GÜVENLİK AMACI İLE KURULAN KAPALI DEVRE TELEVİZYON SİSTEMLERİNE (CCTV) BİR BAKIŞ

GÜVENLİK AMACIY LA KURULAN KAPALI DEVRE TELEVİZY ON SİSTEMLERİNE (CCTV) BİR BAKIŞ

Hürol TAŞDELEN

Elektronik Mühendisi ODTÜ

Güvenlik amacıyla, kapalı devre televizyon (CCTV) sis temlerinin amaca uygun olarak tasarımlanması, kurulma sı ve verimli olarak çalıştırılması oldukça karmaşık bir uğraşı gerektirir. Birçok değişkenin bir arada düşünülme si, en uygun çözümün bulunabilmesi için zorunludur.

Kimi zaman, siparişi yapanın işin karmaşıklığını bilme mesi sonucu "düşük maliyetli" CCTV sistemleri "kolay ca" kurulabilmekte ancak, sistem görevini başaramadı ğından kısa sürede hoşnutsuzluklar baş göstermektedir.

Bu yazı çerçevesi içinde, bir CCTV sisteminin kurulabil mesi için gerekli süreçleri ve cihaz seçiminde dikkat edil mesi gereken kimi noktalan tartışmaya çalışacağız.

Tasarım yapılırken öncelikle üç soruya cevap verilmesi gerekir: 1) Neyi görmek istiyoruz? 2) Ne zaman görmek istiyoruz? 3) Kim görmek istiyor?

Bu sorulara verilecek cevaplar bir birini etkileyeceğinden tasarım aşamasında sistem ve çevre koşulları detaylı bir bütün olarak düşünülmelidir. Unutulmamalıdır ki; çevre koşullarını istediğimiz gibi değiştirmemiz, hele kurulu bir CCTV sistemine göre yeniden düzenlememiz olası de ğildir.

CCTV sistemi tasarımında ilk karar verilecek nokta, ka meradan sinyalin video sinyali olarak mı, yoksa RF taşı , yıcı sinyaline bindirilerek mi monitöre gönderileceğidir. RF taşıyıcı sinyaline bindirilme durumunda sistemin di ğer RF kaynaklarının etkisinden korunmuş olması gere kir. Bunun için, o yörede aktif olarak yayın yapan TV, radyo vb. istasyonların kanallarından uzak sıklıklarda ya yın yapmak gerekir. Bu durumda RF verici, kameranın bir parçası olabileceği gibi, ayrı olarak da monte edilebi lir, öte yandan, video sinyalini de monitöre taşımak mümkündür. Bu durumda da kablonun özellikleri ve montaj şekli önem kazanmaktadır.

Halen her iki taşıma sistemi de yaygın olarak kullanıl maktadır.

Video güvenlik sisteminin amacı, bazı hareket ve davra nışları uzaktan ve tek merkezden izlemek olduğuna gö re, en önemli eleman kameradır. Nereye monte edilece ğine ve çalışma alanına göre seçilen kamera, diğer ele manların seçimini büyük ölçüde etkiler. Açık ya da kapa lı alanda çalışma durumuna göre kameralar genel olarak iki kategoriye ayrılırlar: 1) Genel amaçlı 2) Az ışık dü zeyli kameralar. Bu terimler, kameraların kullanılabilir resmi elde edebilmek için gereksinim duyduğu ışık düze yi ile ilgilidir.

Genel amaçlı kameralar, günün başlangıcından akşam loşluğuna değin izlenebilir resim üretebilirler. Bu çeşit kameralar görüntü oluşturma aygıtı olarak vidicon tüp vb. kullanırlar. Halen en yaygın olarak bu tür kameralar kullanılmakta olup, diğer tür kameralara göre daha ucuz oldukları da söylenebilir.

Az ışık kameralar, genel amaçlı kameraların çalışamadığı sınırlı ışık koşullarında da çalışabilirler. Az ışık kamera lar, genellikle Newvicon veya Ultricon görüntü oluşturma tüpü kullanırlar. Aydınlatma kaynaklarının çok yetersiz olduğu durumlarda silicon tüp tercih edilebilir.

Herhangi bir tür kameradan en yüksek performansı sağla yabilmek için, kameranın yetenekleri ile var olan ışığın uyum sağlayabilmesi önemlidir. Ancak, bu noktada fiyat belirleyici olmaktadır. Bir kameranın az ışıkta çekim ya pabilme yeteneği arttıkça fiyatı da artar. Fiyat, kısmen tüpün (veya görüntüleme aygıtının) tipine, "target"in (1) ayarlama özelliklerine ve sofistike merceklere bağlıdır.

Vidicon tüp kullanılarak tasarımlanan kameralar (veya benzer şekilde katı hal tekniği ile yapılan aygıtlar) "tar get"e bağlı olarak gerilimde değişiklik sağlarlar.

Kamera içinde gerilim otomatik olarak değişirken sabit iris mercekler kullanılabilir ve göreceli olarak kararlı vi (1) Target : Görüntüyü elektrik sinyaline dönüştüren aygıt.

deo sinyali üretilir. Farklı olarak az ışık kameralar sabit "target" gerilimi gerektiren aygıtlar kullanırlar. Bu tür kameralarda sabit çıkış sinyalini elde edebilmek için, değişen ışık miktarı ile değişebilen irisli mercek kullanı lır, irisin açılma/ kapanma kontrolü kamera içindeki elek tronik devreler tarafından otomatik olarak yapılır. Işık değişince tüp veya görüntü oluşturma aygıtının çıkışın daki sinyal seviyesine bağımlı olarak iris açılır/kapanır.

Otomatik kazanç denetimi, CCTV kameralarının ışık dü zeyinin çok değişken olabileceği koşullarda operatörün müdahalesine gerek duyulmadan çalışabilmesini sağlar. Otamatik kazanç denetimi devreleri, aşırı karanlık koşul larda kameranın çıkış sinyalini güçlendirirken, bol ışık lı ortamlarda da kazancı ayarlayarak çıkış seviyesini be lirli bir noktada tutarlar.

Vidicon kameralar en yaygın olarak kullanılan ve diğer lerine göre en ucuz kamera çeşiti olmakla birlikte, bazı dezavantajlara sahiptirler. Kamera, eğer yüksek karşıtlık lı (kontrastlı) ışığa göre ayarlanmışsa, ışığın karşıtlığın daki önemli değişikliklerde, merceğin vidicon "targeti" koruyabilmek için kapanma yeteneği olmaz. Dar ışık aralıklarında uzun süreli çalışma durumunda da "target" yanarak zarar görür ve monitörde beyaz spot oluşur.

Genel amaçlı vidicon kameralar, ışık genellikle sabit ol duğundan kapalı yerlerde daha kullanışlıdırlar. Diğer ta raftan, açık alanlarda az ışık kameraların tercih edilmesi daha doğru olur. Tercihin nedeni, ışık miktarı değil, her hangi bir ışık değişikliğinde otomatik olarak karşıtlığın kontrol edilebilme yeteneğidir. Pratikten çıkan bir so nuç olarak, ışığın kontrol edilemez ve aydınlatmada an lık değişikliklerin olduğu durumlarda genellikle az ışık kameralar kullanılır.

Kamera seçimini, ortamda bulunan ışığın etkilediğini be lirtmiştik. Şimdi de, ışığın özelliklerine bir göz atalım. CCTV sistemleri gözönüne alındığında ışığın iki karakte ristiği önem kazanmaktadır: 1) Işığın miktarı ki; parlak lık olarak tanımlanır. 2) Işığın renginin izgesel yapısı. Bu yapı, izlenecek objenin yapısına da bağlı olarak, ışığın ne kadarının obje tarafından yutulup, ne kadarının yansıta cağını belirler.

Bu noktada ışığın ölçü biriminden sözetmemiz gerekir. Işığın miktarı "footcandle" olarak değerlendirilir. Bir "footeandle", bir mum (candle) gücündeki ışık kayna ğından bir "foot" uzaklıktaki bir objenin üzerine düşen ışık aydınlığıdır. Kameraların özelliklerini belirten bro şür ve tanıtım kâğıtlarında, kameranın belirgin bir resim oluşturabilmesi için kameraya düşmesi gereken ışık mik tarı, "footcandle" (fc) birimi ile belirtilir. Her kamera tü rünün kendine ait duyarlılık özellikleri vardır. Duyarlılık, çıkışta herhangi bir yükseltici olmaksızın tepe noktaları arasında 1 volt sinyal üretilebilmesi için gerekli ışık mik tarıdır. 1 volt video sinyali yüksek kaliteli ve detaylı re

sim taşıyabilir. Kullanılabilir resim özelliği, kameranın kabul edilebilir resim üretebilmesi için gerekli en alt ışık düzeyini belirler. Ancak, bu düzeyde pek çalışılmaması salık olunur. Zira, izin verilen ışık aralığının alt sınırına doğru sinyal kalitesi, seçicilik ve sinyal gürültü oranı (S/G) hızla kötüleşir.

Vidicon kameraların kabul edilebilir resim üretebilmesi için genellikle en az 10 fc ışığa gereksinimleri vardır. Sili con resim oluşturma tüpleri ise 0.5 fc'da resim oluştura bilirler ki; bu da geceleri var olan ışık düzeyine yakındır. Bazı katı hal (solid state) CCD veya MOS kameralar 0.2 fc'da çalışabilir.

Işığın yapısı incelendiğinde, değişik renklerin değişik sıklık ve dalga boylarında bulunduğu ortaya çıkar.

İnsan gözü, 400 700 nanometre (nm) aralığındaki dalga boylarında bulunan ışığı görebilir. Öte yandan, bütün renkler insan gözü tarafından algılanabilir. Bunlar; birinci renklerle (mavi, yeşil, kırmızı), ikinci renklerdir (mor, sa rı, portakal). Bu renkler arasında insan gözü en çok yeşil renge duyarlıdır. Bazen şekilde her kamera türünün en çok duyarlı olduğu bir renk aralığı vardır (Bkz. Şekil 1). Aynı şekilde ışık kaynakları da belirli izgesel sıklıklarda ışık yayarlar. Örneğin, civalr lambalar mavi/yeşil renkle rinin sıklıklarında, sodyum lambalar sarı ışıkta, tungsten lambalar yeşil ve kırmızı renkler arası ile infarared bölge lerinde ışık yararlar. İnfarared, insan gözü tarafından al gılanamaz.

mavi

yesu

Kırmızı

Işığın izgesel değerleri

ŞEKİL 1 : Dç temel görüntü oluşturma cihazının renklere du yarlılığı.

İzgesel tepkisi kameranın performansını belirler. Az ışık kamera olan New vicon'un kırmızı üstü (ötesi) renklere tepkisi kötüdür. Böylece eğer ana ışık kaynağı tungsten se, gereksinim duyduğu aydınlatma düzeyi var olsa bile, iyi resim üretemez. Bu durumda, silicon kamera daha iyi sonuç verir, ancak sofistike ve daha pahalı mercek siste mi gerektirir.

Kamera, ya direk olarak ışık kaynağından gelen ışığı ya da objeden yansıyan ışığı ögöriir. Yansıyan ışık objenin

üzerine düşen ışık miktarı eksi objenin yuttuğu ışık mik tarıdır (Bkz. Şekil 2 ). Bu nedenle düzey okuması objenin değil, kameranın pozisyonundan yapılmalıdır.

kaynak

O

gözlenen nesne

>görüntü oluşturma cihazı

ŞEKİL 2 : Kamera, direk olarak ışık kaynağını görmemelidir. Objeden yansıyan ışık kameraya ulaşır.

Genel olarak tipik objeler, yüzey Özelliklerine ve renkle rine göre üzerlerine düşen ışığın % 40'ını yutarlar. Bazı örnekler vermek gerekirse kar, % 9 5 ; beton, % 25 ve asfalt, 965.

öt e yandan üzerinde önemle durulması gereken bir nok ta da kameraya ve amaca uygun mercek seç ilmesidir. Bu konuda, Vidicon kameranın diğer kameralara ve özellikle de az ışık kameralara karşı fiyat açısından belirgin bir avantajı vardır. Zira Vidicon kameranın kullandığı sabit mercek az ışık kameranın kullandığı değişken mercek ten daha ucuzdur. Hemen belirtilmeli ki;az ışık kamera larıyla da sabit mercek kullanılabilir. Ancak, bu durumda az ışık kamera çok dar bir ışık aralığında çalışabilir. Işık düzeyinin az olduğu durumda, az ışık kameranın kulla nılabilir resim üretebilmesi için merceğin açılması gere kir. Bu durumda, sabit mercek kapanamayacağından 'target"e fazla ışık gider ve "target" yanar. Otomatik iris lens ise, kamera çıkışındaki video sinyaline bağlı ola rak otomatik denetim devreleri tarafından üretilen gerili me göre hareket eder. Otomatik denetim devreleri, çıkış ta tepe noktaları arasında 1 volt sinyal üretilebilecek ka dar lensleri açık tutar. 1 volttan fazla gerilim üretebile cek kadar ışık lenslere ulaşırsa, sinyalde bozulma (distor tion) oluşur. Dikkat edilmesi gereken bir nokta da, kamera boyutu ile mercek boyutunun uyumluluğudur. Örneğin, 1,83 cm'lik (2/3 inç) lens, 2,35 cm'lik (1 inç) kamera ile kullanıla

maz. En kötü durumda eşit, hatta lens boyutu, kamera dan büyük olmalıdır.

Doğru lensin seçiminde en iyi yöntem çalışma alanında deneme yapılmasıdır. Seçilen kamera ile değişik lensle rin, iş yerinde denenerek en iyi sonuç bulunabilir.

Kameradan gelen elektrik sinyalinin ışık enerjisine dö nüştürülerek ekrana yansıtıldığı yer monitördür. Monitör seçiminde, monitörün seçicilik yeteneği (resolution) ve boyutu öncelikle dikkat edilmesi gereken hususlardır. Monitörün seçiciliği en az kameranınkine eşit, hatta da ha fazla olmalıdır., Gerek kameranın, gerekse monitörün seçiciliği saptanırken, istenen ayrıntıların net olarak izle nebilmesi gözönünde bulundurulmalıdır. Genel olarak, CCTV güvenlik sistemlerinde kullanılan monitörlerin se çiciliği 30 0 ile 6 0 0 hat arasında değişmektedir. Monitö rün boyutu ise, kolayca izlemeyi sağlayacak büyüklükte olması yeterlidir. Görevli eleman ile monitör konsolu arasındaki uzaklık için, 4 ile 7 feet çoğunlukla kullanı lan mesafedir. Bu mesafe için 9 inçlik monitörlerde ye terli olmaktadır.

CCTV sistemlerinde önemli bir diğer noktada kablo sis temidir. Bu, tabii sinyal pür video sinyali olarak taşını yorsa geçerlidir. Amaca en uygun kablo olarak "coaxial" kablolar düşünülebilir. Bozulmasız bir taşıma için, hattın dengeli empedans kurallarına uygun olması gerekir. Em pedans dengesizlikleri durumunda, kameradan monitöre gönderilen sinyalin bir kısmı, monitörden kameraya geri yansır. Sinyal böylece birçok kez yansır. Sonuç olarak da, monitörde ya birden fazla ya da karışık görüntü olu şur. Bu alanda standart olarak 75 ohm değerinde dengeli kablo kullanılır ve her kablonun sonu 75 ohm'la yükle nir. Kablo seçiminde, özellikle kılıfı açısından, güzergahı nın bina içi veya dışı olması durumuna da dikkat etmek gerekir. Bu arada, kablonun AC enerji taşıma hatlarından ve motor, jeneratör gibi aygıtlardan yeterince uzağa mon te edilmesi gerektiği de önemli bir husustur. Aksi takdir de bu tür aygıtlardan ve AC enerji taşıma hatlarından ge len bozucu sinyaller, kablonun içine ulaşabilir ve video sinyalinde bozulmalara neden olurlar. Sonuçta da elde edilen resim kullanılamaz hale gelir.

Sonuç olarak, ülkemizde gittikçe yaygınlaşan CCTV gü venlik sistemlerinden beklenen sonucu alabilmek, yüksek performansla ve uzun ömürlü çalışmasını sağlayabilmek için titiz ve detaylı çalışmadan kaçınmamak, amaca da bağlı olarak çok ucuz ve harcıalem çözümlere değer ver memek gerektiğini vurgulamak isterim.