Đề tài: Nghiên cứu hệ thống giám sát trên nền Camera IP, HOT

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI
KHOA SAU ĐẠI HỌC
LUẬN VĂN THẠC SỸ
NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
Tên đề tài: “Nghiên cứu hệ thống giám sát trên nền Camera IP”
Chuyên ngành: Điện tử Khóa: 2014-2016 Mã: 14K1201005
Họ tên học viên: BÙI HOÀNG HẢI
Họ tên người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. PHẠM VĂN BÌNH
Hà nội, 2016

GVHD: PGS.TS.Phạm Văn Bình
Học viên: Bùi Hoàng Hải
Mục lục
Mục lục
Lời cảm ơn
Lời cam đoan
Danh mục các từ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ
Mở đầu...................................................................................................................1
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ CAMERA ........................................................2
1.1. Khái niệm:....................................................................................................2
1.2. Cấu tạo và nguyên lý chung:.........................................................................2
1.3. Phân loại Camera: ........................................................................................2
1.3.1.Phân loại theo kỹ thuật đường truyền: ....................................................2
1.3.2.Phân loại theo kỹ thuật hình ảnh:............................................................3
1.3.3.Phân loại theo tính năng sử dụng:...........................................................4
1.3.4.Phân loại theo công nghệ cảm biến:........................................................5
1.4. Thông số của camera....................................................................................7
1.4.1.Chất lượng hình ảnh: ..............................................................................7
1.4.2.Điều kiện hoạt động: ..............................................................................8
1.4.3.Góc quan sát:..........................................................................................9
1.4.4.Các thông số khác: ...............................................................................10
1.5. Camera kết hợp truyền dẫn:........................................................................10
1.5.1. Giải pháp sử dụng tín hiện tương tự (Analog CCTV System):.............10
1.5.2. Giải pháp hỗn hợp (Hybrid Solution):..................................................10
1.5.3. Giải pháp số hóa toàn bộ (Total network IP solution): .........................10
1.5.4. So sánh ưu nhược điểm các giải pháp:.................................................11
1.6. Các chuẩn nén tín hiệu số:..........................................................................13
1.6.1.Chuẩn MJPEG:.....................................................................................13
1.6.2.Chuẩn MPEG-2:...................................................................................14
1.6.3.Chuẩn MPEG-4:...................................................................................14
1.6.4.Chuẩn H.264: .......................................................................................15
1.7. Hệ thống lưu trữ hình ảnh DVR:.................................................................16

1.7.1.Phân loại đầu ghi hình DVR:................................................................17
1.7.2.Thông số đầu DVR:..............................................................................18
1.8.Kết luận .....................................................................................................21
CHƯƠNG II: CAMERA IP................................................................................22
2.1. Khái niệm:..................................................................................................22
2.2. Cấu tạo camera IP: .....................................................................................24
2.3. Cấu trúc Camera IP: ...................................................................................26
2.4. Nguyên lý hoạt động của IP camera:...........................................................26
2.5. Phân loại Camera IP:..................................................................................27
2.5.1. Camera IP thông thường:.....................................................................27
2.5.2.Camera IP wifi: ....................................................................................27
2.6. Công nghệ truyền dẫn Camera IP: ..............................................................27
2.6.1.PoE(Power over Ethernet) – Cung cấp nguồn qua mạng:......................27
2.6.2.EoC (Ethernet over Coax) – Truyền dữ liệu qua cáp đồng trục:............29
2.6.3.PLC (Power Line Comunication) – Truyền thông qua đường điện: ......30
2.7. Thiết bị lưu trữ hình ảnh NVR(Network Video Recorder): .........................31
2.8. Thiết bị lưu trữ hình ảnh HVR (Hyper Video Recorder):............................32
2.9. Kết luận:.....................................................................................................33
CHƯƠNG III: HỆ THỐNG GIÁM SÁT CAMERA.........................................34
3.1. Định nghĩa chung: ......................................................................................34
3.2. Phạm vi ứng dụng:......................................................................................34
3.3. Cấu trúc một hệ thống giám sát: .................................................................35
3.3.1.Khối ghi nhận hình ảnh: .......................................................................35
3.3.2.Khối truyền tải tín hiệu:....................................................................35
3.3.3.Khối xử lý và điều khiển: ....................................................................35
3.3.4.Khối ghi nhận và lưu trữ :.....................................................................36
3.3.5.Khối hiển thị và quan sát: ................................................................36
3.4. Chức năng của hệ thống camera: ................................................................37
3.4.1.Chức năng giám sát: ..........................................................................37
3.4.2.Chức năng truyền dẫn:..........................................................................37
3.4.3.Chức năng xử lý thông tin: ...................................................................37
3.4.4.Chức năng hiển thị: ..............................................................................37
3.5. Hệ thống Camera Analog: ..........................................................................39
3.5.1.Định nghĩa:...........................................................................................39

3.5.2.Thành phần hệ thống Camera Analog:..................................................39
3.5.3.Nguyên lý hoạt động: ...........................................................................39
3.5.4.Một số mô hình giám sát sử dụng hệ thống Camera Analog: ................40
3.5.5.Ưu nhược điểm của hệ thống Camera Analog: .....................................43
3.6. Hệ thống camera IP:...................................................................................43
3.6.1.Định nghĩa:...........................................................................................43
3.6.2.Thành phần hệ thống Camera IP:..........................................................44
3.6.3.Nguyên lý hoạt động: ...........................................................................45
3.6.4.Hệ thống camera IP hiện đại:................................................................46
3.6.5.Hệ thống mạng máy tính phục vụ giám sát từ xa: .................................46
3.6.6.Ưu nhược điểm của hệ thống camera IP: ..............................................47
3.7. Kết luận:.....................................................................................................49
CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CAMERA IP.....................................50
4.1. Yêu cầu hệ thống:.......................................................................................50
4.2. Lợi ích của việc lắp đặt hệ thống camera tại cửa hàng: ...............................50
4.3. Sơ đồ hệ thống:...........................................................................................51
4.4. Tính toán sơ bộ:..........................................................................................52
4.4.1. Tính toán ống kính camera: .................................................................52
4.4.2. Tính toán đường truyền và dung lượng ổ lưu trữ: ................................58
4.5. Xây dựng hệ thống: ....................................................................................59
4.6. Sử dụng hệ thống:.......................................................................................62
4.7. Kết luận:.....................................................................................................68
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ............................................69
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................70

Lời cảm ơn
Sau một thời gian nghiên cứu và làm việc khẩn trương dưới sự hướng dẫn tận
tình của PTS.TS.PhạmVăn Bình luận văn này đã được hoàn thành.
Tôi chân thành cảm ơn PGS.TS. Phạm Văn Bình đã trực tiếp hướng dẫn tôi
hoàn thành luận văn này. Tôi cũng bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Viện sau đại
học, các thầy giáo, cô giáo Khoa Điện tử Viễn thông - Viện Đại học mở Hà Nộiđã
giúp đỡ tôi rất nhiều trong việc thực hiện điều tra, tìm hiểu về các kiến thức chuyên
môn, tài liệu nghiên cứu để tôi có thể hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình.
Tôi cũng chân thành cảm ơn tất cả bạn bè, đồng nghiệp và gia đình đã dành
tình cảm, động viên, tạo điều kiện để tôi đạt được kết quả như ngày hôm nay.
Trong quá trình nghiên cứu, luận văn không tránh khỏi khiếm khuyết. Kính
mong sự chỉ dẫn và góp ý của các thầy giáo, cô giáo và các đồng nghiệp để kết quả
nghiên cứu tiếp theo được hoàn thiện hơn.
Tác giả: Bùi Hoàng Hải
Lớp: Kỹ thuật Điện tử – Khóa: 2014-2016
Khoa: Điện tử - Viễn thông
Viện: Đại học Mở - Hà Nội
Hà Nội, ngày 6 tháng 12 năm 2016

Lời cam đoan
Sau gần hai năm học tôi lựa chọn đề tài “Nghiên cứu hệ thống giám sát
trên nềnCamera IP” làm đề tài luận văn tốt nghiệp. Đến nay tôi đã hoàn thành
xong đề tài, đây là kết quả nỗ lực của bản thân và sự hướng dẫn tận tình của
PGS.TS.Phạm Văn Bình.
Tôi cam đoan những gì mà tôi viết trong luận văn này là do sự tìm hiểu và
nghiên cứu của bản thân; mọi kết quả nghiên cứu cũng như ý tưởng của các tác giả
khác nếu có đều được trích dẫn nguồn gốc cụ thể.
Luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng tôi, cho đến nay chưa được
bảo vệ tại bất kỳ một hội đồng bảo vệ luận văn thạc sỹ nào và chưa được công bố
trên bất kỳ một phương tiện thông tin nào.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những gì mà tôi đã cam đoan ở trên đây.
Hà Nội, ngày 6 tháng12 năm 2016
Người cam đoan
Bùi Hoàng Hải

Danh mục các từ viết tắt
TT Nội dung viết tắt Nghĩa đầy đủ
1 IP Internet Protocol
2 CCD Charge Couple Device
3 CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
4 CCTV Closed Circuit Television
5 DVR Digital Video Recorder
6 NVR Network Video Recorder
7 HVR Hyper Video Recorder
8 PoE Power over Internet
9 EoC Ethernet over Coax
10 PLC Power Line Communication
11 LAN Local Area Network
12 WAN Wide Area Network
13 GAN Global Area Network
14 MAN Metropolian Area Network
15 PTZ Pan-Tilt-Zoom
16 IR Infrared
17 Fps Frame per second
18 DNS Domain Name System
19 MJPEG Morgan Joint Photographic Experts Group
20 MPEG Moving Picture Experts Group
21 PSE Power Sourcing Equipment

Danh mục các bảng
Bảng 1.1: Bảng quy đổi thông số ống kính ..............................................................9
Danh mục các hình vẽ
Hình 1.1: Góc quan sát ..........................................................................................10
Hình 1.2: Phương thức truyền dẫn dữ liệu .............................................................13
Hinh 1.3:So sánh các chuẩn nén ............................................................................16
Hình 2.1: IP Camera..............................................................................................22
Hình 2.2: Kỷ nguyên của các hệ thống giám sát ....................................................24
Hình 2.3: Fixed lens ..............................................................................................25
Hình 2.4 :Varifocal lens.........................................................................................25
Hình 2.5: Zoom lens..............................................................................................26
Hình 2.6: Cấu trúc của CameraIP ..........................................................................26
Hình 2.7: Đầu ghi hình NVR.................................................................................31
Hình 2.8: Đầu ghi hình HVR.................................................................................32
Hình 3.1: Theo dõi trực tiếp không cần ghi hình....................................................40
Hình 3.2: Theo dõi và ghi hình dung đầu ghi.........................................................41
Hình 3.3: Theo dõi và ghi hình dung card DVR.....................................................41
Hình 3.4: Theo dõi từ xa qua mạng dung đầu DVR ...............................................42
Hình 3.5: Mô hình và các thành phần hệ thống Camera IP.....................................44
Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống Camera IP.....................................45
Hình 4.1: Sơ đồ hệ thống camera giám sát cửa hàng..............................................51
Hình 4.2 : Góc quan sát camera .............................................................................53
Hình 4.3: Calculate f from object size and L..........................................................55
Hình 4.4: Calculate L from object size and f..........................................................56
Hình 4.5: Calculate Angle of view from f and L....................................................57
Hình 4.6: Tính toán tiêu cự ống kính camera lắp đặt..............................................58
Hình 4.7: Tính toán dung lượng ổ lưu trữ và đường truyền....................................58
Hình 4.8: Đầu thu FOSCAM FN3104H................................................................60
Hình 4.9: Camera IP wireless Vantek ....................................................................62

Học viên: Bùi Hoàng Hải 1
Mở đầu
Xu hướng phát triển công nghệ giám sát đang là cuộc cách mạng công nghệ
cao hiện nay trên thế giới. Một loạt giải pháp được kết hợp trong giám sát nhằm đưa
ra các biện pháp đảm bảo an toàn cho xã hội và an ninh quốc gia. Chính vì vậy việc
sử dụng hệ thống giám sát là sự lựa chọn tối ưu và được ứng dụng rộng rãi trên thế
giới nói chung và Việt Nam nói riêng do những lợi ích to lớn mà công nghệ này
mang lại đối với sự phát triển khoa học công nghệ và kinh tế xã hội. Các hệ thống
giám sát sử dụng camera được đưa vào sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau của
đời sống như: hệ thống camera giám sát giao thông, hệ thống camera giám sát
cho gia đình, siêu thị, trường học…
Trong tương lai gần, camera quan sát được ứng dụng phổ biến trong tất cả các
căn nhà và các công ty trong việc giám sát, quản lý và bảo vệ tài sản. Dưới sự hỗ
trợ của camera quan sát thì việc giám sát giao thông trên các tuyến đường, giám sát
an ninh tại các khu vực nhạy cảm trong thành phố và quản lý nhân sự tại các công
ty trở nên đơn giản và hiệu quả.
Bài luận văn nghiên cứu các công nghệ giám sát dùng camera. Các yêu cầu,
công cụ và triển khai thiết kế hệ thống giám sát. Nội dung được trình bày thành 4
chương:
Chương I : Tổng quan về camera
Chương II: Camera IP
Chương III: Hệ thống Camera
Chương IV: Thiết kế hệ thống giám sát Camera IP
Em xin cảm ơn PGS.TS.Phạm Văn Bình đã hướng dẫn giúp đỡ em trong quá
trình hoàn thành luận văn này. Bài luận văn khó tránh khỏi sai sót mong hội đồng
thẩm định góp ý để em có thể hoàn thiện hơn trong bài viết và phát triển đề tài này.

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ CAMERA
1.1. Khái niệm:
Camera là một thiết bị ghi hình.Một chiếc Camera có thể ghi lại được những
hình ảnh trong một khoảng thời gian nào đó, lưu trữ và sau đó những người giám
sát có thể xem lại bất cứ khi nào họ muốn. Với chức năng cơ bản là ghi hình.
Camera được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực giám sát. Một hệ thống các Camera
đặt tại những vị trí thích hợp sẽ cho phép quan sát, theo dõi toàn bộ ngôi nhà, nhà
máy, xí nghiệp hay những nơi muốn quan sát, ngay cả khi không có mặt trực tiếp tại
đó.
1.2. Cấu tạo và nguyên lý chung:
Một Camera quan sát bao gồm cảm biến camera, ống kính (Lens), vỏ chứa
camera và chân đế.
•Ống kính (Lens):thành phần tiếp nhận hình ảnh.
•Vỏ chứa camera: Dùng bảo quản camera giám sát trong trường hợp lắp đặt
camera ở ngoài trời.
•Chân đế: dùng để gắn camera (nếu dùng loại Camera tròn thì không cần).
•Cảm biến hình ảnh (Image sensor) là bộ phận đầu tiên của camera tiếp
nhận hình ảnh. Sau khi bắt ánh sáng, các chip cảm ứng có nhiệm vụ chuyển chúng
thành các điện tử. Các điện tử này sau đó sẽ được chuyển thành điện áp (để có thể
đo lường được) rồi chuyển sang dạng tín hiệu số mà chúng ta thấy được.
1.3. Phân loại Camera:
1.3.1. Phân loại theo kỹ thuật đường truyền:
• Camera có dây:
Camera có dây là loại camera được sử dụng và truyền tín hiệu trên dây cáp
đồng trục khoảng 75Ω - 1V, dây cáp C5. Sử dụng camera có dây là giải pháp
an toàn, tín hiệu bảo mật cao và được áp dụng cho khu vực với địa hình bằng phẳng
và ngắn. Tuy nhiên khi truyền với khoảng cách xa hơn 300m thì cần có bộ khuếch
đại để tránh tín hiệu đường truyền bị suy hao dẫn đến chất lượng hình ảnh không
tốt.Camera có dây thường dùng giải pháp hữu tuyến, giải pháp này có chức

năng quan sát, ghi nhận, thu hình trực tiếp các sự kiện, các diễn biến xảy ra nơi
công cộng, sau đó truyền về trung tâm xử lý và điều khiển. Để đáp ứng được yêu
cầu công tác nghiệp vụ, hệ thống camera giám sát được tổ chức gồm các bộ phận
chính sau: các thiết bị xử lý và điều khiển ở trung tâm, các camera, thiết bị thu phát
để nhận tín hiệu video và tín hiệu điều khiển từ camera sau đó truyền về trung tâm
thông qua hệ thống truyền dẫn cáp quang.
•Camera không dây
Camera không dây là loại camera được sử dụng truyền tín hiệu không cần
dây cáp đồng trục, tuy nhiên vẫn có dây nguồn. Hệ thống camera không dây có ưu
điểm là dễ thi công lắp đặt, tuy nhiên hệ số an toàn không cao. Loại camera này
thường được sử dụng lắp đặt tại nơi có địa hình phức tạp và khoảng cách xa, khó đi
dây từ camera đến các thiết bị quan sát (giám sát). Đối với khoảng cách xa hàng
chục km cần phải sử dụng thiết bị đặc biệt hoạt động ở tần số cao và gia thành khá
đắt. Tuy nhiên đây là loại camera được đánh giá là không an toàn dễ bị bắt sóng
hoặc bị ảnh hưởng nhiễu trước các nguồn sóng khác như sóng điện thoại di động,
thời tiết. Camera không dây sử dụng giải pháp vô tuyến, đây là giải pháp hiển thị
hình ảnh giám sát thông qua giao diện kết nối ra của máy tính quản lý, theo
phương thức ELAN. Với phần mềm và bộ mã hoá tăng cường được tích hợp sẵn
trong máy tính cho phép hiển thị các hình ảnh của camera lên màn hình cỡ lớn mà
vẫn đảm bảo hình ảnh trung thực, không bị vỡ hình. Hệ thống bao gồm các
thành phần chính như sau: Camera giám sát, thiết bị phát vô tuyến truyền tín
hiệu, bộ định tuyến vô tuyến không dây, bộ thu phát vô tuyến băng rộng trạm gốc,
trung tâm thu điều khiển. Camera không dây sử dụng sóng vô tuyến RF để truyền
tín hiệu, tần số thường dao động từ 1,2 MHz đến 2,4 MHz.
1.3.2. Phân loại theo kỹ thuật hình ảnh:
• Camera analog (CCTV)
Hệ thống CCTV cơ bản bao gồm camera analog dùng để giám sát, thiết bị lưu
trữ, điều khiển camera và thiết bị hiển thị. Nhiều camera được kết nối bằng dây tín
hiệu đến một đầu ghi hình khoảng 16 cổng hoặc 1 matrix chuyển mạch cho nhiều

cổng hơn và nhiều màn hình quan sát hơn. Đầu ghi hình hoặc matrix được nối đến
modem bằng dây mạng để ra ngoài internet. Hệ thống này được ghi hình băng từ xử
lý tín hiệu analog, xử lý tín hiệu vector màu. Hệ thống này còn một kiểu kết nối
bằng dây tín hiệu đến card ghi hình được gắn trên máy tính, camera được bố trí tại
các khu vực cần quan sát, truyền hình ảnh liên tục về trung tâm điều khiển. Tại
trung tâm điều khiển, các dữ liệu hình ảnh này sẽ được lưu trữ trong bộ ghi hình và
hiển thị trên các màn hình quan sát. Đồng thời tại trung tâm cũng tích hợp các thiết
bị điều khiển giúp điều khiển linh hoạt camera. Hình ảnh từ các camera có thể được
ghi theo nhiều chế độ như ghi liên tục, ghi theo thời gian hoặc ghi theo sự kiện
(chuyển động, cảnh báo ngoài…), để khi có bất kỳ sự cố nào xảy ra bảo vệ hoặc
người có trách nhiệm có thể dễ dàng kiểm tra lại thời điểm xảy ra sự cố, qua đó có
thể xác định nguyên nhân hoặc lấy đó làm bằng chứng trước pháp luật. Ngày nay,
hệ thống CCTV đã được tích hợp với các công nghệ mới giúp cho việc lưu trữ, xem
lại cũng như sao lưu dữ liệu trở nên cực kỳ dễ dàng. Hệ thống còn có thể tích hợp
vào mạng LAN hoặc Internet giúp người điều khiển có thể thao tác từ xa vào hệ
thống.
•Camera IP:
Hệ thống sử dụng camera IP được xây dựng như một hệ thống xử lý độc lập
do có bộ vi xử lý được tích hợp bên trong. Camera IP bắt tín hiệu hình ảnh analog
nhưng ngay lập tức nó chuyển đổi sang tín hiệu số và nén ảnh ngay chính tại
camera, sau đó mới truyền đi qua mạng IP sử dụng giao tiếp Ethernet.
1.3.3. Phân loại theo tính năng sử dụng:
•Camera hồng ngoại:
Với Camera hồng ngoại,có thể ghi hình vào ban đêm, điều mà các
Camera thông thường không thực hiện được. Với những ứng dụng quan sát 24/24,
cần chọn Camera có chức năng hồng ngoại. Trong điều kiện đủ
ánh sáng Camera, Camera này hoạt động không khác những Camera
bình thường, chỉ khi đêm tối, đèn hồng ngoại được tự động bật, và Camera bắt đầu

hoạt động với tính năng hồng ngoại. Khi Camerahồng ngoại quay đêm hình
ảnh chuyển sang đen trắng.
Đối với camera hồng ngoại ta cần đặc biệt chú ý đến các thông số:
IR LED : Số lượng đèn LED hồng ngoại
Visiable distance at: khoảng cách quan sát
Khi hoạt động ở chế độ hồng ngoại, các đèn LED sẽ tự động bật lên, và
đòi hỏi công suất khá lớn, đó là lí do tại sao nguồn cấp cho các Camera
hồng ngoại thường là lớn hơn nhiều với các Camera thông thường.
•Dome camera (Camera áp trần):
Camera có nhiều hình dạng và kích thước khác nhau. Đây là loại Camera
thường được đặt trong nhà, kiểu dáng rất trang nhã. Camera này có tính năng bảo
mật cao do được bọc trong hộp kín.
•Camera ẩn:
Giống như tên gọi, Camera này không thể nhận biết được. Nó có nhiều hình
dạng và kích thước khác nhau, có thể ngụy trang và tránh bị phát hiện. .Các Camera
này có thể hoạt động giống như một thiết bị phát hiện khói. Mộtsốcáccông ty hiện
nay cũng đã bắt đầu xây dựng những hệ thống Camera trở thành các thiết bị phát
hiện khói.
•Camera PTZ:
Pan: quét ngang - Tilt: quét dọc - Zoom:Phóng to
Pan/Tilt/Zoom hay những họ tương tự được biết đến với cái tên thương mại là
PTZ Camera.Camera hỗ trợ khả năng quét dọc, quét ngang,phóng to thu nhỏ
Camera này còn cho phép kết nối với hệ thống sensor và cảnh báo để phát hiện đối
tượng di chuyển trong vùng hoạt động của nó. Hơn nữa Camera có thể được lập
trình để hoạt động, nên nó có thể làm tất cả các công việc cho người giám sát.
1.3.4. Phân loại theo công nghệ cảm biến:
Theo công nghệ cảm biến có thể phân loại theo hai cách: Camera quan sát
CCD (Charge Couple Device) và camera quan sát CMOS (complementary
metal oxide semiconductor)..

Camera quan sát CCD (Charge Couple Device)
Camera quan sát CCD sử dụng kỹ thuật CCD để nhận biết hình ảnh. CCD là
tập hợp những ô tích điện có thể cảm nhận ánh sáng sau đó chuyển tín h-*iệu ánh
sáng sang tín hiệu số để đưa vào các bộ xử lý.
Những ô tích điện là một mạng lưới các điểm bắt sáng được phủ lớp bọc màu
(đỏ-xanh lục-xanh dương), mỗi điểm ảnh chỉ bắt một màu. Do đó, khi chụp ảnh ánh
sáng qua ống kính được lưu lại trên bề mặt chíp cảm biến dưới dạng các điểm ảnh.
Mỗi điểm ảnh có một mức điện áp khác nhau sẽ được chuyển đến bộ phận đọc giá
trị theo từng hàng. Giá trị mỗi điểm ảnh sẽ được khuếch đại và đưa vào bộ chuyển
đổi tín hiệu tương tự sang số, cuối cùng đưa vào bộ xử lý để tái hiện hình ảnh đã
chụp. Việc đọc thông tin theo hàng lần lượt một này khiến cho chíp CCD có bất lợi
đó là tốc độ xử lý hoàn thiện một bức ảnh khá chậm, ảnh ở một số vùng dễ bị thừa
sáng hoặc thiếu sáng. Để xử lý vấn đề này, một bộ đọc ảnh có kích cỡ bằng mạng
lưới các hạt sáng được bổ sung xen kẽ để làm tăng tốc độ xử lý ảnh mà không bị
suy giảm chất lượng, do đó quá trình đọc ảnh chỉ qua một lần đổ dữ liệu. Sự cải
thiện này đòi hỏi phải có thêm không gian trên chip. Việc sản xuất chip CCD cần
thiết bị, phòng lab chuyên dụng khiến cho giá thành của chip rất đắt.Camera CCD
có đường chéo màn hình cảm biến tính bằng inch và kích thước màn hình cảm
biến lớn.
Camera quan sát CMOS (complementary metal oxide semiconductor)
Camera quan sát CMOS là loại camera có màn hình cảm ứng bằng chất bán
dẫn có bổ xung oxit kim loại. cạnh mỗi điểm bắt sáng đã có sẵn mạch điện bổ trợ do
đó người ta có thể tích hợp các quy trình xử lý ảnh như bộ chuyển đổi
analog/digital, cân bằng trắng vào mạch bổ trợ này để dễ dàng tích hợp ngay quá
trình xử lý điểm ảnh và đồng loạt truyền tín hiệu số về bộ xử lý để tái hiện hình ảnh
đã chụp. Các điểm ảnh đa chức năng này đều có khả năng tự làm việc. Cũng do khả
năng này mà người ta có thể chỉ tương tác với một vùng pixel nhất định của chip
cảm biến. Vì có khả năng tích hợp cao nên bản mạch sẽ tiết kiệm không gian, không
cần chip bổ trợ. CMOS tiết kiệm điện năng, sản xuất dễ dàng, không cần phòng lab

chuyên dụng, giá thành rẻ. Tuy nhiên nó có nhược điểm là khó đảm bảo tính đồng
nhất của mỗi mạch khi khuếch đại làm cho ảnh có mật độ nhiễu nhất định, làm cho
ảnh bị mất thông tin tại một số vùng dẫn đến độ phân giải không cao. Thôngthường,
cảm biến CCD được sử dụng khi thiết bị yêu cầu chất lượng hình ảnh tốt còn cảm
biến CMOS được sử dụng khi thiết bị yêu cầu tiêu thụ điện năng ít và chi phí sản
phẩm thấp.
1.4. Thông số của camera
1.4.1. Chất lượng hình ảnh:
Chất lượng hình ảnh của camera phụ thuộc vào các thông số sau:
• Image Sensor: Cảm biến hình
Là bộ phận đầu tiên của camera tiếp nhận hình ảnh. Sau khi bắt ánh sáng, các
chip cảm ứng có nhiệm vụ chuyển chúng thành các điện tử. Các điện tử này sau đó
sẽ được chuyển thành điện áp (để có thể đo lường được) rồi chuyển sang dạng tín
hiệu số mà chúng ta thấy được.
• Resolution: Độ phân giải
Độ phân giải chỉ lượng thông tin được chứa đựng trong một tập tin ảnh kỹ
thuật số được hiển thị trên các thiết bị hoặc được in ra, thông thường được đo bằng
pixel. Nói một cách tổng quát, độ phân giải của bức ảnh càng cao, thì việc hiển thị
nó trên website hoặc trang in càng chi tiết và mượt mà - do đó một vài bức ảnh có
độ phân giải rất cao có thể chứa nhiều pixels hơn mức mà mà mắt người có thể nhìn
thấy.
• CCD Total pixels: Số điểm ảnh
Thông số này nói lên chất lượng hình ảnh, số điểm ảnh càng lớn thì chất
lượng hình ảnh càng tốt, tuy nhiên, chất lượng hình ảnh càng tốt thì cũng đồng
nghĩa với dung lưọng ảnh càng lớn, và sẽ tốn bộ nhớ lưu trữ cũng như ảnh hưởng
đếntốc độ đường truyền. Thông thường là với NTSC: 811 (H) x 508 (V), với PAL:
795)x596 (V)

1.4.2. Điều kiện hoạt động:
• Minimum Illumination: Cường độ ánh sáng nhỏ nhất
Thường được tính bằng Lux. Thông số này nói lên rằng, Camera chỉ có thể
hoạt động ở cường độ ánh sáng lớn hơn cường độ ánh sáng nhỏ nhất. Trong điều
kiện quá tối, nếu không phải là Camera có chức năng hồng ngoại thì sẽ không hoạt
động được.
Ánh nắng mặt trời:4000 lux
Mây:1000lux
Ánh sáng đèn tuýp 500 lux,
Bầu trời có mây: 300lux
Ánh sáng đèn tuýp đỏ 500 lux, trắng (300 lux) trắng sáng 1lux
Đêm không trăng 0.0001 Lux
Tuy nhiên có các loại Camera có chức năng Auto Iris (Tự động hiệu
chỉnh ánh sáng). Đặc điểm của Camera loại này là chỉ với 1 nguồn sáng nhỏ, nó có
thể tựđộng khuyếch đại nguồn sáng đó lên để có thể quan sát được.
• Power Supply:Nguồn cung cấp
Hiện nay đa số các Camera đều dùng loại nguồn 12VDC, chỉ một số
ít các Camera dùng nguồn khác. Tuy nhiên, không phải lo lắng đến vấn đề
nguồn 12VDC, vì phần lớn các Camera đều đi kèm với bộ chuyển đổi nguồn, do đó
có thể sử dụng trực tiếp nguồn 220VAC.
• Operation Temperature: Nhiệt độ hoạt động
Phần lớn các Camera đều cho phép hoạt động trong dải nhiệt độ -100C –
500C, nếu Camera được sử dụng trong những điều kiện khắc nghiệt như trong
công nghiệp, khu vực có nhiệt độ cao thì nên sử dụng các loại Camera chuyên
dụng trong công nghiệp.
• Operation Humidity: Độ ẩm cho phép
Thông thường, độ ẩm cho phép là 85% RH (độ ảm tương đối)

1.4.3. Góc quan sát:
Ống kính camera quyết định đến tầm xa và góc quan sát của camera. Trong tài
liệu kĩ thuật thường không ghi góc mở, mà ghi thông số tiêu cự thay cho góc mở.
Có thể sử dụng bảng quy đổi sau:
Bảng 1.1: Bảng quy đổi thông số ống kính

Hình 1.1: Góc quan sát
1.4.4.Các thông số khác:
• Auto Gain Control: Tự động kiểm soát độ lợi
• Auto White Balance: Tự động cân bằng ánh sáng
• Backlight Compresation: Bù ánh sáng ngược
• Auto Electric Shutter: Tự động chống shock điện
1.5. Camera kết hợp truyền dẫn:
1.5.1.Giải pháp sử dụng tín hiện tương tự (Analog CCTV System):
tất cảnhững thiết bị sử dụng trong hệ thống là những thiết bị sử dụng tín
hiệu tương tự.
1.5.2.Giải pháp hỗn hợp (Hybrid Solution):
nâng cấp từ giải pháp sử dụng toàn bộthiết bị dùng kỹ thuật tương tự bằng
cách số hóa hệ thống lưu trữ hình ảnh ghi nhận được. Thiết bị camera giám sát vẫn
sử dụng công nghệ tín hiệu tương tự, nhưng việc lưu trữ thì sử dụng thiết bị lưu trữ
kỹ thuật số.
1.5.3.Giải pháp số hóa toàn bộ (Total network IP solution):
số hóa toàn bộ nhữngthiết bị đầu cuối là các camera quan sát, phương tiện
truyền dẫn, hệ thống lưu trữ vàquản lý. Đây là giải pháp ứng dụng công nghệ mới
nhất hiện nay, mang lại nhiều giá trị tiện ích nhất và khắc phục được rất nhiều
nhược điểm của các giải pháp trước.

1.5.4.So sánh ưu nhược điểm các giải pháp:
• Hệ thống kết nối vật lý:
- Analog/Hibrid solution: xây dựng hệ thống mạng cáp đồng trục (đắt tiền)
riêngđể kết nối tất cả các camera từ vị trí lắp đặt về phòng điều khiển trung tâm.
- Digital IP solution: tận dụng hạ tầng truyền thông chung của tòa nhà (sử
dụngmạng IP). Không phải thi công một hệ thống mạng trục mới hoàn toàn chỉ
dành cho hệ thống giám sát, tiết kiệm chi phí đầu tư cũng như chí phí vận hành, bảo
trì, bảo dưỡng.
•Lưu trữ hình ảnh:
- Analog/Hibrid solution: lưu trữ trên băng từ (analog tape) hoặc lưu trên
những thiết bị ghi hình kỹ thuật số (DVR). Khi sử dụng DVR để lưu trữ, việc
chuyển đổi phải thực hiện bởi các DVR cho nên khi số lượng camera tăng lên, số
lượng DVR cũng phải được trang bị thêm thì mới đáp ứng được nhu cầu mở rộng.
- Digital IP solution: Được lưu trên hệ thống lưu trữ kỹ thuật số như máy
server, máy tính cá nhân (hệ thống nhỏ). Hình ảnh được lưu trữ dưới định dạng kỹ
thuật số.
•Chất lượng hình ảnh:
- Analog/Hibrid solution:chất lượng hình ảnh của giải pháp sử dụng công
nghệanalog không thể vượt quá chất lượng của tín hiệu truyền hình tượng tự (đạt
tối đa 0.4 Megapixel)
- Digital IP solution: giải pháp sử dụng camera IP kỹ thuật số có thể dễ dàng
đạt đến độ phân giải Megapixel cao hơn hẳn so với công nghệ analog.
•Nguồn điện:
- Analog/Hibrid solution: các camera analog cần có hệ thống nguồn điện để
đảm bảo hoạt động. Vì thế bên cạnh việc phải xây dựng một hệ thống cáp trục
chính (cáp đồng trục) để truyền dẫn tín hiệu hình ảnh, ta còn phải xây dựng một
hệthống cáp nguồn điện cung cấp cho các camera để hoạt động.

- Digital IP solution: các camera IP có khả năng được cấp nguồn thông trên
cùng cáp tín hiệu (sử dụng công nghệ Power over Ethernet – PoE). Không cần
phải xây dựng thêm một hệ thống cấp nguồn riêng cho các camera.
•Thay đổi vị trí lắp đặt:
- Analog/Hibrid solution: do hệ thống camera analog phụ thuộc vào hệ
thốngcáp trục chính riêng cũng như hệ thống nguồn điện nên khi có nhu cầu thay
đổithiết kế, thay đổi vị trí lắp đặt thì sẽ gặp rất nhiều khó khăn và đôi khi không khả
thi khi phải lắp ở những vị trí không thể thi công dây đến.
- Digital IP solution: camera IP có thể thay đổi vị trí linh hoạt do hệ thống
cáp tín hiệu và cáp nguồn chung và có khả năng tích hợp vào trục chính cho nên
khi thay đổi vị trí không cần phải đi tại toàn bộ hệ thống dây dẫn tín hiệu. Ở
những vị trí khó khăn có thể sử dụng giải pháp không dây nên việc chọn vị trí lắp
đặtvà thay đổi vị trí đơn giản hơn so với sử dụng camera analog.
•Tính tương tác:
- Analog/Hibrid solution: không cung cấp được nhiều tiện ích trong quá
trình khai thác sử dụng.Cũng như đây là một hệ thống chạy độc lập nên không
thểtích hợp vào những hệ thống quản lý tập trung của cả tòa nhà.
- Digital IP solution: công nghệ IP ngày càng phát triển và các giải pháp sử
dụngIP camera ngày càng cung cấp nhiều dịch vụ tiện ích cho người sử dụng (giám
sát qua Web, tự động gửi cảnh báo qua email…) và có khả năng tích hợp vào các hệ
thống quản lý tòa nhà BMS.

Hình 1.2: Phương thức truyền dẫn dữ liệu
1.6. Cácchuẩn nén tín hiệu số:
Nén được thực hiện khi luồng dữ liệu vào được phân tích và loại bỏ bớt những
phần dữ liệu không cần thiết. Có 2 kiểu nén là : phần cứng và phần mềm. Có cả
chức năng nén và giải nén.
Nén là thu gọn lại dữ liệu, truyền, và lưu trữ. Còn giải nén là hiển thị lại dữ
liệu đã được nén. Khi sử dụng công cụ nén bằng phần cứng thì chỉ mất ít dữ
liệu, và tất cả công việcnén được thực hiện hoàn toàn trên mạch phần cứng có
chức năng đặc biệt.Khi sử dụng công cụ nén bằng phần mềm thì yêu cầu sử dụng
tại nguyên máy tínhphục vụ chức năng này.
Chuẩn nén tín hiệu số gồm có các chuẩn sau:
1.6.1. Chuẩn MJPEG:
Đây là một trong những chuẩn cổ nhất mà hiện nay vẫn sử dụng. MJPEG
(MorganJPEG). Chuẩn này hiện chỉ sử dụng trong cácthiết bị DVRcũ, chất lượng
thấp. Chất lượng hình ảnh kém, tốn tài nguyên xử lí, cần nhiều dung lượngổ chứa,
và còn hay làm lỗi đường truyền.

1.6.2. Chuẩn MPEG-2:
Chuẩn MPEG là một chuẩn thông dụng. Đã được sử dụng rộng rãi trong hơn
mộtthập kỉ qua. Tuy nhiên, kích thước file lớn so với những chuẩn mới xuất hiện
gầnđây, và có thể gây khó khăn cho việc truyền dữ liệu.Ví dụ như trong MPEG-2,
nơi mà nội dung được tạo ra từ nhiều nguồn như videoảnh động, đồ họa, văn bản…
và được tổ hợp thành chuỗi các khung hình phẳng, mỗi khung hình (bao gồm các
đối tượng như người, đồ vật, âm thanh, nền khunghình…) được chia thành các phần
tử ảnh pixels và xử lý đồng thời, giống như cảmnhận của con người thông qua các
giác quan trong thực tế. Các pixels này được mãhoá như thể tất cả chúng đều là các
phần tử ảnh video ảnh động. Tại phía thu của người sử dụng, quá trình giải mã
diễn ra ngược với quá trình mã hoá không khókhăn. Vì vậy có thể coi MPEG-2 là
một công cụ hiển thị tĩnh, và nếu một nhàtruyền thông truyền phát lại chương trình
của một nhà truyền thông khác về một sựkiện, thì logo của nhà sản xuất chương
trình này không thể loại bỏ được. Với MPEG-2, có thể bổ sung thêm các phần tử
đồ hoạ và văn bản vào chương trình hiểnthị cuối cùng (theo phương thức chồng
lớp), nhưng không thể xoá bớt các đồ hoạ và văn bản có trong chương trình gốc.
1.6.3. Chuẩn MPEG-4:
Mpeg-4 là chuẩn cho các ứng dụng MultiMedia. Mpeg-4 trở thành một tiêu
chuẩn cho nén ảnh kỹ thuật truyền hình số, các ứng dụng về đồ hoạ và Video tương
tác hai chiều (Games,Videoconferencing) và các ứng dụng Multimedia tương tác
hai chiều (World Wide Web hoặc các ứng dụng nhằm phân phát dữ liệu Video như
truyền hình cáp, Internet Video...). Mpeg-4 đã trở thành một tiêu chuẩn công nghệ
trong quá trình sản xuất, phân phối và truy cập vào các hệ thống Video. Nó đã góp
phần giải quyết vấn đề về dung lượng cho các thiết bị lưu trữ, giải quyết vấn đề về
băng thông của đường truyền tín hiệu Video hoặc kết hợp cả hai vấn đề trên.Với
MPEG-4, các đối tượng khác nhau trong một khung hình có thể được mô tả, mã hoá
và truyền đi một cách riêng biệt đến bộ giải mã trong các dòng cơ bản
ES(Elementary Stream) khác nhau. Cũng nhờ xác định, tách và xử lý riêng
các đốitượng (như nhạc nền, âm thanh xa gần, đồ vật, đối tượng ảnh video như

con ngườihay động vật, nền khung hình …), nên người sử dụng có thể loại bỏ
riêng từng đối tượng khỏi khuôn hình. Sự tổ hợp lại thành khung hình chỉ được
thực hiện sau khigiải mã các đối tượng này.
1.6.4. Chuẩn H.264:
Chuẩn H 2.64AVC, cũng được biết đến như là chuẩn MPEG 10, nổi lên dẫn
đầu trong lĩnh vực công nghệ nén hình ảnh. H 2.64 cũng cho chất lượng hình ảnh
tốt nhất, kích thước file nhỏ nhất, hổ trợ DVD, và truyền với tốc độ cao so với
các chuẩn trước đó.H 2.64 cũng là một chuẩn phức hợp.H.264 là chuẩn nén mở
được công bố chính thức vào năm 2003, hiện là chuẩn hỗ trợ công nghệ nén tiên
tiến và hiệu quả nhất hiện nay. Và nó đang dần dần được đưa vào thành chuẩn nén
tiêu chuẩn của ngành công nghệ an ninh giám sát bằng hình ảnh. H.264 (còn được
gọi là chuẩn MPEG-4 Part 10/AVC for Advanced Video Coding hay MPEG-4
AVC) nó kế thừa những ưu điểm nổi trội của những chuẩn nén trướcđây. Đồng thời
sử dụng những thuật toán nén và phương thức truyền hình ảnh mớiphức tạp,
phương pháp nén và truyền hình ảnh mà chuẩn H.264 sử dụng đã làm giảm đáng kể
dữ liệu và băng thông truyền đi của video.Với cách nén và truyền thông tin bằng
chuẩn H.264 làm giảm đến 50% băng thôngvà kích thước file dữ liệu lưu trữ so với
cách nén thông thường hiện nay (chuẩn nénthông thường hiện nay đang được sử
dụng rộng rãi là MPEG -4 Part 2) và giảm tớihơn 80% băng thông và kích thước
file dữ liệu lưu trữ so với nén bằng chuẩn Motion JPEG. Điều đó cho chúng ta thấy
với cùng một hệ thống nếu chúng ta sửdụng chuẩn nén mới chúng ta có thời gian
lưu trữ gấp đôi và băng thông mạng giảmđi một nửa, lợi ích mà chúng ta thấy ngay
đó là chi phí cho lưu trữ dữ liệu videogiảm một nửa so với dùng hệ thống có
chuẩn nén thông thường. Ngoài ra việctruyền hình ảnh chiếm băng thông giảm
một nửa, vì vậy chi phí dành cho thuê băng thông mạng cũng giảm đáng kể. Hoặc
chúng ta có thể tăng chất lượng hình ảnhgiám sát lên gấp đôi nhưng vẫn đảm bảo
được băng thông và thời gian lưu trữ nhưtrước đây. Đây là một lợi thế rất lớn, bởi
với một hệ thống an ninh lớn, giải quyếtvấn đề băng thông mạng và thời gian lưu

trữ là rất phức tạp. Với chuẩn nén H.264nó đã giải quyết được rất nhiều những khó
khăn như vậy.
Với việc giảm được băng thông của chuẩn nén H.264 đã thúc đẩy cho dòng
camerađộ nét cao (hay còn gọi Camera Megapixel) có cơ hội phát triển mạnh
mẽ. Với những hệ thống giám sát quan trọng cần hình ảnh rõ nét thì lựa chọn các
camera độnét cao và đầu ghi hỗ trợ chuẩn nén H.264 là hoàn toàn hợp lý.
Hinh 1.3:So sánh các chuẩn nén
1.7. Hệ thống lưu trữ hình ảnh DVR:
Đầu ghi hình DVR( Digital Video Recorder) là một thiết bị điện tử có thể thu
nhận tín hiệu từ camera có nhiệm vụ xử lý và ghi lại hình ảnh bằng thời gian thực
để diễn đạt ra cho chúng ta sử dụng, quản lý hình ảnh một cách dễ dàng nhất.

Chức năng của đầu DVR:
- Trên đầu ghi hình sẽ được trang bị ổ cứng, nhằm mục đích ghi (recoder) lại
các hình ảnh, sự kiện diễn ra trong ngày. Thời gian ghi hình phụ thuộc vào ổ cứng
này nếu ổ cứng dung lượng càng lớn, thời gian ghi hình sẽ càng lâu.
- Thông thường tất cả các loại đầu ghi hình hiện nay đều ghi hình bằng chuẩn
nén H.264 nhằm tiết kiệm dung lượng ổ cứng nên khi quan sát phía trước đầu ghi
bạn thay thấy DVR H.264.
- Thu nhận, tập trung hình ảnh từ camera quan sát về 1 chỗ để xuất hình ảnh ra
cổng mạng nhờ vậy ta có thể quản lý qua mạng Lan, mạng internet bằng máy vi
tính, hoặc điện thoại di động.
- Xuất hình ảnh qua tivi, màn hình LCD, máy chiếu bằng các cổng tương ứng.
Ưu điểm của đầu DVR:
- Giúp ta thuận tiện hơn trong việc quản lý dữ liệu
- Ghi hình hoàn toàn tự động và thời lượng lâu hơn.
- Chất lượng ghi hình ổn định hơn.
- Truy cập hình ảnh một cách nhanh chóng.
- Quan sát, ghi lại hình ảnh tại chỗ hoặc từ xa qua mạng intenet.
- Cùng 1 lúc có thể nhiều người truy cập được.
- Có thể sử dụng trong hệ thống cảnh báo, báo động…
1.7.1. Phân loại đầu ghi hình DVR:
Có 2 loại thiết bị ghi hình là PC base & DVR độc lập
PC base là thiết bị ghi hình sử dụng card ghi hình DVR gắn vào máy vi
tínhDVR Digital Video Recoder) là đầu ghi hình độc lập được gắn ổ cừng bên
trong. Đúng như tên gọi, chức năng chủ yếu của DVR là lưu trữ hình ảnh.
Mỗi DVR thường có các ổ cứng đi kèm để lưu trữ dữ liệu với dung lượng khá lớn,
cỡ 120GB, đủ để lưu trữ trong một khoảng thời gian khá dài. Tín hiệu hình ảnh từ
các Camera sẽ được đưa trực tiếp vào DVR, DVR tổng hợp lại, xử lí, và truyền đi
qua mạngInternet hoặc truyền trực tiếp lên màn hình theo dõi.

1.7.2. Thông số đầu DVR:
• Khung hình trên giây:
Tốc độ ghi hình (frames per second : fps) với30 khung hình trên giây được
gọi là thời gian thực, di chuyển thực. Trong video thông thường NTSC chỉ là 24
khung hình trên giây. Có khái niệm (fields per second cũng là fps), tuy nhiên 1
frame bằng với 2 field (trường). Do đó 30 (frames per second) bằng với 60 (fields
per second).
Khái niệm hình trên giây (images per second) cũng tương tự như
(fields persecond).
Chú ý rằng, chỉ với tốc độ ghi hình 5 hình trên giây, đã thu thập được rất nhiều
thông tin rồi. Trong xử lí hình ảnh, với tốc độ ghi hình càng cao, số thông tin cần
xửlí càng lớn thì càng tốn nhiều tài nguyên hệ thống. Và cả bộ nhớ lưu trữ cũng
cầnnhiều hơn.
Khả năng xử lí hình ảnh cũng tạo nên sự khác nhau về chất lượng cũng
như giáthành giữa các DVR.
• Lượng dữ liệu:
1 file là một gói dữ liệu. Kích thước file thể hiện có bao nhiêu dữ liệu chứa
trongnó.Kích thước file ảnh có liên quan đến độ phân giải (resolution), chuyển
động, dạngnén, và các nhân tố khác nữa. Cuối cùng thì file sẽ được chứa trong ổ
đĩa cứng củaDVR.Nếu hệ số nén càng cao thì kích thước file càng nhỏ. Khi file
càng nhỏ thì tốc độtruyền càng nhanh và tốn ít bộ nhớ để lưu trữ, nhưng hình ảnh lại
không rõ nét. Công nghệ mới cho phép có nhiều cách để nén được dữ liệu mà vẫn
đảm bảo đượcchất lượng dữ liệu đạt yêu cầu. Một DVR có độ phân giải tốt có khả
năng hiển thị, ghi hình và truyền dữ liệu độc lập với nhau. Khi đó vừa có thể ghi
hình với chấtlượng cao, và vừa có thể truyền dữ liệu, mục đích là không để lỗi
mạng và có hình ảnh nét hơn.
Điểm thuận lợi trong các hệ thống DVR là có thể điều khiển độc lập trên
từng kênh về:
- Độ phân giải

- Tốc độ truyền
- Tốc độ ghi dữ liệu,
- Tốc độ hiển thị,
- Phát hiện chuyển động.
• Số kênh DVR:
DVR card thì có 04 kênh, 08 kênh, 16 kênh. Mỗi máy tính thường có 02 đến
03 slot PCI để gắn DVR Card. Vì vậy mỗi PC base có 04 kênh, 08 kênh, 16 kênh,
24 kênh, 32 kênh, 40 kênh , 48 kênh.
• Dung lượng ổ đĩa:
Điều này ảnh hưởng trực tiếp tới khả năng lưu trữ dữ liệu hay thời gian ghi
hình của DVR. Dung lượng càng cao thì khả năng lưu dữ liệu càng lớn. Một số
DVR chophép ghép nối thêm ổ cứng để tăng dung lượng chứa, tuy nhiên, số lưọng
ổ cho phép ghép thêm cũng chỉ có giới hạn.
Thời gian ghi hình còn phụ thuộc vào số lượng kênh dữ liệu, vào chất lượng
hình ảnh muốn ghi.
Ta lấy ví dụ như với loại DMR 777W của hãng AVETECH, với dung lượng ổ
ghi là 240GB, sử dụng ở chế độ ghi NTSC 1hình/giây, chất lưọng hình ảnh BASIC,
16 kênh cùng 1 lúc thì có thể ghi hình liên tục trong vòng 4800h, nghĩa là 200
ngày.Nhưng nếu ghi ở chế độ NTSC 15 hình/giây, chất lượng hình ảnh BEST,
16 kênh cùng 1 lúc thì chỉ có thể ghi trong vòng 96h, nghĩa là 4 ngày.
• Chức năng phát hiện chuyển động:
Đây là 1 trong những chức năng đặc biệt của DVR. Ví dụ như có1 Camera
giám sáttại một khu vực. Bất cứ 1 chuyển động nào xuất hiện trong vùng quan sát sẽ
đượcDVR phát hiện ra nhờ xử lí dữ liệu thu về từ camera đó. Lúc đó, DVR sẽ tự
động ghi lại hình ảnh, hoặc gửi tín hiệu báo động nếu DVR hỗ trợ chức năng đó.
Lưu ý là cũng có thể cài đặt vùng phát hiện chuyển động trong khu vực giám sát của
Camera,

khi đó, chỉ những chuyển động trong khu vực cài đặt mới được phát hiện.Với
khả năng này của DVR thì ngoài chức năng giám sát thông thường của hệthống
Camera, còn có thêm chức năng báo động.
• Chỉ số IP (Ingress Protection):
Ingress Protection (có nghĩa là chống lại các tác động, xâm nhập từ bên
ngoài). Các chuẩn này thường được đặt tên dạng IPxx, trong đó x là các chữ số(như
0 1 2 3 4 5 6 ...).
Chữ số đầu tiên đánh giá khả chống lại các đối tượng rắn
0 - Không có sự bảo vệ đặc biệt nào
1 - Ngăn lại các đối tượng rắn có kích thước lớn hơn 50mm không xâm nhập
được vào thiết bị
2 - Ngăn lại các đối tượng rắn có kích thước lớn hơn 12mm không xâm nhập
3 - Ngăn lại các đối tượng rắn có kích thước lớn hơn 2,5mm không xâm nhập
4 - Ngăn lại các đối tượng rắn có kích thước lớn hơn 1,0mm không xâm nhập
5 - Bụi được bảo vệ không hoàn toàn nhưng vẫn đảm bảo sự hoạt động của
thiết bị
6 - Thiết bị được đảm bảo chống bụi hoàn toàn, đảm bảo hoạt động tốt trong
môi trường nhiều bụi
Chữ số thứ hai đánh giá khả năng chống lại nước
0 - Không có sự bảo vệ đặc biệt nào
1 - Chống lại nước chảy vào thiết bị dạng giọt theo phương thẳng đứng
2 - Chống lại nước bắn vào thiết bị dạng giọt tới thiết bị với tất cả các góc
nghiêng dưới 15 độ
3 - Chống lại nước phun vào thiết bị với góc nghiêng dưới 60 độ
4 - Chống lại nước tóe từ mọi phía tới thiết bị
5 - Có khả năng chống lại nước được phun từ mọi hướng tới thiết bị

6 - Thiết bị vẫn được bảo vệ khi bị nhúng nước hoàn toàn.
1.8. Kết luận:
Chương nàyđãgiới thiệu quá trình phát triển của cácdòng camera và hệ thống
giám sát từ xa dùng camera và các xu hướng phát triển của hệ thống giám sát
trongtương lai. Đặc biệt trong việc phân loại camera có mô tả chi tiết kiến trúc của
camera trong đó đã nêu lên được vị trí cũng như vai trò của camera trong việc giám
sát. Các công nghệ giám sát hiện có trên thế giới và thị trường Việt Nam cũng được
đề cập đến ở đây.

CHƯƠNG II: CAMERA IP
2.1.Khái niệm:
Camera IP hay còn gọi là Network camera là loại camera có khả năng số hoá
hình ảnh, nén dữ liệu rồi truyền đi xa qua hệ thống mạng Lan, Internet… (tương tự
như webcam) Xét về mặt nguyên lý, camera IP có cấu tạo tương tự như camera
analoge.Điểm khác ở chỗ chúng truyền tín hiệu dưới dạng số hoá. Người sử dụng có
thể dùng máy tính để kết nối tới camera để quan sát và điều khiển ngay tại đó hoặc
từnơi cách xa hàng nghìn kilomet. Hình ảnh từ camera IP có thể ghi lại bằng thiết bị
chuyên dụng hoặc phần mềm.
Hình 2.1: IP Camera
Camera IP mở ra kỷ nguyên mới về camera quan sát qua mạng
Hệ thống camera an ninh (Closed Circuit Television – CCTV) bắt đầu phát
triển từ những năm 1970 cho mục đích an ninh và các ứng dụng quan sát khác.

Cho đến hiện nay, sự phát triển của một hệ thống CCTV có thể chia thành 3 giai
đoạn:
- Giai đoạn đầu tiên là kỷ nguyên VCR (Video Cassette Recorder)
- Tiếp theo là kỷ nguyên DVR (Digital Video Recorder)
- Cuối cùng là kỷ nguyên IP-Surveillance (quan sát qua mạng IP).
Tương ứng với từng giai đoạn, cuộc cách mạng số hệ thống CCTV đã làm
thay đổi bốn thành phần cơ bản camera, bộ ghi hình, màn hình quan sát và hệ
thống mạng video.
Đầu tiên, sự số hóa camera bắt đầu vào năm 1990 khi camera kỹ thuật số sử
dụng bộ cảm biến quang điện số (CCDsensor) thay thế cho bộ cảm biến quang
điệntương tự (analog tube). Đây chỉ là một sự số hoá có chừng mực vì vẫn sử dụng
hệ thống cáp đồng trục để truyền tín hiệu hình ảnh (Composite Video) và việc ghi
hình cũng còn sử dụng băng từ. Thời kỳ này chính là kỷ nguyên VCR.Khoảng năm
1996, sự số hóa bộ ghi hình đã biến đổi bộ ghi hình VCR thành bộ DVR. Ưu điểm
của bộ DVR là không phải lưu trữ băng từ mà bằng ổ cứng, chất lượng hình ảnh ghi
tốt và không bị biến đổi, việc xem lại nhanh chóng và hiệu quả. Ở giai đoạn này,
ngõ vào từ camera vẫn là cáp đồng trục và tín hiệu hình ảnh làvideo composite, màn
hình quan sát vẫn là màn hình analog, nên trên thực tế đây là sự lai tạp giữa kỹ thuật
tương tự (Analog) và kỹ thuật số (Digital). Đây chính là giai đoạn khởi đầu của kỷ
nguyên DVR. Vào nửa sau của kỷ nguyên DVR, sự số hóamàn hình quan sát đã
biến đổi màn hình quan sát analog thành màn hình máy tính VGA (Video Graphics
Array) và lúc này cấu trúc của một bộ DVR gần như là một máy tính với mô đun
bắt hình. Ngoài ra, bộ ghi hình dần được trang bị thêm mô đun mạng và kết hợp với
modem ADSL để có thể xem hình từ xa qua mạng LAN/WAN/Internet.Sự số hóa
mạng video bắt đầu năm 2002, đã hoàn thành cuộc cách mạng số hệ thống CCTV,
mở ra một kỷ ngu yên mới, kỷ nguyên mạng IP-Surveillance. Mạng IP-surveillance
là một hệ thống cho phép chúng ta có thể quan sát và ghi hình từ xa qua giao thức
TCP/IP (LAN/WAN/Internet). Khác với hệ thống analog sử dụng cáp đồng trục để

nối từng camera về trung tâm, mạngIP-Surveillance sử dụng hệ thống mạng máy
tính thông thường (CAT-5) làm môi trường truyền dẫn thông tin. Nếu ở kỷ nguyên
DVR sự số hóa và nén ảnh diễn ra bên trong bộ DVR thì sang kỷ nguyên IP-
Surveillance, sự số hóa và nén ảnh diễn ra bên trong camera IP hoặc bên ngoài
camera nhờ bộ nén ảnh và chuyển đổi IP (Video Server). Lúc này bộ ghi hình sẽ ghi
qua mạng TCP/IP và được gọi là bộ NVR (Network Video Recorder).
Hình 2.2: Kỷ nguyên của các hệ thống giám sát
2.2. Cấu tạo camera IP:
Camera IP bao gồm các thành phần chính sau: ống kính, bộ cảm biến hình
ảnh, cảm biến âm thanh, chuyển đổi A/D.
•Ống kính :
Đây là thành phần phía trước của camera, ống kính có khẩu độ cố định, tự
động thay đổi tiêu cự, tự động thu phóng, một số camera có ống kính di động cho
khả năng ghi hình ở những không gian rộng lớn.

Độ dài tiêu cự quyết định ảnh trường ngang tại một khoảng cách nhất định,
tiêu cự càng dài thì góc quan sát càng hẹp.
Cảm biến hình ảnh có kích thước khác nhau, ví dụ như 2/3”, 1/2”, 1/3” và
1/4” và thấu kính được sản xuất phải phù hợp. Nếu một ống kính được sản xuất
cho một cảm biến nhỏ hơn một cảm biến nằm trong một camera thì hình ảnh thu
được sẽ bị đen góc còn một ống kính được làm cho một cảm biến có kích lớn lắp
cho camera với cảm biến có kích thước nhỏ thì góc quan sát sẽ bị thu hẹp và một
phần hình ảnh bị mất. Ống kính thường có các dạng:
Fixed lens: Kiểu ống kính này có chiều dài tiêu cự cố định là 4mm.
Hình 2.3: Fixed lens
Varifocal lens: Kiểu ống kính này cho phép điều chỉnh chiều dài tiêu cự thấu
kính (đồng nghĩa với góc quan sát) bằng tay. Khi mà chiều dài tiêu cự bị thay đổi
cũng phải lấy nét lại cho ống kính. Ống kính kiểu này có dải tiêu cự từ 3,5mm đến
8mm.
Hình 2.4 :Varifocal lens
Zoom lens: Chiều dài tiêu cự có thể được điều chỉnh trong một khoảng từ 6
mm đến 48 mm mà không cần quan tâm đến việc lấy nét. Ống kính có thể được
điều chỉnh bằng tay hoặc từ xa.

Hình 2.5: Zoom lens
•Cảm biến hình ảnh (image sensor)
Bộ cảm biến hình ảnh có hai loại: CCD và CMOS. Ưu điểm chính của CMOS
so với CCD là tiết kiệm điện năng. Tuy nhiên CMOS cho chất lượng hình ảnh
không rõ nét như CCD và trong môi trường có sự thay đổi nhanh của hình ảnh thì
sự nhạy bén của CMOS là không tốt và dễ làm nóng thiết bị.
•Cảm biến âm thanh: Cảm biến này hoạt động giống một microphone cho
phép ghi lại âm thanh.
•Bộ chuyển đổi Analog/Digital (A/D converter): Dùng để chuyển đổi tín
hiệu tương tự sang số.
2.3. Cấu trúc Camera IP:
Hình 2.6: Cấu trúc của CameraIP
2.4. Nguyên lý hoạt động của IP camera:
Một IP camera được mô tả như một thiết bị hai trong một( gồm 1 canera
thông thường và 1 máy tính). Nó kết nối trực tiếp vào hệ thống internet như các
thiết bị network khác.Một IP camera có riêng cho nó một địa chỉ IP và gắn liền
với tính năng của một máy tính để điều khiển việc thông tin trên internet. Một số
camera IP còn được trang bị thêm tính năng phát hiện chuyển động hoặc có những
cổng output cho các camera thông thường khác.
Thấu kính sẽ bắt lấy hình ảnh – có thể được miêu tả như những chiều dài dải
sóng khác nhau của ánh sáng – và biến đổi chúng thành tín hiệu điện tử khác.

Những tín hiệu này sau đó được chuyển đổi tương tự thành số và chuyển đến tính
năng vi tính nơi mà hình ảnh được nén lại và gửi đi thông qua internet.
Ống kính của camera làm cho hình ảnh tập trung vào chip hình ảnh. Trước khi
đến được chip hình ảnh đó phải đi qua bộ kính lọc - sẽ bỏ đi những tia hồng
ngoại để những màu sắc chuẩn sẽ được hiển thị. Đối với camera ngày và đêm thì bộ
phận lọc tia hồng ngoại sẽ được chuyển đi để cung cấp những hình ảnh trắng và
đen ở chất lượng cao trong điều kiện ban đêm. Lúc này chip hình ảnh sẽ chuyển đổi
hình ảnh (bao gồm những thông tin về ánh sáng) vào tín hiệu điện tử. Những tín
hiệu này sẵn sàng để được nén và gửi đi thông qua internet.
2.5. Phân loại Camera IP:
2.5.1. Camera IP thông thường:
Dòng camera quan sát qua mạng internet. Tích hợp sẵn giao thức internet
protocol.Sử dụng hệ thống dây mạng để truyền tín hiệu hình ảnh.Camera IP cũng
được chia làm nhiều loại.camera IP dome, camera IP thân, camera IP Speed Dome
giống như camera Analog. Nhưng Camera IP cho hình ảnh sắc nét hơn rất nhiều so
với Analog.Và có hỗ trợ nhiều tính năng nổi bật hơn.
2.5.2. Camera IP wifi:
Là dòng camera IP không có dây, sử dụng sóng wifi để truyền tải dữ liệu
thông qua giao thức Internet Protocol.Thích hợp dùng cho những nơi khó đi dây
hoặc không thể đi dây.Ưu điểm: lắp đặt nhanh gọn, dễ dàng di chuyển đến mọi nơi.
2.6. Công nghệ truyền dẫn Camera IP:
2.6.1. PoE(Power over Ethernet) – Cung cấp nguồn qua mạng:
Power over Ethernet (PoE) có cách thức hoạt động đơn giản bằng cách chuyển
đổi nguồn cung cấp điện cơ bản thành một nguồn cấp điện áp thấp được gửi vào hai
cặp sợi bên trong cáp CAT5 để cung cấp nguồn cho thiết bị trạm phát cuối. Trong
hệ thống nguồn cấp trên cáp mạng Ethernet (PoE), có ít nhất hai thành phần tham
gia vào:
• PSE (Power Sourcing Equipment): Những thiết bị loại này lấy vào nguồn
cấp điện cơ bản và cung cấp điện áp thấp, nguồn điện một chiều DC vào cáp

Ethernet. PSE có thể cung cấp nguồn lên đến khoảng 12W ở 48V cho một thiết bị
tương thích Power over Ethernet (PoE) yêu cầu nguồn cấp. Trong mạng vô tuyến có
hai loại PSE là Endspan và Midspan. Endspan làm việc tương tự cách của các bộ
chuyển mạch Ethernet, cũng bao gồm việc cung cấp điện trên các mạch truyền dẫn
dữ liệu Ethernet. Endspan có thể được gọi là bộ chuyển mạch Power over Ethernet
(PoE). Midspan là bộ tăng áp được đặt ở giữa một chuyển mạch Ethernet và các
thiết bị được cấp nguồn trong khi tăng áp mà không ảnh hưởng đến dữ liệu.
Midspans có thể được gọi là bộ tăng áp PoE (PoE injector).
• PD(Powered Devices): Đây là những thiết bị được kích hoạt Power over
Ethernet (PoE) tại điểm cuối của cáp Ethernet đòi hỏi phải có điện áp thấp, điện
DC. Trong mạng vô tuyến, PD phải có một bộ chia PoE để chia ra việc cấp điện,
việc cấp dữ liệu và tài nguyên đến các khu vực thích hợp. Tuy nhiên, nếu một thiết
bị không đươc tích hợp sẵn, một bộ chia Power over Ethernet (PoE) phải được sử
dụng trước PD bằng cáp dẫn điện DC chạy từ bộ chia Power over Ethernet (PoE) tới
các thiết bị cùng với cáp Ethernet khác.
Có hai cách để cung cấp nguồn qua cáp:
• Phương án 1: sử dụng một phương thức đơn công (simplex) mang nguồn
điện trên cùng các loại cáp như cáp dữ liệu. Các PSE thêm nguồn điện nuôi vào
chân cấp dữ liệu thông qua các điểm nối dây của tín hiệu nội bộ nối máy biến áp
trung tâm.
• Phương án 2:sử dụng một phương thức mà việc cung cấp điện được thực
hiện trên hai cặp dây dẫn còn dư trong cáp Ethernet.
Các thiết bị được cấp nguồn PoE được thiết kế để thích hợp với phương án 1
hoặc 2 lên, cấp điện lên đến khoảng 48V và việc sử dụng cáp Ethernet cho phép
đạt tốc độ dữ liệu 1Gbps.Khi một thiết bị PoE được bật lên, PSE được thiết kế để
phát hiện bao nhiêu nguồn cấp PD yêu cầu và cung cấp nó với đúng số lượng cần
thiết. Điều này được thực hiện bằng cách sử một dụng một hệ thống phân loại mà
biểu thị lượng điện năng (W) để gửi đến thiết bị.

Ưu nhược điểm của phương thức truyền dẫn PoE:
• Ưu điểm:
Ưu điểm lớn của công nghệ PoE là khả năng cung cấp năng lượng cho thiết
bị và truyền dữ liệu trên cùng cáp Ethernet. Điều này giúp đơn giản hóa hệ thống,
giảm chi phí lắp đặt và bảo trì,cải thiện sự ổn định của hệ thống an ninh. Chi phí
ống dẫn, dây cáp được tiết kiệm. Lắp đặt đơn giản khi chỉ phải sử dụng một sợi
cáp Ethernet cho cả nguồn điện và dữ liệu. Hơn nữa, việc quản lý cũng được đơn
giản hóa nhờ quản lý điện năng tập trung. Công nghệ này cũng tiết kiệm không
gian vì số lượng dây dẫn cần thiết cho cơ sở hạ tầng truyền dẫn ít hơn, do đó tiết
kiệm chi phí lao động, vì chỉ cần một sợi cáp là đủ cho cả nguồn điện và dữ liệu.
Cuối cùng, công nghệ này rất an toàn vì nó cung cấp nguồn điện hạ thế.
•Nhược điểm:
Trong công nghệ PoE, hạn chế rõ ràng nhất à khoảng cách bị giới hạn trong
vòng 100 mét, trừ khi sử dụng bộ lặp/ bộ nối dài. Ngoài ra, tại thời điểm hiện tại,
công suất tối đa được cung cấp bởi thiết bị cấp nguồn là 60W, có nghĩa là một số
thiết bị tiêu thụ nhiều năng lượng không thể được cấp nguồn bằng PoE, chẳng hạn
như các camera yêu cầu nguồn điện vào cao. Ngoài ra, với công nghệ này toàn bộ
hệ thống đang được cấp nguồn bởi một hoặc một vài thiết bị như bộ chuyển mạch
PoE, bộ chuyển đổi quan điện hoặc bộ góp PoE (PoE Injector).Vì thế trong hệ thống
chúng ta cần sử dụng UPS dự phòng để cung cấp khả năng phục hồi hệ thống trong
trường hợp mất điện.
2.6.2. EoC (Ethernet over Coax) – Truyền dữ liệu qua cáp đồng trục:
EoC (Ethernet over Coax) là công nghệ sử dụng hệ thống cáp đồng trục để
truyền tải dữ liệu
•Ưu điểm:
Trong truyền dẫn EoC, ưu điểm lớn nhất là khả năng sử dụng cáp đồng trục
có sẵn trong hệ thống an ninh. Điều này tiết kiệm chi phí vì dây dẫn thường là thành
phần tốn kém trong bất kỳ hệ thống bảo mật nào.Hơn nữa, khoảng cách truyền cũng
xa hơn.

VDSL2 là hình thức thông dụng nhất của truyền dẫn EoC.Nó cho phép truyền
lên đến hai cây số, mặc dù tốc độ dữ liệu giảm dần khi khoảng cách tăng lên, xuống
đến 1.5Mbps.
Một ưu điểm nữa là nó hỗ trợ hệ thống giám sát lai với cả camera gắn mạng và
camera tương tự, ngoài ra còn cấp nguồn qua cáp đồng trục. Do đó, điều này sẽ hấp
dẫn những người sử dụng vẫn muốn giữ lại một số camera tương tự đang có, hoặc
lắp đặt camera tương tự tại các điểm ít quan trọng khác.
Trong khi truyền dẫn EoC có thể hoạt động trên khoảng cách xa hơn, việc sử
dụng bộ lặp có thể tạo ra nhiễu trên tín hiệu. Do đó, việc truyền tải bị hạn chế bởi tỷ
lệ tín hiệu – nhiễu. Truyền dẫn EoC chỉ hỗ trợ kết nối điểm-đến-điểm (point-to-
point), làm cho nó kém linh hoạt nếu cơ sở hạ tầng an ninh phức tạp. Cả SLOC và
VDSL2 đêu hỗ trợ tốc độ dữ liệu thấp hơn so với các phương tiện truyền dẫn
khác.SLOC chỉ có thể hỗ trợ lên đến hai camera IP 1.3-megapixel và VDSL2 chỉ hỗ
trợ lên đến bốn camera IP 1.3-megapixel.
2.6.3. PLC (Power Line Comunication) – Truyền thông qua đường điện:
Công nghệ PLC ( Power Line Communication ) là công nghệ cho phép truyền
tín hiệu Điện và DATA cùng trên một đường dây cáp nguồn cấp cho thiết bị.
Điểm đặc biệt của công nghệ này là:
- Các camera IP chỉ cần 1 rắc cắm nguồn duy nhất, trong camera đã tích hợp
sẵn PLC Modem, PLC Modem này hoạt dộng như một bộ chuyển đổi và truyền tín
hiệu.
- Đầu ghi hình IP ( Network Video Recorder ) cũng được tích hợp sẵn PLC
Modem, Bộ PLC Modem trên đầu ghi hình IP (NVR ) nó hoạt động giống như bộ
nhận và chuyển đổi tín hiệu.
Phương thức hoạt động:cả camera IP và đầu ghi hình có tích hợp PLC
Modem, Bộ PLC Modem ở các camera sẽ tách tín hiệu nguồn điện và tín hiệu dữ
liệu ra 2 dải tần số khác nhau để có thể truyền cùng lúc trên cung đường dây cáp
nguồn cấp cho các camera. Bộ PLC Modem tại đầu ghi hình có công dụng ngượi

lại, nó nhận và tách tín hiệu điện và tín hiệu dữ liệu từ camera truyền về thành 2 dải
tần số khác nhau.
•Ưu điểm:
Mặc dù PLC được giới hạn trên đường dây điện hiện có và chủ yếu được sử
dụng trong các tòa nhà độc lập, chẳng hạn như nhà riêng hoặc văn phòng, công
nghệ này vẫn có một số ưu điểm. Nhưng truyền dẫn EoC, PLC không yêu cầu lắp
đặt thêm dây dẫn để thiết lập hệ thống an ninh. Tuy nhiên, EoC đòi hỏi một hệ
thống bảo mật trước đây được lắp đặt đúng chỗ, trong khi PLC có thể được thiết lập
mà không bất kỳ hệ thống nào trước khi thực hiện. Đây là một giải pháp đơn giản
để phân phối kết nối trong các tòa nhà, nơi đã có sẵn đường dây điện. Cài đặt cũng
dễ dàng vì không cần cấu hình các camera an ninh tương thích. Hơn nữa, còn có
một số ưu điểm hấp dẫn khác.PLC hỗ trợ tốc độ dữ liệu cao nhất 200Mbps và
khoảng cách truyền có thể lên đến 500 mét, tùy thuộc vào các yếu tố như tốc độ dữ
liệu và chất lượng cáp. Nó hỗ trợ mã hóa dữ liệu AES 128-bit, và phù hợp với các
ứng dụng yêu cầu mức độ bảo mật cao.Nó cũng hỗ trợ kết nối đa điểm, chaẳng hạn
như nhiều cáp đồng trục vào một cáp đồng trục hoặc xích vòng.
Ưu điểm của PLC cũng chính là hạn chế của nó. Trong hệ thống giám sát,
PLC bị giới hạn bởi các đường dây điện. Tuy nhiên, tiềm năng của hệ thống tự động
hóa nhà với PLC là rất lớn, và đây là nơi PLC sẽ được sử dụng nhiều nhất. Với sự
phát triển của thị trường nhà thông minh, chúng ta có thể mong đợi sẽ thấy PLC
xuất hiện nhiều hơn mà việc truyền dữ liệu camera an ninh là một phần trong đó.
2.7. Thiết bị lưu trữ hình ảnh NVR(Network Video Recorder):
Hình 2.7: Đầu ghi hình NVR

NVR (Network Video Recorder) là đầu ghi hình dùng cho Camera IP, nó hoạt
động không cần máy tính - khác với đầu ghi hình DVR.
Đầu ghi hình NVR chuyên dùng cho lưu trữ hình ảnh dạng số cho các Camera
IP.Video được lưu trữ ở định dạng kỹ thuật số trên ổcứng, thẻ nhớ SD hoặc thiết bị
lưu trữ kỹ thuật số khác.NVR được quản lý từ xa thông qua mạng LAN hoặc qua
Internet, cho phép quản lý linh hoạt hơn so với giải pháp ghi hình thông thường.
Điểm khác nhau lớn nhất và đáng lưu ý nhất dành cho bạn là DVR dùng riêng
cho các Camera Analog còn NVR dùng riêng cho các Camera IP. Cơ bản NVR có
tính năng tương tự như DVR, tuy nhiên vẫn có những điểm khác biệt sau đây:
- Video trên một DVR được mã hóa và xử lý tại DVR, trong khi video trên
một thiết bị NVR được mã hoá và xử lý ở camera, và truyền tín hiệu trực tiếp đến
thiết bị NVR để lưu trữ hoặc xem từ xa qua Internet.
- NVR không bị cố định số cổng ra như DVR (6/8/16/32/64) mà có thể linh
hoạt hơn, ví dụ như: 5, 7, 13... cổng ra cho phép bạn có những lựa chọn phù hợp
hơn với điều kiện ngôi nhà, văn phòng... của mình.
- NVR cho phép bạn xem, kiểm soát, và ghi lại video từ tất cả các camera kết
nối thông qua một giao diện tập trung. Giao diện dựa trên Web, cho phép người sử
dụng để xem, thao tác và quản lý các video từ bất kỳ thiết bị kết nối IP, bao gồm cả
máy tính để bàn, máy tính bảng, thiết bị di động...
2.8. Thiết bị lưu trữ hình ảnh HVR (Hyper Video Recorder):
Hình 2.8: Đầu ghi hình HVR

HVR(Hyper Video recorder) Là dòng đầu ghi được tích hợp cả 2 loại camera
IP và Analog. Trên đầu ghi sẽ có cổng kết nối camera analog thông thường và cả
cổng mạng để kết nối với camera IP.
Tuy nhiên chức năng còn hạn chế là không thể kết hợp lẫn lộn analog và ip
trên cùng một giao diện hiển thị, bạn chỉ có thể hiển thị hoặc là camera ip hoặc là
camera analog.
Đầu ghi hình HVR hỗ trợ chuẩn ghi hình lên đến 960P đối với camera analog
và 720P-1080P đối với camera IP, giúp tăng chất lượng hình ảnh khi thực hiện thao
tác xem lại hoặc sao lưu dữ liệu ra thiết bị lưu trữ di động.
Tích hợp chuẩn nén H.264 làm giảm đến 50% băng thông và kích thước file
dữ liệu lưu trữ so với cách nén thông thường hiện nay.
Giảm tới hơn 80% băng thông và kích thước file dữ liệu lưu trữ so với nén
bằng chuẩn Motion JPEG. Điều đó cho chúng ta thấy với cùng một hệ thống nếu
chúng ta sử dụng đầu ghi hình HVR với chuẩn nén mới “H.264” chúng ta có thời
gian lưu trữ gấp đôi và băng thông mạng giảm đi một nửa, lợi ích mà chúng ta thấy
ngay đó là chi phí cho lưu trữ dữ liệu video giảm một nửa so với dùng hệ thống có
chuẩn nén thông thường.
Ngoài ra việc truyền hình ảnh chiếm băng thông giảm một nửa, vì vậy chi phí
dành cho thuê băng thông mạng cũng giảm đáng kể. Hoặc chúng ta có thể tăng chất
lượng hình ảnh giám sát lên gấp đôi nhưng vẫn đảm bảo được băng thông và thời
gian lưu trữ như trước đây. Đây là một lợi thế rất lớn, bởi với một hệ thống an ninh
lớn, giải quyết vấn đề băng thông mạng và thời gian lưu trữ là rất phức tạp. Với
chuẩn nén H.264 nó đã giải quyết được rất nhiều những khó khăn như vậy.
2.9. Kết luận:
Qua chương này chúng ta đã thấy được đặc điểm quan trọng của một camera
IP. Mục đích của chương này là làm nổi bật sự ưu việt của camera IP so với camera
analog. Từ đó có thể rút ra được xu hướng phát triển của các hệ thống này trên thế
giới, đưa ra được các đặc điểm mà có thể áp dụng vào hệ thống đang phát triển hiện
tại.

CHƯƠNG III: HỆ THỐNG GIÁM SÁT CAMERA
3.1. Định nghĩa chung:
Hệ thống camera giám sát là hệ thống trong đó sử dụng camera và các thiết bị
truyền dẫn về một khu vực cần quan sát đến một nơi cụ thể.
Hệ thống camera giám sát được sử dụng tại các khu vực: ngân hàng, cửa hàng
dịch vụ, nhà kho, nhà xưởng, sân bay, các công trình quân sự, …
Tại các nhà máy công nghiệp, hệ thống camera giám sát được dùng để quan
sát các công đoạn của quá trình sản xuất từ phòng điều khiển trung tâm.
Hệ thống có thể hoạt động liên tục hoặc có yêu cầu.
3.2. Phạm vi ứng dụng:
Giao thông
Việc lắp đặt camera IP giúp chia sẻ tình trạng giao thông tại các giao lộ và do
đó giúp người điều hành giao thông có phương án hướng dẫn các loại xe phân luồng
hợp lý, tránh tình trạng tắc nghẽn giao thông vào giờ cao điểm.
Sân bay, bến cảng
Việc tận dụng hạ tầng mạng máy tính có sẵn để triển khai hệ thống bảo vệ
bằng camera IP sẽ rất dễ dàng và nhanh chóng mà không phải đầu tư hệ thống cáp
tín hiệu cũng như không mất nhiều thời gian để lắp đặt.
Hội nghị từ xa
Việc tổ chức hội nghị từ xa sẽ được thực hiện nếu cả 2 phía đều có camera IP
kết nối với hệ thống mạng internet ADSL. Đây là một giải pháp rất hiệu quả trong
kinh doanh khi hai đối tác ở hai khu vực địa lý khác nhau.
Nhà máy, văn phòng
Nhà quản lý có thể quan sát các hoạt động trong văn phòng, nhà xưởng, nhà
kho của mình trong khi đang đi công tác bên ngoài hoặc đang ở nhà, giúp việc điều
hành công ty trở nên dễ dàng và kịp thời.
Trường học
Khi hệ thống mạng IP-Surveillance được lắp đặt, phụ huynh có thể quan sát

các hoạt động học tập, vui chơi của con mình tại trường bằng cách đăng nhập tên và
mã số vào chương trình quản lý camera mà không phải trang bị, lắp đặt thêm một
thiết bị nào khác ngoại trừ việc phải truy cập vào được mạng internet. Ngoài ra,
việc quan sát bằng camera IP có thể ứng dụng tại các cơ sở dưỡng lão hay bệnh viện
đểtheo dõi tình hình sức khỏe của bệnh nhân qua các sinh hoạt, tập luyện hàng
ngày.
Nhà riêng
Chủ nhà có thể quan sát ngôi nhà, tài sản của mình khi vắng nhà, đảm bảo gia
đình vẫn bình yên. Với hạ tầng mạng internet ngày càng mở rộng, liên tục cải thiện
về chất lượng và băng thông, có thể nhận thấy dù sử dụng camera IP hay camera
truyền thống kết nốivào IP Server, việc quan sát qua mạng trở nên rất dễ dàng và
thuận tiện mà vẫn đảmbảo tính năng bảo mật. Hệ thống camera IP hứa hẹn mang lại
nhiều lợi ích to lớnphục vụ cho tất cả mọi người.
3.3. Cấu trúc một hệ thống giám sát:
3.3.1. Khối ghi nhận hình ảnh:
Tiêu biểu cho khối này là các camera analog và camera IP. Các camera loại
này tích hợp tất cả các yếu tố kỹ thuật vượt trội như: khả năng xoay bốn chiều,
zoom hình nhiều cấp độ (Pan/ Tilt/ Zoom) lập trình tự hành, tự động bám sát đối
tượng nghi vấn (trong tầm quan sát được của camera khoảng 150m).
3.3.2. Khối truyền tải tín hiệu:
Tín hiệu được truyền tải thông qua cáp đồng trục ngầm và cáp mạng. Với
cáp đồng trục ngầm hình ảnh truyền tải luôn ổn định, ít bị chi phối bởi yếu tố
khách quan, tuổi thọ lâu. Ngược lại, hình thức truyền tải tín hiệu cáp mạng giúp tiết
giảm việc thi công dây.
3.3.3. Khối xử lý và điều khiển:
Tiêu biểu cho phần này là thiết bị Multiplexer, chịu trách nhiệm tập hợp tín
hiệu hình của hệ thống phối trộn chúng và đưa ra màn hình. Cũng từ thiết bị này
cho phép thực hiện các cài đặt lập trình cho toàn hệ thống. Các chế độ cảnh báo
chống đột nhập, quy định thời gian hoạt động của camera… đều do thiết bị này chi

phối. Với những hệ thống có số lượng camera nhiều hoặc có camera SpeedDome
thì có thêm bàn điều khiển dùng điều khiển chuyển động của camera theo nhiều
hướng.
3.3.4. Khối ghi nhận và lưu trữ :
Thiết bị của phần này chịu trách nhiệm ghi lại mọi hoạt động của hệ thống và
phát lại khi có yêu cầu, cụ thể là đầu ghi hình. Thiết bị ghi hình chuyên dùng cho
việc lưu trữ hình ảnh dạng số của camera IP và analog, hỗ trợ ổ đĩa cứng dung
lượng lớn cho phép tối ưu việc lưu trữ với thời gian dài.
3.3.5. Khối hiển thị và quan sát:
Thường được sử dụng là màn hình LCD, CRT. Điều khác biệt giữa việc sử
dụng màn hình chuyên dụng so với tivi là khả năng vận hành liên tục cả ngày đêm
và độ phân giải thích hợp của màn hình chuyên dụng.
Mô hình hóa cấu trúc hệ thống:
Ý nghĩa căn bản của việc trang bị hệ thống camera không nằm ngoài mục đích
chính: giúp người sử dụng có điều kiện giám sát một cách bao quát khu vực
của mình tại một địa điểm, dựa trên hình ảnh mà các camera ghi nhận chuyển về.
Ngoài ra, ở mức độ cao cấp hơn, bằng cách sử dụng thêm các thiết bị chuyên
dùng, hệ thống camera sẽ trở thành một hệ thống an ninh hữu hiệu hoạt động liên
tục 24/24, với khả năng tự nhận biết có sự biến động tại môi trường quan sát, qua đó
sẽ có những cảnh báo theo yêu cầu của người sử dụng.

3.4. Chức năng của hệ thống camera:
3.4.1. Chức năng giám sát:
Chức năng này được thể hiện qua các camera analog và camera IP. Với
những camera này có chức năng Pan/Tilt/Zoom có thể quay ngang dọc
hoặc phóng to, thu nhỏ hình ảnh. Các camera analog được đặt tại vị trí thuận
lợi để đi dây cáp đồng trục còn các camera IP được đặt tại vị trí không thuận tiện đi
dây cáp ngầm và cần hình ảnh có độ sắc nét cao.
3.4.2. Chức năng truyền dẫn:
Camera analog đều có cáp ngầm (Cáp đồng trục 5C nối vào đầu ghi hình)
dẫn tín hiệu từ camera về đầu ghi để trung tâm theo dõi, điều khiển và lưu trữ thông
tin. Còn mỗi camera IP được đặt một địa chỉ IP và nối vào một switch (thông qua
cổng giao tiếp RJ45) và tín hiệu dưới dạng số hóa sẽ truyền về đầu ghi hình thông
qua cáp mạng. Tín hiệu dưới dạng analog và số được theo dõi và quản lý bằng máy
tính và điện thoại di động thông qua mạng internet.
3.4.3. Chức năng xử lý thông tin:
Các hình ảnh có thể quan sát trực tiếp ngay lập tức qua màn hình hoặc được
lưu trữ trên ổ cứng của server (hoặc đầu ghi hình tích hợp HDVR) nhằm mục đích
tra cứu và xem xét lại khi cần thiết. Các lưu trữ sẽ được thực hiện với tất cả các
giám sát thu được trong 24h mỗi ngày, dữ liệu sẽ được chuyển về trung tâm giám
sát và chuyển sang định dạng JPEG, MJEG, MPEG4 nhằm giảm dung lượng
truyền nhưng vẫn giữ được chất lượng hình ảnh.
3.4.4. Chức năng hiển thị:
Những tín hiệu sẽ được hiển thị qua màn hình LCD, CRT hoặc máy tính hoặc
điện thoại di động.

Mô hình hóa hoạt động hệ thống:
Hệ thống camera giám sát sử dụng camera analog và camera IP để phát hiện
theo dõi chuyển động của vật thể và trao đổi thông tin. Những hình ảnh mà camera
phát hiện được đều được ghi lại và trao đổi với hệ thống hiển thị và giám sát. Tại
hệ thống hiển thị và giám sát sẽ phân tích tín hiệu thu được, sau đó lưu trữ và truyền
tín hiệu về trung tâm điều khiển. Tại trung tâm này tín hiệu được ghi lại bằng đầu
ghi hình và chuyển hình ảnh về các chuẩn nén nhờ các bộ xử lý. Những hình ảnh
này sẽ được hiển thị trên màn hình LCD và máy tính. Đồng thời những hình ảnh
này có thể được đưa lên mạng internet thông qua đầu đọc thẻ và card kết nối
internet. Sau khi được định dạng thông tin và đa phương tiện, những tín hiệu sẽ
được truyền trên máy tính và di động ở bất kỳ nơi đâu. Từ máy tính và di động
có thể quan sát và điều khiển camera theo hướng mong muốn.

3.5. Hệ thống Camera Analog:
3.5.1. Định nghĩa:
Tín hiệu truyền hình ảnh là tín hiệu analog.
Cơ chế truyền tín hiệu từ camera qua cáp đồng trục tới đầu ghi hình kỹ thuật
số (DVR Recorder).Đầu ghi hình kỹ thuật số (DVR) có chức năng chuyển đổi tín
hiệu Analog sang tín hiệu số (số hoá), sau đó tín hiệu được nén lại, ghi vào ổ cứng
để xem lại khi cần thiết.Tính năng tích hợp thêmvào DVR: ghi hình theo lịch đặt
trước, cảnh báo chuyển động, phóng to thu nhỏ hình ảnh bằng phương pháp số,
truyền hình ảnh qua mạng.
3.5.2. Thành phần hệ thống Camera Analog:
Camera: là thiết bị cơ bản cho một hệ thống CCTV. Sự lựa chọn camera
analog rất đa dạng từ các loại camera cố định để giám sát tập trung một khu vực cho
đến các loại camera giám sát ngày/đêm hay camera PTZ dome để giám sát khu vực
rộng.
Màn hình hiển thị (monitor): Thiết bị được sử dụng rất tương tự màn hình Tivi
nhưng có độ phân giải cao hơn để cho ra hình ảnh sắc nét. Một màn hình có thể hiển
thị hình ảnh từ một hay nhiều camera cùng một lúc.
Dây cáp để lắp đặt camera: trong hệ thống CCTV analog, cáp đồng trục được
dùng để truyền hình ảnh từ camera. Đây là một trong những hạn chế của CCTV
analog vì giá cáp có thể mắc và khó lắp đặt, đặc biệt trong mạng camera lớn hoặc
những vị trí không thuận lợi.
Đầu ghi hình kỹ thuật số (DVR): phần lớn hệ thống CCTV analog hiện nay sử
dụng DVR để tận dụng các lợi ích của việc cài đặt hệ thống trên mạng. DVR
chuyển tín hiệu analog sang tín hiệu số để tiện cho việc lưu trữ, truy xuất cũng như
cho phép người sử dụng xem hình ảnh từ xa.
3.5.3. Nguyên lý hoạt động:
Trong ứng dụng hệ thống camera quan sát analog, tín hiệu hình ảnh thu được
từ camera là tín hiệu analog, được truyền từ camera analog, qua đường cáp đồng
trục tới đầu ghi hình kỹ thuật số (DVR).

Mỗi camera analog được cấp nguồn điện tại chỗ hoặc cấp nguồn bằng cáp tín
hiệu đồng trục RG59 (loại có kèm cáp nguồn). Đầu ghi hình kỹ thuật số (DVR) có
chức năng chuyển đổi tín hiệu analog sang dạng tín hiệu số (số hoá), sau đó tín hiệu
được nén lại, ghi vào ổ cứng để xem lại khi cần thiết. Hiện nay, các đầu ghi hình
thường được tích hợp thêmmột vài tính năng thông minh như: ghi hình theo lịch đặt
trước, cảnh báo chuyển động, phóng to thu nhỏ hình ảnh bằng phương pháp ảnh số
(không phải bằng ống kính quang học). Màn hiển thị được đấu nối trực tiếp với
DVR để hiển thị hình ảnh từ DVR hoặc cũng có thể xem hình ảnh qua mạng IP
bằng máy tính, nếu DVR đươc đấu nối tới mạng IP qua cổng RJ45 Ethernet. Nếu
mạng IP nội bộ (LAN) được kết nối với mạng internet, bạn có thể xem được hình
ảnh từ xa thông qua mạng internet. Khi truyền hình ảnh qua mạng internet, tín hiệu
hình ảnh (video) của tất cả các camera, có đấu nối tới 1 DVR, sẽ được truyền trên
một luồng video (1 địa chỉ IP) mà thôi. Do vậy chi phí sẽ giảm đi.
3.5.4. Một số mô hình giám sát sử dụng hệ thống Camera Analog:
Hình 3.1: Theo dõi trực tiếp không cần ghi hình

Hình 3.2: Theo dõi và ghi hình dung đầu ghi
Hình 3.3: Theo dõi và ghi hình dung card DVR

Hình 3.4: Theo dõi từ xa qua mạng dung đầu DVR

3.5.5. Ưu nhược điểm của hệ thống Camera Analog:
• Ưu điểm:
Chi phí khởi tạo thấp: trong hầu như mọi trường hợp, hệ thống CCTV analog
có giá thành rẻ hơn hệ thống CCTV IP.
Khả năng tương thích rộng: có khả năng kết hợp nhiều mẫu mã camera và
thiết bị quan sát của nhiều hãng sản xuất. Camera analog có khả năng xử lý các tình
huống ánh sáng yếu tốt hơn camera IP.
• Nhược điểm:
Chi phí cáp cao: trong ứng dụng giám sát diện rộng, camera analog cần một hệ
thống cáp phức tạp có thể dẫn đến việc tăng cao giá thành và khó triển khai.
Tính năng hạn chế: không tích hợp sẵn nhiều tính năng tiên tiến hiện có trong
camera IP (ví dụ như: độ phân giải Megapixel, zoom kỹ thuật số, và phân tích dữ
liệu hình ảnh).
3.6. Hệ thống camera IP:
3.6.1.Định nghĩa:
Camera chuyển đổi hình ảnh thu được sang dạng tín hiệu số ngay trong
bảnthân camera đó. Xử lý hình ảnh cũng được thực hiện ngay trong camera.
Tín hiệu số đầu ra được truyền qua mạng theo tiêu chuẩn Ethernet bằng cáp
xoắn đôi. Một vài IP camera được tích hợp tính năng PoE (Power over Ethernet),
khi đó nguồn điện cho camera có thể được cấp qua cáp xoắn đôi ằng switch PoE
hoặc bộ chuyển đổi PoE.
Các IP camera, thông qua cáp xoắn đôi, được kết nối tới thiết bị mạng trung
tâm (Hub, Switch, Router…) của mạng LAN. Các thiết bị mạng sẽ được thiết lập
các tham số như: thiết lập địa chỉ IP, định tuyến…
Thiết bị chuyên dụng quản lý IP camera: đầu ghi hình IP (NVR – Network
Video Recorder) hoặc phần mềm quản lý hình ảnh.

Đối với những hệ thống lớn: Để đảm bảo tính ổn định của hệ thống, cơ chế ghi
hình sẽ được thực hiện trên đầu ghi hình IP.
3.6.2.Thành phần hệ thống Camera IP:
Hình 3.5: Mô hình và các thành phần hệ thống Camera IP

3.6.3. Nguyên lý hoạt động:
Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống Camera IP

3.6.4. Hệ thống camera IP hiện đại:
Đây là mô hình hệ thống Camera hiện đại nhất hiện nay với độ linh hoạt cao,
khả năng mở rộng hệ thống một cách dễ dàng với chi phí tối thiểu. Hệ thống giúp
cho việc theo dõi, quản lý từ xa trở nên thuận tiện và dễ dàng. Hệ thống gồm các
camera IP được lắp tại các vị trí cần theo dõi. Tín hiệu hình ảnh nhận được sẽ được
truyền qua Modem và được lưu trữ vào máy tính. Ta có thể quan sát, kiểm tra theo
dõi cũng như sao lưu dữ liệu tại bất kỳ nơi nào có kết nối Internet. Hệ thống cho
phép sự linh hoạt trong việc cấu hình hệ thống, như chọn các kiểu ghi hình, chọn
các thông số hình ảnh ghi được cũng như việc giám sát và quản lý theo thời gian
thực
3.6.5. Hệ thống mạng máy tính phục vụ giám sát từ xa:
Phân làm 4 loại: mạng cục bộ, mạng đô thị, mạng diện rộng, mạng toàn cầu
• Mạng cục bộ (Local Area Networks - LAN): cài đặt trong phạm vi tương
đối hẹp, khoảng cách lớn nhất giữa các máy tính nối mạng là vài chục km.
• Mạng đô thị (Metropolitan Area Networks - MAN): cài đặt trong phạm
vi một đô thị, một trung tâm kinh tế xã hội, có bán kính nhỏ hơn 100 km

Đề tài: Nghiên cứu hệ thống giám sát trên nền Camera IP, HOT

Đề tài: Nghiên cứu hệ thống giám sát trên nền Camera IP, HOT

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Đề tài: Nghiên cứu hệ thống giám sát trên nền Camera IP, HOT

Similar to Đề tài: Nghiên cứu hệ thống giám sát trên nền Camera IP, HOT (20)

More from Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864

More from Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Đề tài: Nghiên cứu hệ thống giám sát trên nền Camera IP, HOT