способ многоканального видеоаудионаблюдения и реализующая его интегрированная высокочастотная система

Формула изобретения

1. Способ многоканального видеоаудионаблюдения, заключающийся в том, что осуществляют наблюдение за состоянием объекта посредством блоков видеоаудионаблюдения, включающих 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.

2. Способ многоканального видеоаудионаблюдения по п.1, отличающийся тем, что компьютер архивирует изображения от видеокамер, синхронизированные со звуком.

3. Система многоканального видеоаудионаблюдения за состоянием объектов, содержащая пульт управления, блок питания, блоки видеонаблюдения, каждый из которых содержит видеокамеру и микрофон, кабельные передатчики, предназначенные для преобразования низкочастотного видеоаудиосигнала в высокочастотный модулированный телевизионный сигнал, блок сложения диапазонов и единую телевизионную кабельную магистраль, образованную коаксиальным кабелем, при этом блок питания подсоединен к единой кабельной магистрали с возможностью подачи питания по коаксиальному телевизионному кабелю на кабельные передатчики и видеокамеры с микрофонами, вход блока сложения диапазонов связан с выходами кабельных передатчиков, к каждому из которых подключена соответствующая видеокамера с микрофоном, выход блока сложения диапазонов подключен к единой кабельной магистрали, которая подключена к входу телевизионного приемника или компьютера, снабженного платой расширения, позволяющей принимать и выводить одновременно на экран изображения нескольких объектов наблюдения.

4. Система многоканального видеоаудионаблюдения по п.3, отличающаяся тем, что видеокамеры размещены в вандалозащищенных кожухах.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам и системам многоканального видеоаудионаблюдения и может быть использовано, в частности, для круглосуточной охраны технических помещений, подъездов жилых домов, лестничных площадок, прилегающих к жилым домам территорий, автостоянок, технических объектов, памятников культуры и т.п.

Известны системы видеоаудионаблюдения, реализующие способ, содержащие камеру, передающую телевизионный сигнал через телефонную сеть (с использованием модема) или по телевизионному каналу (US №4916737).

Известна система телевидеоаудионаблюдения, которая может быть использована для охраны помещений, автомобилей и других объектов. Система обеспечивает адаптацию (согласование по включению и способам воспроизведения) устройств, отвечающих за прием, управление, обработку информации от систем телевидеоаудионаблюдения со стандартными бытовыми системами записи и воспроизведения. Выполнение устройства сопряжения позволяет системе телевидеоаудионаблюдения обеспечить возможность использования ее в качестве бытовой системы наблюдения и охраны. Телевизионный сигнал с каждой из камер наблюдения поступает на устройство сопряжения, которое согласует по включению, воспроизведению (записи) и выбору изображения от N камер с воспроизводящей (телевизор) или записывающей (видеомагнитофон) системой. Блок выбора обеспечивает согласование выбранных каналов с помощью управляющего сигнала. Блок управления обеспечивает согласованное включение камер и воспроизведение (запись) с помощью управляющего сигнала. Выполнение устройства сопряжения обеспечивает возможность использования бытовой телевизионной и видеотехники в системе наблюдения (RU №2129304, 1999 г.).

Известна система, используемая как охранное средство для закрытых жилых и нежилых помещений, открытых периметров складов, гаражей, административных и производственных зданий, а также видеодомофонов и реализуемый ей способ. Эта система обеспечивает использование коаксиальной разводки коллективной антенны для передачи телевизионного сигнала на телевизоры пунктов наблюдения без создания помех на сигналы телевизионных станций вещания. Система содержит телевизоры, кабельные распределители, блок видеоаудионаблюдения, узел согласования телевизионного сигнала, подводящий кабель, усилитель подводящего кабеля, причем блок видеоаудионаблюдения включает видеокамеру, микрофон, преобразователь видеосигнала, усилитель, модулятор, управляющий фильтр, управляемый фильтр, гетеродин, а узел согласования телевизионного сигнала включает частотно-независимый аттенюатор, амплитудный выравниватель и блок подмешивания сигнала (RU №2149460, 2000 г.).

Наиболее близким аналогом является способ видеоаудионаблюдения, который заключается в том, что одновременно с визуальным наблюдением за состоянием объекта осуществляют звуковое наблюдение и при одновременном визуально-звуковом наблюдении охранной системой одновременно используют телевизионную кабельную сеть объекта. Устройство для осуществления способа содержит видеокамеры, микрофоны, блоки формирователя радиочастотного телевизионного модулированного сигнала, блок приемника телевизионного сигнала, широкополосный видеоусилитель и пульты для телевизионных приемников абонентов кабельной телевизионной сети (RU №2153567, 2000 г.).

Описанный выше ближайший аналог обеспечивает создание телевизионной системы наблюдения, реализующей способ видеоаудионаблюдения с использованием коаксиальной разводки коллективной антенны для передачи одного телевизионного сигнала на два и более бытовых телевизоров. Ближайший аналог не предназначен для сведения информации в единый пункт охраны (диспетчерскую) и не обеспечивает прием видеоаудиосигнала от нескольких видеокамер с микрофонами на один блок видеоаудионаблюдения (или на несколько блоков) с возможностью прослушивания по выбору оператора звуковой обстановки с выбранного объекта.

Задачей, решаемой предлагаемыми изобретениями, является устранение недостатков ближайшего аналога.

Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретений, является обеспечение передачи изображения и звука в реальном масштабе времени от нескольких видеокамер с микрофонами через единую многоканальную системную магистраль (коаксиальный кабель) в пункт охраны (диспетчерскую). При этом предлагаемый способ и система обеспечивают расширение возможностей системы за счет передачи по одному коаксиальному кабелю до 64 синхронизированных со звуком видеосигналов (цветных PAL или черно-белых, микрофон с АРУ и регулировкой АЧХ и чувствительности). Видеосигналы, синхронизированные со звуком, могут быть выведены на один монитор или, если их более 16, на несколько мониторов (для обеспечения восприятия соответственно одним, двумя или несколькими операторами).

Новизна предлагаемых изобретений заключается в том, что в отличие от указанных выше аналогов и ближайшего аналога, предлагаемые технические решения позволяют использовать единую магистраль, образованную коаксиальным кабелем, для высококачественной одновременной передачи к единому пульту управления сигналов от нескольких блоков видеоаудионаблюдения, находящихся в разных местах.

Возможность передачи нескольких высокочастотных сигналов по одному коаксиальному кабелю известна из уровня техники. Однако попытки осуществить передачу от нескольких видеокамер, находящихся на разном расстоянии от единого пункта наблюдения, наталкивались на ряд технических трудностей, не позволяющих получить качественную передачу сигнала от нескольких видеокамер на единый пульт наблюдения. В частности, к таким трудностям относятся различия в уровне суммируемого сигнала и группового спектра телевизионных сигналов в блоке сложения диапазонов (сумматоре), наличие в системе побочных излучений, дающих помехи на телевизионные радиочастотные сигналы, стоящие выше по частоте, чем телевизионный сигнал, передаваемый с какой-либо видеокамеры, рассогласование волнового сопротивления магистрали и, как следствие, наличие перекрестных помех, переотражений, затуханий и биений других сигналов магистрали. При наличии разветвленной коаксиальной магистрали, содержащей кабельные передатчики, сумматоры, усилители, видеокамеры, микрофоны имеется необходимость обеспечить их питание, при этом требуется достаточно сложный и трудоемкий расчет падения напряжения на разных типах кабеля и разных длинах магистрали для того, чтобы обеспечить реализуемость способа и работоспособность системы.

Расширение возможностей, получаемых в результате использования изобретений, достигается за счет передачи информации по многоканальной системной магистрали, подключенной к персональному компьютеру, который осуществляет одновременный показ в различных режимах видеоинформации с камер наблюдения, выборочный (по команде оператора переключение на один канал с выводом видео- и аудиосигнала на монитор) или по заданному циклу аудиомониторинг с микрофонов камер.

Кроме того, предлагаемая система обеспечивает возможность наращивания объема простым подключением дополнительных устройств - отдельных модулей видеоаудионаблюдения без капиталовложений в проводные коммуникации. Такая возможность реализуется за счет того, что все информационные потоки осуществляются независимо друг от друга с разделением по частоте в едином магистральном коаксиальном кабеле, а питание осуществляют по центральной жиле коаксиального кабеля единой кабельной магистрали, то есть отбор питания осуществляется с центральной жилы того же коаксиального кабеля.

Из уровня техники известны мультиплексоры для полиэкранного отображения изображений на одном экране. В известных системах это может быть реализовано за счет программного (компьютерные системы) или аппаратного исполнения, за счет их комбинации и т.п. Однако в отличие от предлагаемых изобретений, в известных системах каждый видеосигнал от видеокамеры до мультиплексора доставляется по отдельному физическому каналу, то есть для реализации системы требуется по одному коаксиальному кабелю (витой паре, оптоволокну и т.п.) на каждую камеру. Кроме того, по отдельным проводам подается питание, по отдельным каналам - звук от микрофонов, управление объективом и др.

В предлагаемых изобретениях все перечисленные функции, включая подачу питания, реализуются всего в одном коаксиальном кабеле для всех видеокамер, микрофонов и устройств в системе, что существенно упрощает и удешевляет предлагаемые способ и систему.

Для способа поставленные задачи с достижением технического результата решаются за счет того, что осуществляют видеоаудионаблюдение за S объектами посредством блоков видеоаудионаблюдения, каждый из которых содержит видеокамеру и микрофон, преобразуют полученный низкочастотный видеоаудиосигнал в высокочастотный телевизионный модулированный сигнал, согласуют его (по сопротивлению) с единой кабельной магистралью - коаксиальным кабелем и суммируют полученный высокочастотный телевизионный модулированный сигнал с высокочастотными телевизионными модулированными сигналами, передаваемыми по единой магистрали от других блоков видеоаудионаблюдения, одновременно выравнивая уровни каждого входящего и суммируемого сигналов, при этом полученные независимые S сигналы передают на вход пульта управления по коаксиальному кабелю единой кабельной магистрали.

В качестве пульта управления целесообразно использовать компьютер с программно-аппаратным мультиплексором с возможностью синхронизации аудиоканала и цифровой записи.

Технический результат для системы многоканального видеоаудионаблюдения достигается за счет того, что система содержит:

- инжектор питания (блок питания с фильтром);

- пульт управления;

- блоки видеоаудионаблюдения с видеокамерой и микрофоном;

- кабельный передатчик - формирователь магистрали для преобразования низкочастотного видеоаудиосигнала в высокочастотный модулированный телевизионный сигнал;

- телевизионную кабельную магистраль,

при этом пульт управления последовательно соединен с каждым кабельным передатчиком, в систему введен блок сложения диапазонов (сумматор) видеоаудиосигналов от кабельных передатчиков, встроенный в телевизионную кабельную магистраль, образованную коаксиальным кабелем, вход каждого кабельного передатчика подключен к выходу соответствующей видеокамеры и микрофона, а выход кабельного передатчика подключен к входу блока сложения диапазонов, инжектор питания, представляющий собой блок питания с фильтром, предназначен для подачи питания на элементы системы, а именно кабельные передатчики и видеокамеры с микрофонами, причем блок питания (постоянного тока) через фильтр, обеспечивающий непропускание телевизионных сигналов в блок питания и их незатухание, подключен к центральной жиле коаксиального кабеля.

В качестве блока управления используют персональный компьютер с платой расширения, позволяющей принимать и выводить одновременно на экран изображения нескольких объектов наблюдения (программно-аппаратный мультиплексор) с возможностью синхронизации аудиоканала и цифровой записи.

Блок сложения диапазонов (сумматор) характеризуется тем, что он дополнительно содержит регулятор уровня по одному входу для выравнивания уровней входящих и суммируемого сигналов, кроме того, упомянутый блок содержит цепь прохода питания.

Техническое решение, обусловившее введение в состав блока сложения диапазонов (сумматора) цепи прохода питания, связано с тем, что для работы системы необходимо обеспечить прохождение тока в несколько ампер по центральной жиле коаксиального кабеля без внесения помех в работу блока сложения диапазонов (сумматора), при этом решалась задача создания компактного устройства, не усложняющего систему наличием дополнительных элементов. Использовать в изобретении известные ферритовые сумматоры не представляется возможным из-за того, что при требуемых значениях силы тока они намагничиваются и перестают работать, а полосковые или фильтровые сумматоры либо не предназначены для пропускания постоянного тока, либо также неработоспособны при требуемых значениях силы тока (“горят”).

Кабельный передатчик предназначен для преобразования видео- и аудиосигналов в радиочастотный телевизионный сигнал, его “подмешивания” в кабельную коаксиальную магистраль для последующего просмотра на телевизионных приемниках, телевизионных тюнерах компьютеров или иных телевизионных устройствах. Кабельный передатчик обеспечивает:

- отсутствие рассогласования волнового сопротивления магистрали и, как следствие, отсутствие перекрестных помех, переотражений, затуханий и биений других сигналов магистрали;

- отсутствие помех на вышестоящих по частоте телевизионных сигналах магистрали;

- возможность выравнивания уровня с групповым спектром телевизионных сигналов и, как следствие, нормальная работа последующего оборудования магистрали (магистральные телевизионные усилители, эквалайзеры, делители, ответвители и т.п.);

- питание самого себя, телевизионной камеры (видеокамеры) и т.д. от произвольного напряжения питания в магистрали. Отсутствует необходимость трудоемкого расчета падения напряжения на разных типах кабеля и разных длинах магистрали;

- нормальное прохождение сигналов (поднесущих частот) обратного управления в магистрали, то есть сигналов от потребителя к источникам.

Кабельный передатчик включает в себя блок фильтрации системы подачи питания, а также последовательно соединенные TV модулятор, фильтр гармоник (ФВЧ), усилитель высокой частоты и аттенюатор. TV модулятор предназначен для переноса спектра телевизионного низкочастотный сигнала на радиочастоту TV сигнала (аудио- и видеорадиочастотного телевизионного сигнала), при этом на вход кабельного передатчика подают низкочастотный телевизионный сигнал с выхода видеокамеры и низкочастотный сигнал с выхода микрофонного усилителя, на вход которого поступает сигнал с микрофона. Блок фильтрации системы подачи питания включает в себя последовательно соединенные блок заградительной фильтрации телевизионных сигналов при отборе тока питания, блок заградительной фильтрации сигналов обратной связи и управления магистрали и стабилизатор, при этом вход блока фильтрации системы подачи питания соединен с центральной жилой магистрали, по которой поступает питание от источника питания системы. К выходу блока фильтрации системы подачи питания подключены системы питания видеокамеры, микрофона, микрофонного усилителя низкой частоты и усилителя высокой частоты кабельного передатчика. Выход аттенюатора кабельного передатчика соединен с входом блока сложения диапазонов (сумматора).

Видеокамеры могут быть оснащены поворотными устройствами и трансфокаторами, могут иметь угол обзора 90°-150° и размещаться в вандалозащищенных кожухах.

Пульт управления включает в себя персональный компьютер с программно-аппаратным мультиплексором с синхронизированным аудиоканалом и цифровой записью. Компьютер содержит цветной (или черно-белый) монитор, выполняющий функцию блока визуализации, многоканальный высокочастотный коммутатор, модем, плату ввода многоканального высокочастотного видеосигнала, плату ввода многоканальных низкочастотных видео- и аудиосигналов, контроллер связи управления по телефонным каналам общего пользования и устройство ввода информации, соединенные с процессором компьютера посредством шины данных, и плату расширения.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображено:

на фиг.1 - принципиальная схема телевизионной видеоаудиосистемы охраны домов с единой диспетчерской;

на фиг.2 - модуль видеоаудионаблюдения, включающий блок видеоаудионаблюдения с видеокамерой и микрофоном, подключенный к магистрали посредством кабельного передатчика и блока сложения диапазонов;

на фиг.3 - блок питания с инжектором питания системы видеоаудионаблюдения, объединенным с блоком сложения диапазонов.

Система представляет собой комплекс, размещаемый на обслуживаемой территории и построенный по модульному принципу. Все оборудование соединяется между собой единым коаксиальным кабелем в произвольную конфигурацию. Весь информационный обмен и электропитание производится также по единому коаксиальному кабелю. Удаление видеокамер от пункта охраны предпочтительно до 5 км.

Способ многоканального видеоаудионаблюдения, реализуемый предлагаемой системой, заключается в том, что осуществляют видеоаудионаблюдение за состоянием S объектов. Система содержит S блоков видеоаудионаблюдения, каждый из которых включает видеокамеру 1 и микрофон 2. Полученный низкочастотный сигнал от каждой из S видеокамер 1 с микрофоном 2 (или от видеокамеры 1 и микрофонного усилителя НЧ 3) преобразуют в высокочастотный телевизионный модулированный сигнал. Полученный сигнал вводят через блок сложения диапазонов 4 (сумматор) в телевизионную кабельную магистраль 5, образованную коаксиальным кабелем, по которой в конечном итоге передается S высокочастотных телевизионных модулированных сигналов, имеющих каждый свою несущую частоту. В качестве одного из элементов блока сложения диапазонов 4 могут быть использованы, например, циркулятор, направленный ответвитель и т.п. С выхода блока сложения диапазонов 4, встроенного в коаксиальную магистраль 5, высокочастотные сигналы поступают на вход пульта управления 6, включающего в себя компьютер 7 или телевизионный приемник, снабженные платой расширения, позволяющей принимать и выводить одновременно на экран изображения нескольких объектов наблюдения. Персональный компьютер архивирует изображения от видеокамер, синхронизированные со звуком.

Питание элементов системы, реализующей описанный способ, осуществляется от единого блока питания 8 по центральной жиле коаксиального кабеля магистрали 5.

Интегрированная высокочастотная система многоканального видеоаудионаблюдения содержит блоки видеоаудионаблюдения с видеокамерой 1 и микрофоном 2, кабельный передатчик 6, служащий для преобразования низкочастотного видеоаудиосигнала в высокочастотный модулированный телевизионный сигнал с заданной несущей частотой, телевизионную кабельную магистраль 5 и пульт управления 6 с блоком визуализации и/или записи (в качестве которого может быть использован, например, компьютер).

Видеокамеры 1 могут иметь угол обзора 150° или угол обзора 90° и размещаться в вандалозащищенных кожухах (не показаны). При необходимости видеокамеры могут иметь объектив PIN HOLE диаметром 0,8 мм с углом зрения 90°. Это дает возможность в деталях, с хорошей идентификацией личности рассмотреть и прослушать, что происходит в холле подъезда.

Система, установленная, например, в многоподъездном доме (см. фиг.1), состоящем, к примеру, из подъездов и автомобильной стоянки, имеет S видеокамер 1 и микрофонов 2 (по числу объектов мониторинга). Выход каждого блока видеоаудионаблюдения (видеокамеры и микрофона) соединен с входом кабельного передатчика 8 - формирователя магистрали для преобразования низкочастотного сигнала от видеокамер 1 с микрофонами 2 в высокочастотный телевизионный модулированный сигнал.

Кабельный передатчик 8 - формирователь сигнала для магистрали осуществляет преобразование низкочастотных видео- и аудиосигнала, поступающих с видеокамеры 1 с микрофоном 2, в высокочастотный модулированный телевизионный сигнал, то есть формирует радиочастотный (40 МГц - 400 МГц) телевизионный сигнал и транслирует его в один коаксиальный телевизионный кабель 4 (системную магистраль 5).

Кабельный передатчик 6 включает в себя блок фильтрации системы подачи питания, а также последовательно соединенные TV модулятор 16, фильтр гармоник (ФВЧ) 17, усилитель высокой частоты 18 и аттенюатор 19. TV модулятор 16 предназначен для переноса спектра телевизионного низкочастотный сигнала на радиочастоту TV сигнала (аудио- и видеорадиочастотного телевизионного сигнала), при этом на вход кабельного передатчика 6 подают низкочастотный телевизионный сигнал с выхода видеокамеры 1 и низкочастотный сигнал с выхода микрофонного усилителя 3, на вход которого поступает сигнал с микрофона 2. Блок фильтрации системы подачи питания включает в себя последовательно соединенные блок 20 заградительной фильтрации телевизионных сигналов при отборе тока питания, блок 21 заградительной фильтрации сигналов обратной связи и управления магистрали и стабилизатор 22, при этом вход блока фильтрации системы подачи питания (блок 20 заградительной фильтрации телевизионных сигналов) соединен с центральной жилой магистрали, по которой поступает питание от источника питания системы. К выходу блока фильтрации системы подачи питания (стабилизатору 22) подключены системы питания видеокамеры 1, микрофона 2, микрофонного усилителя низкой частоты 3 и усилителя высокой частоты кабельного передатчика 18. Выход аттенюатора 19 кабельного передатчика соединен с входом блока сложения диапазонов (сумматора) 4.

Телевизионная кабельная магистраль 5 образована коаксиальным кабелем с разъемами (или зажимами), расположенными на стыках участков магистрали. Телевизионные сигналы с выходов S кабельных передатчиков 6 поступают на вход блока сложения диапазонов 4, на выходе с которого получают комплексный видеоаудиосигнал от всех видеокамер с микрофонами, находящихся на объектах. Блок сложения диапазонов 4 (сумматор) содержит цепь прохода питания в обход собственно цепей суммирования, представляющую собой блок пропускания постоянного тока 14 (дроссель) и дополнительно содержит регулятор 15 уровня по одному входу для выравнивания уровней входящих и суммируемого сигналов.

Полученный комплексный видеосигнал поступает на вход пульта управления 6, включающего в себя компьютер 7 с монитором (цветным или черно-белым). Компьютер оснащен телевизионной (TV-) платой расширения, которая осуществляет демодуляцию принятых телевизионных сигналов и разделение на S низкочастотных сигналов для одновременной подачи нескольких изображений на экран монитора.

Цветной ВЧ монитор компьютера выполняет функцию блока визуализации. На монитор выводится информация от одной до S видеокамер (количество “картинок” определяется возможностями оператора воспринимать визуальную информацию). Монитор имеет видеоаудиовыход на магнитофон или плату НЧ видеоввода, возможна также параллельная работа с компьютером, автосвитчинг с программируемым временем перелистывания каналов (система автоматического переключения каналов телевизора, используемого как ВЧ монитор).

ВЧ коммутатор коаксиальных магистралей для ВЧ мониторов позволяет принимать до 512 ВЧ видеосигналов с управлением от последовательного порта (RS-232) или от платы ввода ВЧ видеосигналов в персональный компьютер (ВЧ мультиплексор).

По команде оператора (щелчок “мыши” по соответствующему сектору экрана монитора) на монитор выводится один из каналов, то есть информация от выбранного блока видеоаудионаблюдения, при этом поступает полный видеоаудиосигнал и обеспечивается, наряду с просмотром “картинки”, прослушивание звуковой обстановки от микрофона любой видеокамеры.

Блок питания 12 подключают к системе энергоснабжения и через инжектор питания 13 (фильтр) к коаксиальному кабелю (магистрали 5), что позволяет обеспечить питанием все компоненты системы. Фильтр 13 предназначен для непропускания TV сигналов в блок питания и их незатухания, а также для согласования волнового сопротивления с магистралью.

Таким образом, обеспечивается ввод питания в центральную жилу коаксиального кабеля (для камер, кабельных передатчиков и т.д.). Ввод питания от источника питания может быть конструктивно совмещен с блоком сложения диапазонов 4 для развязки по питанию магистрали и входа в пульт управления.

Пульт управления с оборудованием для наблюдения и записи может быть оборудован в любом выделенном для этого месте, например, в диспетчерской.