44012

Исследование возможности обнаружения движущихся объектов в телевизионных системах

Дипломная

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Для предотвращения хулиганских выходок, попыток суицида, возникновения «живых пробок» целесообразно применить к системе наблюдения модуль трэкинга целей. Модуль должен программироваться на детектирование заданных видов движений, регистрировать моменты начала и прекращения перемещений, осуществлять подсчет объектов, двигающихся в том или ином направлении

Русский

2013-11-09

3.07 MB

11 чел.

УКРАЇНСЬКА ІНЖЕНЕРНО-ПЕДАГОГІЧНА АКАДЕМІЯ

Кафедра автоматики та радіоелектроніки

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

до дипломної роботи на тему:

Дослідження можливості виявлення рухомих об’єктів в

телевізійних системах

Студент  ____________________                                     (Петренко О.В.)

                            (підпис)

Керівник ____________________                                        (Стрєлков О.І)

                            (підпис)

Консультанти:

              ____________________                                          (Горбач В.А.)

                            (підпис)

              ____________________                                 (Смирницька М.Б.)

                            (підпис)

              ____________________                                         (Кіосєва О.М.)

                            (підпис)

Завідувач кафедрою ____________________               (Сахацький В.Д.)

                                                 (підпис)

Харків 2007

ЗАДАНИЕ


СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

6

1 ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

7

1.1 Назначение и обоснование технических требований к системе выявления движущихся объектов

7

1.1.1 Назначение системы выявления движущихся объектов

7

1.1.2 Технические требования к системе выявления движущихся объектов

9

1.2 Выбор способа построения системы выявления движущихся объектов

9

1.2.1 Анализ возможных методов организации системы выявления движущихся объектов

9

1.2.2 Основные элементы телевизионных систем наблюдения

19

1.2.3 Базовые схемы телевизионных систем наблюдения

33

1.2.4 Выбор и обоснование способа построения системы выявления движущихся объектов

45

1.3 Разработка алгоритмов функционирования системы выявления движущихся объектов

55

1.3.1 Выявление движущегося объекта

55

1.3.2 Определение скорости движения объекта

58

1.3.3 Алгоритм функционирования системы выявления движущихся объектов

59

2 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

62

2.1 Маркетинговое исследование рынка

62

2.2 Планирование исследования

65

2.3 Расчет затрат на исследование

67

2.4 Научно-практический эффект

70

2.5 Вывод

71

3 ОХРАНА ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

72

3.1 Техника безопасности

72

3.1.1 Общая характеристика условий работы объекта

72

3.1.2 Электробезопасность

74

3.1.3 Окраска помещений и оборудования

75

3.1.4 Обеспечение безопасности при работе с оборудованием

77

3.2 Гигиена труда

80

3.2.1 Вредности в лаборатории

80

3.2.2 Метеорологические условия

82

3.2.3 Вентиляция

83

3.2.4 Освещение

84

3.2.5 Шум, вибрация, ультразвук, инфразвук

86

3.2.6 Электромагнитные, ионизирующие излучения

90

3.2.7 Индивидуальные защитные средства

91

3.2.8 Санитарно-бытовое и медицинское обслуживание

92

3.3 Пожарная безопасность

93

3.3.1 Пожароопасность здания учебного заведения и помещения

93

3.3.2 Средства тушения и обнаружения пожаров

94

3.4 Экологическое воспитание

97

4 МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

99

4.1 Актуальность

99

4.2 Состояние проблемы исследования

100

4.3 Проектирование технологии обучения по теме «Телевизионные системы наблюдения» курса «Основы построения телекоммуникационных систем»

103

4.3.1 Постановка целей обучения и выбор источника информации

103

4.3.2 Проектирование дидактических материалов по теме «Телевизионные системы наблюдения»

105

4.3.3 Постановка дидактических целей по теме и выбор методов обучения

107

4.3.4 Выбор способов контроля и корректирования базовых знаний

110

4.3.5 Выбор и обоснование мотивационных технологий

113

4.3.6 Выбор и обоснование методов формирования ООД и ИД

113

4.3.7 Составление перспективного плана изложения темы

115

4.3.8 Разработка бинарных действий преподавателя и студентов

119

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

123

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

125


ВВЕДЕНИЕ

Телевизионные системы предназначены для решения самых разнообразных задач, так или иначе связанных с наблюдением за объектами. Но наибольший интерес представляют автоматизированные телевизионные системы наблюдения, общей принципиальной особенностью которых является способность функционировать без участия человека-оператора, т.е. полностью в автоматическом режиме на основе заранее определенных (на этапе разработки системы или на этапе ее обучения) решающих правил. В таких системах визуальное представление информации на экране не является обязательным, хотя оно и может использоваться как дополнительная функция.

Научной основой для проектирования автоматизированных телевизионных систем наблюдения является теория статистических решений, включающая в себя три основных раздела:

- теорию двуальтернативных решений (задачи обнаружения объектов);

- теорию многоальтернативных решений (задачи распознавания образов);

- теорию оценки параметров (задачи измерения параметров объектов и их положения в пространстве).

В соответствии с характером решаемых задач автоматизированных телевизионные систем наблюдения можно подразделить на три группы:

- автоматизированная телевизионная система обнаружения;

- автоматизированная телевизионная система распознавания;

- автоматизированная телевизионная система измерения параметров и пространственного положения объектов.


1 ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Назначение и обоснование технических требований к

системе выявления движущихся объектов

1.1.1 Назначение системы выявления движущихся объектов

Самый быстрый и удобный городской транспорт – это метро. Необходимость в таком скоростном транспорте, не загромождающем уличное движение, ощущается в большинстве городов с численностью населения свыше 1 млн. человек.

Харьковское метро включает в себя 3 линии из 28 станций и имеет длину 39 км. На сегодняшний день станции метрополитена и прилегающие к ним подземные пешеходные переходы оснащены системами видеонаблюдения. В ходе эксплуатации данных систем служба видеоконтроля метро столкнулась с проблемой чрезмерной загрузки сотрудников наблюдения. На некоторых постах одному человеку приходится одновременно следить за изображением на нескольких мониторах.

Решением этой проблемы может быть создание системы видеонаблюдения, которая максимально удобна для оператора службы видеоконтроля, способствует организации безопасности перевозок и улучшению обслуживания пассажиров метрополитена.

Изображение с видеокамер должно выводиться на один дисплей в диспетчерскую дежурного по станции и позволять отслеживать в режиме реального времени платформы, центральный вестибюль, эскалаторы, входы на станцию и кассы. Должна производиться непрерывная или «тревожная» видеозапись. Для каждого видеоканала должен подбираться уровень компрессии, благодаря чему удастся добиться наилучшего соотношения качества и скорости передачи видеоизображения. Возможно сохранение видеоархива большой емкости. Интегрированная система наблюдения должна быть приспособлена для крупномасштабного контроля на объектах типа метро, аэропорта, вокзала.

Для предотвращения хулиганских выходок, попыток суицида, возникновения «живых пробок» целесообразно применить к системе наблюдения модуль трэкинга целей. Модуль должен программироваться на детектирование заданных видов движений, регистрировать моменты начала и прекращения перемещений, осуществлять подсчет объектов, двигающихся в том или ином направлении. По анализу поведения потока пассажиров (люди в экстренных ситуациях от нормального движения переходят к хаотическому) модуль должен выдать сигнал и оповестить в автоматическом режиме дежурные службы, вызвать на место происшествия спасателей, милицию, скорую помощь.

При использовании модуля трэкинга целей многократно повышается эффективность использования поворотных камер. В больших помещениях (вокзалы, терминалы), либо местах скопления людей (площади, стадионы) поворотные видеокамеры могут отслеживать и записывать поведение выделенных оператором людей. Приближая, либо удаляя сопровождаемый объект, возможно в деталях зафиксировать все его подозрительные действия, рассмотреть и зафиксировать лицо.

Поскольку такая система является достаточно сложной и не может быть рассмотрена в рамках данной дипломной работы, следует рассмотреть упрощенную систему наблюдения.

Объектом рассматриваемой системы наблюдения являются люди находящиеся на платформе. Они могут неподвижно стоять или передвигаться с определенной скоростью в любом направлении.

Система должна выявлять объекты, движущиеся с заданной скоростью, и подавать сигнал оператору, выделяя обнаруженный объект из общего видеосигнала. Это позволит значительно повысить эффективность работы оператора и всего пункта наблюдения.

1.1.2 Технические требования к системе выявления

движущихся объектов

В соответствии с назначением рассматриваемой системы к ней предъявляются следующие требования:

- возможность круглосуточной работы;

- передача изображения на пункт наблюдения;

- управление и коммутация видеосигналов;

- возможность селекции движущихся объектов;

- возможность изменения параметров селекции движущихся объектов;

- задание временных режимов работы;

- задание зон детектирования движения;

- автоматическая запись изображения с возможностью последующего просмотра.

1.2 Выбор способа построения системы выявления движущихся объектов

1.2.1 Анализ возможных методов организации системы

выявления движущихся объектов

Основой рассматриваемой системы наблюдения является телевизионная система. Она включает в себя средства видеонаблюдения (видеокамеры) и средства отображения (видеомониторовы). Одним из важнейших этапов проектирования системы выявления движущихся объектов является выбор способа передачи видеосигнала, который оказывает немаловажное влияние на функционирование всей системы в целом.

Передача видеосигнала может осуществляться одним из следующих способов:

- низкочастотной передачей видеосигнала по коаксиальному кабелю;

- симметричной низкочастотной передачей видеосигнала по двухпроводной линии;

- передачей видеосигнала по оптоволокну;

- медленной передачей по телефонным линиям связи;

- оптической передачей (ИК) видеосигнала;

- высокочастотной передачей видеосигнала по коаксиальному кабелю;

- высокочастотной передачей по радиоканалу.

Максимально возможные расстояния между видеосервером и видеокамерами в зависимости от способа передачи видеосигнала указано в таблице 1.1.

Рассмотрим подробней четыре первых способа, поскольку они являются наиболее часто используемыми.

Таблица 1.1 – Максимально возможные расстояния между видеосервером и видеокамерами в зависимости от способа передачи видеосигнала

Тип кабеля

Длина линий связи без усилителя

Дополнительное оборудование

Примечание

Коаксиальный кабель

До 300 м

Не используется

Возможность возникновения токовых петель. Чувствительность к различным наводкам. Малая длина линий связи

Витая пара

До 1800 м

Передатчики и приемники сигнала по витой паре

Отсутствие токовых петель. Высокая защищенность от помех. Стоимость кабеля и монтажа ниже чем при использовании коаксиального кабеля

Многомодовое оптоволокно

До 4 км

Передатчики и приемники сигнала по оптоволокну

Отсутствие токовых петель. Максимальная защищенность от наводок

Одномодовое оптоволокно

До 40 км

Так как ото всех источников видеосигнала (камеры, распределитель-усилитель, видеомагнитофон и т.д.) выходной сигнал подается на коаксиальный разъем, передача по коаксиальному кабелю является наиболее близкой и при малых габаритах оборудования самой рациональной.

Для этого применяется специальный коаксиальный видеокабель с волновым сопротивлением 75 Ом. Антенный кабель не должен устанавливаться, даже когда он идентичен по волновому сопротивлению, так как монтаж обычного видеоштекера на него невозможен или проблематичен. Необходимо принять во внимание, что любая линия передачи для того, чтобы обеспечить передачу без отражений на конце должна быть подключена к сопротивлению 75 Ом. На некоторых приборах подключение такого согласующего резистора на входе выполнено жестко, на других, например на мониторах, в зависимости от потребности имеется возможность согласующий резистор отключить. Важнейшим критерием для передачи видеосигнала является затухание применяемого кабеля, которое окончательно определяет длину линии передачи. Затуханием обозначают зависимые от частоты потери, которые определяются поперечным сечением кабеля и применяемым в нем диэлектриком.

Типичные оценки затухания коаксиальных видеокабелей:

- тип кабеля 0.6/3.7 (наружный диаметр 6 мм) – затухание 2.6 дБ/100 м при 5 МГц;

- тип кабеля 1.0/6.6 (наружный диаметр 9 мм) – затухание 1.4 дБ/100 м при 5 МГц.

Предельно допустимая величина затухания зависит в каждом конкретном случае от вида применения или от постановки задачи, которую видеоустановка должна решать.

Если речь идет о получении с помощью видеонаблюдения общего вида определенной зоны или подходов, затухание 6 дБ при 5 МГц еще вполне приемлемо. На практике это означает:

- длина линии передачи с кабелем типа 0.6/3.7 – максимум 230 м;

- длина линии передачи с кабелем типа 1.0/6.6 – максимум 428 м.

Если, однако, для специальных задач необходимо обеспечить опознавание человека или передачу мелких деталей, то затухание должно быть не больше 3 дБ при 5 МГц.

При этом получается:

- длина линии передачи с кабелем типа 0.6/3.7 – максимум 115 м;

- длина линии передачи с кабелем типа 1.0/6.6 – максимум 214 м.

Схема прямой, пассивной передачи видео показана на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – Прямая, пассивная передача видео

С помощью применения компенсационных усилителей, который обычно устанавливается на конце линии передачи, удается компенсировать потери, обусловленные затуханием кабеля. При этом они обеспечивают существенное увеличение расстояния передачи. При применении компенсационных усилителей справедлива следующая формула:

.

Необходимо принять во внимание, что компенсация потерь компенсационным усилителем всегда должна устанавливаться в соответствии с конкретной длиной кабеля и в любом случае перед пуском в эксплуатацию должна проводиться соответствующая настройка согласно предписанию.

При уже выбранном заранее типе коаксиального кабеля 0.6/3.7 или 1.0/6.6 в сочетании с компенсационным усилителем (LDH 4185/06) без проблем может быть реализована линия передачи длиной 1600 или 2400 м.

Удлиненная линия передачи с компенсационным видеоусилителем показана на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – Удлиненная линия передачи с компенсационным видеоусилителем

Если должны быть реализованы очень длинные линии передачи, особенно в больших видеосистемах, или еще остались свободные жилы в уже имеющихся линиях управления или собственных линиях связи, напрашивается использование двухпроводной передающей техники.

С помощью этой техники имеется возможность передачи по симметричной линии черно-белого или цветного видеосигнала с шириной спектра до 5 МГц на большие расстояния.

Для этого в начале линии передачи необходим передающий усилитель и на конце приемный усилитель. Эти усилители с одной стороны осуществляют преобразование несимметричного спектра сигнала в симметричный и обратно, с другой стороны корректируют эффекты, вызывающие затухание в кабеле. Такая схема передачи видео показана на рисунке 1.3.

Нормативы на длины линий передачи указаны в таблице 1.2.

Таблица 1.2 – Нормативы на длины линий передачи

Тип кабеля A-2Y (ST) 2Y

Максимальная длина зоны усиления

2 × 0.4 мм

1000 м

2 × 0.6 мм

1500 м

2 × 0.8 мм

2000 м

2 × 1.2 мм

2300 м

2 × 1.4 мм

2600 м

Рисунок 1.3 – Передача видео по двухпроводной линии с передающим и приемным усилителем

Для более длинных линий через примерно равные интервалы могут быть подключены промежуточные усилители. Эти приборы заботятся о компенсации потерь в кабеле таким же образом, как и приемный усилитель и после этого передают сигнал дальше, причем в зависимости от потребности может быть включено предварительное усиление на 10 дБ. Промежуточные усилители выполнены в погодозащитных корпусах и снабжены отдельными источниками питания. Схема передачи видео по двухпроводной линии с передающим, приемным и дополнительным промежуточным усилителем показана на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 – Передача видео по двухпроводной линии с передающим, приемным и дополнительным промежуточным усилителем

Если техника для передачи видео по двухпроводной линии должна быть установлена на уже имеющиеся линии, то рекомендуется в любом случае провести предварительные исследования для проверки пригодности.

Любая двухпроводная линия для передачи видео требует индивидуальной настройки прибора в соответствии с его инструкцией по эксплуатации.

Передача видеосигнала по телефонному кабелю возможна только в собственных сетях передачи.

Использование в качестве линии передачи почтовой кабельной сети в принципе недопустимо.

Однако при необходимости почта организует такие «широкополосные линии передачи» с личными приборами, которые за плату могут быть арендованы как постоянные выделенные линии.

Партнером по переговорам является соответственно уполномоченная дирекция административного региона, в котором должна осуществляться передача.

В принципе имеется возможность передачи по оптоволоконному кабелю (LWL-kabel) с использованием любой связной техники в сочетании с соответствующими оптоэлектронными преобразователями.

Свойства и преимущества оптоволоконной линии передачи:

- абсолютно нечувствительна к электромагнитным и высокочастотным помехам;

- электрически изолирована и при этом полностью безопасна;

- защищена от подслушивания, т. к. абсолютно свободна от оптических помех;

- предоставляет возможность передачи сигналов между пунктами с различными уровнями напряжения;

- малый диаметр кабеля;

- малый вес;

- высокая гибкость кабеля.

Недостатки:

- высокая стоимость кабеля, связанные с большими расходами работы по сращиванию на месте;

- дорогой монтажный инструмент;

- требуются специальные системные знания и знания в области проектирования.

При медленной передаче существует возможность передачи видеосигнала на любое расстояние по узкополосным линиям связи, например телефонным. Однако это возможно только для отдельных неподвижных изображений, которые будут передаваться в зависимости от применяемой системы и желаемого разрешения все 20, 10 или 5 секунд.

Новые методы передачи работают с использованием определенных алгоритмов, суть которых заключается в том, что передаются только различия изображений в области середины кадра, благодаря чему восстановленное изображение на приемной стороне уже через несколько секунд соответствует новому состоянию. Несмотря на то, что на первый взгляд свойства этой передающей техники кажутся очень неблагоприятными, есть большое число областей, в которых применение этой техники оказывается исключительно целесообразным.

Далее приведены только некоторые наиболее частые применения:

- наблюдение за автоматическими метеорологическими, трансформаторными и компрессорными станциями;

- охрана окружающей среды, наблюдение за выбросом вредных веществ в атмосферу;

- наблюдение за водохранилищами или очистными сооружениями;

- контроль за интенсивностью движения на автомагистралях и городских улицах;

- контроль за заполненностью автостоянок.

1.2.2 Основные элементы телевизионных систем наблюдения

1.2.2.1 Основу любой системы телевизионного наблюдения составляют телекамеры. На рынке систем теленаблюдения присутствует техника как ведущих фирм мира, так и тайваньских и корейских фирм.

В конструкции видеокамеры можно выделить следующие основные функциональные системы:

- преобразователь свет-сигнал;

- синхронизации;

- автоматической регулировки усиления;

- электронный затвор;

- автоматической установки баланса черного;

- гамма-коррекции;

- съемки при низких уровнях освещенности;

- объектив с автоматической диафрагмой.

Функция съемки при низких уровнях освещенности (LOLUX) замечательна тем, что позволяет снимать почти без освещения. При этом можно получить прекрасное изображение с хорошим цветовым балансом без увеличения уровня шума.

1.2.2.2 Важнейшим элементом конструкции видеокамеры является преобразователь «свет-сигнал», обеспечивающий кодирование снимаемого изображения в форме электрических сигналов.

Преобразователи свет-сигнал представляют собой либо передающие электронно-лучевые ТВ трубки (ЭЛТ), либо твердотельные матрицы – так называемые «приборы с зарядовой связью» (ПЗС).

Передающими ТВ трубками оснащены устаревшие модели видеокамер либо видеокамеры специального назначения.

В современных видеокамерах, как правило, применяются матрицы ПЗС, обеспечивающие большую надежность работы при достаточно высоких параметрах. Число строк матрицы принимает значения от 380 до 900.

Внедрению камер на ПЗС способствовали их несомненные преимущества. Отсутствие громоздких отклоняющих катушек и других, присущих ЭЛТ элементов конструкции, позволило в значительной степени снизить размеры и массу камер на ПЗС по сравнению со своими предшественниками.

Кроме того, заметно упростилась вся схемотехника ТВ камер и, как следствие, примерно наполовину снизилась потребляемая от источника питания мощность.

Одновременно примерно вдвое повысилась чувствительность ТВ камер. Их работа стала стабильнее, на нее перестали влиять типичные для камер на ЭЛТ сбои в работе, связанные с такими внешними факторами, как сотрясения, вибрации, уход параметров в процессе эксплуатации и при изменениях температуры.

Для камер на ПЗС, в отличие от трубочных аналогов, характерно также отсутствие послеизображений (инерционности мишени), тянущихся продолжений за движущимися объектами в изображении, не говоря уже о прожигании фотопроводящего слоя мишени. Причем указанные параметры не зависят от срока эксплуатации матриц ПЗС.

В обычной ТВ камере электроннолучевая трубка в рабочем режиме удерживает на мишени значительное количество света. Это происходит, когда она направлена на сильно освещенные объекты (солнце, окно или осветительный прибор).

В случае использования твердотельной передающей камеры, все перечисленные факторы становятся совершенно несущественными, что особенно важно, если у оператора нет достаточного опыта или условий для проведения съемки.

В видеокамерах применяются 2/3", 1/2", 1/3", 1/4" и 1/6" приборы с зарядовой связью (ПЗС). Число пикселов (пиксел – один элемент ПЗС) в ПЗС может быть от 300 до 1000. Количество элементов матрицы обеспечивает горизонтальное разрешение изображения в зависимости от модели 300...600 телевизионных линий (твл).

1.2.2.3 Устройство синхронизации обеспечивает временное согласование работы всех систем и блоков камеры.

Синхронизация видеокамер может осуществляться от внутреннего или внешнего генератора. Внешняя синхронизация используется в многокамерных системах для получения немигающего переключения.

При совместном использовании камер с внутренней синхронизацией, они коммутируются устройствами, содержащими память на кадр.

Первые формирователи изображения на ПЗС использовали принцип покадрового переноса зарядов, который является самым простым, а поэтому наиболее удобным при производстве и эксплуатации матриц. Этот принцип был заложен в первую в мире вещательную ТВ камеру CCD-l производства фирмы RCA.

Чтобы не использовать механический затвор, был разработан принцип построчного переноса зарядов в ПЗС, в котором роль светочувствительных и накопительных датчиков играют (одинаковые) отдельные чередующиеся элементы.

Для повышения качества формируемого изображения в приборах с зарядовой связью был разработан альтернативный способ переноса зарядов. Его назвали принципом строчно-кадрового или гибридного – переноса. Такие приборы впервые были использованы в передающей ТВ камере фирмы Sony. Указанный принцип, как явствует из его названия, объединил в себе особенности двух предыдущих методов – построчного и покадрового переноса зарядов.

При работе с матрицами ПЗС с построчным переносом зарядов могут возникать искажения в виде тянущихся продолжений за объектами. Иначе их называют смазом или просто «тянучками». Они выглядят на изображении в виде вертикальных линий, тянущихся за ярко освещенными или блестящими объектами.

Однако следует отметить, что возникают эти искажения при величине экспозиции, много превышающей нормальное значение.

В этих условиях камера с ЭЛТ уже испытывала бы мощное воздействие искажений в виде «хвоста кометы» и тянучек, типичных для передающих камер на ЭЛТ и крайне нежелательных в ряде критических ситуаций, например, при перемещении камеры поворотным устройством.

В передающих ТВ камерах на ПЗС со строчно-кадровым переносом зарядов практически полностью отсутствует вертикальный смаз изображения.

Поэтому на сегодняшний день матрицы ПЗС с этим принципом переноса зарядов обеспечивают наилучшие качественные показатели формируемых изображений.

Третье поколение матриц ПЗС (Hyper HAD) включило в себя целый ряд новых электронных приемов, что значительно улучшило качественные показатели формируемого изображения.

Матрица Hyper HAD использует оригинальный и простой метод, заключающийся в установке миниатюрной прецизионной собирательной линзы точно на каждый светочувствительный элемент, что позволяет сконцентрировать световой поток без лишнего его рассеивания. В результате резко (примерно вдвое) возрастает чувствительность матрицы.

Улучшенные таким образом показатели позволяют работать не только в условиях низкой освещенности, при которых прежде видеосигнал имел бы неприемлемое качество, но и в процессе использования источников инфракрасного излучения.

Отметим, что вертикальный смаз при работе с ПЗС с построчным переносом типа Hyper HAD имеет такой же незначительный уровень, как и в матрицах с построчно-кадровым переносом зарядов.

1.2.2.4 Объективы к камерам отличаются величиной фокусного расстояния, светосилой, характером создаваемого оптического изображения. При съемке с одной и той же точки объективами с различными фокусными расстояниями масштаб изображения изменяется прямо пропорционально величине фокусного расстояния.

Если один и тот же объект наблюдать в одном масштабе с разных расстояний камерами с различными объективами, то будет заметна разница на изображении.

Изображения близко расположенных объектов при использовании короткофокусных объективов будут более контрастными и резкими, в сравнении с изображением удаленных объектов при использовании длиннофокусных объективов.

Короткофокусный объектив даже при небольшом диафрагмировании обладает большой глубиной резкости. Длиннофокусный объектив даже при съемке удаленных объектов имеет ограниченную глубину резкости.

При съемке геометрически строгих объектов даже незначительный наклон оптической оси объектива от горизонтального положения приводит к появлению в изображении нежелательных перспективных искажений. Это явление особенно заметно при использовании короткофокусных объективов.

Объектив камеры выбирается в соответствии с назначением камеры. Для максимального обзора выбирают широкоугольные объективы с фокусным расстоянием порядка 3,5 мм. При этом угол зрения камеры будет около 90‡.

Длиннофокусные объективы с фокусным расстоянием 12 мм и углом зрения 30‡ используют при наблюдении периметра объекта. Для использования в условиях искусственного освещения необходима возможность отключения электронного затвора и автоматической регулировки усиления камеры.

1.2.2.5 Для обеспечения эффекта увеличения изображения используются объективы с трансфокатором, специальные телекамеры с электронным трансфокатором, или цифровую аппаратуру увеличения/уменьшения изображения (видеопроцессоры).

Объективы видеокамер, имеющие переменное фокусное расстояние, называются «вари-объективы». Они позволяют осуществить плавное изменение масштаба изображения (совершать «наезд»). Масштаб изменяется вручную либо посредством электропривода. При этом сохраняется фокусировка изображения.

Применение трансфокаторов позволяет «приблизить» изображение от 5 до 20 раз, что позволяет рассмотреть даже сильно удаленные объекты. Использование трансфокатора наиболее удобно совместно с поворотным устройством. Это позволяет не только следить за перемещением объекта наблюдения в широком секторе обзора, но и рассмотреть подробно детали (лицо человека, номер автомобиля).

Съемка подвижных ярких объектов существенно упрощается благодаря использованию системы Multi-zoom Iris, которая отдает приоритет объектам в центральной и нижней областях сцены.

Когда камера перемещается к ярким сценам, включается система EEI (Extended Electronic Iris), которая обеспечивает непрерывное регулирование электронным затвором.

1.2.2.6 Объектив с автоматической диафрагмой устанавливает размер отверстия диафрагмы, обеспечивающий оптимальную интенсивность светового потока, проходящего через объектив и попадающего на мишень преобразователя «свет-сигнал».

Использование объективов с автоматической диафрагмой позволяет получать качественное изображение, как при ярком солнце, так и при лунном свете.

Применение объективов без диафрагмы в камерах, имеющих электронный затвор, упростит и удешевит всю систему телевизионного наблюдения.

Камеры с автоматической диафрагмой плохо реагируют на внезапные резкие изменения яркости или контрастности изображения, например, при трансфокации или резком включении источника света. Такие изменения быстрее отрабатывает электронный затвор камеры. Поэтому рекомендуется использовать объектив с автоматической диафрагмой в камерах с электронным затвором.

1.2.2.7 Наблюдение может осуществляться внутри помещений и снаружи, скрытно и открыто.

Для визуального контроля ситуаций внутри помещения следует применять камеры со встроенным объективом. Для помещений минимальная чувствительность камер может составлять 0,5 лк.

Корпус камеры должен гармонировать с интерьером и не бросаться в глаза. Роль телевизионной камеры – не отпугивать посетителей, а фиксировать ситуацию в контролируемом помещении.

В помещении следует использовать камеры с автоматической диафрагмой для автоматической компенсации изменения освещенности в разное время суток. В зависимости от плана помещения выбирается объектив с необходимым углом зрения.

При необходимости скрыть камеру используют миниатюрные камеры с Pin-hole объективами. У таких объективов диаметр выходного зрачка составляет от 0,9 до 2 мм. Такую камеру можно устанавливать, например, за обоями. Небольшое отверстие под объектив не привлекает внимания.

Для получения изображения повышенного качества следует использовать камеры с повышенной разрешающей способностью (более 500 линий).

1.2.2.8 Режим автоматической регулировки усиления позволяет производить непрерывную съемку при всех уровнях освещенности без необходимости переключать усиление или применять соответствующие фильтры и обладает также таким замечательным свойством, как приоритетность апертуры.

Она заключается в том, что после того, как вручную установлена диафрагма, для получения желаемой глубины резкости, система АРУ автоматически устанавливает требуемый уровень видеосигнала. Например, когда снимаются темные объекты, после того как диафрагма полностью открылась, усиление будет увеличено автоматически, чтобы достичь требуемого уровня видеосигнала.

Автоматическая регулировка усиления позволяет повысить резкость изображения в случае большой освещенности сцен, причем в совокупности с функцией автоматической диафрагмы это дает возможность расширить динамический диапазон без ограничения сигнала.

Благодаря режиму АРУ имеется возможность осуществлять непрерывную автоматическую съемку от темных до ярких планов без прерывания изображений.

1.2.2.9 Структура матрицы типа HAD позволила применить электронный затвор с функцией переменного времени экспозиции. Это дает возможность снимать передающей ТВ камерой быстротечные динамические процессы и объекты за время второй части каждого поля, а это и есть период открывания электронного затвора. Изменяя величину периода открывания затвора, меняют время эффективной экспозиции при съемке. В телекамерах Sony время экспозиции изменяется вплоть до значения 1/100000 с.

Усовершенствование электронного затвора в матрице ПЗС типа HAD позволило создать так называемый не мелькающий растр. Не мелькающий растр означает снижение и даже полное устранение помех в виде перемещающихся в вертикальном направлении по экрану полос (т. н. черный шум) при съемке.

1.2.2.10 Автоматическая установка баланса белого полезна, когда у оператора нет времени для установки камеры в режим съемки. Данная функция заключается в подборе усиления в каналах красного и синего цвета (в цветных видеокамерах) по отношению к усилению зеленого. Эти регулировки осуществляются изначально при изготовлении видеокамеры.

Однако в некоторых условиях может возникнуть необходимость их изменения, что, как правило, происходит автоматически. Для этого достаточно направить видеокамеру на белый объект, отрегулировать масштаб изображения так, чтобы этот объект занимал не менее 80% его площади, после чего нажатием кнопки включить схему регулировки. В некоторых моделях камер эту регулировку можно выполнить и вручную.

1.2.2.11 Гамма-коррекция – растягивание видеосигнала в области черного.

В некоторых моделях видеокамер имеется схема, позволяющая увеличить число градаций в передаче полутонов черного и серого цветов. Действие ее фактически обратно действию схемы сжатия контрастности, которая повышает и углубляет контрастность полутонов в изображении.

При максимальном значении коэффициента гамма-коррекции (1,0) полутона получаются наиболее контрастными, «грубыми» и «глубокими», а при минимальном (0,4) – обеспечивается воспроизведение наиболее «нежных» и «мягких» полутонов.

1.2.2.12 В традиционных системах телевизионного наблюдения, в основном, используются телевизионные мониторы с диагональю 9, 12, 14 и 15 дюймов и разрешением 500...800 твл.

Размер экрана мониторов:

- для черно-белых – 9" (23 см), 12" (31 см), 17" (43 см), 19" (47 см);

- для цветных – 14" (36 см) и 21" (51 см).

Горизонтальное разрешение для мониторов может составлять:

- для черно-белых – 750, 800, 900 и 1000 линий;

- для цветных – 240, 300, 320 и 450 линий.

В системах телевизионного наблюдения наиболее широко применяются черно-белые мониторы с размером экрана 9" и 12". При использовании квадраторов и видеопроцессора предпочтительнее использование мониторов с размером экрана 12" и 17".

Видеомонитор должен обеспечивать строгое соответствие изображения подаваемому на него видеосигналу. Параметры, определяющие качество изображения монитора:

- четкость;

- фокусировка;

- воспроизведение цвета;

- сведение;

- геометрические искажения.

Видеомонитор должен обеспечивать высокую долговременную стабильность и не требовать регулярной калибровки.

Надежность также зависит от того, насколько оптимальны решения для электроники, насколько прочна и удобна механическая конструкция. Иногда сильным механическим воздействиям подвергаются даже студийные модели.

Телемониторы могут быть оснащены звуковым каналом для передачи аудиоинформации. В ряде моделей совмещены функции монитора и видеосвитчера.

1.2.2.13 Для записи изображения в системах телевизионного контроля служат специализированные видеомагнитофоны. Они ведут непрерывную запись в течение 3...960 часов на стандартную видеокассету. Одним из важных параметров видеомагнитофона является его разрешающая способность при записи изображения и надежность его работы.

Высокое разрешение записи позволяет фиксировать мелкие детали, а надежность важна в связи с тем, что такой видеомагнитофон предназначен для непрерывной работы в течение нескольких лет.

На передней панели под крышкой находятся органы управления, с помощью которых можно установить различные режимы работы: запись, воспроизведение, обратное воспроизведение, стоп-кадр, быструю перемотку ленты в двух направлениях, размещение информации по времени и дате в любом месте на экране, коррекция показаний времени и даты. Видеомагнитофон запоминает время и дату момента подачи внешних сигналов и позволяет индексировать записи по сигналу тревоги с последующим выборочным воспроизведением по номеру индекса.

Специализированные видеомагнитофоны работают в «старт-стопном» режиме. В зависимости от установленного времени записи на видеопленке фиксируется, например, один из пяти кадров. Таким образом, увеличивается фактическое время записи.

Видеомагнитофон включается в общую систему охраны и может программироваться на изменение скорости записи в случае тревоги. Для этого он содержит программируемый таймер. Просмотр записи на мониторе позволяет восстановить события, как с целью выявления нарушителя, так и анализа действий охраны в случае тревоги.

Функциональные возможности специализированных видеомагнитофонов:

- запись и воспроизведение черно-белого или цветного изображения;

- программирование режимов записи (3 ч, 12 ч, 24 ч, ... 960 ч);

- вывод на экран времени и даты;

- осуществление записи по таймеру или по внешнему сигналу;

- программирование таймера с установкой ежедневного начала и окончания записи, а также установка режима записи на неделю;

- специальные режимы воспроизведения (покадровое воспроизведение, пауза, скоростной поиск вперед и назад);

- стоп-кадр;

- выдача сигналов синхронизации на внешние устройства;

- программирование режимов работы при срабатывании сигнализации;

- регистрация времени аварийного отключения питания;

- хранение информации в энергонезависимой памяти.

В многокамерных системах видеонаблюдения видеомагнитофоны используются совместно с видеокомпрессорами и мультиплексорами.

1.2.2.14 Видеокомпрессор (квадратор) – устройство, позволяющее на экране монитора одновременно наблюдать в режиме реального времени изображение от нескольких видеокамер и записывать его на видеомагнитофон.

Наличие входа тревоги (ALARM-вход) позволяет подключить к видеокомпрессору систему сигнализации, чтобы при ее срабатывании автоматически подключить необходимую камеру для наблюдения за объектом тревоги.

Видеокомпрессор позволяет выводить на экран изображение от 1 до 8 видеокамер (больше используется редко). Они просты в управлении и позволяют наблюдать на экране одного монитора изображения в комбинациях, выбранных оператором. Комбинации могут быть произвольными.

Они могут оснащаться пультом дистанционного управления и режимом «экран в экране». В таком режиме можно выводить выбранные изображения крупным планом, а в малых окнах располагать оставшиеся.

1.2.2.15 Мультиплексор позволяет последовательно выводить на монитор и записывать на один видеомагнитофон информацию от нескольких телевизионных камер. При этом запись осуществляется без потери качества изображения. Это достигается последовательной записью кадров со всех видеокамер на видеокассету. При этом мультиплексор может выводить изображение как от всех камер сразу, так и последовательно одну за другой.

К мультиплексорам можно подключить систему сигнализации к ALARM-входу. В некоторых моделях это даст возможность автоматически включить ту камеру, где произошло нарушение. Большинство мультиплексоров имеют режим «динамического распределения времени записи» для каждой камеры, а модели MV-209 и MV-216 – встроенный детектор движения.

1.2.2.16 При числе камер больше четырех внимание оператора рассеивается и эффективность наблюдения снижается. При охране крупных объектов, таких как банк или завод, требуется установка большого числа камер. Решить эту проблему можно установкой детекторов движения, которые привлекут внимание оператора при возникновении какого-либо движения в поле зрения камеры.

Детекторы движения обрабатывают видеоизображение от телекамер и при необходимости могут включать видеомагнитофон для записи изображения или подавать сигнал тревоги. Детектор реагирует на изменение изображения объекта (контраст или движение) и подает сигнал тревоги. При этом изображение от камеры разбивается на зоны и задается чувствительность реакции датчика движения. Например, он настраивается таким образом, чтобы не реагировал на мелких птиц и животных при наружной установке. В детектор встроен индикатор тревоги на светодиодах и громкоговоритель. Имеется также звуковой «тревожный» выход для подключения внешнего звукового усилителя и видеомонитора.

1.2.2.17 При большом числе камер эффективность работы оператора может быть повышена путем применения матричных коммутаторов. Матричный коммутатор позволяет создать гибкую и наращиваемую систему безопасности, в которую могут входить не только системы телевизионного наблюдения, но и системы охраны и контроля доступа.

При наличии детектора движения, коммутатор самостоятельно отслеживает ситуацию и, в случае тревоги, выводит изображение от камер на мониторы. Предустановки позволяют задавать коммутатору «маршрут» обзора объекта. При этом на монитор будут выводиться изображения выбранных камер, изменяться увеличение трансфокатора и т.д. Такой режим называется режимом «часового».

Появление нарушителя могут отслеживать системы охраны и контроля доступа, подключенные к коммутатору. Они подают сигнал тревоги, выводят на монитор изображения «тревожного» объекта и выполняют другие необходимые действия.

Матричный коммутатор позволяет освободить стол оператора от большого количества пультов управления. Управление выбранной камерой и ее поворотным устройством оператор осуществляет джойстиком.

Схема работы с матричным коммутатором проста и доступна. Один коммутатор может взять на себя функции управления 128 поворотными устройствами, трансфокаторами и камерами.

1.2.3 Базовые схемы телевизионных систем наблюдения

Схема телевизионной системы наблюдения в общем случае имеет вид показанный на рисунке 1.5.

Рисунок 1.5 – Схема телевизионной системы наблюдения

Практическая схема определяется назначением телевизионной системы наблюдения и в зависимости от этого может включать в себя отдельные блоки схемы показанной на рисунке 1.5.

Для передачи видеосигнала с камеры к монитору между обоими приборами осуществляется соединение коаксиальным кабелем. Линия передачи со стороны монитора должна быть подключена к сопротивлению 75 Ом. Для этого на обратной стороне монитора рядом с двумя параллельно включенными разъемами видеовхода находится переключатель для работы в высокоомном состоянии в качестве шлейфа или окончание линии 75 Ом. Схема такого включения телевизионной системы наблюдения представлена на рисунке 1.6.

Рисунок 1.6 – Схема прямой передачи видео

Если изображение с камеры должно быть передано далее на следующее место наблюдения, для этого имеется штатный режим работы монитора при шлейфовом включении. При этом также необходима линия передачи от камеры к монитору 1 стандартным коаксиальным кабелем. Оконечное сопротивление 75 Ом на мониторе 1 в этом случае не должно быть подключено. Видеосигнал с параллельного разъема этого монитора может быть передан, снова по коаксиальному кабелю, далее на монитор 2. На нем с помощью соответствующего переключателя линия передачи должна быть завершена вмонтированным сопротивлением 75 Ом. Такая схема показана на рисунке 1.7.

Рисунок 1.7 – Схема прямой передачи видео на монитор при шлейфовом включении

Для создания нескольких мест наблюдения возникновения многих кабельных линий не предполагается, т.к. возможно многократное шлейфовое подключение мониторов. При этом на первых мониторах устанавливается высокоомное шлейфовое включение и только на последнем мониторе подключается сопротивление 75 Ом (см. рисунок 1.8).

Рисунок 1.8 – Схема прямой передачи видео на несколько мониторов при шлейфовом включении

В случае, когда одно и то же изображение нужно на многих местах, а места отображения находятся далеко друг от друга, например, в различных комплексах зданий применяется схема включения телевизионной системы наблюдения с видеоразветвителем и видеоусилителем, как показано на рисунке 1.9.

Рисунок 1.9 – Схема прямой передачи видео на монитор с разделителем и усилителем

Для случаев, в которых при необходимости должны быть выбраны только определенные изображения, имеется ручной коммутатор сигналов от камер с разным числом видеовходов и одним видеовыходом.

Кроме этого имеется автоматический коммутатор камер, который подключает на вход монитора все изображения друг за другом в циклической последовательности с выбираемым временем представления. Время от времени неинтересующие изображения могут быть исключены из цикла подключения. При необходимости автоматическое переключение может быть остановлено, в этом случае возможен ручной выбор камер. Схема, соответствующая такому включению системы показана на рисунке 1.10.

Рисунок 1.10 – Схема прямой передачи видео с коммутатором сигналов от камер

Существуют также установки с коммутатором камер с двумя видеовыходами и возможностью реакции на тревогу. При применении этой техники монитор 1 показывает выбираемое вручную изображение с любой желаемой камеры для длительного наблюдения, в то время как монитор 2 с помощью автоматически переключаемых в цикле камер предоставляет возможность общего обзора. Если коммутатор камер оборудован входами тревоги (для некоторых исполнений платы входы тревоги – дополнительное оснащение) в случае тревоги циклическая работа автоматически прерывается и изображение определяемой входом тревоги камеры подключается на монитор 2 (см. рисунок 1.11).

Рисунок 1.11 – Схема прямой передачи видео с коммутатором сигналов от камер, двумя видеовыходами и возможностью реакции на тревогу

Благодаря модульной технике матричные коммутаторы постепенно развились до устройств, имеющих до 240 входов и 110 выходов. Они обеспечивают подключение до 12 контрольно-наблюдательных мест с необходимым числом мониторов. С помощью управляющей клавиатуры с любого места наблюдения можно управлять любой точкой коммутации в матрице, при этом может быть выбрана каждая камера и подключена на любой монитор. Кроме этого автоматически или вручную коммутируемые камеры переключаются вверх и вниз и образуют группы камер, которые могут быть отображены на определенной группе мониторов. Объединение с интеллектуальной обработкой сигнала тревоги при наличии такого рода матричных видеокоммутаторов сегодня само собой разумеется. При этом благодаря цифровому управлению можно одновременно управлять каждой камерой. Такая система изображена на рисунке 1.12.

При использовании максимально компактного системного матричного коммутатора, имеющегося в ассортименте с 16, 32 или 48 видеовходами, в 19" базовой конструкции (2НЕ) содержится общая электроника для управления камерой, наложения текста (TIP), обнаружения видеовыпадений и управления тревогой. К таким матричным коммутаторам подключается до 8 клавиатур.

Рисунок 1.12 – Схема прямой передачи видео с матричным видеокоммутатором

Видеоквадраторы, известные под названием квадрантное устройство, служат для одновременного представления изображений с 4 видеокамер на одном мониторе. Они являются исключительно компактной альтернативой повсюду, где с камер приходит много сигналов, но помещение в центре наблюдения ограниченно. Для возможно крупноформатного представления 4-х кадров должен быть применен монитор с размером диагонали экрана минимум 31 см, лучше – 43 см.

Квадраторы целесообразно применять также для одновременной передачи 4 изображений с камер через общую линию передачи (см. рис. 1.13).

Рисунок 1.13 – Схема прямой передачи видео с квадратором

Переключаемые видеоквадраторы предоставляют на выбор следующие возможности: отображение квадрантов от всех 4-х подключенных камер, ручной выбор любой желаемой картинки в полноформатном отображении или автоматически переключаемая циклическая работа. Независимо от выбранного вида работы в случае тревоги автоматически определенное входом тревоги изображение с камеры отображается на мониторе в полном формате. Такая система показана на рисунке 1.14.

Рисунок 1.14 – Схема прямой передачи видео с переключаемым квадратором

Передача 4-х сигналов с камер через один коаксиальный кабель может быть реализована следующим образом: со стороны камер в соответствующее место устанавливается квадратор, который 4 кадра с камер преобразует в общий квадрантный сигнал, который в свою очередь передается как нормальный видеосигнал.

На стороне наблюдательного места также нужен соответствующий переключаемый квадратор, для записи квадрантный сигнал должен быть подан на отдельный разъем для подключения видеомагнитофона. Путем выбора соответствующей клавиши при этом виде работы каждый квадрант может быть расширен до полного формата монитора (см. рис. 1.15).

Рисунок 1.15 – Схеме передачи с квадратором и возможностью генерации кадра

Двойной переключаемый квадратор обеспечивает возможность квадрантной работы с 8 камерами, которые представлены в двух различных квадрантных изображениях. Возможны следующие виды работы с таким устройством: на выбор представление квадрантов с группы камер 1 или группы камер 2, автоматически переключаемое чередование между квадрантным изображением 1 и квадрантным изображением 2, ручной выбор изображения с любой желаемой камеры в полном формате или автоматически переключаемая циклическая работа всех 8 камер.

Независимо от выбранного вида работы в случае тревоги изображение с камеры, автоматически определенной входом тревоги, представляется на мониторе в полном формате (см. рис. 1.16).

Рисунок 1.16 – Схема прямой передачи видео с двойным переключаемым квадратором

Видеомультиплексор служит для записи сигналов со многих камер при работе с временным мультиплексированием на один видеомагнитофон. Одновременно он позволяет осуществить многократное отображение видеоизображений от многих камер на одном мониторе. В зависимости от исполнения мультиплексором могут переключаться до 16 камер, изображения с которых могут быть воспроизведены в зависимости от потребности в отображаемой форме. Все изображения с камер поступают на выход для записи в виде последовательности следующих друг за другом кадров, так что они могут быть записаны на стандартный видеомагнитофон или видеомагнитофон с длительным временем записи. При записи-воспроизведении можно индивидуально определить, какое или какие из всех изображений с камер должны быть отображены (см. рис. 1.17).

Рисунок 1.17 – Схема передачи видео с мультиплексором

1.2.4 Выбор и обоснование способа построения системы

выявления движущихся объектов

Исходя из технических требований к системе и условий ее работы, следует выбрать и обосновать следующие структурные элементы:

- системные видеокамеры;

- видеомониторы;

- видеомагнитофоны;

- центральный блок;

- систему передачи;

- систему управления.

Качество изображения определяется, прежде всего, телевизионной камерой. В настоящее время выпускаются видеокамеры для систем телевизионного наблюдения (включая модификации), отличающиеся:

- характером изображения (черно-белое или цветное);

- четкостью изображения;

- светочувствительностью (минимальной рабочей освещенностью объекта съемки);

- возможностью цифровой обработки видеосигнала;

- допустимыми климатическими условиями работы;

- напряжением питания.

С целью обеспечения качественной работы в условиях переменной яркости изображения и различных уровней фоновых засветок современные телекамеры, для систем телевизионного наблюдения, оснащаются подсистемами компенсации этих воздействий. Камеры с ручной регулировкой или вообще без соответствующей подсистемы выпускаются в основном для научных приложений. В целях увеличения сектора обзора, телевизионные камеры устанавливают на поворотные устройства с горизонтальным или с горизонтальным и вертикальным сканированием. При повороте камеры следует учитывать возможные реакции систем компенсации внешних воздействий (засветка, воздействие импульсных источников искусственного освещения и т.д.).

Для рассматриваемой системы следует выбрать аналоговую черно-белую ПЗС камеру со стандартным разрешением, обеспечивающим разрешающую способность 380 твл.

Вторым важным элементом систем является видеомонитор. Он должен обеспечивать высокую долговременную стабильность и не требовать регулярной калибровки. Надежность также зависит от того, насколько оптимальны схемные решения, прочна и удобна механическая конструкция.

Поскольку ранее была выбрана черно-белая камера, то использовать цветной ЖК монитор в качестве устройства отображения не рекомендуется по той причине, что он имеет значительно меньшую контрастность изображения по сравнению с монитором на ЭЛТ. Низкая степень контрастности ЖК мониторов приводит к отображению темных оттенков изображения объекта как полностью черных. При этом теряются градации яркости (градации «серого») изображения. Изображение от черно-белых ТВ камер получается вялым, «плоским». Все изображение получается «серым».

Еще одним важным условием выбора монитора является то, что в рассматриваемой системе должно быть предусмотрено отображения на одном мониторе сигналов нескольких ТВ камер.

С учетом вышеизложенного следует выбрать черно-белый монитор на ЭЛТ с диагональю 17" (43 см) и разрешающей способностью 900 твл.

При выборе видеомагнитофона основную роль играют два его параметра – разрешающая способность и надежность работы. Для рассматриваемой системы следует выбрать видеомагнитофон с хорошей разрешающей способностью (не менее 760 твл) и высокой надежностью работы.

Центральный блок является ядром системы и выполняет большую часть ее функций. Состав центрального блока зависит от назначения системы и в нашем случае включает в себя:

- мультиплексор камер с ручным управлением на 8 видеовходов;

- переключаемый квадратор с входами тревоги;

- система видеодетектирования движения.

Из всех рассмотренных ранее способов передачи видеосигнала наиболее оптимальной в данном случае будет низкочастотная передача видеосигнала по коаксиальному кабелю с использованием при необходимости компенсационных видеоусилителей.

Такая система передачи видеосигнала легко проектируется, не требует дополнительного преобразующего оборудования, полностью соответствует поставленной перед всей системой наблюдения задаче и в тоже время является самой дешевой.

Канал передачи видеосигнала с позиций качества оценивается шириной спектра пропускаемого сигнала. Существует ориентировочное соотношение, связывающее качество телевизионного сигнала, выраженное в телевизионных линиях с полосой частот, требуемой для передачи этого сигнала. Так для видеосигнала с разрешением 80 твл необходима полоса частот в 1 МГц. Следовательно, чтобы передать видеосигнал с разрешением 380 твл, необходима полоса частот в 5 МГц. В настоящее время чаще всего используются радиочастотные (коаксиальные) кабели типа РК75 иди RG.

Радиочастотный кабель 75 Ом имеет полосу частот, которая с лихвой перекрывает спектр телевизионного сигнала, и может использоваться без ограничений в телевизионных системах наблюдения. Единственное, что необходимо учитывать при использовании радиочастотного кабеля в ТСН, так это то, что с увеличением длины кабеля потери, которые он вносит в видеосигнал, неравномерно распределены в полосе частот. Наибольшим затуханием подвержены высокочастотные составляющие спектра, а они как раз и определяют проработку мелких деталей в изображении, иными словами определяют разрешающую способность. Для компенсации таких потерь следует применять дополнительные устройства (усилители-корректоры). К недостаткам радиочастотных кабелей можно отнести их слабую экранировку для частот ниже десятков килогерц. Это является одной из причин появления на экране монитора помех от промышленной сети 50Гц. На качество телевизионного сигнала также оказывает влияние отраженные от нагрузки (устройств обработки сигнала или монитора) волны, возникающие при несогласованном включении кабеля в оборудование или неправильное соединение радиочастотных кабелей при их сращивании. Кроме этого отраженные волны могут со временем возникнуть в местах изгиба кабеля, если радиус изгиба в зависимости от диаметра кабеля и температуры меньше требований ГОСТа и ТУ производителя.

При выборе радиочастотного кабеля в качестве канала передачи видеосигнала следует учитывать такой его параметр, как затухание (дБ/км).

Как показывает опыт использования радиочастотного кабеля в качестве канала передачи видеосигнала, только активные потери (размах сигнала) для такого часто применяемого кабеля, как, например, RG -59 составляет 10% на 100 м кабеля.

Необходимой функцией канала передачи видеосигнала является также наличие гальванической развязки в цепи видеотракта на приемной стороне ТСН. Применение устройств гальванической развязки обеспечивает помехоустойчивость ТСН в целом, а также защиту оконечных дорогостоящих устройств ТСН (видео-регистраторов, компьютеров, многовходовых видеоплат, видеомультиплексоров и др.) от сильноточных, импульсных помех, шаговых напряжений, которые могут возникать в линиях связи.

Затухание, вносимое кабельной линией связи, необходимо компенсировать с помощью специальных усилителей-корректоров. Так как затухание не равномерно в полосе частот видеосигнала, усилители должны иметь амплитудно-частотную характеристику, обратную АЧХ кабеля. Это главное требование к устройствам коррекции видеосигнала.

В зависимости от типа кабеля и его длины меняются вносимые им искажения, которые и должны быть скомпенсированы. Иначе говоря, в комплекте приемник-передатчик ТВ сигнала должны быть заложены переменные элементы, осуществляющие компенсацию частотных искажений для конкретной реализации ТСН.

Для качественной компенсации частотных искажений, корректирующие устройства должны быть как на приемной, так и на передающей стороне. На передающей стороне должны вноситься так называемые предискажения, то есть должны быть заранее подняты те частоты в видеосигнале, которые будут «завалены» в процессе передачи видеосигнала по кабелю. Чем больше длина кабеля, тем больше завал верхних частот, тем больше должны быть предискажения.

Система управления представляет собой пульт управления видеокамерами, поворотными устройствами (при их наличии), матричными коммутаторами, и мультиплексором со встроенными в него органами настройки параметров ТСН.

На рассматриваемом объекте уже имеется восьмикамерная телевизионная система наблюдения ТСН-1 для внутренних ТВ камер с передачей видеосигнала по коаксиальному кабелю типа РК-75 на расстояние до 500 метров. Структурная схема такой системы приведена на рисунке 1.18.

ТСН-1 состоит из оборудования передающей, приемной сторон и кабельных линий связи.

Оборудование передающей стороны:

внутренняя ТВ камера ТК1-ТК8 – 8 шт.

камерный блок БК1 – 8 шт.

Оборудование приемной стороны:

блок приемников видеосигналов по коаксиальному кабелю БПКК-8/8 – 1 шт.

блок из восьми трансформаторов питания переменного тока 24В/0,4А БТ8/8 – 1 шт.

Камерный блок БК1 предназначен для передачи видеосигнала по коаксиальному кабелю типа РК-75, а также питания внутренней ТВ камеры стабилизированным напряжением 12В, постоянного тока. Составные части камерного блока БК1 размещены в пластиковой электромонтажной коробке. Кабельные линии связи к блоку БК1 подключаются при помощи клеммных разъемов. Питание блока БК1 осуществляется напряжением переменного тока 24В, частотой 50Гц, поступающего от блока трансформаторов БТ 8/8.

Блок приемников БПКК-8/8 предназначен для компенсации потерь видео информации в спектре телевизионного сигнала в линии передачи, коррекции искажений, возникающих в коаксиальном кабеле типа РК-75, улучшения качественных характеристик видеосигнала на приемной стороне. Блок БПКК – 8/8 может быть выполнен в двух вариантах: с использованием гальванической развязки и без нее. В первом варианте обеспечивается качественная защита оконечных дорогостоящих устройств (видеорегистраторов, АЦП персональных компьютеров, мультиплексоров и др.) от сильноточных, импульсных и других помех, шаговых напряжений, возникающих в линиях связи. Кабельные линии связи к блоку БПКК – 8/8 подключаются при помощи клеммных разъемов.

Блок трансформаторов переменного тока БТ8/8 обеспечивает восемь внутренних ТВ камер раздельным питанием 24В. Раздельное питание ТВ камер исключает распространение различных паразитных сигналов (помех) по “нулевым” проводам телевизионной системы. Размещение блока БТ8/8 на приемной стороне телевизионной системы наблюдения обеспечивает свободный доступ к системе питания в случае ремонта или технического обслуживания, а при использовании дополнительных приборов бесперебойного питания – гарантированное питание ТВ камер системы. Кабельные линии связи к блоку БТ8/8 подключаются при помощи монтажного плинта.

Блоки БПКК-8/8 и БТ8/8 выполнены в виде законченных модулей, встраиваемых в электротехнический монтажный шкаф (стойку).

Таким образом, структурная схема телевизионной системы наблюдения с возможностью выявления движущихся объектов будет выглядеть как показано на рисунке 1.19.



1.3 Разработка алгоритмов функционирования системы

выявления движущихся объектов

1.3.1 Выявление движущегося объекта

Пусть имеется некоторая кадровая последовательность, равномерно распределенная во времени (рис. 1.20).

Рисунок 1.20 – Кадровая последовательность, равномерно распределенная во времени

При сравнении двух любых кадров возможны два исхода:

- ∆F = 0 (кадры идентичны);

- ∆F = 1 (кадры различны).

Тогда для двух последовательных сравнений возможны следующие результаты:

- ∆F1 = 0 И ∆F2 = 0 (покой);

- ∆F1 = 0 И ∆F2 = 1 (начало движения);

- ∆F1 = 1 И ∆F2 = 1 (движение);

- ∆F1 = 1 И ∆F2 = 0 (окончание движения).

Обозначим вышеперечисленные варианты следующим образом:

- ∆F1 = 0 И ∆F2 = 0 (Rп);

- ∆F1 = 0 И ∆F2 = 1 (Rнд);

- ∆F1 = 1 И ∆F2 = 1 (Rд);

- ∆F1 = 1 И ∆F2 = 0 (Rод).

Движение как процесс можно представить следующей последовательностью:

RндRдRод

Представим эту последовательность в виде разностей кадров:

F1 = 0 И ∆F2 = 1 и ∆F3 = 1 И ∆F4 = 1 и ∆F5 = 1 И ∆F6 = 0

Видно, что

F2 = 1 И ∆F3 = 1 и ∆F4 = 1 И ∆F5 = 1

не что иное, как Rд. Тогда

Rд И Rд = Rд

или

F1 = 0 И ∆F2 = 1 и ∆F3 = 1 И ∆F4 = 0

или

RндRод …,

что соответствует минимально продолжительному движению, состоящему из пяти кадров.

При необходимости движение можно описать следующей последовательностью разностей кадров

F1 = 0 И ∆F2 = 1 И ∆F3 = 0,

включающей четыре кадра.

Реализуется сравнение двух кадров путем вычитания изображений. При этом все общие элементы изображений исчезают, и остается только их разность. Пример, иллюстрирующий этот метод сравнения, приведен на рисунках 1.21 и 1.22.

Рисунок 1.21 – Получение разности двух кадров ΔF1: а – i-й кадр; б – i+1-й кадр; в – разность кадров

Рисунок 1.22 – Получение разности двух кадров ΔF2: а – j-й кадр; б – j+1-й кадр; в – разность кадров

На рисунке 1.21,а показан i-й кадр Fi, полученный в момент времени ti, на рисунке 1.21,б показан i+1-й кадр Fi+1, полученный в момент времени ti+1. На рисунке 1.21,в показана разность кадров ΔF = Fi+1Fi. Из рисунка видно, что постоянный фон, представляющий собой совокупность неподвижных объектов, исчез, и на рисунке осталась только кромка от движущегося с некоторой скоростью объекта.

Таким образом, выявление движущегося объекта должно производиться путем анализа разности двух соседних кадров, при этом равенство разности кадров нулю будет говорить об отсутствии движения, а любое другое значение – о наличии движения.

1.3.2 Определение скорости движения объекта

Для определения скорости движения объекта следует использовать следующее выражение

,                                              (1.1)

где V – скорость движения объекта;

S – путь пройденный объектом;

Δt – интервал времени.

Рассмотрим правую часть выражения 1.1.

Путь S пройденный объектом может быть определен методом двойного вычитания

ΔF' = (Fj+1Fj) – (Fi+1Fi) = ΔF2 – ΔF1.

Данный метод иллюстрируется рисунком 1.23.

Рисунок 1.23 – Определение пройденного объектом пути методом двойного вычитания: а – кадровая разность ΔF1 = Fi+1Fi; б – кадровая разность ΔF2 = Fj+1Fj; в – двойная кадровая разность ΔF' = ΔF2 – ΔF1

На рисунке 1.23,а показана кадровая разность ΔF1, полученная из кадров рисунка 1.21, на рисунке 1.23,б – кадровая разность ΔF2, полученная из кадров рисунка 1.22. Вычитание изображения рисунка 1.23,б из изображения рисунка 1.23,а дает изображение рисунка 1.23,в имеющее вид двух кромок расположенных на расстоянии S друг от друга. Таким образом, расстояние между кромками и будет путем, пройденным объектом.

Интервал времени Δt за который объект прошел путь S можно определить из условия равномерности распределения кадровой последовательности во времени

Δt = tjti.

Таким образом, выражение 1.1 принимает следующий вид

.                                            (1.2)

Если учесть что S = f(ΔF') = fF2 – ΔF1) = f((Fj+1Fj) – (Fi+1Fi)), то выражение 1.2 можно записать следующим образом

.                               (1.3)

1.3.3 Алгоритм функционирования системы

Разрабатываемый алгоритм должен выполнять три функции:

- выявлять движущийся объект;

- определять скорость движения объекта;

- сравнивать скорость движения объекта с заданной граничной скоростью.

Алгоритм, показанный на рисунке 1.24 реализует все вышеприведенные функции. Он основан на рассмотренном ранее методе вычитания кадров.

Рисунок 1.24 – Алгоритм функционирования системы

Алгоритм обрабатывает четыре кадра: Fi, Fi+1, Fj и Fj+1. Сначала определяются две кадровые разности ΔF1 и ΔF2, затем – двойная кадровая разность ΔF'. Далее производиться обработка двойной кадровой разности, в результате которой определяется путь, пройденный объектом за промежуток времени Δt. После этого в соответствии с выражением 1.1 определяется скорость объекта V, которая в последствии сравнивается с заранее заданной граничной скоростью Vгр. В том случае если скорость объекта превышает граничную, подается сигнал тревоги.

Рассмотренный алгоритм реализует структурная схема, показанная на рисунке 1.25.

Рисунок 1.24 – Структурная схема системы реализующей алгоритм выявления движущегося объекта


2 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Маркетинговое исследование рынка

Телевизионные системы используются для обеспечения безопасности:

- наблюдение за воротами, контроль входа;

- контроль за территорией и объектами (склады, охранные зоны и т.д.);

- безопасность экспонатов в музеях, картинных галереях и на выставках;

- контроль документов на неохраняемом входе;

- дистанционное наблюдение в финансовых учреждениях и магазинах;

- контроль за служебными помещениями с целью предотвращения хищений;

- применение в охране окружающей среды (надзор за отработавшими газами и сточными водами);

- применение на автобусах и больших транспортных средствах (контроль за дверьми, наблюдение назад);

- наблюдение за гаражами (открытыми автостоянками);

- наблюдение за шлюзами в судоходстве;

- наблюдение за аэропортами и рулежными дорожками;

- наружные и внутренние устройства пожарной сигнализации;

- скрытое наблюдение при невидимом инфракрасном освещении.

Для рационализации:

- целенаправленное персональное применение при наблюдении за служебными помещениями и ремонтными предприятиями;

- управление транспортными потоками в уличном движении, на перекрестках, в туннелях и т.д.;

- передача документов, изображений, фотографий, чеков и т.д.;

- применение в машинах, таких как, например, перемещение электрода в сварочных аппаратах, подача ленты на барабан на прокатном стане, наблюдение за ленточным транспортером, контроль за уровнем наполнения силосной башни и т.д.;

- передача показаний приборов с автоматической метеостанции;

- автоматический контроль за выходом продукции, например, за процессами разлива и наклейки этикетки;

- применение в химической атмосфере, контроль за этапами разливки, контроль за этапами производства, использующими взрывчатые вещества, передача изображений с очистных сооружений и т.д.;

- замедленный просмотр быстро протекающих процессов в полиграфической и текстильной промышленности;

- визуальная помощь при монтаже маленьких деталей.

Телевизионные системы применяются в измерительной технике:

- бесконтактное измерение длин и площадей;

- сравнение цвета и помутнения при заданных значениях;

- телевизионная микроскопия;

- телевизионная эндоскопия;

- телевизионная осциллография;

- передача измеренных данных;

- цифровая вставка измеряемых значений в телевизионное изображение (например, время, частота вращения, масса, давление и т.п.);

- аналоговая вставка измеряемых значений в телевизионное изображение;

- вставка измерительной метки, например, при наличии контакта или достижении упора при управлении слябингом на прокатном стане.

В науке и медицине:

- телевизионные приемы в ускоренной и замедленной съемке;

- телевизионная микроскопия и эндоскопия;

- глазные исследования (флуоресцентная ангиография);

- усиление и передача рентгеновских изображений;

- дистанционная передача анализов;

- изучение поведения в психиатрии;

- исследования потоков и турбулентностей;

- демонстрация и регистрация слабо светящихся явлений в физике;

- наблюдение за пациентами в больницах.

Применение телевизионных систем наблюдения распределяется следующим образом:

35% - промышленность;

15% - банки;

14% - торговля;

12% - органы власти (государство);

8% - оборона;

5% - почта;

6% - личные хозяйства;

5% - прочее.

2.2 Планирование исследования

Планирование исследования проводится с целью определить максимальные сроки выполнения исследовательской работы. Для этого составляется перечень необходимых работ, на основании которого строится и рассчитывается сетевой график.

Исходные данные для расчета сетевого графика представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Перечень работ сетевого графика

Наименование работ

Продолжительность, дни

Шифр работ

1

Разработка технического задания

3

0-1

2

Поиск литературы в библиотеке

7

1-2

3

Поиск литературы в Интернете

4

1-3

4

Изучение литературы

14

2-4

5

Консультация с научным руководителем

1

3-4

6

Составление подборки материалов

9

4-5

7

Анализ подборки материалов

6

5-6

8

Составление содержания пояснительной записки

1

6-7

9

Представление результатов научному руководителю

1

7-8

10

Внесение изменений в соответствии с замечаниями руководителя

1

8-9

11

Работа над пунктами содержания пояснительной записки

12

7-10, 9-10

Продолжение таблицы 2.1

Наименование работ

Продолжительность, дни

Шифр работ

12

Обобщение результатов исследования и формулировка выводов

3

10-11

13

Представление технического раздела на проверку научному руководителю и внесение необходимых исправлений

2

11-12

14

Консультация с руководителем раздела «Охрана труда и окружающей среды»

1

12-13

15

Разработка мероприятий по охране труда

8

13-16

16

Представление раздела «Охрана труда и окружающей среды» на проверку и внесение необходимых исправлений

2

16-19

17

Консультация с руководителем методического раздела

1

12-14

18

Разработка методического раздела

11

14-17

19

Представление методического раздела на проверку и внесение необходимых исправлений

4

17-19

20

Консультация с руководителем экономического раздела

1

12-15

21

Разработка экономического раздела

3

15-18

Продолжение таблицы 2.1

Наименование работ

Продолжительность, дни

Шифр работ

22

Представление экономического раздела на проверку и внесение необходимых исправлений

1

18-19

23

Оформление документации

5

19-20

Сетевой график изображен на рисунке 2.1.

Путь, связывающий все события, для которых резерв времени равен нулю, соответствует максимальной продолжительности работ от начала и до завершения исследования. Такой путь является критическим, поскольку срыв любого события ведет к срыву всего комплекса работ.

В данном случае критический путь составил 80 дней (на рисунке 2.1 он обозначен утолщенными стрелками).

2.3 Расчет затрат на исследование

Планирование затрат на исследование осуществляется на основе расчета сметной стоимости методом плановой калькуляции. Группировка затрат по статьям калькуляции приведена в таблице 2.2. Ниже приводится порядок расчета.

Таблица 2.2 – Смета затрат на исследование

Вид затрат

Обозначение

Сумма,

грн

1

Основная заработная плата

Зо

2400

2

Дополнительная заработная плата

Зд

360

3

Отчисления на социальные мероприятия

Сосм

1035

Продолжение таблицы 2.2

Вид затрат

Обозначение

Сумма,

грн

4

Стоимость материалов

См

91

5

Энергия для оборудования

Сэ

26,88

6

Общехозяйственные расходы

Сор

828

7

Амортизационные отчисления

А

277,5

Итого

5018,38

Затраты на оплату труда рассчитываются в зависимости от срока выполнения работ, в соответствии с действующей системой оплаты труда за выполненную работу по сдельным расценкам, тарифным ставкам, дополнительным окладам

,

где Зо – основная заработная плата;

Здень – дневная заработная плата;

T – срок выполнения работ.

Таким образом

грн.

Дополнительную заработную плату определим в размере 15% от основной заработной платы

.

Отсюда

грн.

Отчисления на социальные мероприятия определяются в размере 37,5% от основной и дополнительной заработной платы

.

Тогда

грн.

Затраты на материалы определяются исходя из норм расхода и цен на момент составления калькуляции сметной стоимости и приведены в таблице 2.3.

Таблица 2.3 – Расчет стоимости материалов

Наименование

Единица измерения

Норма расхода

Цена за единицу, грн

Сумма, грн

Бумага А4

лист

500

0,05

25

Картридж для принтера (черный)

шт.

1

36

36

Канцелярские принадлежности

грн.

10

10

Читательский билет

грн.

10

10

Копировальные услуги

грн.

10

10

Итого

91

Стоимость потребления электроэнергии определяется следующим образом

,

где Сэ – стоимость потребления электроэнергии;

Wпэвм – мощность потребления ПЭВМ, кВт;

Фпэвм – время использования ПЭВМ, час;

Цэ – стоимость электроэнергии, грн.

В этом случае

грн.

Общехозяйственные затраты рассчитываются в размере 30% от суммы основной и дополнительной заработных плат

.

Таким образом

грн.

Затраты на амортизационные отчисления определяются

,

где А – сумма амортизационных отчислений;

Сб – балансная стоимость оборудования на начало отчетного периода;

На – норма амортизационных отчислений за квартал, %.

Отсюда

грн.

По результатам проведенных расчетов затраты на исследование составляют 5018 грн. 38 коп.

2.4 Научно-практический эффект

В данной работе изучались проблемы выявления движущихся объектов в телевизионных системах наблюдения. В рамках темы были рассмотрены область применения, базовые схемы, а также основные элементы телевизионных систем наблюдения. Была изучена проблема обнаружения и распознавания объектов. На основании результатов анализа проблемы был сделан вывод о возможности применения аналоговых и цифровых видеодетекторов, условиях их использования.

Научный эффект данной работы заключается в сборе, анализе и системном изложении научных данных относящихся к проблеме обнаружения и распознавания объектов, которые ранее не были систематизированы ни в одной другой работе.

Практический эффект заключается в приведенных рекомендациях по практической организации систем телевизионного наблюдения для различных задач и условий, позволяющих получить максимальный результат при минимальных затратах.

2.5 Вывод

Выполнение всего комплекса работ, необходимых для успешного завершения исследования, займет 80 дней. Затраты на исследование составят 5018 грн. 38 коп. В результате будет получен значительный научно-практический эффект.


3 ОХРАНА ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

3.1 Техника безопасности

3.1.1 Общая характеристика условий работы объекта

Для аудитории Харьковского радиотехнического техникума будет рассмотрено рабочее место студента.

В аудитории проводятся лабораторные и практические занятия по компьютерным и другим, связанным с применением информационно-вычислительных средств, дисциплинам. В ходе проведения занятий используются различные компьютерные технологии.

Помещение оборудовано двадцать одним компьютеризированным рабочим местом, рассчитанным на одного человека, состоящим из рабочего стола с размещенной на нем ЭВМ. Дополнительное рабочее место выделено под сервер и является рабочим местом преподавателя. Кроме этого в помещении оборудовано рабочее место заведующего лабораторией, состоящее из рабочего стола, ЭВМ и многофункциональным устройством принтер/сканер. К каждому рабочему месту подведены розетки (220 В) с заземлением. Основным рабочим местом преподавателя является письменный стол, за которым расположена доска. В помещении также находятся два стола с расположенной на них радиоэлектронной аппаратурой и два шкафа для хранения учебно-методического обеспечения. Рядом с входом расположены две вешалки для одежды. План помещения показан на рисунке 3.1.

Размеры помещения:

- длина 10 м;

- ширина 8 м;

- высота 3,6 м.

Рисунок 3.1 – План помещения

Площадь: 80 м2.

Объем: 288 м3.

Вентиляция: функционируют воздуховодные каналы, наличие двух функционирующих кондиционеров БК 2000, естественная вентиляция (инфильтрация и проветривание).

Отопление: централизованное, водяное.

Вредные факторы, присутствующие на рабочем месте:

- запыленность воздуха рабочей зоны;

- повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны;

- повышенный уровень шума, электромагнитных излучений;

- пониженная влажность воздуха, повышенная ионизация;

- вредное излучение мониторов;

- статические перегрузки, умственное перенапряжение, перенапряжение органов чувств, монотонность труда, эмоциональные перегрузки (в процессе сдачи экзамена, зачета, в летний период).

3.1.2 Электробезопасность

Для питания электрооборудования в помещении используется трехфазная четырехпроводная электрическая сеть переменного тока напряжением 220 В с глухозаземленной нейтралью и частотой 50 Гц. Электроприборы и электричество в целом являются достаточно опасными для жизни персонала, работающего с этими приборами. Согласно ПУЭ, помещение кабинета по опасности поражения работников электрическим током можно отнести к помещениям без повышенной опасности, т.к. в нем отсутствуют условия, создающие повышенную и особую опасность, а именно:

- в помещении нет сырости, токопроводящей пыли, токопроводящих полов, высокой температуры, что классифицировало бы помещение как помещение с повышенной опасностью;

- в кабинете также нет особой сырости, химически активной либо органической среды, что указывает на то, что кабинет нельзя отнести к помещениям особо опасным.

В качестве защитных мер в кабинете предусмотрено:

- применение сплошного ограждения (корпуса приборов);

- сигнализация наличия напряжения (на приборах, ЭВМ);

- применение малого напряжения.

Безопасность работы персонала кабинета обеспечивает:

- наличие широких проходов между оборудованием;

- использование розеток напряжением 220 В с заземленным контактом;

- заземление корпусов оборудования и аппаратуры, осветительных приборов.

В сетях с глухозаземленной нейтралью необходимо применять схему заземления типа TN-S или TN-C-S. Согласно ГОСТ 30331.2, сечение нулевого проводника должно быть не менее 10 мм2 (по меди).

Сопротивление защитного заземления – не более 4 Ом. Степень защиты электрооборудования IP-10.

3.1.3 Окраска помещений и оборудования

Рациональное цветовое оформление помещения направленно на улучшение санитарно-гигиенических условий учебной деятельности, повышение ее эффективности и безопасности. Окраска помещения ВЦ влияет на нервную систему человека, его настроение и в конечном счете на производительность труда во время учебного процесса.

Для покраски помещений применяются светлые тона. Для каждого цвета или сочетания цветов характерно определенное психологическое воздействия, что надо учитывается при формировании учебной среды.

Ниже перечислены рекомендуемые цвета, в которые можно окрасить помещение.

Рекомендуются такие цвета:

- красный (теплый);

- оранжевый (теплый);

- желтый (теплый);

- зеленый;

- голубой (холодный);

- синий (холодный);

- фиолетовый и желто-зеленый;

- белый (холодный);

- насыщенные;

- сочетания цветов при большом цветовом контрасте;

- светлые (с большой яркостью) и насыщенные;

- ненасыщенные, мало насыщенные;

- разбеленные цветовые оттенки.

Рассматриваемое помещение будет окрашено в зеленый цвет. Так как зеленый цвет – цвет природы. Он благоприятно действует на зрение, снижает нервную усталость, способствует бодрому настроению, стимулирует умственную деятельность.

Сигнальные цвета и знаки безопасности предназначены для привлечения внимания работающих к непосредственной опасности, предупреждения о возможной опасности, предписания и разрешения определенных действий с целью обеспечения безопасности, а также для необходимой информации.

Сигнальные цвета применяются для поверхностей конструкций, приспособлений и элементов производственного оборудования, которые могут служить источником опасности для учащихся, поверхностей ограждений и защитных устройств, а также пожарной техники.

Знаки безопасности установлены в местах, пребывания в которых связано с возможной опасностью для учащихся, а также на производственном оборудовании, являющемся источником такой опасности. Запрещающие знаки предназначены для запрещения определенных действий, предупреждающие – для предупреждения работающих о возможной опасности, предписывающие – для разрешения определенных действий работающих только при выполнении конкретных требований безопасности и для указания путей эвакуации, указательные – для указания местонахождения различных объектов и устройств.

В помещении будут использованы сигнальные цвета и знаки безопасности, которые установлены согласно ГОСТ 12.4.026-76. В помещении будут установлены такие знаки. Запрещающие знаки (окрашиваются красным цветом в контрасте с белым цветом) – «Вход воспрещен»; «Запрещается курить»; «Запрещающий знак с поясняющей надписью». Предупреждающие знаки (окрашиваются желтым цветом в контрасте с черным цветом) – «Осторожно! Электрическое напряжение»; «Осторожно! Прочие опасности». Предписывающие плакаты (окрашиваются зеленым цветом в контрасте с белым цветом) – «Выходить здесь!». Указательные знаки (окрашиваются синим цветом в контрасте с белым цветом) – «Огнетушитель»; «Пункт извещения о пожаре».

3.1.4 Обеспечение безопасности при работе с оборудованием

Электрические установки, к которым относится практически все оборудование ЭВМ, представляют для человека большую потенциальную опасность, так как в процессе эксплуатации или проведении профилактических работ человек может коснуться частей, находящихся под напряжением. Специфическая опасность электроустановок: токоведущие проводники, корпуса стоек ЭВМ и прочего оборудования, оказавшегося под напряжением в результате повреждения (пробоя) изоляции, не подают каких-либо сигналов, которые предупреждают человека об опасности. Реакция человека на электрический ток возникает лишь при протекании последнего через тело человека. Исключительно важное значение для предотвращения электротравматизма имеет правильная организация обслуживания действующих электроустановок ВЦ, проведения ремонтных, монтажных и профилактических работ. При этом под правильной организацией понимается строгое выполнение ряда организационных и технических мероприятий и средств, установленных действующими «Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей и правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей» (ПТЭ и ПТБ потребителей) и «Правила установки электроустановок» (ПУЭ). В зависимости от категории помещения необходимо принять определенные меры, обеспечивающие достаточную электробезопасность при эксплуатации и ремонте электрооборудования. Так, в помещениях с повышенной опасностью электроинструменты, переносные светильники должны быть выполнены с двойной изоляцией или напряжение питания их не должно превышать 42 В. В ВЦ к таким помещениям могут быть отнесены помещения машинного зала, помещения для размещения сервисной и периферийной аппаратуры. В особо опасных же помещениях напряжение питания переносных светильников не должно превышать 12 В, а работа с электротранспортируемым напряжением не выше 42 В разрешается только с применением СИЗ (диэлектрических перчаток, ковриков и т.п.). Работы без снятия напряжения на токоведущих частях и вблизи них, работы, проводимые непосредственно на этих частях, или при приближении к ним на расстояние менее установленного ПЭУ. К этим работам можно отнести работы по наладке отдельных узлов, блоков. При выполнении такого рода работ в электроустановках до 1000 В необходимо применение определенных технических и организационных мер, таких как: ограждения расположенные вблизи рабочего места и других токоведущих частей, к которым возможно случайное прикосновение; работа в диэлектрических перчатках или стоя на диэлектрическом коврике; применение инструмента с изолирующими рукоятками, при отсутствии такого инструмента следует пользоваться диэлектрическими перчатками. Работы этого вида должны выполняться не менее чем двумя работниками.

В соответствии с ПТЭ и ПТВ потребителям и обслуживающему персоналу электроустановок предъявляются следующие требования:

- лица, не достигшие 18-летнего возраста, не могут быть допущены к работам в электроустановках;

- лица не должны иметь увечий и болезней, мешающих производственной работе;

- лица должны после соответствующей теоретической и практической подготовки пройти проверку знаний и иметь удостоверение на доступ к работам в электроустановках.

В ВЦ разрядные токи статического электричества чаще всего возникают при прикосновении к любому из элементов ЭВМ. Такие разряды опасности для человека не представляют, но кроме неприятных ощущений они могут привести к выходу из строя ЭВМ. Для снижения величины возникающих зарядов статического электричества в ВЦ покрытие технологических полов следует выполнять из однослойного поливинилхлоридного антистатического линолеума. Другим методом защиты является нейтрализация заряда статического электричества ионизированным газом. В промышленности широко применяются радиоактивные нитрализаторы. К общим мерам защиты от статического электричества в ВЦ можно отнести общее и местное увлажнение воздуха.

3.2 Гигиена труда

3.2.1 Вредности в лаборатории

Работа оператора ЭВМ относится к категории работ, связанных с опасными и вредными условиями труда. В процессе труда на оператора ЭВМ оказывают действие следующие опасные и вредные производственные факторы:

физические:

- повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело работающего;

- повышенные уровни электромагнитного излучения;

- повышенные уровни рентгеновского излучения;

- повышенные уровни ультрафиолетового излучения;

- повышенные уровни инфракрасного излучения;

- повышенные уровни статического электричества;

- повышенные уровни запыленности рабочей зоны;

- повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны;

- повышенная или пониженная влажность воздуха рабочей зоны;

- повышенная или пониженная подвижность воздуха рабочей зоны;

- повышенный или пониженный уровень освещенности рабочей зоны;

- повышенный уровень прямой и отраженной блескости;

- неравномерность распределения яркости в поле зрения;

- повышенная или пониженная яркость светового изображения;

- повышенный уровень пульсаций светового потока;

химические:

- повышенное содержание в воздухе рабочей зоны окиси азота, окиси углерода, озона, аммиака, фенола, формальдегида, полихлорированных дифенилов;

биологические:

- повышенное содержание в воздухе рабочей зоны микроорганизмов;

психофизиологические:

- напряжение зрения;

- напряжение памяти;

- напряжение внимания;

- длительное статическое напряжение;

- большой объем информации, обрабатываемый в единицу времени;

- эмоциональные перегрузки;

- монотонность труда;

- нерациональная организация рабочего места.

На рабочем месте в рассматриваемом кабинете на здоровье студента могут действовать такие вредные вещества как аммиак, озон, оксиды азота, оксиды углерода и формальдегид, но их концентрация в воздухе ниже предельной допустимой концентрации (ПДК) (см. табл. 3.1).

Таблица 3.1 – Вредности в лаборатории

Наименование вещества

Ожидаемая концентрация, мг/м3

ПДК, мг/м3

Класс
опасн
ости

Воздействие

на организм

Аммиак

0,2

20

4

Фиброгенное

Озон

0,01

0,1

1

Остронаправленное

Оксиды азота

0,5

5

3

Остронаправленное

Продолжение таблицы 3.1

Наименование вещества

Ожидаемая концентрация, мг/м3

ПДК, мг/м3

Класс
опасн
ости

Воздействие

на организм

Оксиды углерода

0,2

20

4

Остронаправленное

Формальдегид

0,03

0,5

2

Остронаправленное воздействие и аллергическая реакция

3.2.2 Метеорологические условия

Разработка дипломного проекта требует выполнение работы сидя, стоя, связано с ходьбой, и с определенным физическим напряжением. Согласно ГОСТ 12.1.005-88 такую работу можно отнести к категории Iб.

Микроклимат производственных помещений определяется сочетанием температуры, влажности, подвижности воздуха, температуры окружающих поверхностей и их тепловым излучением. Параметры микроклимата определяют теплообмен организма человека и оказывают существенное влияние на функциональное состояние различных систем организма, самочувствие, работоспособность и здоровье.

Температура в учебных помещениях является одним из ведущих факторов, определяющих метеорологические условия производственной среды.

Высокие температуры оказывают отрицательное воздействие на здоровье человека. Работа в условиях высокой температуры сопровождается интенсивным потоотделением, что приводит к обезвоживанию организма, потере минеральных солей и водорастворимых витаминов, вызывает серьезные и стойкие изменения в деятельности сердечно-сосудистой системы, увеличивает частоту дыхания, а также оказывает влияние на функционирование других органов и систем – ослабляется внимание, ухудшается координация движений, замедляются реакции и т.д.

При воздействии на организм человека отрицательных температур наблюдается сужение сосудов пальцев рук и ног, кожи лица, изменяется обмен веществ. Низкие температуры воздействуют также и на внутренние органы, и длительное воздействие этих температур приводит к их устойчивым заболеваниям.

Допустимые параметры микроклимата на постоянном рабочем месте приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 – Допустимые параметры микроклимата на постоянном рабочем месте

Период года

Температура воздуха, °С

Относительная влажность, %

Скорость движения воздуха, м/с

Нижняя граница

Верхняя граница

Холодный

20

24

40-60

Не более 0,1

Теплый

21

28

60 при 27 °С

0,1÷0,3

Для поддержания допустимых параметров в холодное время года в кабинете предусмотрено водяное отопление, в теплое – естественная вентиляция и кондиционирование воздуха в помещении.

3.2.3 Вентиляция

Для обеспечения и поддержания на рабочем месте студента благоприятного микроклимата присутствует естественная вентиляция.

Виды естественной вентиляции:

- неорганизованная (инфильтрация, проветривание);

- организованная (аэрация).

В данном случае имеет место естественная вентиляция – инфильтрация и предусмотрен кондиционер.

3.2.4 Освещение

Правильное освещение рабочего места оператора ЭВМ облегчает его труд, снижает утомление, повышает производительность труда, снижает опасность производственного травматизма. Освещение может быть естественным и искусственным. Естественное освещение создаётся в производственных помещениях через оконные и другие остеклённые проёмы, искусственное – светильниками. Искусственное освещение в помещениях следует осуществлять в виде комбинированной системы освещения с использованием люминесцентных источников света в светильниках общего назначения. В качестве источников общего освещения должны использоваться лампы типа ЛБ с индексом цветопередачи не менее 70 (R>70), в качестве светильников – установки с преимущественно отраженным или рассеянным светом. Светильники общего освещения следует располагать над рабочим столом в равномерно прямоугольном порядке. Для предотвращения засветок экрана дисплея прямыми световыми потоками должны применяться светильники общего назначения, расположенные между рядами рабочих мест. При этом линии светильников располагаются параллельно светопроёмам.

Осветительные установки должны обеспечивать равномерную освещенность с помощью приглушенного или рассеянного светораспределения. Для исключения бликов необходимо применять специальные фильтры для экранов, защитные козырьки или располагать источники света параллельно направлению взгляда на экран видеомонитора с обеих сторон.

Местное освещение обеспечивается светильниками, установленными непосредственно на столешнице или на его вертикальной панели, а также вмонтированными в козырёк пульта.

Источники света по отношению к рабочему месту следует располагать таким образом, чтобы исключить попадания в глаза прямого света. При естественном освещении необходимо применять средства солнцезащиты, снижающие перепады яркостей между естественным светом и свечением экрана дисплея. В качестве таких средств можно использовать регулируемые жалюзи.

По карте светового климата местность относится к IV-у световому поясу, к зоне с неустойчивым снежным покровом.

Характеристика зрительной работы: высокая точность (от 0,3 до 0,5), разряд III, подразряд В.

Контраст объекта различения с фоном: малый, средний, большой.

Характеристика фона: светлый, средний, темный.

Осветленность: при комбинированном освещении – 750 лк, при общем освещении – 300 лк.

Нормированное значение коэффициента естественной освещенности приведено в таблице 3.3.

Таблица 3.3 – Нормированное значение коэффициента естественной освещенности



Естественное освещение

при верхнем или верхнем и боковом освещении

при боковом

5

2

Фон – поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается. Фон характеризуется коэффициентом отражения поверхности ρ, представляет собой отношение светового потока, отраженного от поверхности, к световому потоку, падающему на нее.

В данном случае фон светлый (при ρ > 0.4).

Под объектом различения понимают рассматриваемый предмет или же его часть, а так же дефект, который необходимо обнаружить. В зависимости от объекта различения определяется норма искусственного освещения на рабочем месте.

Таблица 3.4 – Нормы искусственного освещения на рабочем месте

Характеристика
зрител
ьной работы

Наименьший размер объекта различения, мм

Разряд зрительной работы

Подразряд

Искусственное
освещение

Естественное
освещение

Освещенность, лк

КЕО, %

Общее освещение

Боковое освещение

Высокая
точность

0,3 – 0,5

III

В

300

2

3.2.5 Шум, вибрация, ультразвук, инфразвук

Шум и вибрация являются одними из распространённых факторов внешней среды, неблагоприятно воздействующих на организм человека. Люди, работающие в условиях повышенного шума, жалуются на быструю утомляемость, головную боль, бессонницу. У человека снижается острота зрения и слуха, повышается кровяное давление, ослабляется внимание, ухудшается память. Вибрация, в свою очередь, влияет на центральную нервную систему, на вестибулярный аппарат, отрицательно действует на оборудование. Всё это приводит к значительному снижению производительности труда, росту количества ошибок в работе, уменьшению срока службы оборудования.

Шумом называют совокупность звуков различной частоты и интенсивности, которые воспринимаются органами слуха человека и вызывают неприятные субъективные ощущения.

Источниками шума в помещении кабинета могут быть:

- работа кондиционера;

- ЭВМ, принтер,

- светильники с люминесцентными лампами;

- шумы с улицы.

Допустимые значения звукового давления приведены в таблице 3.5 (согласно ДСН 3.3.6.037-99).

Таблица 3.5 – Допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот для тонального шума

Октавные полосы со среднегеометрическими частотами, Гц

31,5

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

Уровни звукового давления, дБ. Помещения программистов ЭВМ, теоретической работы и обработки экспериментальных данных

86

71

61

54

49

45

42

40

38

В помещениях операторов ЭВМ уровень шума не должен превышать 65 дБА. На рабочих местах в помещениях для размещения шумных агрегатов вычислительных машин (АЦПУ, принтеры и т.д.) уровень шума не должен превышать 75 дБА.

Снижение шума в источнике излучения можно обеспечить применением упругих прокладок между основанием машины, прибора и опорной поверхностью. В качестве прокладок используются резина, войлок, пробка, различной конструкции амортизаторы. Под настольные шумящие аппараты можно подкладывать мягкие коврики из синтетических материалов, а под ножки столов, на которых они установлены, – прокладки из мягкой резины, войлока, толщиной 6 - 8 мм. Крепление прокладок возможно путем приклейки их к опорным частям.

Возможно также применение звукоизолирующих кожухов, которые не мешают технологическому процессу. Не менее важным для снижения шума в процессе эксплуатации является вопрос правильной и своевременной регулировки, смазывания и замены механических узлов шумящего оборудования.

Снижение уровня шума, проникающего в производственное помещение извне, может быть достигнуто увеличением звукоизоляции ограждающих конструкций, уплотнением по периметру притворов окон, дверей.

Вибрацией называют механические колебания упругих тел или колебательные движения механических систем.

Вибрация является одним из видов механического воздействия для человека, который может привести к негативным последствиям для организма. Допустимые значения локальной вибрации приведены в таблице 3.6.

Таблица 3.6 – Гранично допустимые уровни локальной вибрации

Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц

Гранично допустимые уровни по осям Хл, Yл, Zл

виброскорость

виброускорение

υ, м/с·10-2

Lv, дБ

а, м/с2

Lα, дБ

8

2,8

115

1,4

73

16

1,4

109

1,4

73

Продолжение таблицы 3.6

Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц

Гранично допустимые уровни по осям Хл, Yл, Zл

виброскорость

виброускорение

υ, м/с·10-2

Lv, дБ

а, м/с2

Lα, дБ

31,5

1,4

109

2,7

79

63

1,4

109

5,4

85

125

1,4

109

10,7

91

250

1,4

109

21,3

97

500

1,4

109

42,5

103

1000

1,4

109

38,5

109

Эквивалентный корректированный уровень

2,0

112

2,0

76

Для уменьшения вибрации можно использовать следующие методы:

- организовать вибропоглащающее покрытие пола кабинета;

- установка источника вибрации на виброизоляторы.

Также вредное воздействие на здоровье персонала оказывает инфразвук и ультразвук. Инфразвук – это колебание в воздухе, жидкой или твердой средах с частотой менее 16 Гц. Допустимые уровни давления инфразвука приведены в таблице 3.7.

Таблица 3.7 – Допустимые уровни давления инфразвука в октавных полосах

Допустимые уровни звукового давления в дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц

Общий уровень звукового давления, дБ

2

4

8

16

105

105

105

105

110

Ультразвук влияет на человека через воздух, а также через жидкую и твердую среду. Ультразвуковые колебания распространяются в этих средах с частотой более 16 кГц. В диапазоне более 44 кГц ультразвук вызывает нарушения нервной системы, головную боль, повышает утомляемость. Допустимые уровни ультразвука приведены в таблице 3.8.

Таблица 3.8 – Допустимые уровни ультразвука

Среднегеометрические частоты 1/3 октавных полос, кГц

12,5

16,0

20,0

26,0

31,5-100,0

Уровни звукового давления, дБ

80

90

100

106

110

Допустимые уровни ультразвука в местах контакта частей тела человека с рабочими органами машин не должен превышать 110 дБ. На данном рабочем месте уровень ультразвука гораздо меньше допустимого уровня, а значит, не оказывает опасного воздействия на здоровье персонала.

Если все же защита от ультразвука необходима, можно применить метод звукоизоляции. Он основан на установке экрана между оборудованием и персоналом.

3.2.6 Электромагнитные, ионизирующие излучения

Устройства визуального отображения генерируют несколько типов излучения: рентгеновское, видимое, ультрафиолетовое и т.п. Однако уровни этих излучений достаточно низки и не превышают действующих норм.

3.2.7 Индивидуальные защитные средства

Источниками электромагнитных излучений высоких частот и ультравысоких частот являются индукторы, конденсаторы, высокочастотные трансформаторы, фидерные линии, мониторы персональных компьютеров и другое.

Так как оборудование работает не постоянно, то уровень электромагнитных излучений в помещении не превышает допустимых значений, в таблице 3.9 приведены значения допустимых уровней электромагнитных полей.

Таблица 3.9 – Предельно допустимые уровни электромагнитных полей (непрерывное излучение, амплитудная или угловая модуляция)

№ диапазона

Метрическое

распределение

диапазонов

Частоты

Длина волны

Предельно допустимый уровень, ПДУ

5

Километровые волны (низкие частоты, НЧ)

30-300 кГц

10-1 км

25 В/м

6

Гектаметровые волны (средние частоты, СЧ)

0,3-3 МГц

1-0,1 км

15 В/м

7

Декаметровые волны (высокие частоты, ВЧ)

3-30 МГц

100-10 м

3lgλ В/м

8

Метровые волны (очень высокие частоты, ОВЧ)

30-300 МГц

10-1 м

3 В/м

Защитить персонал от электромагнитных излучений можно путем экранирования аппаратуры, а глаза – специальными очками со стеклами с нанесенной на внутреннюю сторону проводящей пленкой двуокиси олова.

Также на персонал влияет ионизирующее излучение. Данный вид излучения при взаимодействии с организмом человека приводит к образованию в нем электрических зарядов разных знаков, т.е. к ионизации организма человека.

Источниками ионизирующего излучения являются радиоэлектронная аппаратура и монитор ЭВМ.

Для защиты персонала от ионизирующего излучения рекомендуется проведение следующих мероприятий:

- сокращение времени работы с источником ионизирующего излучения;

- отдаление рабочего места от источника ионизирующего излучения;

- экранирование источника ионизирующего излучения;

- экранирование зоны нахождения персонала.

Средствами индивидуальной защиты оператора ЭВМ являются:

- белый х/б халат темного цвета с антистатической пропиткой;

- экранный защитный фильтр класса «полная защита»;

- специальные спектральные очки.

3.2.8 Санитарно-бытовое и медицинское обслуживание

Согласно СНиП 2.09.04-87 в здании учебного корпуса предусмотрены следующие санитарно-бытовые помещения:

- гардеробная;

- туалет;

- комната для курения;

- медпункт.

Гардеробная и туалет расположены на первом этаже, стены высотой 1,8 м и окрашены в светлые тона.

В кабинете также предусмотрено снабжение питьевой водой. Оно осуществляется при помощи сифонов с водой.

В здании оборудован медпункт, в кабинете имеется аптечка первой помощи со всеми необходимыми препаратами.

3.3 Пожарная безопасность

3.3.1 Пожароопасность здания учебного заведения и

помещения

Пожары в ВЦ представляют особую опасность, так как сопряжены с большими материальными потерями.

Горючими компонентами ВЦ являются: строительные материалы для акустической и эстетической отделки помещений, перегородки, двери, полы, перфокарты и перфоленты, изоляция кабелей и др.

Источниками зажигания в ВЦ могут быть электронные схемы от ЭВМ, приборы, применяемые для технического обслуживания, устройства электропитания, кондиционирования воздуха, где в результате различных нарушений образуются перегретые элементы, электрические искры и дуги, способные вызвать загорания горючих материалов.

В современных ЭВМ очень высокая плотность размещения элементов электронных схем. В непосредственной близости друг от друга располагаются соединительные провода, кабели. При протекании по ним электрического тока выделяется значительное количество теплоты. При этом возможно оплавление изоляции. Для отвода избыточной теплоты от ЭВМ служат системы вентиляции и кондиционирования воздуха. При постоянном действии эти системы представляют собой дополнительную пожарную опасность.

Кабинет находится в кирпичном корпусе. Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) относится к пожароопасным помещениям класса П-IIа, т.к. в данном помещении могут храниться твердые или волокнистые горючие вещества неспособные переходить во взвешенное состояние.

Согласно СНиП 2.09.02-85 кабинет относится к категории В помещений по пожарной опасности. В этом помещении могут храниться негорючие вещества и материалы в холодном состоянии.

Потенциальными причинами пожара могут быть:

- неосторожное обращение с огнем;

- неисправность электросети или отдельных приборов;

- нарушение правил пожарной безопасности;

- использование самодельных обогревательных приборов, кипятильников.

Согласно ДБН В.1.1-7-2002 помещение кабинета находится в многоэтажном здании (высота более 9 м и менее 26,5 м), II степени огнестойкости.

 

3.3.2 Средства тушения и обнаружения пожаров

Огнетушители предназначаются для тушения очагов горения в начальной их стадии, а также для противопожарной защиты небольших сооружений, машин и механизмов.

Огнетушители бывают переносные и передвижные. К переносным огнетушителям относятся все их типы с массой до 20 кг. Огнетушители с большим объемом заряда (с массой не менее 20, но не более 400 кг; могут иметь одну или несколько емкостей с огнетушащим веществом) относятся к передвижным, их корпуса устанавливаются на специальные тележки.

По виду применяемого огнетушащего вещества огнетушители подразделяют на:

- водные (ОВ);

- порошковые (ОП);

- пенные, воздушно-пенные (ОВП);

- газовые, которые подразделяются на:

а) углекислотные (ОУ);

б) хладоновые (ОХ); комбинированные.

Пенные огнетушители, применяются для тушения горящих жидкостей, различных материалов, конструктивных элементов и оборудования, кроме электрооборудования, находящегося под напряжением.

Газовые огнетушители применяются для тушения жидких и твердых веществ, а также электроустановок, находящихся под напряжением.

В производственных помещениях ВЦ применяются главным образом углекислотные огнетушители, достоинством которых является высокая эффективность тушения пожара, сохранность электронного оборудования, диэлектрические свойства углекислого газа, что позволяет использовать эти огнетушители даже в том случае, когда не удается обесточить электроустановку сразу.

Для обнаружения начальной стадии загорания и оповещения службу пожарной охраны используют системы автоматической пожарной сигнализации (АПС). Кроме того, они могут самостоятельно приводить в действие установки пожаротушения, когда пожар еще не достиг больших размеров. Системы АПС состоят из пожарных извещателей, линий связи и приемных пультов (станций).

Эффективность применения систем АПС определяется правильным выбором типа извещателей и мест их установки. При выборе пожарных извещателей необходимо учитывать конкретные условия их эксплуатации: особенности помещения и воздушной среды, наличие пожарных материалов, характер возможного горения, специфику технологического процесса и т.п.

В соответствии с «Типовыми правилами пожарной безопасности для промышленных предприятий» залы ЭВМ, помещения для внешних запоминающих устройств, подготовки данных, сервисной аппаратуры, архивов, копировально-множительного оборудования и т.п. необходимо оборудовать дымовыми пожарными извещателями. В этих помещениях в начале пожара при горении различных пластмассовых, изоляционных материалов и бумажных изделий выделяется значительное количество дыма и мало теплоты.

В других помещениях ВЦ, в том числе в машинных залах дизель генераторов и лифтов, трансформаторных и кабельных каналах, воздуховодах допускается применение тепловых пожарных извещателей.

Объекты ВЦ кроме АПС необходимо оборудовать установками стационарного автоматического пожаротушения. Наиболее целесообразно применять в ВЦ установки газового тушения пожара, действие которых основано на быстром заполнении помещения огнетушащим газовым веществом с резким снижением содержания в воздухе кислорода.

Произведем расчет автоматической системы пожаротушения в помещении.

Рассматриваемое помещение относится к первой группе помещений с пожарной нагрузкой до 200 МДж/м2.

Найдем параметры для расчета дренчерной установки:

- интенсивность орошения водой L=0,08 л/с·м2;

- площадь, защищаемая одним оросителем Sор=12 м2;

- продолжительность работы установок водяного пожаротушения T=30 мин;

- расстояние между оросителями D=4 м.

Найдем площадь помещения

S=10·8=80 м2.

Найдем необходимое количество оросителей

N=S/Sор=80/12≈7 штук.

Найдем необходимую интенсивность воды в трубопроводе

Lтр=L·S=0,08·80=6,4 л/с.

Найдем интенсивность воды через один дренчер

Lдренч=Lтр/N=6,4/7=0,914 л/с.

Для приведения в действие автоматической системы пожаротушения следует применять дымовой извещатель.

3.4 Экологическое воспитание

Экологическое воспитание призвано формировать активную природоохранную позицию. Экологическое воспитание достигается с помощью комплекса природоохранного и экологического обучения, включающею воспитание в узком смысле слова, школьное и вузовское экологическое просвещение, пропаганду экологического мировоззрения.

Поэтому при проведении лабораторного практикума по радиоэлектронике необходимо уделять внимание вопросам экологии. Так как в процессе лабораторных занятий наиболее важно создать обстановку в лаборатории которая бы не оказывала вредного воздействия на студента, рассмотрим в нашем подразделе вопросы экологии студента при работе на радиоэлектронном оборудовании.

При работе с радиосхемами запрещается:

- проверять на ощупь наличие напряжения и нагрева токоведущих частей схемы;

- применять для соединения блоков и приборов провода с поврежденной изоляцией;

- изменить напряжения и тока переносными приборами с неизолированным проводами и щитами;

- подключать блоки и приборы к оборудованию, находящемуся под напряжением.


4 МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

4.1 Актуальность

За широко известным словом «Video» скрывается широкая палитра представлений. В этой связи во многих семьях западных индустриальных наций распространено представление о видео как о проявлении наступления возрастающей, технически высоко оснащенной массовой культуры. Всеобъемлющее и одновременно не совсем ясное в плане конкретных представлений понятие «Video» появляется как краткая форма от «Videotechnik». Это понятие, которое образовалось более 60 лет назад, включает в себя электронную съемку, обработку, передачу, запись и воспроизведение графической информации. Со скромных исследований в начале 30-х годов, которые, к сожалению, проводились также в военных целях, усилиями высококвалифицированных экспертов развилась техника, без которой сегодня нельзя представить повседневную жизнь. Кроме названных областей применения видеотехника приобретает значение в области хозяйственной и охранной техники. С этим напрямую связан спрос на специалистов, которым знакомы оптика и осветительная техника, множество вариантов коммутационного и передающего оборудования, возможности дистанционного управления, вопросы сопряжения с внешними охранными системами и системами сигнализации об опасности.

Конечно, в принципе имеется взаимодействие из технических, тактических и организационных знаний, но круг людей, которые хорошо освоились со всеми связями и взаимодействием этой исключительно разнообразной техники, до сих пор очень мал. Так что в свою очередь не удивительно, что до сегодняшнего дня обобщающая литература по этому широкому комплексу тем практически едва существует.

4.2 Состояние проблемы исследования

На сегодняшний день в ряде ведущих вузов стран СНГ осуществляется подготовка по направлению 550400 “Телекоммуникации” бакалавров, владеющих современными методами построения, исследования и эксплуатации телекоммуникационных систем, знающих методы моделирования и экспериментальной обработки функциональных узлов в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта.

В соответствии с программой подготовки бакалавр должен уметь:

- ставить цель и формулировать задачи, связанные с реализацией профессиональных функций;

- на научной основе организовывать свой труд, владеть компьютерными методами сбора, хранения и обработки информации, применяемыми в сфере его профессиональной деятельности;

- подбирать, изучать и обобщать научно-техническую литературу, нормативные и методические материалы по техническим средствам телекоммуникационных систем;

- проводить сравнительный анализ систем и сетей передачи информации общего и специального назначения;

- разрабатывать модели телекоммуникационных систем;

- проектировать телекоммуникационные системы;

- рационально выбирать соответствующие электронные и полупроводниковые приборы при разработке радиоэлектронной аппаратуры и составлять заявки на необходимые материалы, оборудование, приборы;

- грамотно эксплуатировать технические и программно-аппаратные средства телекоммуникационных систем;

- составлять методики расчетов и программы экспериментальных исследований, выполнять расчеты в соответствии с разработанными методиками и программами;

- оценивать технические возможности сетей передачи информации общего и специального назначения.

Подготовка осуществляется по приведенному в таблице 4.1 плану.

Таблица 4.1 – План подготовки бакалавров по направлению 550400 “Телекоммуникации”

Первый курс

(40.0 кредит. час.)

Дисциплина

Всего часов

Ауд. часы

Кред. часы

Дисциплина

Всего часов

Ауд. часы

Кред. часы

История

112

72

3

Культурология

112

68

3.5

Иностранный язык (I)

108

36

1

Иностранный язык (II)

102

34

1

Химия

102

54

2.5

Философия (I)

102

51

3

Высшая математика (I)

280

180

6

Высшая математика (II)

204

102

4.5

Основы информатики (I)

180

90

3.3

Основы информатики (2)

102

51

2.3

Физическая культура

72

Физика (I)

170

85

3.3

Социология (1)

72

36

1.5

Физическая культура

68

Системы передачи информации

72

36

1.3

Сети передачи информации

102

51

2.3

Практика (1)

4 недели

Всего за семестр

998

504

20.1

Всего за семестр

962

442

19.9

Второй курс

(33.2 кредит. час.)

Философия (II)

56

28

1.5

Иностранный язык (IV)

51

17

0.5

Иностранный язык (III)

84

28

1.5

Высшая математика (IV)

136

68

2.8

Высшая математика (III)

140

70

3

Физика (III)

136

68

2.8

Физика (II)

140

70

3.3

Физическая культура

68

Физическая культура

72

Политология (1)

68

34

1.5

Социология (2)

84

42

2.5

Теория цепей

162

102

2.7

Электротехника

120

70

2.6

Передача дискретных сообщений

68

34

1.5

Высшая математика (сгл)

42

28

1

Высшая математика (сгл)

80

51

2.5

Физика (спецглавы)

68

42

2

Физика (спецглавы)

54

34

1.5

Курсовая работа

Курсовая работа

Всего за семестр

806

378

17.4

Всего за семестр

823

408

15.8

Третий курс

(33.8 кредит. час.)

Экономика

112

54

2.5

Физическая культура

34

Электроника

144

72

2.3

Инженерное дело

170

85

3.5

Физическая культура

36

Силовая электроника

112

68

2.3

Политология (2)

72

36

1

Основы информационной безопасности

340

170

5.1

Теория цепей

108

54

2

Психология

112

68

2.5

Электромагнитные волны

54

36

1.3

Методы научно-технического творчества

251

120

4

Практика (2)

4 недели

Аналоговые и цифровые устройства

72

36

1.3

Основы построения телекоммуникационных систем

115

72

3.4

Распространение радиоволн и антенны

115

68

2.6

Курсовой проект

Курсовой проект

Всего за семестр

964

480

15.8

Всего за семестр

883

459

16.0

Четвертый курс

(34.0 кредит. час.)

Компьютеры и микропроцессоры

100

54

2.3

Физическая культура

34

Безопасность жизнедеятельности

106

54

2.3

Правоведение (2)

75

34

1.3

Физическая культура

36

Правоведение (1)

72

36

1.3

Технические средства обеспечения информационной безопасности (2)

210

119

5.4

Теория электрической связи

115

72

2.5

Практика (3)

5 недель

Радиоприемные устройства

60

36

1.3

Радиоприемные устройства

90

51

2.3

Радиовещание и электроакустика (1)

72

36

1.3

Радиовещание и электроакустика (2)

68

34

1.3

Технические средства обеспечения информационной безопасности (1)

270

144

7.6

Радиопередающие устройства

150

102

5.1

Курсовой проект

Дипломная работа

Всего за семестр

831

432

18.6

Всего за семестр

627

340

15.4

Всего часов

Ауд. часы

Кред. часы

Всего по образовательным программам без факультативов

6894

3443

141

Факультативные курсы

450

225

Всего по образовательным программам

7344

3568

141

Такой план, несомненно, позволит подготовить квалифицированного специалиста с широким набором знаний и умений в области телекоммуникаций. Однако следует заметить, что непосредственно связанная с профессиональной деятельностью дисциплина «Основы построения телекоммуникационных систем» не включает в себя довольно важную тему «Телевизионные системы наблюдения».

Интерес к телевизионным системам наблюдения объясняется внедрением их во все основные сферы жизни общества. Сегодня они находят применение:

- в обороне;

- в промышленности;

- в технике;

- в науке;

- в медицине;

- в контроле и управлении;

- в обеспечении безопасности.

Расширение области применения, увеличение функций и техническое совершенствование телевизионных систем наблюдения и их отдельных элементов создает постоянный спрос на специалистов по данному направлению. Учитывая эти тенденции, следует добавить в курс «Основы построения телекоммуникационных систем» тему «Телевизионные системы наблюдения».

4.3 Проектирование технологии обучения по теме

«Телевизионные системы наблюдения» курса «Основы

построения телекоммуникационных систем»

4.3.1 Постановка целей обучения и выбор источника

информации

Целью изучения данной темы является:

а) формирование знаний о:

- параметрах и характеристиках ТСН;

- аппаратных средствах и элементной базе ТСН;

- базовых соединениях ТСН;

- методах построения ТСН различного назначения;

б) формирование умений:

- определять технические требования к ТСН на основе требований заказчика;

- использовать алгоритм проектирования ТСН;

- выбирать элементы ТСН в зависимости от поставленной задачи;

- составлять базовые соединения ТСН;

- определять технические требования к ТСН путем анализа объекта;

- выбирать и устанавливать камеры ТСН;

- выбирать способ реализации и производить расчет сетей передачи видеосигнала.

Реализация данной цели возможна при использовании следующих источников:

1. Андреев А.Л. Автоматизированные телевизионные системы наблюдения. Часть I. Аппаратные средства и элементная база. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования. – СПб: СПбГУИТМО, 2005. – 88с.

2. Охранная видеотехника. Справочник по телевизионным системам наблюдения для проектировщиков, консультантов и пользователей, 2002. – 99с.

В качестве дополнительных источников могут быть использованы статьи, заметки, инструкции, рекомендации, руководства и прочие материалы по теме «Телевизионные системы наблюдения».

4.3.2 Проектирование дидактических материалов

В результате изучения учебно- и научно-технической литературы, выявления содержательных элементов и установления взаимосвязей между ними была составлена логико-семантическая структура показанная на рисунке 4.1.

В соответствии с логико-семантической структурой был составлен следующий план изучения темы.

План

1 Общие сведения о ТСН. Основы проектирования ТСН.

1.1 Область применения ТСН. Статистические цифры.

1.2 Определение требований к ТСН.

1.3 Алгоритм проектирования ТСН.

2 Базовые соединения ТСН. Элементы ТСН.

2.1 Стандартные базовые соединения ТСН.

2.2 Базовые соединения ТСН с цифровыми устройствами.

2.3 Камеры, объективы и аксессуары для камер.

2.4 Мониторы.

2.5 Системы дистанционного управления.

2.6 Центральные блоки.

3 Проектирование ТСН различного назначения.

3.1 Критерий освещенности. Выбор и монтаж видеокамеры.

3.2 Передача видеосигнала.

3.3 Примеры проектирования ТСН реальных объектов.

Рисунок 4.1 – Логико-семантическая структура учебного материала

4.3.3 Постановка оперативных целей обучения

Усвоение материала темы будет проходить на трех уровнях. Так на первом уровне усвоения у студентов сформируются общие представления о телевизионных системах наблюдения и их проектировании. На втором уровне усвоения они получат типовые алгоритмы проектирования телевизионных системах наблюдения и знания необходимые для этого. На третьем – знания и умения, которые позволят им самостоятельно проектировать телевизионные системы наблюдения реальных объектов.

Постановка оперативных целей обучения по теме «Телевизионные системы наблюдения» приведена в таблице 4.2.

Таблица 4.2 – Постановка оперативных целей обучения по теме «Телевизионные системы наблюдения»

№ уровня

Цели

Эталоны

Условия

Результат

Критерии оценки

I

Сформировать умение:

- показывать элементы ТСН на плакате;

- различать базовые схемы ТСН

Системы передачи информации: система, признаки и свойства системы

Правильно показанные на плакате элементы ТСН. Правильно названные базовые схемы ТСН

80% правильных ответов;

20% – в ответах допущены неточности

Продолжение таблицы 4.2

№ уровня

Цели

Эталоны

Условия

Результат

Критерии оценки

II

Сформировать умение:

- определять технические требования к ТСН на основе требований заказчика;

- использовать алгоритм проектирования ТСН;

- выбирать элементы ТСН в зависимости от поставленной задачи;

- составлять базовые соединения ТСН

Системы передачи информации: система, признаки и свойства системы.

Основы информатики: алгоритмы.

Электротехника: основные технические параметры электроприборов.

Аналоговые и цифровые устройства: алгебра логики, логические элементы, цифровые устройства.

Электроника: функциональные, структурные и принципиальные схемы.

Сети передачи информации: аналоговый и цифровой сигнал; передача аналогового и цифрового сигнала.

Передача дискретных сообщений: сообщение, кодирование сообщений

Правильно определенные технические требования к ТСН. Правильно выбранные элементы ТСН. Правильно составленные базовые соединения ТСН

60% правильных ответов;

25% – в ответах допущены неточности;

15% – в ответах допущены ошибки, исправленные при помощи преподавателя

Продолжение таблицы 4.2

№ уровня

Цели

Эталоны

Условия

Результат

Критерии оценки

III

Сформировать умение:

- определять технические требования к ТСН путем анализа объекта;

- выбирать камеры ТСН и определять их расположение;

- выбирать способ реализации и производить расчет сетей передачи видеосигнала

Знания и умения двух предыдущих уровней

Правильно определенные технические требования к ТСН заданного объекта. Правильно выбранные и расположенные камеры. Правильно выбранный способ реализации и произведен расчет сетей передачи видеосигнала

40% правильных ответов;

50% – в ответах допущены неточности или исправленные при помощи преподавателя ошибки;

10% – в ответах допущены серьезные ошибки

4.3.4 Выбор способов контроля и корректирования базовых

знаний

Рассматриваемая тема опирается на следующие дисциплины:

- системы передачи информации;

- сети передачи информации;

- электротехника;

- передача дискретных сообщений;

- электроника;

- аналоговые и цифровые устройства.

В процессе изучения данной темы студентам понадобятся отдельные знания из вышеуказанных дисциплин. В связи с этим были выбраны способы контроля и корректирования базовых знаний, приведенные в таблице 4.3.

Таблица 4.3 – Выбор способов контроля и корректирования базовых знаний

Наименование темы, раздела

Перечень базового материала

Критерии оценивания базовых знаний

Способы контроля базовых знаний

Способы корректирования базовых знаний

Общие сведения о ТСН. Основы проектирования ТСН

Системы передачи информации: система, признаки и свойства системы.

Основы информатики: алгоритмы

В обсуждении принимают участие 80% студентов, 70% отвечают правильно

Устный опрос в течении 5-10 минут

Объяснение в ходе изложения нового материала

Продолжение таблицы 4.3

Наименование темы, раздела

Перечень базового материала

Критерии оценивания базовых знаний

Способы контроля базовых знаний

Способы корректирования базовых знаний

Базовые соединения ТСН. Элементы ТСН

Электротехника: основные технические параметры электроприборов.

Аналоговые и цифровые устройства: алгебра логики, логические элементы, цифровые устройства.

Электроника: функциональные, структурные и принципиальные схемы.

Сети передачи информации: аналоговый и цифровой сигнал; передача аналогового и цифрового сигнала.

Передача дискретных сообщений: сообщение, кодирование сообщений

В обсуждении принимают участие 65% студентов, 55% отвечают правильно

Устный опрос в течении 5-10 минут

Объяснение в ходе изложения нового материала

Продолжение таблицы 4.3

Наименование темы, раздела

Перечень базового материала

Критерии оценивания базовых знаний

Способы контроля базовых знаний

Способы корректирования базовых знаний

Проектирование ТСН различного назначения

Знания, полученные в ходе изучения двух предыдущих разделов

В обсуждении принимают участие 90% студентов, 75% отвечают правильно

Устный опрос в течении 5-10 минут

Объяснение в ходе изложения нового материала

Определить уровень владения студентов базовыми знаниями можно при помощи следующих вопросов и заданий:

а) для раздела «Общие сведения о ТСН. Основы проектирования ТСН»:

1) Дайте определение системе.

2) Перечислите признаки системы.

3) Назовите свойства системы.

4) Дайте определение алгоритму. Назовите структурные элементы алгоритма.

б) для раздела «Базовые соединения ТСН. Элементы ТСН»:

1) Перечислите основные технические параметры электроприборов.

2) Дайте определение алгебре логики.

3) Назовите логические элементы.

4) Перечислите цифровые устройства, которые Вы знаете. Для чего они нужны?

5) Чем отличаются между собой структурная, функциональная и принципиальная схемы?

6) Что представляют из себя аналоговый и цифровой сигналы?

7) Какие особенности передачи аналогового и цифрового сигналов Вам известны?

8) Дайте определение сообщению.

9) Опишите процесс кодирования сообщения.

в) для раздела «Проектирование ТСН различного назначения»:

1) Назовите основные элементы ТСН.

2) Охарактеризуйте каждый элемент общей схемы ТСН.

4.3.5 Выбор и обоснование мотивационных технологий

Доминирующей в данном случае является внутренняя мотивация, поскольку тема является актуальной и интересной и, что самое главное, напрямую связанной с будущей профессиональной деятельностью. Таким образом, при наличии сильной внутренней мотивации, внешняя мотивация становиться нецелесообразной.

Вступительную мотивацию можно провести в форме рассказа. Рассказ должен подчеркивать актуальность изучаемой темы, способствовать формированию у студентов положительному отношению к ней.

Текущая мотивация осуществляется в ходе лекции, особенно во время беседы или дискуссии.

4.3.6 Выбор и обоснование методов формирования ООД и ИД

Для формирования ООД в данном случае целесообразно использовать метод объяснения с элементами беседы. Это связано с тем, что материал является абсолютно новым, и, несмотря на то, что его сложность в основном невелика, усвоение отдельных вопросов может вызвать затруднения у студентов, и требует детального рассмотрения. В процессе изложения материала должен также использоваться метод иллюстрации плакатов, с приведенными на них схемами и другой графической информацией.

В качестве методов формирования ИД следует использовать обсуждение и беседу. Кроме этого можно также подготовить задания для самостоятельной работы студентов.

Выбранные методы формирования ООД и ИД приведены в таблице 4.4.

Таблица 4.4 – Постановка дидактических целей по теме и выбор методов обучения

Уровень усвоения

Цели изучения темы

Методы формирования

ООД

ИД

I

Сформировать умение:

- показывать элементы ТСН на плакате;

- различать базовые схемы ТСН.

Рассказ, объяснение, иллюстрация плаката

Продолжение таблицы 4.4

Уровень усвоения

Цели изучения темы

Методы формирования

ООД

ИД

II

Сформировать умение:

- определять технические требования к ТСН на основе требований заказчика;

- использовать алгоритм проектирования ТСН;

- выбирать элементы ТСН в зависимости от поставленной задачи;

- составлять базовые соединения ТСН.

Объяснение с элементами диалога и рассуждений, иллюстрация плаката

Обсуждение

III

Сформировать умение:

- определять технические требования к ТСН путем анализа объекта;

- выбирать и устанавливать камеры ТСН;

- выбирать способ реализации и производить расчет сетей передачи видеосигнала.

Объяснение с элементами диалога и рассуждений, иллюстрация плаката

Беседа, самостоятельная работа

4.3.7 Составление перспективного плана изложения темы

В соответствии с разработанной логико-семантической структурой и содержанием темы, был составлен перспективно-поурочный план, приведенный в таблице 4.5.

Таблица 4.5 – Перспективно-поурочный план

№ занятия

Тема занятия

Форма занятия

Цель

Базовые знания

Методы обучения

1

Общие сведения о ТСН. Основы проектирования ТСН

Лекция

Сформировать умение:

- показывать элементы ТСН на плакате;

- различать базовые схемы ТСН;

- определять технические требования к ТСН на основе требований заказчика;

- использовать алгоритм проектирования ТСН.

Системы передачи информации: система, признаки и свойства системы.

Основы информатики: алгоритмы

Рассказ, объяснение, иллюстрация плаката

Продолжение таблицы 4.5

№ занятия

Тема занятия

Форма занятия

Цель

Базовые знания

Методы обучения

2

Базовые соединения ТСН. Элементы ТСН

Лекция

Сформировать умение:

- выбирать элементы ТСН в зависимости от поставленной задачи;

- составлять базовые соединения ТСН.

Электротехника: основные технические параметры электроприборов.

Аналоговые и цифровые устройства: алгебра логики, логические элементы, цифровые устройства.

Электроника: функциональные, структурные и принципиальные схемы.

Сети передачи информации: аналоговый и цифровой сигнал; передача аналогового и цифрового сигнала.

Передача дискретных сообщений: сообщение, кодирование сообщений

Объяснение с элементами диалога и рассуждений, иллюстрация плаката

Продолжение таблицы 4.5

№ занятия

Тема занятия

Форма занятия

Цель

Базовые знания

Методы обучения

3

Проектирование ТСН различного назначения

Лекция

Сформировать умение:

- определять технические требования к ТСН путем анализа объекта;

- выбирать и устанавливать камеры ТСН;

- выбирать способ реализации и производить расчет сетей передачи видеосигнала.

Знания, полученные в ходе изучения двух предыдущих разделов

Объяснение с элементами диалога и рассуждений, иллюстрация плаката

4.3.8 Разработка бинарных действий преподавателя и

студентов

Тема лекции: «Базовые соединения ТСН. Элементы ТСН».

Цель лекции:

- сформировать у студентов знания о базовых соединениях ТСН и их элементах;

- сформировать у студентов умения правильно выбирать элементы ТСН и составлять из них простейшие соединения.

Материально-техническое оснащение: плакаты и структурные схемы.

Бинарные действия преподавателя и студентов на занятии приведены в таблице 4.6.

Таблица 4.6 – Бинарные действия преподавателя и студентов на занятии

Этапы

Время, мин

Содержание деятельности

преподавателя

студентов

Организационный

5

Приветствует студентов, проводит перекличку

Отвечают на приветствие

Мотивационный

5

Сообщает тему занятия:

«Сегодня тема нашего занятия: Базовые соединения ТСН. Элементы ТСН. В рамках этой темы мы с вами рассмотрим базовые соединения ТСН и входящие в их состав элементы».

Проводит вступительную мотивацию:

Записывают тему и цель занятия.

Внимательно слушаю преподавателя.

Продолжение таблицы 4.6

Этапы

Время, мин

Содержание деятельности

преподавателя

студентов

«Поговорим вначале о практическом применении ТСН как средства обеспечения безопасности. За примером далеко идти не надо, он находится рядом, а иногда даже ближе чем вы можете себе представить. Вы не увидите сегодня громоздкие телекамеры и паутину проводов идущих от них, как это было на заре применения ТСН. Нет больше и стеллажей с установленным на них множеством телемониторов. Пульт управления больше не занимает половину комнаты, а центральный блок помещается в небольшой корпус. Все стало значительно меньше и к тому же эффективнее…»

Актуализация базовых знаний

10

Преподаватель активизирует базовые знания посредством устного опроса, задавая следующие вопросы и задания:

1) Перечислите основные технические параметры электроприборов.

2) Дайте определение алгебре логики.

Вспоминают базовый материал.

Отвечают на поставленные вопросы. Внимательно слушают.

Продолжение таблицы 4.6

Этапы

Время, мин

Содержание деятельности

преподавателя

студентов

3) Назовите логические элементы.

4) Перечислите цифровые устройства, которые Вы знаете. Для чего они нужны?

5) Чем отличаются между собой структурная, функциональная и принципиальная схемы?

6) Что представляют из себя аналоговый и цифровой сигналы?

7) Какие особенности передачи аналогового и цифрового сигналов Вам известны?

8) Дайте определение сообщению.

9) Опишите процесс кодирования сообщения.

Формирование ООД

60

Преподаватель излагает материал лекции, иллюстрирует плакаты, вступает со студентами в диалог, ведет беседу или дискуссию.

Преподаватель читает лекцию по следующему плану:

1 Стандартные базовые соединения ТСН.

2 Базовые соединения ТСН с цифровыми устройствами.

Внимательно слушают преподавателя и конспектируют.

Воспринимают материал и осмысливают его.

Ведут диалог с преподавателем.

Продолжение таблицы 4.6

Этапы

Время, мин

Содержание деятельности

преподавателя

студентов

3 Камеры, объективы и аксессуары для камер.

4 Мониторы.

5 Системы дистанционного управления.

6 Центральные блоки.

Подведение итогов

10

Преподаватель обобщает изложенную во время занятия информацию. Выдает домашнее задание, которое предусматривает разбиение студентов на несколько групп и выполнение каждой группой индивидуального задания по проектированию простейшей ТСН.

Слушают преподавателя.

Записывают домашнее задание.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе исследовалась возможность выявления движущихся объектов телевизионными системами на примере телевизионной системы наблюдения станции метро.

В начале были определены технические требования к системе наблюдения. Затем был проведен анализ возможных методов организации системы наблюдения. Далее был выбран метод с низкочастотной передачей видеосигнала по коаксиальному кабелю, который позволяет легко интегрировать проектируемую систему телевизионного наблюдения с существующей системой наблюдения ТСН-1 (см. рис. 1.18), были подобраны элементы системы. Структурная схема полученной системы телевизионного наблюдения представлена на рисунке 1.19. В конце был разработан алгоритм функционирования системы выявления движущихся объектов (см. рис. 1.24) и составлена ее структурная схема (см. рис. 1.25).

В экономической части работы было проведено маркетинговое исследование рынка телевизионных систем наблюдения, планирование исследования, был произведен расчет затрат на исследование, был описан научно-практический эффект и сделан соответствующий вывод.

В третьей части работы были рассмотрены вопросы охраны труда для компьютеризированного рабочего места студента во время проведения лабораторных и практических занятий в аудитории Харьковского радиотехнического техникума. Особое внимание было уделено экологическому воспитанию студентов.

В методической части работы была спроектирована технология обучения по теме «Телевизионные системы наблюдения» курса «Основы построения телекоммуникационных систем».

В процессе проектирования технологии обучения были:

- поставлены цели обучения;

- выбраны источники информации;

- разработано содержание темы и составлен план ее изучения;

- поставлены дидактические цели и выбраны методы обучения;

- выбраны способы контроля и корректирования базовых знаний;

- выбраны мотивационные технологии;

- выбраны методы формирования ООД и ИД;

- составлен перспективный план изучения темы.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

А.В. Орлов. Методические рекомендации построения телевизионных систем наблюдения (ТСН). http://tezavn.nm.ru.

А. Колосов, В. Никитин. Построение системы видеонаблюдения и управления доступом в аэропорту «Пулково». ЗАО «СКН», 2006.

Алгоритмы обработки изображений в задачах контроля движущихся транспортных средств. С.Н. Еремин, Л.Л. Малыгин, А.Е. Михайлов, В.А. Царев. http://www.eatu.ru, 2003.

Андреев А.Л. Автоматизированные телевизионные системы наблюдения. Часть I. Аппаратные средства и элементная база. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования. – СПб: СПбГУИТМО, 2005. – 88с.

В.С. Лаврус. Охранные системы. Серия "Информационное Издание", Выпуск 4. http://lib.web-malina.com.

Дзюндзюк Б.В., Іванов В.Г. та ін. Охорона праці. Збірник задач. Навч. посібник. – Харків: ХНУРЕ, 2006. – 244 с.

Долин П.А. Справочник по технике безопасности, 6-е изд., пере раб. и доп. – М.: Энергоатомиздат,1984.

Жидецький В.Ц., Джигирей В.С., Мельников О.В. Основи охорони праці. – Вид.2-е, стереотипне. – Львів: Афіша,2000. – С.17...94.

Жидецький В.Ц., Джигерей В.С., Сторожук В.М. та ін. Практикум із охорони праці. Навчальний посібник / За ред. канд. техн. наук, доцента В. Ц. Жидецького. – Львів: Афіша, 2000.

Зингеренко Ю.А. Основы построения телекоммуникационных систем и сетей / Конспект лекций. – СПб: СПбГУ ИТМО, 2005. – 143 с.

Іванов В.Г., Дзюндзюк Б.В., Олександров О.М. Охорона праці в електроустановках. – К.: АТ «ОКО», 1994.

Методика профессионального обучения: Методические указания по выполнению курсовой и дипломной работ/ Коваленко Е.Э., Беликова В.В, Брюханова Н.А. – Харьков: УИПА, 2003. – 105 с.

Методичні вказівки з економічного обґрунтування дипломних проектів для студентів електромеханічного факультету. / Упоряд. В.І. Лабунець, В.А. Горбач. – Харків: УІПА, 2003 – 40 стор. – Укр. мовою.

Никитин В. В, Цицулин А. К. Телевидение в системах физической защиты. http://www.security-bridge.com, 2005.

Охранная видеотехника. Справочник по телевизионным системам наблюдения для проектировщиков, консультантов и пользователей, 2002. – 99с.

Распределенный аппаратный интеллектследующая ступень в эволюции систем видеонаблюдения. http://www.hisec.ru, 2007.

РМ 78.36.001-99 Справочник инженерно-технических работников и электромонтеров технических средств охранно-пожарной сигнализации.

Справочник по охране труда на промышленном предприятии / К. Н. Ткачук, Д. Ф. Иванчук, Р. В. Сабарно, А. Г. Степанов. – К.: Тэхника,1991.

Телевидение в автоматизированных системах охранной сигнализации. А. Крахмалев. "Алгоритм Безопасности" № 2, 2005 год. http://www.algoritm.org.

Ю.М. Гедзберг. Введение в охранное телевидение. http://www.security-bridge.com, 2003.

ДНАОП 0.01-1.01-95 Правила пожежної безпеки в Україні.

ДСТУ 2272-93 Пожежна безпека. Терміни та визначення.

ДСТУ 2300-93 Вібрація. Терміни та визначення.

ДСТУ 2325-93 Шум. Терміни та визначення.

ГОСТ ССБТ 12.1.001-89 Ультразвук. Общие требования безопасности.

ГОСТ ССБТ 12.1.002-84 Электрические поля промышленной частоты. Допустимые уровни напряженности и требования к проведению контроля на рабочих местах.

ГОСТ ССБТ 12.1.003-83 Шум. Общин требования безопасности.

ДБНВ.1.1-7-2002 Протипожежна безпека обєктів будівництва .

СНиП 2.04.05-91 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха.

ДБНВ 2.5-28-2006 Інженерне обладнення будинків і споруд. Природне та штучне освітлення.

113

Арк.

Дата

Підпис

113

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Арк.

Змн.

113

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Арк.

Змн.

114

Арк.

Дата

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Арк.

Змн.

114

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Арк.

Змн.

Арк.

Дата

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Арк.

Змн.

114

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Арк.

Змн.

127

Акрушів

в

б

а

в

б

а

в

б

а

t

t8

t7

t6

t5

t4

t3

t2

t1

t0

t9

t10

F2

F3

F4

F5

F6

F7

F8

F9

F10

F1

116

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Арк.

Змн.

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Арк.

Змн.

116

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Арк.

Змн.

117

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Арк.

Змн.

117

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Арк.

Змн.

117

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Арк.

Змн.

118

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Арк.

Змн.

118

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Арк.

Змн.

118

Арк.

ата

Підпис

№ докум.

Арк.

Змн.

118

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Арк.

Змн.

119

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Арк.

Змн.

119

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Арк.

Змн.

119

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Арк.

Змн.

119

Арк.

Дата

Пі