Цифровое ptz управление. Использование PTZ-камер в системах видеонаблюдения. Утилита для тестирования камер с протоколом Pelco-D

Система видеонаблюдения «Линия» осуществляет управление PTZ-камерами с помощью преобразователя интерфейса RS-485. IP PTZ-камеры управляются системой по Ethernet-интерфейсу. Возможно совместное использование поворотной и обзорной камер, которое позволяет автоматизировать переходы PTZ-камеры в зону обнаруженного движения. Данная функция программы полезна для охраняемых объектов с большой территорией.
Вы можете ограничить доступ к управлению поворотными камерами любому пользователю. Просто уберите галочку в его настройках.

Поддержка основных протоколов управления (PTZ):

Pelco D/Pelco P;
Lilin v.1/Lilin v.2;
Samsung SCC-C;
Panasonic;

Panasonic New;
TOA;
ZC-NAF27.

Стандартный

Запустив виджет, можно точно настроить положение камеры и перейти в предустановку. Все возможные предустановки имеют режим превью.

Реализована визуализация запомненных предустановок поворотных камер, позволяющая увидеть расположение камеры до начала перехода по выбранной предустановке. При сохранении предустановки программа автоматически запоминает снимок экрана камеры, что позволяет пользователю визуально определить нужный переход.

Продвинутый

При наведении курсора на центр картинки появляется джойстик. Зажав клавишу мыши, можно поворачивать камеру в сторону движения джойстика. Чем дальше джойстик от центра, тем быстрее поворачивается камера.

Нажмите на изображение для просмотра

Способы управления

Управлять PTZ-камерами возможно с помощью мышки, джойстика или USB-пульта. Также существуют горячие клавиши для управления с клавиатуры.

Попала ненадолго в руки PTZ (управляема) камера CNB-M1360PL. Данный тип камер управляется по Rs-485 интерфейсу обычно используя протокол Pelco-D. Из возможностей управления протокол поддерживает: поворот по горизонтали, наклон по вертикале, управление зумом, фокусом, диафрагмой, OSD (экранным меню), различные настройки и различные другие возможности. Но не всегда все выше перечисленное может присутствовать на выбранной камере, у камеры попавшей в руки из доступных: зум, фокус и вкл/выкл.

В статье поделюсь опытом общения с данной камерой, описанием протокола Pelco D, программой для проверки подобных видеокамер и примером реализации кода управления камерами по Rs-485 используя протокол Pelco D.

Вид камеры покрупнее.

Данная, можно сказать модульная, без корпусная видеокамера она из самых дешевых и доступных, средняя цена в районе 6000р (на момент написании статьи 04.11.2017). Правда она без поворотной платформы в комплекте, что немного печально для первого знакомства с подобными камерами . Камера оснащена 12 кратным оптическим зумом и до 120 цифровым, автоматической фокусировкой, переключением режима день/ночь и остальными стандартными для настраиваемых видеокамер функционалом. Из управления на данной камере доступен: зум, фокус и вкл/выкл.

Может комплектоваться платой управления OSD меню камеры, на которой так же расположены BNC разъём видео выхода, разъёмы подключения питания и линии Rs-485, преобразователь интерфейса UART-Rs485. При этом на камеру идёт только линия Tx с логическим уровнем 5В.

На фотографии платы управления, вид сверху, на разъёме подписан 1 вывод.

Управление экранным меню производится 5 кнопками по интерфейсу ad-key, который ранее уже рассматривал на примере простой модульной видеокамеры — . Схема подключения кнопок немного отличная, от нарисованной ранее, но смысл тот же.

Кнопки в данной камере отвечаю не только за навигацию по экранному меню, но и за управление зумом и фокусом.

В экранном меню по мимо настроек изображения можно выбрать один из двух протоколов управления Pelco D или DXP и задать номер камеры, для её адресации на линии Rs-485. На одну линию можно посадить несколько камер с одинаковыми номерами, что бы управлять ими одновременно или с разными номерами для раздельного управления. Настройки интерфейса: скорость 2400 и стандартные 8N1. У других камер скорость может отличаться, но они находятся в стандартном диапазоне от 2400 до 115200.

Pelco D

Краткое описание протокола Pelco D.
На камеры с пульта отправляются посылки по 7 байт:

Контрольная сумма — 1 байт равна сумме 5 байт: со 2 по 6.

Протокол Pelco D может отправлять для управления камерами 15 стандартных команд, с помощью него можно производить удалённую настройку камер (но не все камеры это поддерживают или их производители используют нестандартные/свои команды и тщательно их скрывают) и управлять экранным OSD меню (тоже не все камеры поддерживают). Т.к. экземпляр на руках поддерживает только ограниченный набор из стандартных команд, то дополнительные возможности удалённой настройки камер рассматривать не буду.

Стандартные команды:

	бит 7	бит 6	бит 5	бит 4	бит 3	бит 2	бит 1	бит 0
Команда 1	Sense	eserved	Reserved	Auto/Manual Scan	Camera on/off	Iris Close	Iris Open	Focus Near
Команда 2	Focus Far	Zoom Wide	Zoom Tele	Tilt Down	Tilt Up	Pan Left	Pan Right	Всегда 0

Бит Sense используется совместно с битами Auto/Manual Scan и Camera on/off.

Отмечу, что после включения команд на движения по осям или фокуса и зума, камера будет двигаться до достижения крайнего положения. Остановить движение можно командой «стоп».

В интернете можно найти подробное описание протокола Pelco-D на английском.

При работе с камерой, её подключал к компьютеру через 2-х долларовый преобразователь USB-Rs485 (на первом фото в правом нижнем углу), построенному на основе преобразователя интерфейса USB-UART ch340 и преобразователя UART-Rs485 MAX485. У данного, самого дешевого преобразователя, нет гальванической развязки и всего 2 выхода Rs485 A+ и A-, общего провода нет! При подключении оборудования по 485 линии желательно использовать гальваническую развязку и так же соединять преобразователи общим проводом, т.к. если цепи питания устройств будут им не объединены на больших расстояниях устройства могут работать некорректно, со сбоями или сгореть. Что у меня и произошло, но при длине провода ~60см. Преобразователь был включен в компьютер, а камера питалась от лабораторного блока питания, но у блока питания отсутствовал земляной провод (забыл, что именно у используемого БП заземления на сетевой вилке нет, у всего остального лабораторного оборудования и компьютера на рабочем месте есть), что при его включении и выключении привело к тому, что в китайском преобразователе сгорела микросхема MAX485. Будьте внимательнее и, лучше, не экономьте на преобразователях и проводах.

Утилита для тестирования камер с протоколом Pelco-D

Для работы с камерой, точнее проверки её функционала, написал простую утилиту.

При подключении преобразователя интерфейса к компьютеру в компьютере, появляется новый виртуальный порт (в зависимости от преобразователя). К нему в программе можно подключится, предварительно установив скорость порта необходимую для используемых камер. Программа предоставляет возможность управления камерой через командные биты, прописывать посылку вручную и минимальный стандартный функционал для поворота камеры, управлением её зумом, фокусом и диафрагмой.

Программа использует стандартные настройки COM порта 8N1 (8 бит, нет контроля чётности, 1 стоп бит). Утилита не производит контроль линий управления COM порта (RTS и DTR).

Пример кода

Пример реализации кода для управления PTZ камерой по протоколу Pelco D будет выглядеть следующим образом:

Unsigned char ptz_camera_adress; // адрес камеры // отправка данных по линии Rs-485 // input: *data - указатель на массив отправляемых данных void ptz_camera_send_data(char *data) { rs485_mode_send_data(); while (*data) { send_uart(*data); ++data; } rs485_mode_received_data(); } // отправка посылки PTZ камерам // input: adress - адрес камеры, cmd1 и cmd2 - каманда 1 и 2, data1 и data2 - данные 1 и 2 void ptz_camera_data_send(unsigned char adress,unsigned char cmd1,unsigned char cmd2,unsigned char data1,unsigned char data2) { char ptz_camera_txBuff; ptz_camera_txBuff=0xFF; ptz_camera_txBuff=ptz_camera_adress; ptz_camera_txBuff=cmd1; ptz_camera_txBuff=cmd2; ptz_camera_txBuff=data1; ptz_camera_txBuff=data2; ptz_camera_txBuff=ptz_camera_adress+cmd1+cmd2+data1+data2; ptz_camera_send_data(ptz_camera_txBuff); } // камера вкл void ptz_camera_on(void) { ptz_camera_data_send(ptz_camera_adress,0x88,0x00,0x00,0x00); } // камера выкл void ptz_camera_off(void) { ptz_camera_data_send(ptz_camera_adress,0x08,0x00,0x00,0x00); }

rs485_mode_send_data() — переключение модуля Rs-485 на передачу данных
send_uart(char data) — функция отправки данных по UART
rs485_mode_received_data() — переключение модуля Rs-485 на приём данных

В некоторых сферах современной жизни обрели свою популярность поворотные камеры видеонаблюдения. Из расшифровки аббревиатуры PTZ можно сделать вывод о том, что в таких камерах предусмотрена возможность управления движущим механизмом (Pan/Tilt/Zoom – панорамирование/наклоны/масштабирование). Таким образом управлять PTZ камерами можно удаленно, вручную регулировать ее положение с возможностью разворота на 360°, находясь за экраном монитора, и при необходимости увеличивать изображение. Эта особенность данного типа устройств позволяет заменить несколько статичных камер одной поворотной. Также можно запрограммировать устройство на автоматическую реакцию на изменяющиеся события в кадре.

Управление PTZ камерами

Возможность управления PTZ камерами реализуется за счет наличия в устройствах электромеханического привода, который обеспечивает возможность вращения и наклона поворотной камеры. Также подобные камеры оборудуются встроенным оптическим трансфокатором, который позволяет удаленно регулировать фокусное расстояние объектива. Управление механизмом осуществляется дистанционно при помощи в случае подключения цифровых камер по сетевому протоколу, или посредством пульта управления аналоговыми камерами.

В ручном управлении камерами нет ничего замысловатого – оператор сидит за экраном компьютера, и при помощи джойстика или клавиатуры осуществляет поворот камеры в необходимом направлении.

Автоматика современных PTZ камер работает по принципу реакции на изменение пикселей в определенном участке кадра. Другими словами, программа устройства при возникновении движения в области кадра замечает это, и при перемещении объекта в пространстве поворачивает камеру вслед за ним, а с прекращением движения останавливает камеру. После того, как движущийся объект покинул зону обзора, камера автоматически возвращается в исходное положение. Также возможна настройка чувствительных областей кадра, при возникновении движения в которых будет срабатывать автоматика. Можно сделать нечувствительными те зоны, в которых движение происходит постоянно, и в принципе не является существенным основанием для срабатывания датчика, например, вольер с собакой.

В большинстве поворотных камер реализована функция автоматического патрулирования территории, которая позволяет осуществлять автоматическое движение камеры по заданному маршруту. В зависимости от модели можно задавать от 8 до 200 предустановок.

Функция автопереворота обеспечивает автоматический разворот камерного блока на 360° при достижении механического ограничителя, после этого камера продолжает двигаться по заданному маршруту.

Прочие характеристики

Оптическое увеличение объектива аналоговых PTZ камер может достигать 36х, цифровых – 22х. Максимальный показатель цифрового увеличения 18х.

Как и фиксированные камеры, поворотные устройства могут оснащаться различными датчиками событий с реакцией на движение, шум и пр. Также реализуются стандартная функция автоматического перехода в черно-белый режим съемки с наступлением темноты (функция день/ночь). Помимо всего прочего, все купольные и полусферические устройства оснащаются встроенными диоды ИК подсветки для .

Варианты исполнения

Поворотные камеры видеонаблюдения, как и статичные, различаются между собой по корпусному исполнению. Помимо подразделения на уличные и внутренние, PTZ камеры бывают корпусные, купольные и полусферические, но наибольшую популярность получили именно купольные устройства видеозахвата ввиду своей надежности обусловленной расположением всего механизма под «куполом». Антивандальный корпус купольных поворотных камер надежно защищает их от всевозможных механических воздействий и неблагоприятных условий эксплуатации.

При помощи купольной камеры можно настраивать область обзора под прямым углом вниз и осуществлять панорамирование на 360°. Благодаря особенности строения сферических купольных камер все они имеют мощную ИК подсветку.

Полусферические уличные камеры, как и купольные, имеют высокую защиту от воздействий окружающей среды благодаря нахождению всех частей подвижного механизма внутри герметичной полусферы.

Механизм корпусных поворотных камер тесно граничит с окружающей средой, поэтому их защищенность от атмосферных воздействий очень низкая. Из-за этой особенности применение корпусных поворотных камер ограничено внутренними помещениями при отсутствии неблагоприятных условий в виде повышенной влажности и запыленности.

Разновидности поворотных камер

Как и любые другие камеры, PTZ имеют четкое разделение на аналоговые и цифровые устройства.

В качестве аналоговых PTZ камер сегодня целесообразнее всего применять . Выбор в пользу данного типа устройств может быть сделан исходя из показателей простоты подключения, а также высокого разрешения изображения (HD, Full HD), сопоставимого с IP устройствами видеонаблюдения, которым не могут похвастаться старые аналоговые камеры. Простота подключения AHD камер обуславливается возможностью передачи сигналов видео, аудио, и управления поворотным механизмом по одному коаксиальному , когда как для простых аналоговых устройств пришлось бы прокладывать отдельный кабель для управления.

Поворотные IP камеры имеют высокое разрешение изображения, а также могут быть напрямую подключены к сети интернет или интегрированы с облачными сервисами для удаленного видеонаблюдения и управления движущим механизмом камеры с любого гаджета из любой точки земного шара при наличии выхода в интернет. Передача всех сигналов осуществляется по одному UTP кабелю () типа 5е.

Купольная поворотная IP WiFi камера IVUE-IV8513PZ

В качестве примера уличной поворотной IP камеры приведем модель IVUE IV8513PZ, с матрицей 1,3 MP, и максимальным разрешением записи 720p (1280х720). Реализация технологии Wi-Fi обеспечивает возможность беспроводного соединения камеры с роутером для настройки удаленного доступа через интернет, доступа к устройству с мобильного телефона или компьютера. Также в данной реализована технология WDR (широкий динамический диапазон), которая позволяет вести видеонаблюдение в сложных условиях с неравномерным распределением освещения. Просмотр видеопотока с камеры и управление поворотным механизмом производится через CMS программу, или интерфейс браузера. IVUE IV8513PZ имеет встроенный датчик движения, ИК фильтр и ИК подсветку дальностью до 10 метров. Диапазон рабочих температур от -30 до +50°C. Стоимость устройства на момент написания статьи составляет около 21 т. р. К слову говоря, ценовой диапазон практически всех поворотных уличных камер приблизительно равен или начинается с этой цифры, за исключением некоторых моделей.

Область и особенности применения

Благодаря поворотному механизму можно при помощи одной PTZ камеры обеспечивать контроль над всей территорией. На сегодняшний день данный тип камер получил широкое распространение в системах безопасности магазинов, крупных торговых центров, банках, школах, в общем везде, где необходим круговой обзор территории объекта и возможность мгновенного увеличения очага тревожного события.

Чаще всего для достижения максимальной эффективности системы видеонаблюдения поворотные PTZ камеры используются вкупе с фиксированными устройствами видеозахвата, когда статичные камеры постоянно «бдят», а поворотные включаются в работу в случае необходимости оперативной реакции на неординарное событие для получения достойной детализации изображения путем оптического увеличения.

Исходя из места установки, поворотные камеры видеонаблюдения могут использоваться как внутри помещений, так и снаружи. оснащаются специальным герметичным кожухом, который защищает устройство от низких и высоких температур, атмосферных осадков, влаги и пыли. В корпус некоторых уличных камер встраивается система обогрева, благодаря которой обеспечивается бесперебойная работа устройства даже в сильные морозы. Поэтому, при выборе камер для эксплуатации в низких температурах необходимо обращать внимание на диапазон рабочих температур. Данный параметр у большинства типов наружных PTZ камер находится в пределах от -50 до +60°C.

С этим читают:

Понравилась статья? Поделись с друзьями в соц сетях!

До недавнего времени в системах видеонаблюдения использовались преимущественно камеры с фиксированным углом, полем зрения, и фокусным расстоянием. Недостатком такого способа является необходимость использования большого количества камер видеонаблюдения, наличие мертвых зон и невозможность получения отчетливой картинки нарушителя на различной дистанции от камеры.

Решением этих проблем стала разработка устройств позволяющих осуществлять дистанционное управление ключевыми функциями камеры видеонаблюдения.

Область применения PTZ камер довольно узка в связи с их высокой стоимостью. Наиболее эффективно их использование на объектах значительной площади со сложной конфигурацией, которые имеют несколько контролируемых зон. В этом случае использование одной поворотной видеокамеры может заменить несколько обычных – фиксированных и будет материально оправдано.

В случае интеграции видеонаблюдения в охранную систему такие видеокамеры могут использоваться для проверки тревоги и локализации нарушителя. Современные системы аналитического управления дают возможность применять поворотные камеры видеонаблюдения для осуществления активного слежения за нарушителем – ведут объект в зоне ответственности.

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

PTZ – (Pan Tilt Zoom).

Электронно-механическое устройство, которое выполняет функции наклона, вращения и изменения фокусного расстояния. На данный момент существует два типа PTZ устройств:

Отдельное изделие, к которому крепится кожух для размещения корпусной камеры видеонаблюдения.
Привод, как часть механизма интегрированного в купольную видеокамеру.

Варифокальные объективы с трансфокатором.

Объективы с подвижной системой линз, которые взаимосвязано перемещаются друг относительно друга таким образом, чтобы при динамическом изменении расстояния до объекта или масштаба, картинка всегда оказывалась в фокусе. Внешнее управление можно осуществлять над механизированным трансфокатором. Дистанционное изменение фокусного расстояния позволит дежурному оперативно приблизить объект для рассмотрения отдельных деталей.

Наиболее эффективными, но и дорогостоящими моделями, являются устройства, у которых есть возможность предустановки положения. Максимального эффекта видеокамеры с такими объективами достигают в сочетании с поворотными устройствами.

УПРАВЛЕНИЕ КАМЕРАМИ PTZ

УПРАВЛЕНИЕ КАМЕРАМИ ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ ЧЕРЕЗ ИНТЕРНЕТ

С распространением цифровых IP – камер видеонаблюдения, передающих информацию непосредственно по локальной сети Ethernet/WiFi без прокладки специальных коммуникаций, стал актуальным вопрос управления видеокамерами через различные внешние устройства и сеть интернет.

Передача видео и команд управления осуществленная по кабелям общего пользования и, тем более, по радиоканалам имеет недостаточную защищенность, несмотря на распространение различных алгоритмов шифрования. Поэтому такие системы видеонаблюдения получили широкое распространение в частных домах и небольших компаниях. Зачастую они интегрированы в системы безопасности и тревожной сигнализации.

Наиболее простые (бесплатные и условно бесплатные) программы предлагают ограниченный набор функций:

включение/выключение записи;
просмотр изображения в режиме On-Line или из архива;
поиск изображения по нескольким параметрам;
управление поворотом PTZ модуля.

В большинстве случаев для управления применяется WEB-интерфейс с различной степенью автоматизации поиска и настройки камер в сети интернет.

Существует два источника программного обеспечения, которое используется для удаленного управления камерами видеонаблюдения через Интернет.

Первый – ПО, поставляемое компаниями производителями оборудования для видеонаблюдения. Как правило, такое ПО совместимо исключительно с камерами собственного производства. Второй источник – бизнес приложения и их бесплатные версии, которые предлагают широкий выбор функций, в том числе и аналитических и совместимы с большинством популярных брендов.

К таким программам относятся:

NetStation от компании Армо Системс;
CMS от компании VidStar;
Интеллект от компании iTV.

Достаточно установить такое ПО себе на компьютер и к услугам оператора будет довольно внушительный набор функций с возможностью автоматизации множества процессов управления PTZ видеокамерами:

патрулирование;
выбор цели для слежения;
расстановка приоритетов и детализации;
автоматический выбор и активация PTZ камеры видеонаблюдения для ведения цели через несколько зон ответственности.

Так же было разработано много программных модулей для мобильных устройств: смартфонов планшетов и т.п. Их функционал направлен на просмотр изображения и управление PTZ видеокамерами в режиме реального времени. К примеру, программа «Линия 7.0», которая выпускается в различных версиях для наиболее популярных операционных систем: iOS, Android, Windows Phone и Windows Mobile.

УПРАВЛЕНИЕ КАМЕРАМИ ЧЕРЕЗ ОБЛАЧНЫЙ ИНТЕРФЕЙС

Облачные сервисы видеонаблюдения VSaaS являются одной из наиболее перспективных тенденций в видеонаблюдении и удаленном управлении камерами. Обычно облачные сервисы предлагают только возможность удаленного просмотра без функций аналитики и управления. Но известные производители видеокамер по мере выпуска новой продукции включают в функционал и возможность удаленного управления.

Услуги облачного сервиса предлагают такие компании как:

Axis и ее облачный ресурс Axis AVHS;

DSSL – Trassir Cloud;

Отечественные компании - Саттелит Инновация;

Мобильный оператор – Мегафон и т.п.

Таким образом, удаленное управление разнообразными функциями и исполнительными PTZ устройствами видеокамер можно реализовать различными способами, как с привлечением больших средств и специалистов, так и самостоятельно с минимальным бюджетом. Несомненно одно, удаленное управление существенно повысит эффективность системы видеонаблюдения на объекте.

Подключение PTZ видеокамеры наблюдения во многом похоже на подключение стандартной камеры видеонаблюдения. У большинства PTZ видеокамер имеется три разъема: для подключения питания, передачи видео и данных. В некоторых камерах PTZ вы найдете аудио, но это довольно редкий случай.

Первым делом вы должны правильно определить требования к питанию видеокамеры наблюдения PTZ. Большинство таких камер работает от источника постоянного тока 24 В или 12 В. Вы должны также проверить требования видеокамеры к ампертражу. Так как имеют встроенный мотор, они потребляют большее количество тока. Например, если в характеристиках видеокамеры наблюдения с функциями PTZ указано значение 12 V DC / 2 A, вы должны обеспечить ей потребление тока силой по крайней мере 4 A.

После того, как вы подключили питание, теперь нужно подсоединить провода для передачи видео. Часто в управляемых видеокамерах для передачи видео используются . Многие установщики систем видеонаблюдения для подключения к камерам PTZ используют кабель категории 5 (CAT5). Используйте парный кабель CAT5 для передачи питания и одножильный для передачи видеосигнала.

Если ваша поворотная видеокамера наблюдения имеет поддержку аудио, вы можете присоединить пару кабелей для передачи аудио. Во многих случаях при установке видеокамер наблюдения инженеры используют кабели категории CAT5 для передачи не только видео и данных, но и аудиосигнала.

В последнюю очередь подсоединяются провода для передачи данных. По ним передаются команды, которые, например, заставляют камеру вращаться. RS485 является очень распространенным интерфейсом, используемым для передачи данных. Вы можете использовать джойстик или для управления камерой PTZ. Но вы должны проверить, являются ли они совместимыми с друг с другом. В большинстве PTZ камер используется протокол Pelco, его также должны поддерживать видеорегистраторы и контроллеры. Вы должны установить PTZ ID, скорость передачи данных и протокол.

Для того, чтобы запрограммировать камеру PTZ, возможно, потребуется открыть ее корпус. Внутри вы найдете блок перемычек, известный также как DIP-switch. С его помощью можно запрограммировать PTZ ID, скорость передачи и протокол. В настройках видеорегистратора перейдите в главное меню, найдите конфигурации PTZ и скопируйте те же значения. Если вы используете джойстик, измените настройки с помощью комбинаций кнопок.

Мы желаем вам успехов в подключении видеокамеры наблюдения с функциями Pan Tilt Zoom.

Источник cctvdvrsystem.co.uk. Перевод статьи выполнила администратор сайта Елена Пономаренко