BEWARD обеспечивает безопасность на транспорте

Актуальность видеонаблюдения в транспортных системах

В последние два десятилетия в России наблюдается активный рост автомобильного парка. Но в связи с этим появляется и большое количество сопутствующих сложностей. В частности, это происходит из-за того, что развитие дорожной инфраструктуры не успевает за темпами увеличения числа автомобилей. Поэтому становится особо актуальной безопасность таких критически важных узлов, даже незначительные аварии на которых могут привести к серьезным негативным последствиям – это в первую очередь крупные дорожные развязки, мосты, тоннели. На таких объектах особенно важно оперативно выявлять происшествия, предотвращать и выявлять потенциальные угрозы, а также иметь возможность оперативно реагировать на инциденты, такие как, например, появление на проезжей части посторонних предметов, выход людей на проезжую часть, движение автомобилей по встречной полосе, остановка автомобилей на мостах и в тоннелях и т.д. Кроме общего мониторинга наблюдение за транспортом позволяет бороться с пробками на дорогах.

Пробки на дорогах ведут ко многим негативным последствиям. Это потеря времени, снижение экономической эффективности городов, ухудшение экологической ситуации, препятствие в работе спецслужб - скорая медицинская помощь, пожарная служба, полиция, МЧС.

При наблюдении транспортных потоков очень важно не только осуществлять общий мониторинг дорожной ситуации. Зачастую необходимо распознавать номера проезжающих автомобилей, что требует высокой точности от работы системы и ее способности получать гарантированный результат даже в очень сложных условиях. Такого рода системы позволяют не только распознавать номера автомобилей, но и помогают выявлять нарушения скорости, нарушения ПДД, расследовать происшествия с участием автотранспорта. К тому же, благодаря развитию технологий, системы видеонаблюдения стали широко применяться уже непосредственно на транспорте - в автобусах, маршрутных такси, вагонах метро и т.д. Таким образом, становится очевидно, что видеомониторинг в транспортных системах не просто актуален, но и его важность только возрастает со временем.

Сложные условия работы при наблюдении за транспортом

На практике эффективность видеомониторинга транспортных систем зависит от множества факторов. Есть ряд обстоятельств, которые создают много трудностей при их работе. Так на эффективность сильно влиянию сложные погодные условия. В большой степени они могут сказываться на работе видеокамер, т.к. последние в большинстве случаев не защищены от внешних воздействий. Работу видеокамер усложняют изменяющиеся температура окружающей среды и освещение. Атмосферные осадки, невысокая освещенность в пасмурную погоду, в сумерки и ночью, как и очень высокая освещенность в солнечный день осложняют работу.

Дополнительно сложностей системе видеонаблюдения добавляют и очень яркие участки в кадре, например, блики от объектов с очень хорошим отражением или свет от фар встречных автомобилей. Также негативные эффекты могут возникать в очень яркий солнечный день, когда в одном кадре присутствуют одновременно очень темные и очень светлые области. На эффективности и продолжительности работы IP-камер негативно сказывается и агрессивная среда, в которой им приходится работать во время наблюдения за автомобильными потоками. Грязь, пыль и выхлопные газы не только отрицательно воздействуют на механизмы камеры, но и очень быстро загрязняют стекло объектива. Соответственно, из-за этого требуется чаще обслуживать камеры, что повышает итоговую стоимость системы видеонаблюдения. Сложностей добавляет и тот факт, что видеокамеры далеко не всегда можно оптимально спозиционировать. Поэтому во многих случаях оборудование должно обладать очень высокими характеристиками и широким набором функциональных возможностей. Все это нужно принимать во внимание при наблюдении за транспортом.

Особенности работы IP-камер на улице: реальное разрешение в течение года

Как правило, первое, на что обращают внимание потребители при оценке IP-камер – это разрешение. А если быть более точным в терминологии, то на размер кадра в пикселях. Очень часто можно услышать мнение, что чем больше пикселей, тем лучше будет изображение. На самом деле это утверждение справедливо далеко не всегда. Как показывают исследования, из-за перепадов освещенности и влияния внешних факторов в течение года суммарная реальная разрешающая способность 2-мегапиксельных IP-камер большую часть времени оказывается выше, чем у камер, например, имеющих 3 мегапикселя (при условии, что матрицы камер имеют одинаковый размер и произведены по схожим технологиям). Это означает то, что на практике камеры с кадром 1920х1080 пикселей позволяют передавать большее количество деталей изображения, чем модели с кадром 2048х1536 пикселей. Такая ситуация в данном случае обуславливается большим размером пикселя и более высокой чувствительностью у 2-мегапиксельных камер по сравнению с 3-мегапиксельными.

Технологии для видеомониторинга транспортных систем

• Аппаратное расширение динамического диапазона: Double Scan, Quadro Scan

  Зачастую при решении сложных задач, которые ставятся перед системами видеонаблюдения, гораздо важнее получать изображение гарантированного качества в любых условиях, чем картинку с высокой степенью детализации, но только в хороших условиях. Поэтому в камерах более важной чем высокое разрешение является возможность эффективного расширения динамического диапазона. Причем именно аппаратная реализация, т.к. цифровое расширение динамического диапазона если и дает, то совсем несущественную прибавку в суммарном динамическом диапазоне.

  Аппаратное расширение динамического диапазона работает следующим образом: для формирования одного кадра IP-камера использует несколько отдельных кадров с разной выдержкой (Double Scan – 2-кратное сканирование матрицы; Quadro Scan – 4-кратное сканирование матрицы). Кадры, полученные с длинной выдержкой формируют различимое изображение очень темных участков сцены. Полученные при короткой выдержке кадры позволяют четко увидеть очень яркие области. В результате объединения и обработки этих кадров получается качественное информативное изображение всей сцены, на котором хорошо видны как очень темные, так и очень яркие участки.

  

  

  Приведем наглядный пример. В темное время суток при встречной засветке фарами автомобиля обычная IP-камера не позволяет получить наиболее важную информацию об объекте, а именно - номер автомобиля. В этом случае система видеонаблюдения зафиксирует только факт проезда автомобиля, а считать номер будет невозможно (левая картинка на иллюстрации). При наличии функции аппаратного расширения динамического диапазона IP-камера формирует изображение с хорошо читаемыми символами на номерной пластине (правая картинка на иллюстрации).

  

• Эффективная ИК-подсветка

  Чтобы система видеонаблюдения всегда оставалась эффективной, зачастую используется внешнее освещение белого света, причем для таких случаев даже имеются специальные нормы по уровню освещенности. Однако на практике далеко не всегда выполняются эти условия. К тому же мощные источники видимого света могут оказывать и негативное влияние, например, слепить встречным светом водителей. Поэтому в системах видеонаблюдения очень распространена ИК-подсветка, которая невидима человеческому глазу, но хорошо воспринимается матрицами современных IP-камер. Также ИК-излучение хорошо отражается от таких объектов как, например, автомобильные номера, что делает ее еще более эффективной. Тем не менее и в данном случае имеются свои особенности - для эффективной круглосуточной работы камеры видеонаблюдения в темное время суток мощность подсветки должна быть распределена равномерно по всему полю ее обзора. Только тогда изображение будет хорошо различимо целиком.

  

  На соответствующей иллюстрации на правом изображении приведен пример работы камеры ночью с обычной ИК-подсветкой. И подобный вариант, к сожалению, довольно часто можно встретить на практике. Как видим, в таком случае большая часть излучения приходится на центральную часть кадра, и поэтому только центральная часть изображения сколь-либо различима. На краях изображение очень темное, абсолютно неинформативное. В центральной части сцены, где сосредоточена основная мощность подсветки, можно четко определить присутствие человека. Однако из-за чрезмерной яркости изображения такие важные элементы как лицо или же детали его одежды разобрать невозможно. Таким образом, при непродуманном подходе к организации работы ИК-подсветки в ночное время потеря только изображения составляет около 70%. А объекты, которые попадают в хорошо освещенный участок далеко не всегда возможно идентифицировать и использовать для анализа.

  Ситуация меняется, когда в условиях низкой освещенности используется адаптивная ИК-подсветка, и ее угол соответствует обзору камеры. Результат работы такой подсветки демонстрирует левая картинка на иллюстрации. Если используется PTZ-камера для общего обзора и рассмотрения отдельных удаленных деталей сцены, то с этой камерой должна быть реализована адаптивная подсветка, чтобы она каждый раз автоматически подстраивалась в соответствии с различными углами обзора IP-камеры. Сейчас производители IP-камер предлагают два варианта подстройки ИК-подсветки под поле зрения камеры. Первый - предполагает использование набора светодиодов с различными углами излучения. Второй – в камере используется варифокальная оптическая система для точной подстройки диаграммы направленности ИК- излучения в соответствии с зумом объектива IP-камеры.

• Повышение качества изображения - функция «антитуман»

  Ранее в данном материале отмечалось, что на эффективность работы IP-камер могут очень сильно влиять погодные условия, в том числе и дождь, снег, туман. Например, в тумане объекты становятся плохо различимыми, и дальность видимости камер видеонаблюдения очень сильно сокращается. Тем не менее современные технологии позволяют решить и эту проблему.

  Специальная функция, которую производители зачастую называют Defog или «антитуман», помогает системе видеонаблюдения формировать качественное изображение даже в условиях тумана, в пыли или при задымленности наблюдаемой территории.

  

  Для реализации этой функции используются специализированные алгоритмы повышения контраста, которые делают объекты на изображении более различимыми. Соответственно, и все изображение становится гораздо более различимым.

• Высокоскоростная съемка – 60 к/с

  Даже если IP-камера способна передавать качественную картинку с сложных условиях наблюдения, тем не менее полезная информация может быть утеряна, потому что IP-камера формировала изображение с низкой частотой кадров, например, 6 или 12 к/с и не успела зафиксировать нужные детали. Это актуально и при наблюдении автомобильного траффика, когда из-за высокой скорости ТС и особенностей установки IP-камер с различными ракурсами автомобили пересекают область наблюдения за очень короткий интервал времени. Поэтому в определенных случаях могут потребоваться устройства, которые формируют изображение с высокой частотой кадров. Сейчас на рынке систем видеонаблюдения все чаще появляются мегапиксельные камеры, способные формировать изображение со скоростью до 60 к/с. При использовании таких моделей система не пропустит важные детали даже когда в поле зрения камер будут появляться быстродвижущиеся объекты.

  

  Приведем пример: допустим, область обзора камеры на трассе составляет 25 м – это участок, на котором камера фиксирует проезжающие автомобили. Сейчас на магистралях разрешена максимальная скорость составляет 110 км/ч, что соответствует 30 м/с. Получается, что отрезок в 25 м автомобиль на максимальной разрешенной скорости проезжает меньше чем за 1с. Более того, часть времени номер может быть нечитаемым, например, закрыт другими автомобилями. В связи с этим вероятность, что удастся получить различимое изображение номера с помощью IP-камеры, которая выдает 10 или 15 к/с гораздо ниже, чем при использовании камеры, которая выдает 60 к/с. При низкой скорости кадров IP-камера может элементарно не успеть заснять номер автомобиля в тот момент, когда он будет читаем.

Сложности подбора оборудования для эффективного видеомониторинга

Сложные условия эксплуатации при наблюдении транспортных потоков диктуют определенные, весьма высокие, требования к оборудованию. В настоящее время на рынке систем видеонаблюдения предлагается очень широкий ассортимент продуктов. Однако для решения особо сложных задач необходимо применять самые передовые технологии и устройства с широким набором функций. Причем, зачастую оборудование, которые производители относят в разряд специализированного, не всегда обладает всеми необходимыми возможностями. Решить эту проблему можно с помощью дополнительных опций. Впрочем, в особых случаях решение задачи может потребовать существенной модернизация продукта в соответствии с конкретными условиями проекта. И такие возможности есть только у производителя, ОЕМ-поставщики подобные услуги предложить не могут. Поэтому очень желательно, чтобы компания, участвующая в проектах по безопасности на транспорте, имела собственные подразделение R&D и производственную линию. Это позволит изготавливать наиболее оптимальные для проектов продукты с учетом всех требований. Компания BEWARD имеет в своем составе такие подразделения, которые находятся непосредственно в России.

Также немаловажную роль играет и совместимость оборудования от разных производителей между собой. Очень важно то, насколько глубоко проведена интеграция оборудования со сторонними системами, и какие возможности становятся доступными конечному пользователю, если наблюдение за транспортом предполагает расширение действующей системы безопасности.

Опыт BEWARD по обеспечению безопасности на транспорте

В настоящее время камеры BEWARD широко используются в России для наблюдения за транспортными системами. С помощью оборудования этой торговой марки ведется мониторинг мостов, тоннелей и улиц.

Приведем примеры нескольких проектов по мониторингу транспортных систем, в которых было задействовано оборудование BEWARD. Начнем с Олимпиады, проходившей в Сочи в начале 2014 года. В рамках работы по обеспечению безопасности этого события на дороге Адлер - Красная Поляна были установлены более 1200 IP-камер BEWARD.

Еще один пример – это проект по созданию Интеллектуальной Транспортной Системы (ИТС) Москвы. Задачи проекта подразумевают повышение таких показателей как эффективность управления транспортным комплексом и инфраструктурой, улучшение пропускной способности дорог, увеличение скорости движения общественного транспорта, повышение безопасности на объектах транспортной инфраструктуры, скорости реагирования служб, экономической эффективности и инвестиционной привлекательности города, а также улучшение экологической ситуации в городе.

В состав этого проекта входят несколько основных подсистем, которые определяют скорость движения ТС, загруженность трасс, а также осуществляют общий мониторинг транспортных потоков. В данном случае IP-камеры BEWARD выполняют обзорные функции на МКАД и нескольких шоссе Москвы. Всего в проекте ИТС более 600 комплексных решений BEWARD. Причем работы над развитием транспортной системы Москвы продолжаются.

Профессиональные решения BEWARD для транспортных систем

Рассмотрим несколько примеров оборудования BEWARD, которое оптимально подходит для транспортных систем.

• Типовые модели

  Начнем с модели BD3170. В ней используется высокочувствительная матрица Sony Exmor, которая позволяет изначально формировать этой IP-камере качественное изображение.

  

  Разрешение данного устройства составляет 1.3 мегапикселя, что не так уж и много по сравнению с распространенными сейчас на рынке 3-мегапиксельными камерами, и тем более по сравнению с 5- и 6-мегапиксельными. Однако за счет большого размера пикселя IP-камера BD3170 может передавать хорошее изображение даже когда освещенность на объекте низкая – эта камера имеет очень хорошую чувствительность.

  Также данная модель способна благодаря аппаратной функции расширения динамического диапазона эффективно работать, когда сцена очень сложная. В этой IP-камере BEWARD расширение динамического диапазона реализуется путем 4-кратного сканирования матрицы (Quadro Scan). BD3170 может формировать изображение с частотой кадров 60 к/с, что предоставляет дополнительные возможности при наблюдении быстродвижущихся объектов.

  Очень важно не только контролировать транспортные потоки, но и отслеживать ситуацию внутри общественного транспорта, где, как правило, постоянно находится большое количество людей. Сейчас камеры видеонаблюдения можно зачастую увидеть в вагонах метро, автобусах и даже в маршрутных такси. В таких случаях оборудование должно соответствовать ряду условий эксплуатации, т.к. от него требуется работать даже на сильном морозе, иметь широкий угол обзора, формировать качественное изображение для эффективного расследования происшествий, а также иметь очень прочный корпус, который способен защитить IP-камеру от вандализма. Оптимальным решением для таких условий будет модель BD3570DM, выполненная в прочном корпусе. А герметичный морозоустойчивый разъем IP67 обеспечит надежную передачу данных и питание IP-камеры даже при работе в условиях низких температур.

  

  Изображение высокого качества BD3570DM формирует с помощью мегапиксельной КМОП-матрицы Sony Exmor. В зависимости от конкретной задачи пользователь может выбрать для этой камеры объектив с таким обзором, который наилучшим образом подходит для конкретной ситуации. Кроме того, BD3570DM способна возобновить работу даже на очень сильном морозе, если по тем или иным причинам произошло ее отключение.

• Уникальные готовые решения

  Для решения очень сложных задач требуются высокопроизводительные специализированные решения. К таким готовым уникальным продуктам относятся IP-камеры BEWARD B87L-7-IP и B89R-3270Z18.

  Модель B87L-7-IP может работать даже при очень низких температурах, которые характерны для российских условий. Причем в ней предусмотрен обогрев стекла, чтобы картинка вне зависимости от температуры окружающей среды оставалась четкой.

  

  IP-камера оборудована очень мощной оптикой, которая реализует 36-кратное увеличение изображения. При этом компенсировать дрожание изображения на большом зуме позволяет усовершенствованная цифровая стабилизация изображения. Работает она следующим образом - изначально в формировании изображения участвуют не все активные пиксели на матрице, часть пикселей по краям остается незадействованной. Однако при дрожании камеры эти пиксели уже используются, что позволяет получать с камеры стабильную картинку без заметных колебаний.

  Так как IP-камера B87L-7-IP может использоваться для наблюдения за несколькими различными областями, которые могут располагаться по разные стороны от камеры, то ей приходится менять ракурс и поворачиваться при этом. На порядок повысить эффективность системы видеонаблюдения в таком случае позволяет функция автоматической калибровки. То есть когда IP-камера переходит от одного ракурса к другому и при этом позиционируется неточно, то очень скоро она будет показывать совсем не ту картинку, что планировалось изначально. В IP-камере BEWARD B87L-7-IP такой проблемы нет, позиционирование у нее очень точное - ±0.3°. Поэтому даже при длительной работе данное устройство корректно отображает заранее назначенные области. Более того, в темное время суток повысить эффективность работы системы позволяет встроенная в B87L-7-IP лазерная варифокальная подсветка с дальностью действия 200 м.

  2-мегапиксельная IP-камера B89R-3270Z18 с чувствительной матрицей Sony Exmor позволяет производить 18-кратное оптическое увеличение изображения, а дальность встроенной адаптивной подсветки у нее составляет 100 м.

  

  Также у B89R-3270Z18 очень высокая точность позиционирования, а для работы в особо сложных условиях в ней предусмотрены функции расширенного динамического диапазона c 2-кратным сканированием матрицы (Double Scan) и цифровой стабилизации изображения, которая была описана выше.

  Конструктивно B89R-3270Z18 выполнена на поворотной платформе, у которой предусмотрена функция обогрева поворотных частей и обогрев стекла, что гарантирует работу этой IP-камеры зимой.

  У обоих этих моделей B87L-7-IP и B89R-3270Z18 реализована система очистки стекла с дворником. Кроме того, эти камеры оборудуются системой омывания с подачей жидкости на высоту до 10 м и датчиком уровня жидкости - это уникальная функция.

Заключение

Как видим, для решения широкого круга специфических задач, которые ставят транспортные системы, необходимо использовать специализированное оборудование. И эти решения должны соответствовать определенным, очень высоким требованиям. Мониторинг транспортных потоков предполагает решение широкого спектра задач и зачастую требует адаптации оборудования под условия конкретного проекта. Наличие собственного высокотехнологичного производства и отдела R&D позволяет компании BEWARD оперативно создавать соответствующие решения, что подтверждается уже реализованными проектами.