Wykorzystanie systemów monitorowania wizyjnego przez straże miejskie na przykładzie Kalisza

Z zapewnieniem bezpieczeństwa¹ i porządku publicznego² nierozłącznie wiążą się reakcje na wszelkie zaistniałe zagrożenia, czyli „sytuacje, w których pojawia się prawdopodobieństwo powstania stanu niebezpiecznego dla otoczenia”³. Nagminnie zagrożenia te przybierają postać przemocy w szkole czy na ulicach, aktów wandalizmu, spożywania alkoholu w miejscach publicznych, wałęsania się agresywnych psów, biegających bez dozoru, czy grupowania się używającej wulgarnych słów i hałaśliwe zachowującej się młodzieży. Obecnie coraz częściej uważa się, że jednym z najlepszych i najbardziej efektywnych instrumentów budowania bezpieczeństwa i przeciwdziałania różnym zagrożeniom – od drobnych wykroczeń po najcięższe przestępstwa – są instalowane w miastach systemy monitoringu wizyjnego⁴.

Internetowy Portal Wiedzy definiuje monitoring wizyjny jako „nowoczesne formy przekazywania informacji, polegające na planowej obserwacji i rejestracji za pomocą środków technicznych zdarzeń, które zachodzą w określonym miejscu, mające na celu zapobieganie przestępstwom, wykroczeniom czy wypadkom oraz umożliwiające przypisanie winy i odpowiedzialności za popełnione czyny”⁵. Jednocześnie monitoring umożliwia szybsze niesienie pomocy ludziom w sytuacjach zagrożenia zdrowia i życia, takich jak zasłabnięcia, nagłe ataki dolegliwości, problemy z poruszaniem się w przypadku ludzi starszych i inwalidów itp. Jest skutecznym narzędziem w zapobieganiu niszczeniu mienia, ochronie obiektów infrastruktury krytycznej oraz zapobieganiu wypadkom i wykroczeniom drogowym. Odgrywa istotną rolę w zabezpieczeniu obszaru wokół miejsc imprez masowych, których nie zabezpiecza organizator.⁶

Najczęściej spotykane systemy miejskiego monitoringu wizyjnego to systemy lokalizowane prawie zawsze w centrum miejscowości, rzadziej na obszarach osiedli mieszkaniowych, i wyposażone w kilka, maksymalnie kilkanaście kamer. Obecnie przy budowie systemów monitoringu wizyjnego preferowana jest możliwość przenoszenia kamer w inne miejsce, w zależności od potrzeb. Jest to możliwe tylko w przypadku zastosowania bezprzewodowego przesyłu obrazu.

W Kaliszu zainstalowany jest obecnie system monitoringu wizyjnego bazujący na 15 kamerach. Osiem z nich wykorzystuje światłowody jako medium transmisyjne oraz współpracuje z systemem rejestracji zbudowanym w oparciu o dwa autonomiczne rejestratory. Siedem kolejnych kamer wykorzystuje sieć bezprzewodowych punktów dostępowych, za których pośrednictwem obraz jest przesyłany do serwera wizyjnego zbudowanego w oparciu o platformę PC oraz program Ultisystem.

Fot. 1. Punkt retransmisyjny z zamontowanymi urządzeniami nadawczoodbiorczymi na dachu budynku przy ulicy Kościuszki 1A w Kaliszu

Docelowo zaplanowany na 2010 rok system monitoringu wizyjnego miasta Kalisza obejmie 22 punkty kamerowe wyposażone w zintegrowane kamery szybkoobrotowe lub kamery stacjonarne, rozmieszczone w różnych rejonach miasta. Transmisja sygnałów wizyjnych w systemie jest oparta na wykorzystaniu radiowych urządzeń bezprzewodowych, pracujących w bezpłatnym paśmie 5 GHz. Koncepcja budowy systemu monitorowania wybranych fragmentów miasta zakłada współpracę z systemem już istniejącym, opartym na strukturze klient – serwer Ultisystem. W tym przypadku „starsze” kamery są integrowane z systemem poprzez zastosowanie dekodera sygnału analogowego na strumień danych transmitowany w sieci Ethernet. Uwzględniono również konieczność powiększenia przestrzeni dyskowej w istniejącym serwerze wizyjnym o 3 TB. Pozwoliło to na uproszczenie podglądu (na żywo oraz materiału zarchiwizowanego) z istniejącego stanowiska obsługi. Ze względu na infrastrukturę światłowodową można sterować istniejącą krosownicą wizyjną oraz ośmioma kamerami starego systemu za pośrednictwem dotychczas używanego pulpitu.

W związku z brakiem możliwości wykonania linii kablowych dla potrzeb projektowanego systemu zastosowano bezprzewodową transmisję sygnałów wizyjnych z kamer do głównego węzła systemu (centrum monitorowania) oraz transmisję danych sterujących w kierunku przeciwnym, za pomocą nadawczych i odbiorczych urządzeń sterowanych drogą radiową. Użytkowanie tych urządzeń nie wymaga pozwolenia. Podstawę prawną takiego rozwiązania stanowi Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z 6 sierpnia 2002 r. (Dz.U. Nr 138, poz. 1162) dotyczące możliwości używania urządzeń bliskiego zasięgu bez pozwolenia. Pasmo 5 GHz, w którym pracują urządzenia do transmisji sygnałów wizyjnych, charakteryzuje się rozdziałem transmisji cyfrowych (Internet itp.) od analogowych, co zdecydowanie ogranicza poziom zakłóceń. Nowoczesna technologia oraz ­rozbudowana obróbka sygnału wizyjnego poprawiają jakość tego sygnału oraz eliminują interferencje. W niektórych punktach wystąpiła konieczność wybudowania punktów retransmisyjnych ze względu na brak bezpośredniej widoczności radiowego nadajnika  zlokalizowanego przy kamerze z odbiornikiem umieszczonym w głównym węźle.

Fot. 2. Jedna z kamer rozmieszczonych na kaliskim Głównym Rynku

Centrum Obsługi Monitoringu Wizyjnego Miasta (CM) jest zlokalizowane w budynku Straży Miejskiej Kalisza i jest wyposażone w urządzenia rejestrujące obrazy. Wcześniejszy system monitorowania rejestruje obrazy za pomocą dwóch rejestratorów cyfrowych, a nowszy jest wyposażony w ­komputer-serwer z zainstalowanym oprogramowaniem umożliwiającym rejestrację obrazów przesyłanych z bezprzewodowych punktów kamerowych. Głównym zadaniem CM jest rejestracja obrazów oraz ich wizualizacja na monitorach.

Zapis obrazów ze wszystkich kamer odbywa się w systemie cyfrowym za pomocą specjalistycznego programu komputerowego Ultisystem. Jest to zaawansowany technologicznie i jednocześnie prosty instrument do zarządzania nagraniami wizyjnymi. Nagrania z każdej kamery mają swoją osobną ścieżkę na tak zwanej osi czasu, która wyraźnie pokazuje wszystkie zdarzenia. Można szybko odnaleźć konkretne zdarzenie. Panel sterowania umożliwia odtwarzanie nagranego materiału zarówno naprzód, jak i wstecz, w sposób normalny lub przyspieszony. Wybrane wydarzenia mogą zostać oznaczone znacznikami, a później szybko odnalezione. Znaczniki są umieszczane przez operatora lub automatycznie, na przykład wskutek podania sygnału na wejście alarmowe. Specjalny podręczny album ułatwia zarządzanie zdjęciami z konkretnych zdarzeń i ich drukowanie. Funkcja Back-Up umożliwia łatwe tworzenie kopii zapasowej pewnych fragmentów archiwum. Istnieje możliwość eksportu archiwum do plików w jednym z powszechnie stosowanych formatów, na przykład AVI, co pozwala odtwarzać nagrania na dowolnym komputerze bez dodatkowego oprogramowania.

Fot. 3. Rejestratory cyfrowe z macierzami twardych dysków

Oprogramowanie Ultisystem jest w pełni kompatybilne z kamerami cyfrowymi, a także analogowymi. Kamerami steruje się za pomocą klawiatury, myszy lub manipulatora drążkowego. Do obserwacji obrazów z poszczególnych kamer w centrum monitoringu zastosowano trzy monitory współpracujące z cyfrowym serwerem rejestrującym zdarzenia, plus jeden monitor stanowiący dotychczasowe wyposażenie stanowiska. Jako monitory umożliwiające obserwację obrazów zastosowano monitory LCD 37", które służą do wyświetlania obrazów w trybie pełnoekranowym lub w trybie z podziałem ekranu.

Istotne jest to, ile jest kamer i na ilu monitorach obsługują je poszczególni obserwatorzy w centrach monitorowania, aby uzyskać oczekiwany stopień bezpieczeństwa. W Kaliszu jeden operator obserwuje od 11 do 12 obrazów z kamer. Dzięki temu, gdy dzieje się coś, co może wskazywać na pojawienie się zagrożenia, może on nie tylko obserwować to na monitorze, ale także dokonać interwencji. W systemie funkcjonują dwa punkty zdalnego zarządzania poprzez sieć. Jeden z nich jest zlokalizowany w siedzibie straży, drugi – w Komendzie Miejskiej Policji.

Fot. 4. Obraz z kamer obserwowany przez całą dobę w Centrum Obsługi Monitoringu Wizyjnego Miasta

Zdalne zarządzanie odbywa się za pośrednictwem komputerów PC z zainstalowanym oprogramowaniem, podłączonych do sieci poprzez łącze radiowe o odpowiedniej przepływności. Dla wszystkich urządzeń systemu zaprojektowano odpowiednie obwody zasilające. Punkty kamerowe zasilane są lokalnie, w miejscach ich instalacji. W przypadku CM jest to zasilanie gwarantowane z wykorzystaniem zasilaczy UPS. Wszystkie obwody zasilające i transmisyjne zostały wyposażone w niezbędne urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej.

Podstawowe funkcje komputera na stanowisku operatora to podgląd obrazów z kamer oraz sterowanie funkcjami systemu. Dostęp do zarejestrowanych obrazów jest możliwy tylko dla osób upoważnionych, poprzez procedury uwierzytelniające (podanie odpowiedniej nazwy użytkownika i ­hasła). System uniemożliwia edytowanie zarejestrowanych obrazów. Pulpit sterowania kamerami jest dołączany do komputera poprzez port USB.

Komputer – serwer to niezawodna jednostka o dużej mocy obliczeniowej. W trybie ciągłym będzie rejestrować obrazy przesyłane ze wszystkich punktów kamerowych. Na komputerze tym zainstalowana jest aplikacja zarządzająca systemem. W celu zwiększenia niezawodności systemu i zmniejszenia ryzyka utraty rejestrowanych danych zastosowano serwer wyposażony w macierze dyskowe RAID. W przypadku uszkodzenia któregokolwiek z dysków dane nie zostaną utracone. Obrazy ze wszystkich kamer są rejestrowane i archiwizowane w najlepszej dostępnej jakości. Oznacza to, że przeciętna wielkość jednej klatki obrazu telewizyjnego wynosi około 15 kB. W celu optymalnego wykorzystania pojemności dysków twardych obrazy z dwudziestu dwóch kamer są rejestrowane z częstotliwością minimum 12 klatek/s dla każdej z kamer. W przypadku awarii zasilania działa system awaryjnego zasilania złożony z zasilacza UPS z bateriami o odpowiedniej pojemności, umożliwiający podtrzymanie napięcia w CM przez co najmniej 60 minut.

Obrazy są zapisywane na dedykowanym komputerze (serwerze). Pojemność dysków do zapisu wizji umożliwia jednoczesny, ciągły zapis obrazów o rozdzielczości nie gorszej niż 2CIF z wszystkich kamer przez 24 godziny na dobę w okresie nie krótszym niż 30 dni przy prędkości zapisu obrazów z każdej kamery ≥ 12 kl./s (maks. 25 kl./s). Zarejestrowane obrazy są zabezpieczane przed ingerencją w zapis i przed ich cyfrową modyfikacją.

Kolejnym istotnym elementem systemu monitorowania wizyjnego są punkty kamerowe. Z tego względu szczególną uwagę przywiązuje się do lokalizacji kamer i pozostałych urządzeń wizyjnych. Pole widzenia w danym punkcie kamerowym powinno być optymalne, a przesyłane obrazy – jak najlepszej jakości. Miejsce montażu kamer to elewacje budynków. Zastosowanie kamer jednego producenta w systemie monitoringu miejskiego w Kaliszu pozwoliło na zachowanie pełnej kompatybilności wszystkich punktów kamerowych pod względem sterowania i programowania funkcji poszczególnych kamer.

Każdy z punktów kamerowych ma analogiczną budowę i składa się ze zintegrowanej kamery szybkoobrotowej, odpowiedniej anteny kierunkowej oraz wewnętrznej ­szafki telekomunikacyjnej, w której umieszczone są niewielkie zasilacze UPS umożliwiające podtrzymanie pracy kamer w przypadku braku zewnętrznego zasilania. Punkty kamerowe są zasilane poprzez zasilacze awaryjne umieszczone w szafkach – na strychu (w starym budownictwie) lub w pomieszczeniach technicznych (w nowszych budynkach). Energia elektryczna jest doprowadzana z budynków podłączonych do miejskiej sieci energetycznej. Kamery wymagają zasilania napięciem zmiennym o wartości 24 V, dlatego zastosowano zasilacze 230/24 VAC. W każdej szafce punktu kamerowego zamontowany jest zasilacz UPS umożliwiający podtrzymanie pracy danego punktu przez co najmniej 30 minut w przypadku braku napięcia w sieci zasilającej.

Opisany system wizyjny umożliwia wprowadzenie w przyszłości kolejnych podsystemów – między innymi serwisu ­InfoKorki. Informuje on o przejezdności na wskazanych skrzyżowaniach o dużym natężeniu ruchu, a także o budowach i remontach dróg oraz o utrudnieniach i wypadkach. Z informacji uzyskanych w serwisie InfoKorki mogliby korzystać kierowcy i mieszkańcy, jak również zainteresowane służby publiczne. Innym przykładem wykorzystania monitoringu wizyjnego jest podsystem automatycznej rejestracji przejazdu pojazdów. Urządzenie rejestruje tablicę rejestracyjną i pojazd, podając jednocześnie datę i miejsce wykonanych czynności. Oprogramowanie nadzorujące podsystem umożliwia porównanie uzyskanych danych z informacjami z bazy danych o zarejestrowanych, skradzionych i ubezpieczonych pojazdach.

Wykorzystanie nowoczesnych systemów monitoringu umożliwia budowę systemów analizy obrazu, w tym identyfikacji osób. Pochodzące z kamer obrazy twarzy osób są weryfikowane i identyfikowane na podstawie porównania ze zdjęciami z baz danych dotyczących osób poszukiwanych. Ponadto istnieje możliwość wykorzystania analizy obrazu w celu automatycznego rozpoznawania zagrożeń na podstawie zmian dynamiki ruchu – operator systemu może być automatycznie alarmowany o ruchu w obserwowanym obszarze, a zdarzenie może być weryfikowane dzięki obrazowi z miejskich kamer⁷.

Podsumowując – system monitoringu wizyjnego miasta Kalisza spełnia następujące założenia:

• obraz przekazywany ze wszystkich kamer jest wyświetlany w trybie rzeczywistym,
• system umożliwia zdalne, ręczne i automatyczne sterowanie ruchem kamer i zmianę ogniskowych obiektywów,
• zarejestrowane nagrania są przechowywane przez co najmniej 30 dni,
• system działa poprawnie przy oświetleniu dziennym i nocnym (lampy uliczne),
• obsługa CM archiwizuje wybrane nagrania,
• możliwa jest obserwacja obrazów ze wszystkich kamer i zarazem z każdej kamery z osobna w postaci pełnoekranowej,
• zasilanie urządzeń każdego punktu kamerowego jest lokalnie podtrzymywane przez co najmniej pół godziny, a CM – co najmniej godzinę,
• istnieje wielopoziomowy dostęp dla użytkowników systemu, zabezpieczony systemem haseł,
• nazwa kamery oraz czas zdarzenia są podane na obrazie,
• system ma budowę modułową, która umożliwia jego późniejszą rozbudowę, w tym wprowadzenie nowoczesnych podsystemów w celu poprawy bezpieczeństwa ruchu drogowego oraz identyfikacji osób lub pojazdów.

mgr Paweł Kamiński
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Prezydenta Stanisława Wojciechowskiego w Kaliszu
Akademia Obrony Narodowej w Warszawie

Zabezpieczenia 5/2010

1. Bezpieczeństwo rozumiane jako ciągła działalność jednostek, społeczności lokalnych czy organizacji w tworzeniu pożądanego stanu. Definicja zaczerpnięta z publikacji W. Pokruszyńskiego „Bezpieczeństwo narodowe u progu XXI wieku”, Zeszyty Naukowe AON, 2008, nr 1, s. 24.
2. Według „Popularnego słownika języka polskiego” pod red. B. Dunaja (Warszawa 1999, s. 572) pojęcie porządku oznacza potocznie istnienie regularnego układu, ustawienie czegoś, ład, plan, zgodność z normą, z należytym stanem, natomiast „publiczny” znaczy «powszechny, przeznaczony dla wszystkich, odnoszący się do ogółu ludzi, do całego społeczeństwa».
3. M. Huzarski, „Zmienne podstawy bezpieczeństwa i obronności państwa”, wyd. AON Warszawa, 2009, s. 22.
4. K. Sienkiewicz-Małyjurek, „Organizacja a efektywność systemów monitoringu wizyjnego”, [w:] „Bezpieczeństwo publiczne w przestrzeni miejskiej”, wyd. Arte, Warszawa 2010, s. 222.
5. P. Kamiński, „Ogólna koncepcja monitoringu wizyjnego miasta na przykładzie Kalisza”, Zeszyt Naukowy nr 15, wyd. PWSZ Kalisz, 2008, s. 119.
6. Na podstawie materiałów z międzynarodowej konferencji naukowej „Bezpieczeństwo publiczne w rejonie zurbanizowanym”, Kalisz 2009.
7. Wykorzystano dane i informacje zawarte w „Koncepcji rozbudowy monitoringu CCTV Miasta Kalisza” przygotowanej przez firmę LECO w 2009 roku.