной установки второго бистабильного переключателя и к входу прямой установки первого бистабильного переключателя, причем выход фильтра нижних частот является выходом блока питания.
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, совокупности признаков которых совпадают с совокупностью отличительных признаков заявленного изобретения.
За счет реализации отличительных признаков предлагаемого изобретения достигается технический результат, заключающийся в том, что предлагаемая система видеонаблюдения передает видеоизображение по узкополосным каналам связи со стандартной сеткой частот 12,5 или 25 кГц в диапазонах, выделенных для голосовой радиотелефонной связи. При этом передача сигнала видеоизображения в узкой полосе частот на поднесущей частоте с последующей частотной модуляцией радиосигнала обеспечивает высокую помехоустойчивость системы. Кроме того, на приемной стороне обеспечивается возможность дистанционного управления режимами работы видеооборудования передающей стороны с использованием обратного канала связи, а преобразование частотного спектра сигнала видеоизображения на передающей стороне ограничивает возможность несанкционированного доступа к передаваемой видеоинформации при соблюдении требований, предъявляемых российским законодательством на радиовещание. Блок питания выносной приемопередающей станции выполнен таким образом, что обеспечивает ее автономное бесперебойное питание и возможность поочередной подзарядки автономных аккумуляторных батарей от электрогенератора небольшой мощности, например использующего энергию ветра или от генератора на основе солнечных батарей, а также от электрогенераторов других типов, использующих природные источники энергии. Так как передача сигналов видеоизображения в системе осуществляется не непрерывно, а в циклическом режиме, по команде оператора или по сигналам запуска от внешних датчиков, то усредненный расход энергии автономного источника питания незначителен. Для восполнения энергии автономного источника электропитания на передающей стороне в системе предусмотрена возможность использования природных источников энергии, таких как энергия ветра, воды или солнца.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена структурная схема системы видеонаблюдения, на фиг.2 - структурная схема блока питания выносной станции.
Система видеонаблюдения с передачей изображения по узкополосным каналам связи, включающая базовую приемопередающую станцию 1 и одну или несколько выносных приемопередающих станций 2, отличающаяся тем, что в состав базовой приемопередающей станции 1 входят пульт 3 управления, блок 4 управления, блок 5 кодирования, приемопередатчик 6 с антенной, к приемному выходу которого подключены последовательно соединенные фильтр 7 нижних частот, демодулятор 8, аналого-цифровой преобразователь 9, блок 10 памяти, цифроаналоговый преобразователь 11, формирователь 12 полного телевизионного сигнала и блок 13 видеоконтрольных устройств, селектор 14 частоты, включенный между выходом фильтра 7 нижних частот и входом синхронизации блока 4 управления, и блок 15 питания, а в состав выносной приемопередающей станции 2 входят блок 16 управления, коммутатор 17, к входам которого подключены одна или несколько видеокамер 18, а к выходу - последовательно соединенные фильтр 19 нижних частот, аналого-цифровой преобразователь 20, блок 21 памяти, цифроаналоговый преобразователь 22, модулятор 23 и приемопередатчик 24 с антенной, блок 25 декодирования, включенный между приемным выходом приемопередатчика 24 и соответствующими входами блока 16 управления, а также видеорегистратор 26, программируемый таймер 27 и блок 28 питания.
Блок 28 питания выносной станции содержит первый и второй аккумуляторы 29, 30, контроллер 31 заряда аккумуляторов и последовательно соединенные электрогенератор 32, зарядное устройство 33, первый и второй бистабильные переключатели 34, 35 и фильтр 36 нижних частот.
Система видеонаблюдения с передачей изображения по узкополосным каналам связи работает следующим образом.
Режим передачи изображения выбранной выносной приемопередающей станцией 2 может быть активирован несколькими способами:
- по команде оператора базовой станции;
- по сигналам запуска от таймера выносной станции;
- по сигналам запуска от внешних датчиков.
В режиме запуска по команде оператора базовой станции система видеонаблюдения работает следующим образом. Выбор для просмотра изображения от определенной видеокамеры или поочередного просмотра изображений от группы видеокамер выносной приемопередающей станции в текущий момент времени осуществляется оператором базовой станции 1 путем включения соответствующих переключателей выбора выносной станции ВЫБОР В/С и видеокамер ВЫБОР В/К на пульте 3 оператора. При этом с пульта оператора на входы D1…Dn блока управления 4 поступает сигнал, обеспечивающий поступление с выходов Bo…Bn блока управления на блок 5 кодирования параллельного кода, а с выхода блока кодирования на информационный вход приемопередатчика 6 поступает последовательный код номера выносной станции 2 и выбранной видеокамеры, например 18-1, или группы видеокамер. Одновременно с дополнительного выхода Q1 блока 4 управления на управляющий вход приемопередатчика 6 поступает сигнал, обеспечивающий его переключение в режим передачи на время передачи команды управления.
При приеме команды выбора выносной станции и видеокамеры приемопередатчиком 24 выносной станции 2 последовательный код команды управления с выхода приемопередатчика поступает на блок 25 декодирования. Параллельный код номера выбранной выносной станции и выбранной видеокамеры с выходов блока 25 декодирования поступает на входы Bo…Bn блока 16 управления выносной станции 2, обеспечивая поступление от блока 16 управления на управляющие входы S1…Sn коммутатора 17 позиционного кода, соответствующего номеру выбранной видеокамеры.
w
r
н
в
н
в
При приеме команды последовательного просмотра изображений от группы видеокамер 18-1…18-n блок 16 управления обеспечивает поочередное поступление кодов на входы коммутатора 17 для последовательного подключения выбранных видеокамер. При выборе определенной видеокамеры коммутатор 17 осуществляет подключение выбранной видеокамеры, например видеокамеры 18-1, к входу фильтра 19 тракта передачи видеосигнала выносной станции 2. Видеосигнал с выхода выбранной видеокамеры, например видеокамеры 18-1, через коммутатор 17 поступает на фильтр 19 нижних частот, ограничивающий частотный спектр видеосигнала до верхней граничной частоты, например 1,5 МГц. Такое ограничение обеспечивает полосу частот видеосигнала, достаточную для распознавания на видеоконтрольном устройстве базовой приемопередающей станции 1 объекта видеонаблюдения и деталей его изображения. Аналого-цифровой преобразователь 20, например восьмиразрядный, работающий с тактовой частотой 2,5 МГц, преобразует видеосигнал в цифровой для записи в блок памяти 21. При этом запись отсчетов амплитуд видеосигнала в блок 21 памяти осуществляется импульсами, поступающими от блока 16 управления с тактовой частотой записи, например f=2,5 МГц. Запись видеосигнала в блок 21 памяти осуществляется по кадрам с интервалами времени, например, 3-5 секунд, достаточными для регистрации изменения положения объекта, его перемещения, а также обнаружения нештатной или чрезвычайной ситуации на объекте. Считывание отсчетов амплитуд видеосигнала из блока 21 памяти осуществляется в замедленном режиме, например с тактовой частотой считывания f=3,25 кГц. Значения цифровых отсчетов видеосигнала с выходов блока 21 памяти поступают на цифроаналоговый преобразователь 22, преобразованный видеосигнал которого с полосой частот от F до F, например от F=500 Гц до F=2500 Гц, поступает на модулятор 23. С выхода модулятора сигнал поднесущей частоты, модулированный по амплитуде, поступает на информационный вход приемопередатчика 6.
r
r
в
r
н
r
н
r
в
r
в
r
в
Спектр выходного сигнала модулятора 23 содержит поднесущую частоту f и две боковые полосы частот. Нижняя полоса частот спектра лежит в диапазоне от (f-F) до (f-F), а верхняя полоса частот - в диапазоне от (f+F) до (f+F), вследствие чего для передачи видеоизображения требуется канал связи с полосой пропускания от (f-F) до (f+F), например, с полосой от 0,5 до 6 кГц. При этом для приемной стороны информативной является только нижняя полоса частот передаваемого сигнала, а поднесущая частота используется для синхронного детектирования. Выходной узкополосный сигнал модулятора 23 поднесущей частоты поступает на информационный вход приемопередатчика 24, который обеспечивает его передачу по каналу связи на базовую приемопередающую станцию 1.
р
r
Приемопередатчик 6 базовой приемопередающей станции 2 при приеме сигнала на частоте радиоканала f формирует на выходе сигнал модулированной поднесущей частоты, который поступает на фильтр нижних частот 7, обеспечивающий подавление высокочастотных составляющих шумов приемника. Селектор 14 частоты обеспечивает выделение из спектра принимаемого сигнала поднесущей частоты f, которая поступает на С-вход синхронизации блока 4 управления.
rw
r
Выходной сигнал селектора 14 частоты обеспечивает формирование на выходах блока 4 управления тактовых частот, обеспечивающих синхронную работу демодулятора 8, аналого-цифрового преобразователя 9 и блока 10 памяти, осуществляющего запись отсчетов амплитуд принимаемого сигнала с частотой f, со сдвигом фазы относительно частоты f. При этом блок 4 управления обеспечивает сдвиг фаз тактовых частот сигналов выборки и привязки блока 10 памяти и аналого-цифрового преобразователя 9 для синхронизации записи отсчетов в блок 10 памяти.
rw
rd
rd
После записи в блок 10 памяти кадра с частотой f блок 4 управления обеспечивает считывание из блока памяти кадра изображения с частотой f=2fw, например с частотой f=5 МГц. При этом считывание каждой ячейки блока памяти осуществляется дважды, что позволяет уменьшить постоянную времени восстановления видеосигнала цифроаналоговым преобразователем 11. Восстановленный видеосигнал с выхода цифроаналогового преобразователя 11 поступает на формирователь 12 полного телевизионного сигнала (ФПТС) со стандартными частотами разложения полей и строк, например с частотой кадров 25 Гц и частотой строк 15625 Гц. Полный телевизионный видеосигнал ФПТС, содержащий кадровые и строчные гасящие импульсы, поступает на блок 13 видеоконтрольных устройств (ВКУ), например комплект мониторов, на каждый из которых поступает видеосигнал от соответствующей выносной приемопередающей станции 2.
При наличии в составе выносной станции 2 нескольких видеокамер, например четырех, оператор имеет возможность включить с помощью пульта 3 управления любой из мониторов блока 13 ВКУ в режим квадратора (разделителя экрана на 4 изображения) или в режим просмотра изображения от выбранной видеокамеры. При этом сигналы управления режимами работы видеоконтрольных устройств при выборе на пульте 3 соответствующих режимов поступают на управляющий вход блока 13 ВКУ с дополнительного выхода Q2 блока 4 управления.
н
в
Очевидно, что возможность передачи изображения в узкой полосе частот обеспечивается в системе за счет увеличения времени передачи, при этом время задержки передачи кадра определяется его форматом и полосой частот от F до F сигнала передаваемого видеоизображения.
01
01
в
Время t развертки и передачи одного элемента изображения определяет верхнюю граничную частоту спектра передаваемого видеосигнала. При известном значении верхней граничной частоты видеосигнала время передачи одного элемента изображения может быть определено по формуле t=1/2F, см.: В.Е.Джакония. Телевидение. «Горячая линия-Телеком», Москва, 2007 г.
в
01
СТР
СТР
01
К
К
СТР
Например, при формате кадра 128×128 элементов и верхней граничной частоте видеосигнала F=2500 Гц время передачи одного элемента строки t=1/5000=0,0002 секунды, при этом время передачи строки t определяется по формуле t=128t и составляет 0,0356 секунды, а время передачи кадра изображения t без учета времени обратного хода строчной развертки определяется по формуле t=128t и составляет 3,2768 секунды.
Из вышеизложенного следует, что смена кадров на видеоконтрольном устройстве базовой станции осуществляется с задержкой, определяемой временем передачи кадра изображения.
При каждом включении режима передачи изображения выносная приемопередающая станция 2 осуществляет передачу серии кадров изображения, позволяющей оператору базовой станции 2 контролировать динамику изменений на объекте видеонаблюдения. Выключение режима передачи изображения от выбранной видеокамеры осуществляется по соответствующей команде управления включением переключателя СТОП на пульте 3 оператора базовой станции 1, причем передача команды управления для выключения режима передачи изображения на выносную приемопередающую станцию осуществляется в паузах между приемом кадров изображения.
В режиме передачи изображения по сигналам от таймера выносной станции система видеонаблюдения работает следующим образом. Выбор режима передачи изображения по сигналам от таймера осуществляется оператором базовой станции 1 в зависимости от количества выносных станций 2 и числа видеокамер 18 в их составе. Время цикличности передачи кадров изображения выбирается переключателями установки режима таймирования ТАЙМЕР на пульте 3 управления. При включении переключателя СТАРТ на пульте управления от блока 4 управления на блок 5 кодирования поступает код, содержащий данные о выбранной выносной станции 2, видеокамеры или группы видеокамер и цикличности передачи сигналов видеоизображения. При этом после приема и декодирования команды установки таймера от блока 16 управления выносной станции на блок 27 таймера поступает параллельный код, определяющий периодичность запуска режима передачи изображения от выбранной видеокамеры или в зависимости от поступившей команды периодичность переключения видеокамер, обеспечиваемую сигналами управления, поступающими от блока 16 управления на коммутатор 17. При наличии в системе нескольких выносных приемопередающих станций 2 команда установки режима таймирования обеспечивает их синхронизацию во времени для обеспечения заданной последовательности передачи сигналов видеоизображения. Выключение режима передачи изображения по сигналам от таймера осуществляется по команде СТОП от пульта 3 управления, передаваемой базовой станцией 1 в паузе между приемом кадров изображения.
В режиме запуска по сигналам от внешних датчиков система видеонаблюдения работает следующим образом. Включение режима передачи изображения выносной станцией 2 может осуществляться от внешних датчиков, например от датчиков движения, объемных датчиков, датчиков задымления или огня, а также от датчиков, контролирующих работу различных механизмов и систем. В этом режиме инициализация передачи изображений от видеокамер 18-1…18-n осуществляется сигналами от внешних датчиков, поступающими на соответствующие информационные входы D1…Dn блока 16 управления выносной станции 2. Этот режим является приоритетным и используется для контроля за возникновением чрезвычайных или нештатных ситуаций на объектах видеонаблюдения. В этом режиме блок 16 управления выносной станции осуществляет с помощью коммутатора 17 подключение к тракту передачи видеосигнала видеокамеры наблюдения за объектом, на котором возникла тревожная или чрезвычайная ситуация. После просмотра принятого изображения и принятия решения оператором базовой станции пульт 3 управления обеспечивает возможность переключения видеокамер выносной станции и режимов работы системы путем передачи соответствующих команд управления. Кроме того, при возникновении чрезвычайной ситуации пульт 3 управления с помощью переключателя ЗАПИСЬ обеспечивает возможность передачи команды управления на выносную станцию 2 для включения режима записи сигналов видеокамер в реальном времени на цифровой видеорегистратор 26 выносной станции. Видеорегистратор помимо записи сигналов изображения с высокой четкостью обеспечивает фиксацию даты и времени возникновения чрезвычайной ситуации для возможного последующего анализа экспертными комиссиями.
Блок питания выносной станции работает следующим образом.
Блок 28 питания выносной приемопередающей станции 2 предназначен для обеспечения автономного электропитания этой станции в условиях отсутствия электросетей. Электропитание выносной станции обеспечивается блоком питания от первого и второго аккумуляторов 29, 30. При полностью заряженных аккумуляторах напряжение, например 12,6 В с выхода аккумулятора 29 через второй бистабильный переключатель 35, например бистабильное реле, и фильтр 36 нижних частот поступает на выход блока 28 питания, обеспечивая электропитание выносной станции 2. При этом аккумулятор 29 отключен первым бистабильным переключателем 34 от цепи заряда, включающей последовательно соединенные электрогенератор 32 и зарядное устройство 33, например зарядное реле. При снижении напряжения на аккумуляторе 29 ниже допустимого порогового значения, например ниже 10,8 В, контроллер 31 заряда аккумуляторов формирует на втором выходе импульс длительностью порядка 5 миллисекунд, который, поступая на вход обратной установки второго бистабильного переключателя 35, обеспечивает его переключение и подключение к входу фильтра 36 полностью заряженного второго аккумулятора 30. Этот же импульс, поступая на вход прямой установки первого бистабильного переключателя 34, обеспечивает его переключение и подключение к цепи заряда первого аккумулятора 29. Фильтр 36 нижних частот, например индуктивно-емкостной, сглаживает спад выходного напряжения блока питания на интервале времени переключения аккумуляторов. При снижении напряжения на аккумуляторе 30 ниже допустимого порогового значения контроллер 31 заряда аккумуляторов формирует управляющий импульс на первом выходе, который, поступая на вход прямой установки второго бистабильного переключателя 35, обеспечивает подключение к входу фильтра 36 первого аккумулятора 29. При поступлении на вход обратной установки первого бистабильного переключателя 34 этот же импульс обеспечивает подключение к цепи заряда аккумулятора 30. Бистабильные переключатели 34, 35 с импульсным управлением и контроллер 31 заряда аккумуляторов, работающий в режиме микротоков, обеспечивают минимально возможное собственное потребление энергии блоком питания. Мощность электрогенератора 32 в блоке питания может быть незначительной, так как основное его назначение - поочередная подзарядка аккумуляторов, распределенная во времени, при этом в качестве электрогенератора могут быть панели солнечных батарей, генераторы, использующие энергию ветра или воды.
Эффективность заявленной системы видеонаблюдения с передачей изображения по узкополосным каналам связи состоит в том, что для передачи сигналов видеоизображения могут быть использованы каналы радиотелефонной связи со стандартной сеткой частот, а узкий частотный спектр передаваемого сигнала и использование частотной модуляции обеспечивают ее высокую помехоустойчивость, а следовательно, и увеличение дальности связи. Наличие обратного канала связи между базовой и выносными станциями обеспечивает широкие функциональные возможности по управлению аппаратурой выносных станций. При использовании системы беспроводного видеонаблюдения за работой оборудования, например оборудования нефтяных или газовых скважин, нефтепроводами, за состоянием и безопасностью гидротехнических сооружений, она обеспечивает возможность информирования операторов диспетчерских пунктов о нештатных ситуациях и авариях. В службах охраны лесного хозяйства система может быть использована для получения своевременной видеоинформации о задымлениях или возникновении пожаров. Система при подключении базовой и выносной станций к сети ретрансляторов со стандартными параметрами радиотелефонных каналов связи может быть использована для беспроводного видеоконтроля за объектами на расстояниях сотен километров, например в системах контроля транспортировки грузов, а также в таможенных и пограничных службах.
Эффективность блока 28 питания состоит в том, что он обеспечивает бесперебойное питание подключаемой аппаратуры, обладает низким собственным энергопотреблением и возможностью восполнения энергии его автономных источников напряжения от электрогенератора, использующего энергию природных источников энергии.
Широкие функциональные возможности, мобильность, простота реализации, невысокая стоимость, малые габариты аппаратуры базовой и выносных станций и незначительное энергопотребление позволяют размещать как выносную, так и базовую станции на транспортных средствах.
Например, при размещении базовой станции с видеоконтрольным устройством в кабине машиниста скоростного железнодорожного состава, а выносных станций на участках пути следования система обеспечивает возможность по командам с пульта управления в кабине машиниста или в автоматическом режиме осуществлять видеоконтроль за состоянием участков железной дороги на расстояниях, значительно превышающих тормозной путь состава.
Система может быть использована для мониторинга работы оборудования и механизмов, находящихся на значительном удалении, например оборудования для геологоразведки и добычи углеводородов, в комплексах аппаратуры наблюдения за передвижением удаленных объектов, например транспортных средств, а также для контроля экологической обстановки на удаленных территориях.
Простота схемотехнических решений трактов передачи и приема видеосигнала обеспечивает низкое энергопотребление, небольшие габариты и вес составных частей системы, что обуславливает мобильность и возможность оборудования ими как наземных и морских транспортных средств, так и летательных аппаратов.
Способность передавать видеоизображение в узкой полосе частот обеспечивает высокую помехоустойчивость системы, увеличение дальности связи, а также рациональное использование радиочастотного диапазона.
Кроме того, при допустимости задержки в передаче изображения сжатие частотного спектра передаваемого видеосигнала до полосы частот телефонного канала связи обеспечивает возможность интегрирования системы видеонаблюдения в комплексы аппаратуры радиотелефонной связи с системой ретрансляторов сигналов звукового диапазона частот.
Наиболее перспективным представляется использование системы видеонаблюдения с передачей изображения по узкополосным каналам связи для обеспечения видеоконтроля за объектами, находящимися в труднодоступных регионах, например в местах прокладки нефтепроводов или газопроводов. Система может быть использована для видеоконтроля нейтральной полосы и близлежащих территорий государственной границы, для наблюдения за пожароопасными участками лесных массивов, гидротехническими сооружениями и территориями с возможностью затопления при разливе рек, а также для видеоконтроля за экологической обстановкой на удаленных территориях.