APRENDA A INSTALAR CAMARAS DE SEGURIDAD Ing. Sergio Bellechasse Lissabet
APRENDA A INSTALAR CAMARAS DE SEGURIDAD Una guía Introductoría a los sistemas de cctv analógicos Ing. Sergio Bellechasse Lissabet
Sobre el Autor Sergio Bellechasse Lissabet, es graduado de Técnico en Telecomunicaciones, 1979 Instituto Técnico “Osvaldo Herrera”, Ingeniero en Electrónica especialidad Computación, 1984 en el Instituto superior Politécnico José A. Echevarria (ISPJAE). Con más de 25 años de experiencia, ha trabajado para diversa empresas, en las áreas de diseño y soporte Técnico en teleinformática, redes y sistemas de CCTV, combinando con la Investigación, la docencia y la elaboración de varios artículos técnicos. Puede ser contactado por E-mail:
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Contenido
Capítulo 1 ¿CÓMO SELECCIONAR SU SISTEMA DE VIDEO VIGILANCIA? 1) – Cámaras Parámetros básicos a valorar para la elección de una cámara. Tipo de sensor Sensor CCD Sensor CMOS, Sensibilidad Formato del sensor Resolución Distancia focal de la lente ¿Como seleccionar la lente apropiada? Iris Fijo, Iris Variable, Iris Manual, Iris Motorizado, Automático o Auto iris Cantidad de LEDs Infrarrojos (IRs). 2)- El dispositivo de grabación Sistemas de grabación con tarjeta de captura Sistemas de grabación con DVR Ventajas, Limitaciones Principales parámetros a considerar para la elección del dispositivo de grabación: Resolución de captura, Resolución de visualización, Resolución de grabación Resumen de los formatos más utilizados Esquema de compresión, JPEG, H.264, JPEG2000 Estándares de Video Cálculo de la capacidad del disco requerido Calidad de la imagen El brillo El contraste Resolución Gama de colores La iluminación La resolución de grabación. Calidad de la grabación Velocidad de grabación ¿Que velocidad de grabación utilizar? El algoritmo de compresión o codificación que utiliza el DVR Complejidad de la imagen Velocidad de transferencia o tasa de bits (Bit Rate) . Tiempo de grabación Grabación Continua Grabación programada Número de canales con cámaras conectadas. Registro de Audio Determinación del tamaño del Disco 3)- Fuentes de alimentación Alimentación distribuida o independiente Alimentación centralizada 4) - Cables de interconexión (UTP, coaxial) y Conectores para video y alimentación 5) – El Enrutador (Router). 6) – El Modem de banda ancha Capítulo 2: PASOS A SEGUIR PARA LA INTERCONEXION DE LOS DISPOSITIVOS CONEXIONADO PARA LA RED E INTERNET
CABLEADO CON CABLE COAXIAL SIAMÉS CONECTORIZADO CABLEADO CON CABLE COAXIAL ESTANDAR (RG-6/U, RG-11/U, RG-59/U) Distancias recomendadas Conectorización CABLEADO CON UTP CABLEADO COMBINADO Capítulo 3: CONFIGURACION BASICA DEL DVR Capítulo 4: CONFIGURACION DEL ROUTER Creación de una cuenta NoIP 4)- Redireccionamiento de puertos Capítulo 5: VISUALIZACION LOCAL Y REMOTA Desde un Celular Instalación en Blackberry Mensajes de error frecuentes Instalación en móviles con otro sistema operativo
Prologo del autor En el quehacer diario de diseño e instalación de sistemas de video vigilancia, me encontrado frecuentemente la existencia de un gran número de sistemas de CCTV mal concebidos o con deficiencias en la selección y configuración de los equipos y aunque registran la ocurrencias de eventos, no cumplen con alguno de los tres requerimientos para que un sistema de video vigilancia cumpla sus objetivos esenciales de detectar, registrar y reconocer o identificar. Por otra parte, también he notado que existe desconocimiento por parte de muchos vendedores e instaladores, de conceptos importantes que les impiden una orientación correcta a sus clientes. El presente material pretende ser una introducción básica a los sistemas de CCTV analógicos, sentando algunas bases y conceptos fundamentales, que permitan tanto a los interesados en adquirir un sistema de seguridad por cámaras, como a los vendedores e instaladores o a quienes deseen iniciarse en este campo bastante extenso, contar con una guía inicial. Además de constituir un anticipo de una obra.
MUESTRA DEL LIBRO
“APRENDA A INSTALAR CAMARAS DE SEGURIDAD” UNA GUIA INTRODUCTORIA A LOS SISTEMAS DE CCTV ANALOGICOS
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En la actualidad, son muchos los fabricantes y comerciantes que venden kits de video vigilancia. Completos y listos por incluir todo lo necesario para su instalación. Sin embargo, todavía se hace necesaria la contratación de un experto para la instalación y configuración y su puesta en marcha. Este instructivo pretende guiarlo paso a paso en tal encomienda. De manera que usted mismo pueda realizar la instalación y configuración sin necesidad de contratar a un especialista ni contar con herramientas especiales. Con solo dedicar poco tiempo a leer y analizar esta guía, podrá adquirir el sistema más acorde a sus necesidades y ahorrarse los costos de instalación y configuración.
Capítulo 1 ¿Cómo seleccionar su sistema de video vigilancia? Un sistema analógico de vigilancia por cámaras de seguridad doméstico o de oficina, se compone esencialmente de los siguientes dispositivos:
1) – Cámaras Constituyen el primer escalón del sistema y por tanto, su selección repercute en el nivel de calidad máximo que pueda lograrse en las imágenes que se registran. Pueden ser:
Diurnas o con visión nocturna (IR) . Domo, mini domos, tipo box o tipo bala o bazuca Para ambientes interiores o exteriores. Lente fija o variable PTZ (PAN TILT AND ZOOM) Con o sin audio
Parámetros básicos a valorar para la elección de una cámara. Tipo de sensor Sensor CCD Ventajas • • •
Alta sensibilidad a la luz y a longitudes de ondas cercanas al infrarrojo Bajo nivel de ruido Alta calidad de imagen
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Amplio rango dinámico (diferencia entre el umbral de iluminación del elemento fotosensible y su nivel de saturación) Desventajas
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Mayor coste económico que los CMOS Requiere de electrónica de control externa Mayor consumo eléctrico. Existencia de Blooming: Cuando un píxel recibe demasiada iluminación, produce un exceso de carga que es esparcido entre los pixeles adyacentes y se aprecia como área difusa por exceso de iluminación
Sensor CMOS Ventajas • • • • • •
Consumo eléctrico inferior al CCD. Económico (necesita pocos componentes externos). El conversor digital puede estar integrado en el mismo chip. Escaso Blooming o inexistente. Mayor flexibilidad en la lectura. Lectura simultánea de pixeles lo que posibilita la previsualización más rápida. Muy alta frecuencia de imagen en comparación a un CCD del mismo tamaño Desventajas
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Menor superficie receptora de la luz por píxel. Menor uniformidad de los píxeles (mayor ruido de patrón fijo-FPN). Escasa sensibilidad a la luz ultravioleta e infrarroja. Menor rango dinámico.
Sensibilidad Cuantifica la iluminación (iluminancia) mínima necesaria para producir una imagen en el sensor. Mientras menor sea su valor, mayor sensibilidad tendrá el dispositivo y viceversa. Se expresa en LUX. Formato del sensor Las dimensiones (Largo x ancho) del área sensible del sensor de imagen se denomina formato óptico y de manera estándar se expresa en fracciones de pulgadas (Longitud diagonal). Los formatos estándares mas utilizados en las cámaras de CCTV son: 1/2", 1/3", 1/4", aunque existen otros formatos. Ver figura 1.
Fig. 1 Mientras mayor sea el formato del sensor, más cantidad de luz recibe y por tanto mayor es su sensibilidad.
Resolución Es la calidad de definición de una imagen y se expresa en líneas. En los sistemas de CCTV analógicos, se utiliza el término TVL (del inglés Television lines) para hacer referencia al concepto empleado en TV y se define en términos Horizontales. Es decir, Resolución Horizontal (Cantidad de líneas verticales). Está directamente relacionada con el formato del sensor. Mientras mayor sea el formato, mayor resolución tendrá el sensor. Cabe destacar que para un óptimo aprovechamiento, debe existir correspondencia entre la resolución de la cámara y la de captura del DVR. Se gastaría dinero en vano, sí todo el nivel de detalles que puede captar una cámara, no puede ser capturado por el DVR. Distancia focal de la lente Puede definirse como la distancia entre el eje de la lente y el sensor (ubicado en el plano focal). Se expresa en mm. Mientras mayor sea, mayor es su alcance en el horizonte, pero menor su ángulo de captura y viceversa. Es decir, que sí queremos tener un área de cobertura extensa, debemos seleccionar una cámara con lente pequeña (típicamente 2,4 y 3,6 mm), pero si queremos enfocar un área pequeña, entonces debemos seleccionar una lente mayor en concordancia con la distancia a que se encuentra.
¿Como seleccionar la lente apropiada? Puede descargar gratuitamente un programa para calcular la lente, directamente desde
Otra característica importante a la hora de adquirir un lente independiente, es el tipo de iris que emplea para controlar la entrada de luz. A continuación se describen: Iris Fijo Este tipo de lentes no permite regular el iris. Es decir, su abertura es invariable y se utilizan cuando los niveles de iluminación son constantes. Ejemplo, ambientes interiores con iluminación artificial. Iris Variable El iris puede regularse de forma manual o ser automático. Iris Manual Como su nombre indica, el ajuste se realiza de forma manual. Normalmente suelen utilizarse en ambientes interiores, donde los niveles de iluminación permanecen constantes.
2)- El dispositivo de grabación Se pueden utilizar uno o varios DVRs (Dispositivos de Grabación Digital), que. pueden ser propiamente DVRs independiente o alternativamente, una PC con una o varias tarjetas de captura.
Fig. 5
Sistemas de grabación con tarjeta de captura Ventajas - Alta resolución de grabación (720x480 ó más) - Flexibilidad de actualización.
- Más opciones de búsqueda de evidencias (Aleatoria, fecha, hora) y procesamiento digital de la imagen con fines de análisis forense. - Posibilidad de uso de versiones de estándares de compresión y video recientes. - Amplia capacidad de almacenamiento - Fácil integración en Red. - Administración y visualizaron remota. Limitaciones: - Requiere de una PC. Preferiblemente dedicada a esta operación aunque no necesario. - El sistema corre sobre sistema operativos Windows o Linux, lo que lo hace vulnerable a virus y bloqueo de Windows, por lo que su operación es más inestable. - El usuario requiere de habilidades en computación Sistemas de grabación con DVR Ventajas - Alta resolución de grabación (720x480 ó más) - Fácil de usar y operar - Cuenta con opciones búsqueda de evidencias (Aleatoria, fecha, hora) - Amplia capacidad de almacenamiento - Fácil integración en Red. - Administración y visualizaron remota. - Más inmune a los virus informáticos. - Operación más estable. Limitaciones - El sistema corre sobre sistema operativo propietario, lo que dificulta las actualizaciones de Estándares. - No requiere de amplias habilidades de Computación.
Principales parámetros a considerar para la elección del dispositivo de grabación: Resolución de captura Se refiere a la resolución máxima de las cámaras que admite y se puede expresar en términos del número de elementos de imagen (pixeles) del sensor de imagen (Ej. 768 H X 494 V). o en términos del número de líneas horizontales (Ej. 540 TV lines ). Existe correspondencia entre ambas expresiones. Es decir, la resolución expresada en pixeles, tiene su equivalencia en TVL. Ejemplo, 720 H X 480 V equivale a 540 TV lines. Resolución de visualización Se refiere a la resolución de la imagen que se muestra en un monitor.
Resolución de grabación Expresa la resolución de digitalización de la imagen para ser almacenada. Se definen varios estándares. D1: Es un formato estándar de grabación de vídeo que ofrece una resolución de 704 x 480 píxeles. Ideal para cuando queremos tener un reconocimiento total del espacio que se está supervisando; número de objetos, personas, posición, tamaño, movimiento, etc.
Esquema de compresión Se refiere al estándar o algoritmo utilizado para la compresión de la imagen, en aras de optimizar el espacio de almacenamiento y ancho de banda requerido. Los más utilizados en la actualidad son: JPEG (Incluye sus variantes MJPEG, MPEG y MPEG-4): Ventajas - Bajo consumo de ancho de banda. - Requerimientos de baja capacidad de almacenamiento. Desventajas - Problemático para el procesamiento de imágenes simples (un cuadro). - Alta demanda de recursos del procesador. - Estándar propietario No es abierto o libre) - No adecuado para la edición de video H.264 Ventajas - Bajo consumo de ancho de banda. - Requerimientos de baja capacidad de almacenamiento - Calidad de la imagen muy superior a MPEG4 Desventajas Mayor demanda de recursos de procesamiento que MPEG4. JPEG2000 Por su versatilidad, Constituye la ultima tecnología de compresión que han adoptado los fabricantes de sistemas CCTV. Entre sus bondades se destacan: - Admite tanto la compresión con o sin perdidas - Alta calidad de imagen para bajas o altas frecuencias de cuadro.
- Escalabilidad. Permite extraer imágenes con diferentes resoluciones a partir de la original. - Transmisión simultanea de la misma imagen con diferentes resoluciones y frecuencia de cuadro - Bajos tiempos de codificación/decodificación. - Facilita el procesamiento digital de la imagen (zoom electrónico)
Cálculo de la capacidad del disco requerido Es muy común escuchar a muchos vendedores responder con un número determinado, cuando se les pregunta por el tiempo de grabación que garantiza el disco ofertado con el DVR que venden. A mi juicio, una respuesta desacertada en aras de lograr una venta, pues son varios los factores que intervienen en la determinación de la capacidad de almacenamiento requerido. A continuación se detallan los más relevantes: -
-
Calidad de la imagen La resolución de grabación . Calidad y velocidad de grabación El algoritmo de compresión que utiliza el DVR Complejidad de la imagen Velocidad de transferencia. Tiempo de grabación. Que a su vez depende del método de grabación empleado (Grabación continua, por eventos, por horarios) y sí se desea registro “pre” y “post” evento. El número de canales con cámaras conectadas. Sí se desea registrar audio para uno o varios canales.
Calidad de la imagen En primer lugar empezaremos por introducir el concepto de calidad de la imagen. Podemos definirla, como el grado de fidelidad en la percepción o reproducción de una imagen y en ella, intervienen diferentes factores como: brillo, contraste, la resolución, la gama de colores y la uniformidad de iluminación. En las personas la percepción de calidad, puede verse afectada por enfermedades visuales, mientras que en los dispositivos de procesamiento de imágenes, por aberraciones en las lentes ópticas, efectos de difracción y reflexión de la luz y contaminantes como partículas de polvo, etc.
El brillo Expresa una medida perceptual de la luminancia. Es decir, la cantidad de energía o radiación luminosa emitida o reflejada por un objeto. El contraste Puede definirse como la relación entre el brillo de un objeto y el brillo de su entorno
Resolución Tipifica cuan definible puede ser una imagen y el nivel de detalles apreciables en la misma. Gama de colores El color se define por la longitud de onda de la radiación luminosa. El espectro visible comprende las longitudes de onda o frecuencias a las que responde el ojo humano, las cuales oscilan aproximadamente entre 400 nm (Ultravioleta) y 700 nm (Infrarrojo). En la tecnología de procesamiento de imágenes se define como espacio de color, al modelo matemático utilizado para representar los colores con valores numéricos. Entre los más utilizados se encuentran los modelos RGB y YCbCr. El primero representa el color, mediante la combinación en proporciones de tres colores primarios y es ampliamente utilizado en la tecnología digital: Monitores, Escáneres, impresoras, etc. El modelo YCbCr (Y'=Luminancia, Cb=Color azul, Cr=Color rojo), se utiliza para representar el color en los esquemas de compresión de señales analógicas como el video y aprovecha el hecho de que el ojo humano es más sensible a las variaciones de luminancia que al color, para reducir la cantidad de información en los procesos de digitalización y compresión de la imagen. La señal de… ¿Que velocidad de grabación utilizar? Depende de la aplicación de seguridad en específico y de sus objetivos. Es aconsejable, siempre que sea posible utilizar la máxima velocidad de grabación. No hay nada mejor que observar una imagen en tiempo real. Por otra parte, un video para que sea admisible como evidencia entre otros requisitos, debe estar registrado a 30 fps o 25 fps según la norma NTSC o PAL. Recuerde que al bajar la velocidad de grabación, dejará de capturar secuencias en las que pudiera estar implícito algún evento que no quedaría registrado…
Velocidad de transferencia o tasa de bits (Bit Rate). En la figura se muestra un esquema simplificado de un DVR.
Fig. 6
La señal de video analógico proveniente de la cámara, lo hace con una resolución especificada en…
Registro de Audio Adicionalmente al espacio consumido por las cámaras, también es necesario considerar, que cuando se utiliza grabación de audio, este también requiere espacio de almacenamiento y por tanto, la capacidad de almacenamiento total está en función de la cantidad de cámaras y de los canales de Audio que se utilice. De manera similar a la codificación de video, se utiliza la velocidad de transferencia para caracterizar la calidad del Audio. Recuerde que a mayor Bit Rate, mayor calidad tendrá el sonido, pero consumirá mayor espacio de grabación. Después de analizar y considerar todos los factores anteriores, podemos plantear el método para calcular el espacio de almacenamiento requerido
Determinación del tamaño del Disco
Para un canal “i” de video, la capacidad de almacenamiento requerido puede ser calculada mediante el siguiente procedimiento… 3)- Fuentes de alimentación Pueden utilizarse una o varias fuente para energizar el DVR y las cámaras según su número y topología seleccionada.
Fig. 7
Existen dos topologías para el suministro de energía en los sistemas de CCTV: Alimentación distribuida o independiente La alimentación se realiiza de forma independiente para cada cámara. Debe garantizarse según el caso 110 o 220 VAC, para la conexión del adaptador o fuente de alimentación de la cámara..
Ventajas -
Alimentación adecuada para dispositivos con grandes requerimientos de consumo eléctrico.
4) - Cables de interconexión (UTP, coaxial) y Conectores para video
y alimentación La figura 8a ilustra los tipos de cables utilizados en CCTV, mientras que en la Fig. 8b se muestran algunos de los conectores más utilizados.
Fig. 8ª
Capítulo 2: PASOS A SEGUIR PARA LA INTERCONEXION DE LOS DISPOSITIVOS A continuación se muestra el esquema de conexión funcional del sistema para lograr la grabación y su visualización local o remota por Internet.
CABLEADO CON CABLE COAXIAL SIAMÉS CONECTORIZADO
Fig. 18 Este tipo de cable se emplea esencialmente en sistema donde la alimentación a las cámaras se distribuye centralmente. Tenga presente que el cable siamés conectorizado, posee dos conectores en cada extremo.
CABLEADO CON CABLE COAXIAL ESTANDAR (RG-6/U, RG-11/U, RG-59/U)
En CCTV, se utilizan tres tipos de cable coaxial. A saber: RG-6, RG-11 y RG-59. En la figura 21 se aprecia cada uno de ellos.
3- Con la pinza o la cuchilla, corte aproximadamente 1 cm de la malla de hilo, el revestimiento de aluminio y el aislante de PVC del cable, procurando dejar al descubierto el núcleo de cobre. Ver figura 25:
Fig. 25
CABLEADO CON UTP
Fig. 30
El cable UTP en CCTV, se emplea esencialmente en sistemas con alimentación centralizada; de forma tal, que con un mismo cable pueden conectarse hasta dos cámaras (Video y alimentación) y hasta 4 cámaras (Solo video) sí se utiliza cableado adicional para la alimentación o se emplean adaptadores independientes. Es aconsejable cablear…
CABLEADO COMBINADO En ocasiones en que se requiere utilizar las facilidades existentes…. En la fígura. 33 se ilustra la idea de un cableado combinado para 8 cámaras, utilizando solamente dos cables UTP para maximizar el espacio libre existente en el ducto o tubería.
Capítulo 3: CONFIGURACION BASICA DEL DVR Una vez finalizada la instalación e interconexión física de los equipos y dispositivos, procederemos a la configuración del DVR Router y el Router para garantizar la grabación de los sucesos y la visualización local o remota de las cámaras. En primer lugar, dada la gran variedad de modelos y marcas de estos equipos, es recomendable leer los manuales de usuarios suministrados con los mismos. Tanto par el Router y el DVR, anote en un papel que tendrá a mano durante la configuración los siguientes parámetros: Para el Router:
- Nombre de usuario de administración: Generalmente “admin.” - Contraseña de administrador: (Contraseñas típicas “admin”, “1234”, en blanco) - Dirección LAN IP por defecto o fábrica:(192.168.0.1, 192.168.0.2, 192,168.1.1, etc) y máscara de Red. (255.255.255.0)…
Capítulo 4: CONFIGURACION DEL ROUTER Configuración previa de la PC. 1- Conecte una computadora en uno de los puertos LAN del Router, según la figura 11. Para WINDOWS XP. Vaya a “Inicio”, seleccione “Panel de control”
Fig. 43
En panel de Control seleccione conexiones de Red. Ver fígura 44.
Fig. 44
En el primer caso (Fíg. 47a), la PC está configurada para obtener su dirección IP de forma automática y sólo habría que asignar una dirección de forma manual como se ilustra en la figura (b), pero que corresponda a la misma red LAN del Router, la cual esta determinada por la máscara de Red (255.255.255.0). Es decir, sí por ejemplo, la dirección LAN por defecto del router es la 192.168.1.1, entonces puede asignar a la PC, cualquier dirección…
Creación de una cuenta NoIP 1- Abra el explorador de Internet y en la barra de direcciones coloque la URL http://www.noip.com . Oprima “Sign In” y luego “Sign up for an account”
Fig. 48
Configuración inicial del Router 1- Abra su explorador de Internet y en la barra de direcciones, coloque la dirección IP LAN por defecto del Router e inicie sesión. 2- Generalmente la página inicial del Router, muestra el Estado y entre otros, refleja sus direcciones LAN y WAN. Compruebe que esta última indica su condición dinámica (Dynamic IP) y corresponde con la dirección asociada a su URL en noip.com.
Capítulo 5: VISUALIZACION LOCAL Y REMOTA 1- Configuración de los Controles ActiveX. a- En la computadora local conectada al Router, Abra el Explorador de Internet y en el Menú “Herramientas”, seleccione “Opciones de Internet”. b- Seleccione “Internet” y luego “Nivel Personalizado”
Fig. 65
3)- Visualizacion local a- Abra El explorador de Internet y coloque la dirección IP del DVR, seguida por “:” y el puerto “8080”. En nuestro caso, “http://192.168.1.1:8080” b- Internet Explorer, solicitará instalar un control ActiveX. Acepte y siga las instrucciones
Instalación en Blackberry - Conecte su BB vía USB -
Abra el Desktop Manager” Fig. 72 y ejecute el “Application Loader”.
Fig. 72
- Seleccionar “Agregar/Eliminar aplicaciones” - Dar clic en “Iniciar y luego “Examinar”, para ubicar en el CD, el archivo…
