CCTV CONCEPT DESIGN
ส่วนประกอบของระบบกล้องโทรทัศน์วงจรปิด (CCTV System) มีส่วนประกอบหลัก 4 ส่วน ดังนี้
1. CAMERAS
1.1 กล้อง (Cameras) เป็นอุปกรณ์สำหรับจับภาพเคลื่อนไหว ณ บริเวณต่างๆที่ต้องการ โดยกล้องทำหน้าที่แปลงสัญญาณภาพให้เป็นสัญญาณทางไฟฟ้า เพื่อส่งต่อไปยังเครื่องบันทึกภาพ โดยทั่วไป สามารถแบ่งกล้องได้เป็น 3 ประเภท ได้แก่
1.1.1 กล้องกระบอก เป็นกล้องที่มีลักษณะเป็นทรงกระบอก มีการติดตั้งกล้องแบบคงที่ สามารถติดตั้งได้ทั้งภายในและภายนอกอาการ (โดยการติดตั้งกล้องภายนอกอาคารต้องมีชุดหุ้มกล้อง) และยังสามารถเลือกเลนส์ในการใช้งานให้เหมาะสมกับพื้นที่ได้ด้วย กล้องประเภทนี้แบ่งได้เป็น 4 ชนิด ได้แก่
- กล้องสี (Color) เป็นกล้องที่ใช้งานในสภาวะทั่วไป หรือในที่ๆ มีสภาวะแสงสว่างเพียงพอ โดยภาพที่ได้จะเป็นภาพสี
- กล้องสีชนิด E-Day/Night เป็นกล้องที่ใช้งานในสภาวะทั่วไป และสามารถใช้งานในสภาวะแสงที่มีความสว่างต่ำได้ (มีแสงเล็กน้อย) โดยภาพที่ได้จะเป็นภาพสีเมื่อมีแสงเพียงพอ และจะเป็นภาพขาว-ดำ เมื่อมีสภาวะแสงต่ำ (การตรวจจับความเข้มแสงโดยใช้วงจรอิเล็กทรอนิกส์)
- กล้องกลางวัน/กลางคืน (True Day/Night) เป็นกล้องที่ใช้งานในสภาวะทั่วไป และสามารถใช้งานในสภาวะแสงที่มีความสว่างต่ำได้ (มีแสงเล็กน้อย) โดยภาพที่ได้จะเป็นภาพสีเมื่อมีแสงเพียงพอ และจะเป็นภาพขาว-ดำ เมื่อมีสภาวะแสงต่ำ (การปรับแสงจะใช้ร่วมกันกับเลนส์ชนิด IR-Corrected) โดยภาพที่ได้จะมีคุณภาพสูงกว่ากล้องแบบ E-Day/Night
- กล้องอินฟราเรด (Infrared) เป็นกล้องที่ใช้งานในสภาวะทั่วไป และสามารถใช้งานในสภาวะแสงมืดสนิทได้ โดยภาพที่ได้จะเป็นภาพสีเมื่อมีแสงเพียงพอ และจะเป็นภาพขาว-ดำ เมื่อมีสภาวะแสงต่ำจนถึงมืดสนิท
1.1.2 กล้องโดมติดตั้งคงที่ เป็นกล้องที่มีลักษณะเป็นทรงกลม มีการติดตั้งกล้องแบบคงที่ สามารถติดตั้งได้ทั้งภายในและภายนอกอาคาร (หากติดตั้งภายนอกอาคาร ต้องเลือกรุ่นที่สามารถกันน้ำและฝุ่นละอองได้) มีความสวยงามและยังปกปิดมุมการมองของกล้องได้ด้วย กล้องประเภทนี้ก็จะแบ่งได้เป็น 4 ชนิด เช่นเดียวกับกล้องกระบอกนั่นเอง
1.1.3 กล้องชนิดที่สามารถหมุนปรับทิศทางได้ หมายถึง กล้องที่สามารถควบคุมการหมุนซ้าย-ขวา (Pan), ก้ม-เงย (Tilt) และปรับภาพให้ใหญ่ขึ้นหรือเล็กลง (Zoom) โดยผ่านทางเครื่องควบคุม (Keyboard Control) ซึ่งกล้องชนิดนี้เรียกอีกอย่างหนึ่งว่า กล้อง Speed Dome สามารถหมุนรอบได้ 360 องศา และสามารถซูมภาพได้ไกลแล้วแต่รุ่นของกล้อง สามารถปรับมุมก้มลงหรือเงยขึ้นเพื่อดูวัตถุ หรือคนที่อยู่ในระดับที่ต่ำกว่าหรือสูงกว่ากล้องได้ บางชนิดมีระบบควบคุมการระบุตำแหน่ง (Preset Position) ด้วย
1.2 เลนส์ (Lens) เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่รวมแสงและปรับระยะภาพให้มีขนาดใหญ่-เล็ก ตามความเหมาะสม แบ่งออกเป็น 2 ประเภท ดังนี้
1.2.1 เลนส์ที่มีความยาวโฟกัสคงที่ (Fixed Focal Length) เลนส์ประเภทนี้จะมีความยาวโฟกัสคงที่ ไม่สามารถปรับความยาวโฟกัสได้ โรงงานผู้ผลิตเลนส์จะ เป็นผู้กำหนดค่าความยาวโฟกัสของเลนส์ที่จะผลิตออกมาขาย จะมีค่าแตกต่างกันไปหลายขนาด เช่น 8.0, 12 หรือ 16 mm. เป็นต้น การเลือกใช้เลนส์ที่มีความยาวโฟกัสคงที่นี้ ควรเลือกใช้ตามความต้องที่จะได้ขนาดของภาพ ความยาวโฟกัสจะมีความสัมพันธ์กับมุมมองภาพ ความยาวโฟกัสที่มีค่าตัวเลขมาก มุมมองภาพจะแคบ ความยาวโฟกัสที่มีค่าตัวเลขน้อย มุมมองภาพจะกว้าง
1.2.2 เลนส์ที่สามารถปรับความยาวโฟกัสได้ (Variable Focal Length) สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 แบบ คือ
A. เลนส์ที่ปรับขนาดภาพด้วยมือ (Manual Zoom) เลนส์ชนิดนี้ยังแบ่งได้อีกหลายชนิดได้แก่
- แบบปรับขนาดภาพและแสงด้วยมือ (Manual Zoom & Manual Iris) เป็นเลนส์ที่ใช้มือปรับขนาด ภาพ และปรับขนาดของม่านแสง โดยหมุนวงแหวนปรับขนาดม่านแสง
- แบบปรับขนาดภาพด้วยมือ ปรับแสงอัตโนมัติ (Manual Zoom & Auto Iris) เป็นเลนส์ที่ปรับขนาด ภาพด้วยมือ แต่การปรับขนาดของม่านแสงเป็นแบบอัตโนมัติ
B. เลนส์ที่ปรับขนาดภาพด้วยมอเตอร์ (Motorized Zoom) เลนส์ชนิดนี้จะมีมอเตอร์อยู่ภายในตัวเลนส์ ทำหน้าที่ ขับให้วงแหวนขนาดภาพเปลี่ยนแปลง (เปลี่ยนค่า ความยาวโฟกัส) ไปตามที่ต้องการ ด้วยตัวควบคุม เลนส์ชนิด นี้ยังแบ่งได้อีก 2 แบบ คือ
- แบบปรับม่านแสงด้วยมือ (Manual Iris)
- แบบปรับม่านแสงอัตโนมัติ (Auto Iris)
รูรับแสงและการเปิด-ปิดม่านรับแสง (Iris)
รูรับแสง คือ จุดที่ให้แสงผ่านเข้าไปในเลนส์ ขนาดของรูรับแสงสามารถเปลี่ยนแปลงได้ โดยการเปิด-ปิดม่านรับแสง (Iris) ซึ่งมี 2 ชนิด คือ
1) ชนิดเปิด-ปิด ด้วยมือ (Manual Iris) การปรับขนาดของม่านแสง เพื่อให้รูรับแสงเปลี่ยนแปลง โดยการใช้มือหมุนวง แหวนปรับขนาดม่านแสงที่ตัวเลนส์
2) ชนิดเปิด-ปิด แบบอัตโนมัติ (Auto Iris) การปรับขนาดของม่านแสงจะเป็นแบบอัตโนมัติ ร่วมกับการทำงานของกล้อง มี 2 แบบ ได้แก่
2.1) แบบสัญญาณภาพ (Video Type) กล้องจะจ่ายไฟฟ้าไปยังเลนส์ในลักษณะของสัญญาณภาพ โดยจะมีความ เข้มของสัญญาณภาพที่แตกต่างกันออกไป และม่านแสงจะเปลี่ยนขนาดใหญ่-เล็กตามการเปลี่ยนแปลงของแสง ในรูปของความเข้มของสัญญาณภาพ
2.2) แบบไฟตรง (DC Type) ที่กล้องจะมีวงจรจ่ายไฟตรง (DC) จ่ายให้เลนส์โดยตรง การเปลี่ยนแปลงขนาด ของม่านแสงจะเปลี่ยนแปลงตามขนาดของไฟตรง
ความสำคัญของเลนส์
เลนส์เป็นส่วนประกอบของกล้องที่มีความสำคัญมากในการรับภาพ เพราะเป็นตัวกำหนดค่าความสำคัญต่างๆของภาพที่ต้องคำนึงถึงดังต่อไปนี้
- ระยะโฟกัส Focal length เป็นตัวกำหนดขนาดมุมในแนวนอน และแนวตั้ง ว่าจะมีมุมขนาดกี่องศา ซึ่งมีความสำคัญโดยตรงกับขนาดของวัตถุที่เราต้องการให้เห็นในภาพ ระยะโฟกัสในเลนส์มีสามแบบคือ
แบบ Fixed Focal length เป็นเลนส์ที่กำหนดค่าตายตัว เช่น 3 มม. 6 มม. 8 มม. ... เป็นต้น
แบบ Variable Focal length เป็นเลนส์ที่กำหนดค่าที่สามารถปรับระยะโฟกัสได้ เช่น 3.5-8 มม. 2.8-12 มม. 6-16 มม. .... เป็นต้น
แบบ Zoom เป็นเลนส์ที่ทำขึ้นมาให้มีระยะโฟกัสที่มีช่วงในการปรับที่กว้างมากๆ โดยทั่วไปจะพูดถึงช่วงที่มีความกว้างของระยะโฟกัสเป็นสิบเท่าขึ้นไป เช่น 5-50 มม. 16-160 มม. 10-100 มม. ...เป็นต้น เลนส์ซูม มีทั้งแบบชนิด Manual zoom และ ชนิด Motorized zoom
- ม่านรับแสง Iris เป็นตัวกำหนดปริมาณแสงของภาพ ที่จะให้ผ่านไปเข้าตัวรับภาพให้พอเหมาะ มีทั้งแบบที่ปรับด้วย Manual และแบบ Auto
- ตัวปรับโฟกัส Focus adjustment ใช้สำหรับปรับภาพให้มีความคมชัด ทุกครั้งเมื่อปรับ Focal length ให้ได้ขนาดภาพที่ต้องการได้แล้ว ก็ต้องมาปรับโฟกัส เพื่อให้ภาพคมชัดที่สุด โฟกัสภาพ มีทั้งแบบ Manual Focus และ Auto Focus
เมื่อทราบความสำคัญของค่าต่างๆของเลนส์แล้ว ก็มาถึงวิธีการเลือกเลนส์ให้เหมาะสมกับวัตถุประสงค์ในการติดตั้งกล้องในที่ต่างๆ โดยคำนึงถึงขนาดของวัตถุที่ต้องการให้ปรากฏในภาพ โดยมีสูตรสำเร็จในการคำนวณที่แนบมา ซึ่งขนาดของวัตถุที่ต้องการให้ปรากฏบนจอภาพ ไม่ว่าจะเป็น คน รถชนิดต่างๆ กระเป๋า เครื่องจักรในโรงงาน หรืออะไรอื่นๆ ที่ต้องการดูในภาพตามความต้องการของผู้ใช้ สามารถแยกระดับของความต้องการในการใช้งานของภาพได้เป็นสี่ระดับดังนี้คือ
- ระดับการใช้งานในภาพแบบดูความเคลื่อนไหวทั่วๆไป เรียกว่า Surveillance หรือ Observation ระดับนี้เลนส์ที่ใช้จะเป็นเลนส์มุมกว้าง เช่นขนาด 3 – 6 มม. จะได้ภาพที่ครอบคลุมพื้นที่ (Coverage Area)ได้กว้างๆ เห็นความเคลื่อนไหวและสามารถแยกแยะว่าเป็นคน สุนัข รถ หรืออื่นๆ แต่ไม่สามารถบอกรายละเอียดได้มากกว่านี้ ขนาดของวัตถุที่ปรากฏบนภาพจะอยู่ที่ประมาณ 20 %
- ระดับการใช้งานในภาพแบบบอกรายละเอียดได้มากขึ้นในระดับ Recognize ระดับนี้ เลนส์ที่ใช้ จะมีระยะโฟกัสที่มากขึ้น และมุมในการจับภาพจะเจาะจงเฉพาะพื้นที่ที่จำกัด เช่น ประตูทางเข้าออกใหญ่ของสถานที่ต่างๆ ทางเดิน ถนน เป็นต้น ภาพที่ได้ สามารถบอกรายละเอียดได้มากขึ้น เช่นเป็นคนผู้ชายหรือผู้หญิง ใส่เสื้อกางเกงอะไร สีอะไร หรือเป็นสุนัขสีอะไร รถยนต์ยี่ห้ออะไร สีอะไร เป็นต้น ขนาดของวัตถุที่ปรากฏบนภาพจะอยู่ที่ประมาณ 40 %
- ระดับการใช้งานในภาพแบบบอกรายละเอียดได้ในระดับ Identify ระดับนี้ เลนส์ที่ใช้ จะมีระยะโฟกัสที่มากกว่าระดับ Recognize และพื้นที่ในการจับภาพ จะจำกัดบริเวณมาขึ้นอีก เช่นประตูทางเข้าออกของห้อง ทางเดินแบบ Cat walk ห้องผ่าตัด ภาพที่ได้จะสามารถบอกได้ว่า เป็นใคร ได้ทันที หรือเป็นรถยี่ห้ออะไร สีอะไร ทะเบียนอะไรได้ทันที ขนาดของวัตถุที่ปรากฏบนภาพจะอยู่ที่ประมาณ 60 %
- ระดับการใช้งานในภาพแบบ อัจฉริยะ ระดับนี้เรียกว่า Intelligence Analysis ในระดับนี้ จะใช้ภาพในระดับ Identify มาทำการวิเคราะห์ถึงเนื้อภาพโดยมีมิติของความกว้าง ความยาว ขนาด ความเร็ว ทิศทาง ความเหมือน ความต่าง ของภาพทุกขณะ เพื่อแจ้งสถานะต่างๆให้ทราบอย่างละเอียด เพื่อนำไปใช้งาน ตัวอย่างเช่น ใช้ใน Application ของ Face Recognize หรือการตรวจจับของหาย ของเกิน ตรวจจับความเร็วของวัตถุที่เคลื่อนที่เร็วกว่าปกติ ตรวจจับวัตถุที่เคลื่อนที่ผิดทิศทาง เป็นต้น ในระดับนี้ จะต้องเป็นกล้องชนิด IP Camera เท่านั้น และใช้กับ Intelligence Software
2. TRANSMISSION SYSTEM
คือ ระบบการส่งสัญญาณต่างๆ ระหว่างกล้องวงจรปิดกับชุดควบคุม ซึ่งแบ่งสัญญาณออกเป็น 2 ประเภท ได้แก่ สัญญาณภาพ และสัญญาณควบคุม ดังนี้
2.1 สัญญาณภาพ คือ ส่วนของสายสัญญาณต่างๆ ที่นำสัญญาณภาพจากกล้องวงจรปิดไปยังเครื่องบันทึกภาพ แบ่งตามการใช้งานของระบบกล้อง ดังนี้
2.1.1 ระบบกล้องแบบ Analog
1) สายโคแอกเชียล (Coaxial Cable) สายแกนร่วม มีอยู่ด้วยกันหลายชนิด แต่ที่ใช้ในระบบกล้องวงจรปิด มี 2 ชนิด คือ
- สาย RG59 เป็นสายสัญญาณที่นำสัญญาณได้ในระยะประมาณ 200 เมตร
- สาย RG6 เป็นสายนำสัญญาณที่ได้รับความนิยมมาก โดยสามารถนำสัญญาณได้ในระยะ 300 เมตร
- สาย RG11 เป็นสายนำสัญญาณขนาดใหญ่ สามารถนำสัญญาณได้ระยะ 600 เมตร
2) สาย Shielded Twisted Pair (STP) หรือสายคู่ตีเกลียว มีลักษณะคล้ายกับสาย UTP แต่มี ฟลอยด์ หรืออะลูมิเนียม หรือ ลวดทองแดงถักสานแล้วหุ้มตัวสายตีเกลียวอีกทีหนึ่งเป็นชิลด์ป้องกันการรบกวนจากภายนอก ใช้ส่งสัญญาณภาพแบบ Balance Signal ซึ่งจะต้องมีอุปกรณ์แปลงสัญญาณหัวท้ายสายประเภทนี้สามารถส่งสัญญาณภาพไปได้ไกลประมาณ 2 กิโลเมตร
3) สายใยแก้วนำแสง (Fiber Optic) เป็นสายสัญญาณอีกประเภทหนึ่งที่มีความสามารถในการรับ-ส่งสัญญาณได้ไกลๆ และมีการสูญเสียของสัญญาณน้อยมาก สาย Fiber Optic ที่นำมาใช้งานกับระบบกล้องวงจรปิด นิยมส่งสัญญาณแบบ Single Modeและต้องผ่านอุปกรณ์ที่เรียกว่า VDO Converter เพื่อแปลงสัญญาณไฟฟ้าให้เป็นสัญญาณแสงเสียก่อน
2.1.2 ระบบกล้องแบบ IP
1) สาย UTP (Unshielded Twisted Pair) หรือ สายบิดคู่ตีเกลียวแบบไม่มีชิลด์ หรือที่เรียกกันทั่วๆ ไปว่า สาย LAN ใช้เดินสัญญาณดิจิตอล หรือกล้องชนิด IP Camera กับเครื่องบันทึกภาพ โดยผ่าน Switch/Hub สามารถนำสัญญาณได้ไม่เกิน 100 เมตร
2) สายใยแก้วนำแสง (Fiber Optic) เช่นเดียวกับระบบแบบ Analog Camera เมื่อต้องการเดินสายสัญญาณในระยะทางไกลๆ แต่อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่แปลงสัญญาณไฟฟ้าให้เป็นสัญญาณแสง คือ Media Converter
2.2 สัญญาณควบคุม คือ ส่วนของสายสัญญาณต่างๆ ที่นำสัญญาณควบคุมจากชุดควบคุม ไปควบคุมการทำงานของกล้อง เช่น การหมุน/ส่าย/ซูม เป็นต้น สามารถแบ่งตามการใช้งานของระบบกล้อง ดังนี้
2.2.1 ระบบกล้องแบบ Analog
1) สาย UTP
2) สาย STP
3) สาย Biphase
3. CONTROL SYSTEM
ระบบควบคุม ถือเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของระบบกล้องโทรทัศน์วงจรปิด สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ระบบ ดังนี้
3.1 ระบบบันทึกภาพ ทำหน้าที่รับเอาสัญญาณภาพที่ส่งมาจากกล้องวงจรปิดและนำมาบันทึกลงในหน่วยความจำสำหรับดูภาพในภายหลัง แบ่งได้เป็น 2 ลักษณะ คือ
3.1.1 เครื่องบันทึกภาพที่ใช้งานกับAnalog Camera คือ เครื่องบันทึกภาพที่ใช้งานกับกล้องวงจรปิดแบบ Analog ต่อเข้ากับเครื่องบันทึกภาพที่เป็นระบบดิจิตอล หรือเรียกว่า DVR (Digital Video Recorder) เครื่องบันทึกประเภทนี้ สามารถใช้งานได้เลยเป็นเครื่องสำเร็จรูป โดยสามารถรองรับกล้องได้ ตามที่อุปกรณ์ระบุ เช่น รองรับ 4 กล้อง, 8 กล้อง, 16 กล้อง โดยการบันทึกจะเก็บข้อมูลลงใน ฮาร์ดดิสก์ จึงจำเป็นต้องกำหนดขนาด ฮาร์ดดิสก์ ด้วย
3.1.2 เครื่องบันทึกภาพที่ใช้งานกับ IP Camera คือ เครื่องบันทึกภาพที่ใช้งานกับกล้องวงจรปิดแบบ IP Camera ต่อเข้ากับเครื่องบันทึกภาพที่เป็นระบบดิจิตอล หรือเรียกว่า NVR (Network Video Recorder) ส่งข้อมูลผ่านระบบเครือข่าย TCP/IP สามารถแบ่งออกได้เป็น 3 แบบ ได้แก่
1) Stand Alone NVR - เครื่องบันทึกประเภทนี้ สามารถใช้งานได้เลยเป็นเครื่องสำเร็จ โดยสามารถรองรับกล้องได้ ตามที่อุปกรณ์ระบุ เช่น รองรับ 4 กล้อง, 8 กล้อง, 16 กล้อง , 32 กล้อง โดยการบันทึกจะเก็บข้อมูลใน ฮาร์ดดิสก์ จึงจำเป็น ต้องกำหนดขนาดฮาร์ดดิสก์ด้วย
2) Server Base NVR – เป็นระบบที่นำเอาเครื่องคอมพิวเตอร์ที่เรียกว่าเครื่องเซิร์ฟเวอร์ (Server) หรือเครื่องแม่ข่ายเข้ามาช่วยในการทำหน้าที่จัดเก็บข้อมูล การจัดการภาพ เพื่อให้สามารถดูภาพได้จากหลายๆ ที่ในระบบเครือข่าย
3.2 ระบบควบคุม คือ ระบบที่ทำหน้าที่ในการจัดการภาพที่ได้จากกล้องวงจรปิด เพื่อให้ได้ภาพตรงตามวัตถุประสงค์ที่เราต้องการ
3.2.1 การควบคุมการหมุน/ส่าย/ซูม (Pan/Tilt/Zoom)
3.2.2 การควบคุมการโฟกัส
3.2.3 การควบคุมการปรับขนาดของรูรับแสง
3.2.4 ระบบการกำหนดตำแหน่ง (Preset Position)
3.2.5 การควบคุมการทำงานของ wiper, washer
3.2.6 การควบคุมอุณหภูมิ อัตโนมัติ โดยมีตัว Thermostat เป็นตัวควบคุม และใช้ Blower หรือ Heater เป็นตัวปรับ
4. OUTPUT
Output ของระบบ CCTV คือการแสดงผลภาพที่ได้จากกล้องนั่นเอง สามารถแบ่งตามลักษณะของกล้อง ได้ 2 แบบ ได้แก่
4.1 ภาคแสดงผลของกล้องแบบ Analog Camera
แบ่งออกเป็น 3 ลักษณะ คือ
1) การแสดงผลแบบโดยตรง (Direct) เป็นการนำเอาสัญญาณภาพจาก DVR ไปแสดงผลยังจอภาพโดยตรง ประกอบด้วย เครื่องบันทึกภาพ DVR 1 เครื่อง และจอมอนิเตอร์ 1 จอ
2) แบบ Video Management เป็นการนำเอาสัญญาณภาพจาก DVR หลายๆ เครื่องไปแสดงผลยังจอภาพ โดยใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า Video Managerในการเชื่อมต่อระหว่าง DVR และจอภาพ
3) แบบ Remote PC เป็นระบบการแสดงผลภาพจากกล้องวงจรปิด โดยที่สามารถดูภาพได้จากเครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องอื่น ที่อยู่ในระบบเครือข่ายได้
4.2 ภาคแสดงผลของกล้องแบบ IP Camera
แบ่งออกเป็น 2 ลักษณะ คือ
1) การแสดงผลแบบโดยตรง (Direct) เป็นการนำเอาสัญญาณภาพจาก NVR ไปแสดงผลยังจอภาพโดยตรง ประกอบด้วย เครื่องบันทึกภาพ NVR 1 เครื่อง และจอมอนิเตอร์ 1 จอ
2) แบบมี Work Station เป็นระบบการแสดงผลภาพจากกล้องวงจรปิดโดยใช้เครื่อง Work station เข้ามาช่วยในการบริหารจัดการภาพ
