IP-kameroiden asennus ja käyttö

Transkriptio

1 Jaakko Kajaluoto IP-kameroiden asennus ja käyttö Metropolia Ammattikorkeakoulu Insinööri (AMK) Tietotekniikka Insinöörityö

2 Tiivistelmä Tekijä Otsikko Sivumäärä Aika Jaakko Kajaluoto IP-kameroiden asennus ja käyttö 31 sivua Tutkinto insinööri (AMK) Tutkinto-ohjelma Tietotekniikka Ammatillinen pääaine Tietoverkot Ohjaajat Janne Salonen Tämän opinnäytetyön aiheena on IP-kameroiden asennus ja käyttö. Toteutin pienimuotoisen valvontakamerajärjestelmän, jossa käytin seitsemää kameraa. Yhdistin kamerat keskustietokoneeseen, jonka avulla kameroita ohjattiin ja johon videot tallennettiin. Tutkin,mitä se vaatii tietokoneelta tai -koneilta rautatasolla, kun halutaan pystyttää kameravalvontajärjestelmä. Käyn läpi prosessorin tehon, tietokoneen muistin sekä tallennustilatarpeet. Kasaamassani järjestelmässä ei tarvittu suurempaa tietoturvaa, koska se toimi suljetussa verkossa eikä ollut yhteydessä internetiin. Pohdin kuitenkin tietoturvavaatimuksia valvontajärjestelmissä yleisellä tasolla. Tässä opinnäytetyössä käyn läpi teknologiaa, jota käytetään valvontakamerajärjestelmissä sekä Suomen lainsäädännön kuvaamiselle asettamia rajoituksia. Valitsin kyseisen aiheen opinnäytetyölleni, koska sain mahdollisuuden asentaa sekä konfiguroida pienimuotoisen kamerajärjestelmän ja Projektin myötä kiinnostuin aiheesta syvällisemmin. Avainsanat IP kamera, tietoturva, lainsäädäntö, valvontakamerajärjestelmä

3 Abstract Author Title Number of Pages Date Jaakko Kajaluoto Installation and use of IP cameras 31 pages 12h th of April 2019 Degree Bachelor of Engineering Degree Programme Information technology Professional Major Data networks Instructors Janne Salonen The subject for this thesis is installation and usage of IP cameras. I installed and configured a small surveillance system in which I used seven cameras that I connected to one computer. From that computer the cameras were controlled and on that computer the videos were saved. I will go over what it requires from a computer on a hardware level to create a surveillance system, what kind of processor, RAM and hard drive capacity it would need. In the surveillance system I built there was no need for any kind of data security because it worked in a closed network with no connection to the internet. I will go over what kind of data security is required in surveillance systems in general. I will also talk about the technology behind the surveillance systems and what kind of limitations the Finnish law puts on surveillance. I chose this subject for my thesis because I was given the opportunity to install and configure a small surveillance system. This project sparked my interest towards surveillance systems. Keywords IP camera, data security, law, surveillance system

4 Sisällys Lyhenteet Johdanto 1 Valvontakameroiden käyttö Suomessa Yleistä valvontakameroista Suomessa Henkilötietolaki kameravalvonnassa Kameravalvonta yksityisalueella sekä jukisilla paikoilla Kameravalvonta työpaikalla 4 Tietoturva valvontakamerajärjestelmässä Perussuoja langattomalle valvontakamerajärjestelmälle Virtual Private Network 7 Kameroiden sijoittelu ja kuvakulmat K-menetelmä Näkymä, otos ja näyte Polttoväli ja kuvakulma 10 Kameroiden tekniikka Tallentimet NVR-tallennin Hybriditekniikka ja hybriditallennin Yhteydet Langattomat yhteydet Tiedonsiirtokaistantarve Langallisen ja langattoman kameravalvontajärjestelmän vertailu Langallisen kameravalvontajärjestelmän edut ja haitat Langattoman kameravalvontajärjestelmän edut ja haitat Yhteenveto langallisista ja langattomista järjestelmistä 16

5 5.9 Erilaiset olosuhteet kameravalvonnassa Valaistus Ulkoiset vaikuttajat Pimeällä kuvaaminen Eri resoluutioisten kameroiden edut ja haitat Megapikselikamerat Alemman resoluution kamerat Kuvanpakkaus Koodekit 19 Konenäkö Konenäköjärjestelmä Käytönnön esimerkkejä Älykamerat konenäköjärjestelmässä 22 Rakentamani kameravalvontajärjestelmä Laitteisto Ohjelmisto Equipment SeachTool Foscam Web client Ispy Asennus sekä videoiden tallennus Videotiedostot Prosessorin ja muistin kulutus 28 Pohdintaa 29 Lähteet 32

6 Lyhenteet RAM Random-access memory.tietokoneen muistikapasiteetti. FPS Frames per second. Kuinka monta ruutua näkyy sekunnissa. IP Internet protocol. Internet protokolla joka huolehtii tietoliikennepakettien perille toimittamisesta. HD High-definition. Suurempi resoluutio kuin normaalisti, parempi kuvanlaatu. CPU Central Processing Unit. Tietokoneen prosessori. PoE Power over ethernet, Tiedon- sekä virransiirto tapahtuu ethernetkaapelin kautta. WAN Wide Area Network. Suuralueverkko. SSID Service Set Identifier. Verkon nimi. VPN Virtual Private Network. Virtuaalinen yksityisverkko. NVR Network Video Recorder. Tallennin IP-kameroiden kuvan tallentamiseen. DVR Digital Video Recorder. Tallennin analogisen kameran kuvan tallentamiseen. h.264 Videonpakkausstandardi. AAC Advanced Audio Coding. Äänenpakkausmenetelmä.

7 1 Johdanto Nykypäivänä valvontakamerajärjestelmiä on lähes kaikkialla: kaupungeissa, pankeissa, kauppakeskuksissa, tehtaissa ja työpaikoilla. Näille järjestelmille yhteistä on se, että niillä ei etsitä mitään tiettyä tapahtumaa vaan mitä tahansa poikkeamaa. Edellä mainituissa järjestelmissä kuvataan ihmisiä ja heidän toimintaansa. Kaikkein pienimmässä muodossa tällainen järjestelmä voi olla esimerkiksi omalla kännykällä rakennettu systeemi. Tällaisesta systeemistä on surullisenkuuluisa esimerkki erään julkisuuden henkilön kotikuvauskohu (1). Kyseisessä tapauksessa henkilö perusteli kuvaamista oman turvallisuuden varmistamisellaan. Häntä ei voitaisi syyttää myöhemmin jostain, mitä hän ei ole tehnyt. Missä menee lainmukainen raja siitä, mitä saa kuvata ja missä? Kaikkia valvontakamerajärjestelmiä ei kuitenkaan ole tarkoitettu ihmisten kuvaamiseen. Tällainen systeemi, joka ei kuvaa ihmisiä, voi olla esimerkiksi jonkin tehtaan tai tuotantolaitoksen prosessinvalvontajärjestelmä. Kamerat valvovat jotain tiettyä prosessia ja tallentavat videot tietokoneelle. Tavoitteena tällaisella järjestelmällä on löytää virheitä tai poikkeamia prosessista. Tällaisen järjestelmän rakensin ja konfiguroin ja esittelen sen tässä opinnäytetyössä. Tavoitteena opinnäytetyössäni oli selvittää, kuinka pystytään rakentamaan ja konfiguroimaan IP-kameravalvontajärjestelmä. Tähän sain mahdollisuuden työssäni ja tartuin siihen. Halusin myös paneutua suomen lain asettamiin haasteisiin kameravalvonnassa, ja selvittää mihin pitää kiinnittää huomiota kameravalvontaa suoritettaessa. Valvontakameroiden käyttö Suomessa 2.1 Yleistä valvontakameroista Suomessa Valvontakameroiden käyttö on yleistynyt Suomessa viime vuosina esimerkiksi asuntosekä mökkimurtojen takia (2). Koska valvontakameroiden asennus ja ylläpito on nykyään yksityishenkilöillekin helppoa, niin moni ihminen saattaa asentaa itse omalle tontilleen valvontakamerasysteemin. Esimerkiksi mökille valvontakamerasysteemin asentaminen

8 2 on helppoa, kameroiden virrankulutus on vähäistä ja niitä pystyy seuraamaan kotoa käsin, vaikkapa satojen kilometrien päästä. Toki kaikki eivät osaa tai halua asentaa järjestelmää itse ja Suomessa onkin monia palveluntarjoajia, jotka asentavat järjestelmiä ja ylläpitävät niitä esimerkiksi mökilläsi tai kotonasi. Jos valvotussa kohteessa tapahtuu jotakin poikkeavaa, tulee valvonnan tilanneelle asiakkaalle tai jopa poliisille ilmoitus tilanteesta. Tällaisissa järjestelmissä, joissa ulkopuolinen palveluntarjoaja valvoo yksityishenkilön kotia tai muuta kiinteistöä, nousevat esille eettiset sekä lainmukaiset kysymykset. Kaikessa tallentavassa kameravalvonnassa sovelletaan pääsääntöisesti henkilötietolakia. (3.) 2.2 Henkilötietolaki kameravalvonnassa Jos yksityishenkilö on tunnistettavissa kuvatallenteista, tulkitaan tallenteet henkilötiedoiksi: Jos kameranvalvontajärjestelmä tallentaa tunnistettavaa kuvaa tai ääntä, kyse on henkilötietojen automaattisesta käsittelystä, johon sovelletaan lähtökohtaisesti henkilötietolakia (523/1999) yleislakina. (3.) Tällöin tallentavan kameravalvontajärjestelmän käyttäjä, kuten yritys tai viranomainen, on henkilötietolain tarkoittama rekisterinpitäjä. Kameravalvontaa harjoittava taho on velvollinen laatimaan valvonnan kautta saatavista henkilötiedoista rekisteriselosteen, jonka tulee tarvittaessa olla asianomaisten saatavilla. Kun on kyseessä tallentava kamerajärjestelmä, on jokaisella kuvissa näkyvällä henkilöllä oikeus tarkastaa kuva- ja äänimateriaali itsestään. Tallenteiden säilytysajalla ei ole merkitystä lain soveltamisen kannalta vaan riittää että, materiaali ylipäätään tallennetaan, vaikka vain lyhyeksikin aikaa. Henkilötietolakia ei kuitenkaan sovelleta, jos kuvamateriaalia ei lainkaan tallenneta. (3.) 2.3 Kameravalvonta yksityisalueella sekä jukisilla paikoilla Omalle yksityisalueelle, esimerkiksi kesämökille saa asentaa valvontakamerajärjestelmän. Tällöin kameravalvonnasta täytyy kuitenkin tiedottaa näkyvästi, esimerkiksi kylteillä

9 3 Alueella tallentava kameravalvonta. Esimerkiksi turvallisuuden ja omaisuuden suojaaminen ovat sellaisia syitä, joiden perusteella kameravalvontaa saa suorittaa. Kamerat saavat kuitenkin kuvata vain omaa tonttia, eivätkä saa tallentaa kuvaa vaikkapa naapurin tontista. Jokainen valvontakamerajärjestelmän ylläpitäjä vastaa oman toimintansa laillisuudesta, mikä tarkoittaa käytännössä sitä, että valvontakamerajärjestelmä tulee toteuttaa henkilötietolain mukaisesti. Siihen on muutama hyvä muistisääntö: Toiminnasta täytyy olla olemassa selkeä toimintasuunnitelma. Kameravalvonnasta on tiedotettava näkyvästi. Kuvamateriaalia saa käyttää vain siihen tarkoitukseen, jonka perusteella kameravalvontaa on alun perin alettu toteuttaa. Materiaalia ja kuvista saatua tietoa ei saa käyttötarkoituksen vastaisesti luovuttaa ulkopuolisille. Materiaali ei saa olla näkyvissä ulkopuolisille. Tallennettu materiaali tulee hävittää heti, kun sille ei ole enää käyttöä. Jos näitä sääntöjä noudatetaan, on toimittu henkilötietolain mukaisesti, ja valvonta on oikeutettua. Vuoden 2016 keväällä uutisoitiin sellaisesta yksityishenkilön kameravalvonnasta, jota ei ollut toteutettu henkilötietolain mukaisesti (3). Kuvauksen toteuttanut henkilö oli rikkonut lakia muun muassa jakamalla videot muille ihmisille, kuin kuvauksen kohteille ja pitänyt tallenteet itsellään jälkikäteen. Hän ei ollut myöskään ilmoittanut kuvaamisesta niille henkilöille, jotka videoilla näkyivät. Tämä tulkittiin salakatseluksi. Jos kuvattu henkilö kokee, että hänen yksityisyyttään on loukattu, voi hän viedä asian poliisin tutkittavaksi. Poliisi tutkii asian ja mahdollisesti suorittaa rikosoikeudellisen tutkinnan, minkä jälkeen rikostuomioistuin määrittää mahdolliset rangaistukset.

10 4 Kameravalvonta ei ole laillista, jos siinä syyllistytään esimerkiksi salakatseluun eli oikeudettomasti katsellaan tai kuvataan henkilöä kotirauhan suojaamassa paikassa, käymälässä, pukeutumistilassa tai muussa vastaavassa paikassa. Salakatselua on myös yleisöltä suljetussa rakennuksessa, huoneistossa tai aidatulla piha-alueella oleskelevan henkilön oikeudeton kuvaaminen tai katselu, joka loukkaa hänen yksityisyyttään. (3.) Samat säännöt koskevat julkisella paikalla tapahtuvaa valvontaa, kuten esimerkiksi kaupungeissa tapahtuvaa kameravalvontaa. Kaupungit ja kunnat saavat kuvata omistamiaan kiinteistöjä samalla tavalla kuin yritykset. Valvonnasta tulee kuitenkin ilmoittaa esimerkiksi kylteillä niillä paikoilla, joilla valvontaa suoritetaan. Kamerat tulee myös suunnata siten, että ne eivät kuvaa ihmisten kotirauhan suojaamia alueita. Valvonta on suositeltavaa suorittaa yhteistyössä poliisin kanssa. Tällöin poliisilaitos on rekisterinpitäjä ja poliisin on helpompi lainmukaisesti suorittaa valvontaa. Poliisi suorittaa valvontaa poliisilain neljännen luvun 1 :n (4) mukaisesti yleisen järjestyksen ja turvallisuuden ylläpitämiseksi, rikosten ennalta estämiseksi, rikoksesta epäillyn tunnistamiseksi sekä erityisten valvontakohteiden vartioimiseksi. Kameravalvontaa tapahtuu paikoissa, joissa saattaa ilmetä levottomuuksia sekä ilkivaltaa. Kameroilla pyritään ennaltaehkäisemään ja selvittämään mahdollisia rikoksia ja ilkivaltaa. 2.4 Kameravalvonta työpaikalla Kameravalvontaa työpaikoilla saa suorittaa, mutta sitä säätelee laki yksityisyyden suojasta työelämässä (759/2004) (5). Tämä tarkoittaa sitä, että kameravalvontaa saa suorittaa työpaikalla yleisissä tiloissa oleskelevien ihmisten turvallisuuden suojaamiseksi, omaisuuden suojaamiseksi ja tuotantoprosessien valvomiseksi. Valvontaa ei saa kuitenkaan suorittaa niin, että se on kohdistettu tiettyyn tai tiettyihin työntekijöihin. WC- ja pukeutumistiloissa tai muissa henkilökohtaisissa tiloissa ei saa suorittaa kameravalvontaa. (6.) Laissa kuitenkin sanotaan, että valvonnan kohdistaminen yhteen työpisteeseen on sallittua omaisuutta käsittelevässä työssä, jos se on välttämätöntä esimerkiksi turvallisuu-

11 5 den ja terveyden takaamiseksi tai omaisuuteen kohdistuvien rikosten estämiseksi ja selvittämiseksi. Myös työntekijän pyynnöstä valvontaa voidaan suorittaa hänen työpisteellään hänen etujensa valvomiseksi. Työpaikoilla kameravalvontaa suunniteltaessa ja toteutettaessa tulee pitää huolta seuraavista asioita: Tallennettua materiaalia käytetään vain siihen tarkoitukseen, jota varten valvonta on suoritettu. Työntekijöille ilmoitetaan kameravalvonnan alkamisesta, paikat missä kamerat sijaitsevat, sekä missä tilanteissa mahdollisia tallenteita käytetään. Kameravalvonnasta ilmoitetaan näkyvästi esimerkiksi kyltein niissä paikoissa, joissa valvontaa suoritetaan. Tallenteet tulee hävittää heti, kun ne eivät ole enää tarpeellisia. Ennen kuin kameravalvonta toteutetaan työpaikalla, on työnantajan mietittävä, onko valvontaa mahdollista suorittaa jollakin toisella tavalla, joka häiritsisi työntekijöiden yksityisyyttä vähemmän. Työntekijöitä on kuultava ennen kuin valvonta aloitetaan ja tässä yhteydessä heitä tulee myös informoida kameroiden mahdollisesta sijainnista. Tietoturva valvontakamerajärjestelmässä Tietoturvan suunnittelu kameravalvonnassa lähtee siitä, miten itse valvontajärjestelmä halutaan toteuttaa. Onko valvontakamerajärjestelmä yhteydessä verkkoon vai onko se paikallinen suljettu verkko? Jos kyseessä on suljetussa tilassa tapahtuva kameravalvonta, johon ei ole pääsyä ulkopuolisilla ja kameraverkko on paikallinen, eikä ole yhteydessä ulkomaailmaan, on se jo itsessään hyvin tietoturvallinen. Tällainen järjestelmä voidaan toteuttaa esimerkiksi kytkemällä kamerat ethernet-kaapeleilla valvontatietokoneeseen, joka ei ole yhteydessä WAN:iin. Tällaisen järjestelmän saa vieläkin tietoturvallisemmaksi asettamalla

12 6 sekä tietokoneeseen että kameroiden hallintaan salasanat. Esimerkkinä suljetussa tilassa tapahtuvasta valvonnasta voisi olla esimerkiksi tehtaan tuotannonvalvonta. Videot voidaan tallentaa valvontatietokoneelle ja pääsyä alueelle voidaan rajoittaa. Täten minimoidaan riskiä mahdollisista tietomurroista. Jos kyseessä on kameravalvontajärjestelmä, joka on yhteydessä WAN:iin ja jota halutaan kenties hallita etänä, on suositeltavaa suojautua yleisimpiä tietoturvauhkia vastaan. 3.1 Perussuoja langattomalle valvontakamerajärjestelmälle Tietoturvaa valvontakameroille voidaan lähteä toteuttamaan reitittimessä. Useilla valmistajilla on web-pohjainen graafinen käyttöliittymä reitittimelle, jossa voi muuttaa reitittimen asetuksia. Tämän takia myös tavallisen käyttäjän on helppo muokata omaa tietoturvaansa langattomassa verkossa. Reitittimen graafisesta käyttöliittymästä voidaan ottaa käyttöön esimerkiksi MAC-suodatin. MAC-osoite on jokaisen laitteen oma tunnistenumero, joka on fyysisesti kirjoitettu laitteeseen, esimerkiksi valvontakameraan. MAC-suodattimen avulla voidaan sallia vain tiettyjen fyysisten laitteden yhdistäminen reitittimeen.

13 7 Kuva 1. MAC-suodattimen asettaminen graafisessa käyttöliittymässä ASUS-reitittimelle Niin sanottuun perustietoturvaan kuuluu salasanan asettaminen verkolle. Tämän voi helposti tehdä graafisen käyttöliittymän kautta ja samalla voi asettaa salasanalle suojauksen, esimerkiksi salauksen. SSID:n (Service Set Identifier, käytännössä verkon ulospäin näkyvä nimi) piilottaminen on myös suositeltavaa. Nämä edellämainitut niin sanotut perustietoturvakeinot ovat kuitenkin helposti kierrettävissä langattoman verkon vakoiluohjelmalla. Ohjelman avulla vakoilija näkee verkkoon yhdistettyjen laitteiden MAC-osoitteet, SSID:n ja käytössä olevat kanavat. Vakoilija pystyy kloonaamaan itselleen sallitun MAC-osoitteen ja tätä kautta päästä verkkoon sisälle. (7.) Yksi hyvä tapa toteuttaa suojausta verkolle on asettaa liikenne kulkemaan VPN (Virtual Private Network) -yhteyden kautta. 3.2 Virtual Private Network Virtual Private Network eli virtuaalinen yksityisverkko on menetelmä, jolla voidaan lähettää sekä vastaanottaa tietoa yksityisesti ja salattuna. Se on periaatteessa suojattu tunneli, jonka kautta lähetetään ja vastaanotetaan tietoa kahden suljetun verkon välillä. (8.)

14 8 Kuva 2. VPN-yhteys Jos kameravalvonta on toteutettu paikassa, jossa on muitakin langattomia verkkoja, on suositeltavaa selvittää jo käytössä olevat kanavat sekä taajuudet, joita ne käyttävät. Sellaisessa tapauksessa on hyvä hankkia reititin, joka pystyy sulkemaan toisen taajuuksista (2,4 GHz tai 5 GHz) ja asettaa reitittimen käyttämään vain niitä verkon kanavia, jotka ovat vapaana. 5 GHz:n taajuudella on vähemmän käyttäjiä sekä enemmän kanavia. Näin ollen muiden verkkojen mahdollinen häiriö ei ole niin todennäköistä kuin 2,4 GHz taajuudella. (9.) Kameroiden sijoittelu ja kuvakulmat Kameroiden oikea sijoittelu on olennaista kameravalvontajärjestelmän suunnittelussa ja rakentamisessa. On pohdittava, kuinka lähelle kuvattavaa kohdetta kamera sijoitetaan, miten paljon yksityiskohtia halutaan nähdä, miten suurelta alueelta kuvaa halutaan sekä mistä suunnasta kohdetta kuvataan. Niissä tapauksissa, joissa kameravalvontajärjestelmän tarkoituksena on ennaltaehkäistä ja estää mahdollisia henkilö- tai omaisuusvahinkoja, on tärkeää tunnistaa osalliset henkilöt. Kameravalvonnan yksityiskohtaisuuden suunnitteluun on kehitetty avuksi niin sanottu K-menetelmä. (10.)

15 9 4.1 K-menetelmä K-menetelmää käytetään kuvainformaation eli näkymän, otoksen ja näytteen suunnitteluun. Menetelmän mukaisesti sovittu vaatimus on: - Henkilön yksilöintiin kohteen on oltava vähintään 120 % ruudun korkeudesta. - Henkilön tunnistamiseen kohteen on oltava vähintään 50 % ruudun korkeudesta. - Henkilön havaitsemiseen on kohteen oltava vähintään 10 % ruudun korkeudesta. Yksilöinnillä tarkoitetaan, että henkilö pystytään identifioimaan videolta. Tunnistamisella tarkoitetaan, että pystytään sanomaan varmuudella, että kuvassa on ihminen. Havaitsemiseen riittää, että pystytään sanomaan, että kuvassa on jotain, mutta ei välttämättä tunnisteta kohdetta ihmiseksi. Aina ei kuitenkaan ole mahdollista tunnistaa henkilöä, vaikka hän olisi 120 % ruudun koosta. Kuvanlaatuun saattaa vaikuttaa huonosti ajoitettu tallennushetki, vääränlainen valaistus tai tallennenäytteen laatu. (10.) 4.2 Näkymä, otos ja näyte Näkymä on rajattu alue, jonka kamera näkee. Esimerkiksi alueella, jossa on paljon näkyvyyttä estäviä elementtejä kuten seiniä, on kiinnitettävä huomiota kameran näkymään. Pyörivät kamerat kattavat laajemman näkymän, mutta niissä saatetaan menettää haluttu näkymä, jos ajoitus on huono. Näkymän perusteella voidaan tehdä johtopäätöksiä järjestelmän suunnittelun laadusta. Otoksella tarkoitetaan yksittäisen tai monen kuvan kuvakopiota, esimerkiksi ruudunkaappaus valvontavideosta. Otoksen perusteella voidaan selvittää kamerajärjestelmän laatu. Näytteellä tarkoitetaan sitä, kuinka otosinformaatio esitetään videokuvassa, reaaliaikaisesti tai tallenteessa. (10.)

16 Polttoväli ja kuvakulma Polttovälin merkitys kameravalvontaa ajatellen on hyvinkin tärkeää. Kohteesta riippuen muuttamalla kameroiden polttoväliä voidaan optiomoida halutun tallenteen kuvakulma. Polttoväli on kameran objektiivissa etäisyys toissijaisen optisen pisteen sekä takimmaisen tarkennuspisteen välillä (10). Polttoväli ilmoitetaan aina millimetreissä. Muutaman millimetrin lyhyt polttovälillä kamera kuvaa laajaa kuvakulmaa, eli kuvassa näkyy suuri alue, mutta yksityiskohtia ei näe niin tarkasti, eli saadaan laaja kuvakulma. Kymmenien millimetrien pitkällä polttovälillä voidaan tarkentaa kamera kuvaamaan pientä aluetta, ja täten siitä saadaan hyvin yksityiskohtainen kuva. Tällöin siitä saadaan kapea kuvakulma. Käytännössä polttoväli on siis tarkennusominaisuus kameran objektiivissa. Esimerkkinä kameravalvontajärjestelmä, jolla halutaan kuvata laajaa aluetta pienellä kameramäärällä, järkevä ratkaisu olisi käyttää pienen polttovälin valvontakameroita. Kun halutaan valvoa tarkennetusti vaikkapa tuotantolinjassa vain tiettyä kohtaa, on suositeltavaa käyttää pidemmän polttovälin valvontakameroita. Kameroiden tekniikka IP-kameroissa hyödynnetään digitaalista tekniikkaa. Kameran kuvakennossa kuva koostuu pikseleistä, jotka kertovat kameran kuvan tarkkuuden. Mitä suurempi pikselimäärä sitä parempilaatuinen kuva. Kun pikselimäärä on suuri ja kuvanlaatu hyvä, on videon siirtäminen kamerasta tallentimelle tai monitorille raskaampaa. IP-kamera muuntaa kuvan digitaaliseksi bittivirraksi, eli ykkösiksi ja nolliksi. Jotta kuva pystytään muuntamaan biteiksi, on IP-kameroissa prosessori, keskusmuisti sekä kuvanpakkaus- sekä katseluohjelmia. Näiden avulla kuva siirtyy kamerasta bittivirtana tallentimelle. (11.) 5.1 Tallentimet Nykyään tallentimet ovat useimmiten PC-tietokoneita tai kovalevytallentimia. Niihin videot tallennetaan digitaalisessa muodossa. Jos käytetään tietokonetta tallentimena, tulee siinä olla esimerkiksi USB-portti, johon kamera kytketään, sekä ohjelmisto, jolla

17 11 voidaan käsitellä kameraa sekä videoita. Kovalevytallennin voi toimia itsenäisenä järjestelmänä. On olemassa kolmea eri tallennintyyppiä,: analoginen DVR-tallennin, digitaalinen NVRtallennin sekä Hybrid DVR-tallennin. DVR-tallenninta voidaan käyttää analogisten kameroiden videoiden tallentamiseen. NVR-tallenninta käytetään juuri IP-kameroiden videoiden tallentamiseen. Hybrid DVR-tallenninta voidaan käyttää samanaikaisesti molempiin yllä mainittuihin tarkoituksiin. (11.) NVR-tallennin NVR-tallennin eli Network Video Recorder on tallennin, jota käytetään IP-kameroiden kuvan tallentamiseen. Kuvan digitalisointi sekä pakkaus tapahtuu IP-kamerassa. Jotkut kamerat tunnistavat myös liikkeen kuvatusta alueesta. Jos IP-kamera on varustettu näillä ominaisuuksilla, tallennin voi toimia pelkkästään varastona videolle ilman ohjelmistoa kuvan analysointiin. Video siirtyy IP-kamerasta digitaalisena LAN-verkkoa pitkin TCP/IP-protokollaa hyödyntäen tallentimelle. Video voidaan myös siirtää internetyhteyden kautta, mutta siinä tapauksessa tietovirta on tietoturva syistä suojattava. Kuvaa pystytään myös siirtämään langattomasti WLAN-lähiverkkojen kautta. Tallenteiden tarkastelu ja käsittely tapahtuu PC-tietokoneella, johon on asennettu asianmukainen ohjelmisto videoiden käsittelyyn. Myös kameroiden suuntaaminen ja kääntely tapahtuvat verkon ylitse suoraan PC-tietokoneelta, johon kamerat on kytketty. IP-kameroiden vaatimat yhteydet ovat samanlaisia kuin esimerkiksi tietokoneiden ja tulostimien yhteydet toimistossa. (11.)

18 12 Kuva 3. NVR-tallentimen mahdollinen kytkentä Hybriditekniikka ja hybriditallennin Kuten aiemmin mainittiin, hybriditallentimeen voidaan yhdistää sekä analogisia että IPkameroita. Tallentimena käytetään joko NVR- tai DVR-tallenninta, johon voidaan kytkeä myös IP-kameroita. Hybriditallennin voi vastaanottaa kuvasignaalin molemmista: analogisista että IP-kameroista. Hybriditekniikan ehdoton vahvuus on se, että mahdollisia vanhoja analogisia valvontakameroita pystytään liittämään IP-kameroiden kanssa samaan järjestelmään siirryttäessä käyttämään uutta verkkopohjaista kameravalvontajärjestelmää. 5.2 Yhteydet IP-kamerat käyttävät digitaalisia yhteyksiä. TCP/IP-protokollaa hyödyntäen kuva siirtyy kamerasta digitaalisena verkon yli. Jokaisella laitteella järjestelmässä, kuten kamerat, kytkimet, reitittimet, on oma kiinteä IP-osoite. Näiden IP-osoitteiden avulla tieto kulkee oikeisiin laitteisiin.

19 13 Tämä saattaa koitua ongelmaksi yksityisessä valvonnassa, kun käytetään julkista internetiä, koska internet-palveluntarjoajalta täytyy saada kiinteä IP-osoite. Jos valvontaa suoritetaan suljetussa verkossa esimerkiksi työpaikalla, ei tätä ongelmaa ole. Muita rajoituksia digitaaliselle yhteydelle saattaa olla esimerkiksi kaistantarve. (11.) 5.3 Langattomat yhteydet Langattomia yhteyksiä käyttämällä voidaan säästää kaapelointikustannuksissa. Useimmissa IP-kameroissa on WLAN-lähetin, jonka avulla kuvaa voidaan katsella päätelaitteelta ilman kaapelointia. Langattoman yhteyden heikkous on sen toimintavarmuus, tiedonsiirto saattaa pätkiä. Jos siis videokameralta siirretään kuvaa kriittisestä paikasta, kannatta käyttää kaapeloitua yhteyttä. (11.) Jotkin IP-kameravalmistajat tarjoavat mahdollisuutta etäkäyttöön, esimerkiksi matkapuhelimella. Tällöin kamera voidaan käynnistää uudestaan menemättä paikanpäälle. 5.4 Tiedonsiirtokaistantarve Suomessa digitaalisen kuvan siirtämistä rajoittaa lähiverkkojen kaapelointi ja siirtolaitteiden kapasiteetti. Useimmat verkot on kaapeloitu niin, että suurin tiedonsiirtonopeus on 100 Mbps (megabittiä sekunnissa). Myös tätä vanhempia 10 Mbps:n verkkoja löytyy Suomesta. Vaikka näiden verkkojen kytkimet ja reitittimet päivitettäisiin, ei ilman tehokkaita videon pakkausmenetelmiä kuvansiirto olisi mahdollista. (11.) Kaistan määrään vaikuttavat kolme asiaa: - kameroiden määrä - kuvatiedostojen koko - kameroiden kuvatahti. Kun ajatellaan esimerkiksi yrityksen tietoverkkoa, siellä liikkuu muutakin tietoa kuin videokameran kuvaa, kuten sähköpostit. Jos verkkoa kuormitetaan liikaa videokuvan siirrolla, alkaa kaikki muukin tiedonsiirto pätkiä. Pahimmassa tapauksessa se katkeaa

20 14 kokonaan. Usein valvontakamerakuva ei ole yhtä kriittistä kuin esimerkiksi sähköpostit. (11.) 5.5 Langallisen ja langattoman kameravalvontajärjestelmän vertailu Kun ajatellaan kameravalvontajärjestelmän toteutusta, on periaatteessa kaksi tapaa, miten se voidaan toteuttaa: langallisesti tai langattomasti. Ennen kuin päätetään, kumpaa tapaa halutaan käyttää, tulee kartoittaa muutama perusasia: Kuinka montaa kameraa halutaan käyttää? Halutaanko kameroiden paikkaa mahdollisesti muuttaa myöhemmin jossain kohtaa? Mikä on budjetti kameravalvontajärjestelmälle? Onko kuvattavassa tilassa seiniä, elektronisia laitteita tai muita tekijöitä, jotka saattavat vaikuttaa kameroiden signaaleihin? Mistä saadaan virtaa kameroihin? Mitä valvontakameroilla kuvataan ja onko videomateriaali mahdollisesti arkaluontoista? 5.6 Langallisen kameravalvontajärjestelmän edut ja haitat Langallisen kameravalvontajärjestelmän suurimpana etuna on hinta. Yleisesti ottaen valvontakamerat, joissa ei ole mahdollisuutta langattomuuteen, ovat halvempia kuin langattomat valvontakamerat. Jos kameravalvontajärjestelmä halutaan toteuttaa edullisesti, on suotavampaa valita langallisesti toimivat valvontakamerat. Toinen selvä etu on se, että ympäristötekijät, kuten paksut seinät tai muut elektroniset laitteet eivät vaikuta langalliseen kameravalvontajärjestelmään yhtä huomattavasti kuin langattomaan.

21 15 Kun kamerat yhdistetään ethernet-kaapelilla kytkimeen, pienentää tämä riskiä ympäristötekijöiden häiritsevästä vaikutuksesta signaaliin. Langallinen kameravalvontajärjestelmä ei ole myöskään niin altis hakkeroinnille kuin langaton järjestelmä. Koska ympäristötekijät eivät vaikuta langalliseen järjestelmään yhtä huomattavasti kuin langattomaan, pystytään takaamaan vakaampi tiedonsiirto kameroiden ja tietokoneen välillä. Langallisen kameravalvontajärjestelmän kenties suurimpana haittana on sen epäkäytännöllisyys. Jos kamerat halutaan asentaa esimerkiksi katonrajaan, joudutaan kaapelit vetämään joko seinää tai kattoa pitkin. Kun kameran paikkaa halutaan vaihtaa, joudutaan kaapelit vetämään uudestaan. Jos kameravalvontajärjestelmä ulottuu useampaan huoneeseen, on mahdollista, että joudutaan poraamaan jopa reikiä seiniin kaapeleiden läpiviemiseksi. Myös virransyöttö saattaa olla ongelma langallisesti toimivissa kameroissa, koska jokaista kameraa kohden tulee olla erillinen virtapistoke. On mahdollista asentaa valvontakameroita, jotka ottavat virtaa ethernet-kaapelinkautta, mutta tässä ratkaisussa tulisi lisäksi hankkia ethernet-kytkin, jossa on PoE-portteja. Tämä kuitenkin nostaisi kameravalvontajärjestelmän hintaa. 5.7 Langattoman kameravalvontajärjestelmän edut ja haitat Langattoman kameravalvontajärjestelmän suurin etu on sen joustavuus sijoittelussa. Kun kamerat on konfiguroitu, voidaan niitä siirtää paikasta toiseen helposti. Asennus on huomattavasti helpompaa kuin langallisessa järjestelmässä, koska ei tarvitse vetää ethernet-kaapeleita tietokoneen ja kameroiden välille. Virransyöttö voidaan toteuttaa joko virtajohtoa käyttäen, tai jos järjestelmästä halutaan täysin langaton, voidaan hankkia kameroita, joissa on vaihdettavat akut. Jos ollaan pystyttämässä laajaa kameravalvontajärjestelmää, on järkevämpää käyttää langattomasti toimivia valvontakameroita, koska tällöin ei tarvitse vetää kaapeleita ja järjestelmää on helppo muokata. Haittapuolina ovat ympäristön vaikutukset, hinta ja tiedonsiirron mahdollinen epävakaus. Koska kamerat ovat yhteydessä hallintatietokoneeseen langattomassa verkossa, voivat muut elektroniset laitteet häiritä signaalia. Jos kameravalvontajärjestelmä ulottuu useaan huoneeseen, voivat huoneiden välissä olevat seinät myös vaikuttaa signaaliin. Tällaiset tekijät vaikuttavat tiedonsiirron vakauteen, joka ei ole yhtä hyvä kuin langallisesti toimivassa järjestelmässä. Langattomat valvontakamerat ovat myös

22 16 hinnaltaan kalliimpia kuin langallisesti toimivat kamerat. Jos järjestelmä on laaja, nostavat langattomat kamerat hintaa huomattavasti. Langattomat kamerat tulee myös suojata asianmukaisella tietoturvalla, jotta ulkopuoliset eivät pääsisi kameroihin käsiksi. Tietoturva-asetukset ovat nykyään melko helppoja kokemattomallekin käyttäjälle. Usealla valmistajalla on selainpohjainen graafinen käyttöliittymä, jossa voidaan asettaa esimerkiksi salasana kameroille. Tietoturva-asioista käsittelin laajemmin aiemmin tässä opinnäytetyössä. 5.8 Yhteenveto langallisista ja langattomista järjestelmistä Periaatteessa langattoman ja langallisen kameravalvontajärjestelmän välillä valitsemisessa on kyse tarpeista. Jos kameroita tarvitaan paljon ja niitä täytyy sijoittaa hankaliin paikkoihin, on suositeltavaa käyttää langattomia valvontakameroita. Jos taas valvottava alue on sen tyyppinen, että sinne riittää vähäinen määrä kameroita, on helpompi käyttää langallista järjestelmää. 5.9 Erilaiset olosuhteet kameravalvonnassa Valaistus Riittävä valaistus on edellytys laadukkaalle valvontakamerakuvalle. Jos luonnonvaloa ei ole kuvattavassa kohteessa tarpeeksi, tulee kohde valaista. Tavallinen valkoinen valo tai infrapunavalo kelpaavat hyvin. Jos kohteeseen lisätään keinotekoisesti valoa, on sen tulosuunta otettava huomioon. Suoraan kameraa kohti tuleva valo saattaa sokaista kameran. Myös valaistustason suhde tulee ottaa huomioon, jos kuvattavan kohteen kirkkaimman ja pimeimmän kohdan ero on liian suuri, kamera ei välttämättä kykene käsittelemään kuvaa. Valvontakameroiden valoherkkyyttä pystytään säätämään tämän ongelman välttämiseksi. (11.)

23 Ulkoiset vaikuttajat Kameravalvontajärjestelmän toimintaan saattaa vaikuttaa esimerkiksi ilkivalta tai sähkönjakeluongelmat. Ilkivaltaa vastaan voidaan suojautua esimerkiksi koteloimalla kamera ja suojaamalla kaapelointi niin, ettei siihen pääse käsiksi (11). Sähkönjakeluongelmiin voidaan varautua esimerkiksi varavirtalähteellä, joka syöttää virtaa valvontakameralle väliaikaisen sähkönjakelun katkeamisen sattuessa Pimeällä kuvaaminen Jos kameravalvontaa suoritetaan yöllä, tai kohteessa jossa ei ole luonnonvaloa on niukasti tai ei ollenkaan, on suositeltavaa käyttää IP-kameroita, joissa on integroidut infrapuna led valot. Infrapuna-ledit valaisevat kuvattavan kohteen pimeällä tai hämärässä. Tällöin videokuva on usein mustavalkoinen. Infrapuna-led-valojen avulla kameravalvontaa pystytään suorittamaan jopa täysin pimeässä ympäristössä. Nykyään monet valmistajat tarjoavat infrapuna-led-valoilla varustettuja valvontakameroita. Toki kameravalvontajärjestelmän hinta saattaa tämän myötä nousta Eri resoluutioisten kameroiden edut ja haitat Riippuen valvottavasta alueesta ja tallenteiden käyttötarkoituksesta, voidaan valita erilaisia valvontakameroita. Käytännössä mitä suurempi resoluutio kamerassa on, sitä parempilaatuista videokuvaa saadaan. Jos kuvattavassa kohteessa tarkkaillaan aluetta, joka halutaan nähdä tallenteissa mahdollisimman tarkasti, on kannattavaa hankkia megapikselikamera. Jos taas kuvattavan kohteen tallenteiksi riittää huonompi laatuinen materiaali, voidaan valita matalampi resoluutioinen kamera Megapikselikamerat Megapikselikameran kuvakennossa on miljoonia kuvapisteitä eli pikseleitä, jotka mahdollistavat hyvän kuvanlaadun. Yleisesti ottaen voidaan sanoa, että mitä suurempi

24 18 kuvapisteiden määrä, sitä parempi kuvanlaatu. Kuvanlaatuun vaikuttaa myös esimerkiksi objektiivin laatu sekä valaistus. Megapikselikamerat tarvitsevat suuren määrän valoa, joka tulee ottaa huomioon käytettäessä megapikselikameroita. Tämä johtuu siitä, että megapikselikameroissa olevat kuvakennot eivät ole erityisen herkkiä valolle. Vaikka megapikselikameroilla voidaan kuvata hyvälaatuista kuvaa, on niissä myös haittapuolensa. Koska megapikselikameralla kuvattu video on niin hyvälaatuista, sen siirtäminen tallentimelle vaatii paljon tiedonsiirtokaistaa. Tiedonsiirtokaistaa pystytään hieman vähentämään erilaisilla kuvanpakkausmenetelmillä. Hyvä kuvanlaatu myös kasvattaa tiedostokokoa, joten tämä aiheuttaa rasitusta tallentimelle. Vaaditaan paljon prosessitehoa sekä keskusmuistia, jos käytetään megapikselikameroita. Megapikselikamerat aiheuttavat myös sen ongelman, että yhteen esimerkiksi PCtallentimeen pystytään kytkemään vain rajoitettu määrä kameroita. (12.) 5.12 Alemman resoluution kamerat Esimerkiksi analogisissa kameroissa on alempi resoluutio kuin megapikselikameroissa. Parhaimmillaan analogisilla kameroilla voidaan päästä 720 * 576 kuvapisteen resoluutioon, joka on huomattavasti pienempi kuin megapikselikameroilla saavutettava resoluutio. Näiden kameroiden etuna on kuitenkin se, että tallennetun videon tiedostokoko on pienempi ja sen siirtäminen tallentimelle on näin ollen nopeampaa. Analogiset kamerat eivät myöskään vaadi niin runsasta valotusta Kuvanpakkaus Kuvanpakkausmenetelmiä käytetään, jotta videon tiedostokoko saataisiin pienemmäksi. Pienemmän tiedoston siirtäminen kamerasta tallentimelle on huomattavasti nopeampaa, eikä näin ollen aseta suurta rasitetta järjestelmälle. Kun puhutaan kuvanpakkauksesta, tulee ymmärtää hieman siihen liittyviä toimintaperiaatetta. Videotiedostot ovat usein esimerkiksi.mov-,.avi-,.mp4-päätteisiä tiedostoja. Nämä tiedostopäätteet kertovat, missä tiedostoformaatissa tai niin sanotussa

25 19 kääreessä tiedosto on. Tämä kääre sisältää kaiken informaation videosta kuten kuvan, äänen, metadatan, teksitykset ja niin edelleen, eli se on tietynlainen säiliö. Ennen kuin tämä informaatio säilötään kääreeseen, se enkoodataan. Tähän käytetään koodekkeja. Koodekit ovat algoritmeja, jotka pakkaavat sekä purkavat ääni- sekä kuvasignaalia. Kuvalle ja äänelle on omia koodekkeja, kuten h.264-videolle sekä AACäänelle. Kun video ja ääni on enkoodattu, voidaan se kääriä esimerkiksi.movpäätteiseen kääreeseen. (13.) Kuva 4. Kuvanpakkaus Perussääntönä voidaan pitää sitä, että mitä enemmän bittejä sekunnissa dataa vaaditaan videon ja äänen muuntamiseen, sitä parempilaatuinen video. Toinen kuvanpakkaukseen vaikuttava asia on, mitä koodekkia käytetään, sillä toiset ovat tehokkaampia kuin toiset. Käytännössä siis algoritmit tekemät isoista datapaketeista pienempiä ja näin ollen saadaan laadukkaampaa videokuvaa pienempään tilaan. Tämä on tärkeää, kun siirretään videokuvaa verkon yli. (13.) 5.14 Koodekit On olemassa kahdenlaisia koodekkeja: häviöllisiä ja häviöttömiä. Häviöllisessä koodekissa menetetään osa alkuperäisestä datasta, mutta tiedosto saadaan pakattua pienempään kokoon kuin häviöttömillä koodekeilla. Häviöttömällä koodekilla kuvasignaali saadaan palautettua alkuperäiseen muotoonsa, mutta tiedostokoko on suurempi.

26 20 Konenäkö Konenäköä käytetään paljon teollisuudessa esimerkiksi prosessinhallintaan tai laadunhallintaan. Teollisuuden ulkopuolella konenäköä voidaan käyttää esimerkiksi liikenteenvalvontaan. Ihmisen toimesta toteutettu valvonta ei pärjää koneellisesti suoritetulle valvonnalle nopeudessa eikä laadussa. Ihminen väsyy tietyn ajan kuluttua ja alkaa tekemään virheitä, jotka eivät ole haluttuja esimerkiksi laadunvalvonnassa. On myös paikkoja, joissa suoritetaan valvontaa koneellisesti, johon ei ole ihmisen mahdollista mennä. Kameroista sekä tietokoneista rakennettu konenäkösysteemi on nopea sekä tarkka. Koska monet tuotantolinjastot ovat todella nopealiikkeisiä, vaaditaan niiden valvontaan konenäköä. (14, s. 3.) 6.1 Konenäköjärjestelmä Konenäköjärjestelmä voi koostua komponenteista, joita ovat: - valonlähde - kameran objektiivi - kamera - virtalähde kameralle - tiedonsiirtoväylä - tietokone - kuvankäsittelyohjelma - ohjausohjelmisto. Konenäköjärjestelmä rakennetaan samalla tavalla kuten IP-valvontakamerajärjestelmä. Kamera, joka sisältää valonlähteen sekä objektiivin, kytketään tiedonsiirtoväylää pitkin tietokoneeseen. Tietokone sisältää kuvankäsittelyohjelmiston sekä mahdollisesti ohjausohjelmiston. (14, s. 4.) Kamerasta saatu kuva käsitellään tietokoneella, kuva jaetaan pikseleiksi ja saadun valoinformaation perusteella pystytään päättelemään virheitä prosessissa. Esimerkkinä

27 21 käytännössä voisi olla esimerkiksi tuotantolinjasto, joka kuljettaa valmistettuja auton osia. Tietokoneella konfiguroidaan kuljetettavan osan muoto, ja jos osan valmistuksessa on tapahtunut virhe eikä osan muoto vastaa konfiguroitua muotoa, ohjataan viallinen osa pois linjastolta. (14, s. 5.) Kaksi tärkeää vaihetta kuvankäsittelyssä on suodatus sekä analysointi. Nämä ovat funktioita, jotka tietokoneen prosessori suorittaa. Suodatus on hieman sama asia kuin aiemmin mainittu konfigurointi. Tietokoneella voidaan asettaa alue, joka tarvitsee analysointia ja mikä alue on niin sanotusti taustaa, joka ei tarvitse analysointia. Käytännössä suodatuksella voidaan tunnistaa poikkeamat halutusta eli niin sanotusti täydellisestä kuvasta. Kuvasta voidaan suodattaa pois kohinaa tai muuttaa harmaansävyjä sisältävä kuva pelkästään sisältämään mustia ja valkoisia pikseleitä. Analysointi tapahtuu suodatuksen jälkeen, riippuen tutkittavasta kohteesta, voidaan kuvasta laskea ja mitata esimerkiksi kappaleen osia ja niiden muotoja. (14, s. 5; 15.) Kuva 5. Suodatus (14, s. 5.) Kun kuva on analysoitu, saadaan jokin tulos, jolla voidaan suorittaa haluttuja funktioita. Käytönnön esimerkkeinä ovat aiemmin mainitut tuotantolinjanohjaus sekä auton osan virheen havainti.

28 Käytönnön esimerkkejä Yleisimpiä tunnistuksen kohteita, joita konenäöllä tunnistetaan, on muoto sekä väri. Kuva 6. Tarkasteltava kohde (14, s. 8.) Kuvassa 4 on osoitettu kolme eri variaatiota, joissa konenäkö havaitsee virheen ja ohjaa viallisen osan pois linjastolta. Vasemmanpuoleisessa tarkasteltava kohde hylätään, koska siinä on yksi väärän värinen kapsuli. Keskimmäisessä on tunnistettu väärän kokoinen kapsuli, joten tarkasteltava kohde hylätään. Oikean puolimmaisessa tarkastelun kohteessa on havaittu, että yksi kapsuli puuttuu kokonaan, joten kohde hylätään. Konenäöllä pystytään tunnistamaan myös tekstiä, joten jos jossain tarkasteltavassa kohteessa on esimerkiksi väärä kirjain, se voidaan havaita konenäön avulla. 6.3 Älykamerat konenäköjärjestelmässä Vaihtoehtoisesti jos ei haluta kasata kokonaista konenäköjärjestelmää tietokoneineen, voidaan käyttää älykameroita. Älykameroissa on sisäänrakennettu tietokone, joten erillistä kuvankäsittelytietokonetta ei tarvita. Täten järjestelmä on halvempi ja toiminnaltaan varmempi, koska komponentteja on vähemmän.

29 23 Rakentamani kameravalvontajärjestelmä 7.1 Laitteisto Sain mahdollisuuden toteuttaa pienimuotoisen valvontakamerajärjestelmän, mutta en saanut itse päättää, millaisia kameroita tai tietokonetta käytetään. Käyttööni annetut laitteet olivat kuitenkin riittävät pienimuotoisen järjestelmän pystyttämiseen sekä ylläpitämiseen. Kameroina käytettiin Foscam R2 1080p HD -kameroita (kuva 5), joissa on liikkeensekä äänentunnistus. Näillä kameroilla voidaan kuvata myös pimeässä, koska kameroissa on LED-valot, mutta pimeässä kuvatun materiaalin kuvanlaatu on hieman heikompaa. Kamerat tallentavat HD-laatuista videokuvaa 50 fps:n (Frames per Second) nopeudella. Käyttämässäni tietokoneessa on Intel Xeon CPUE ,80GHz -prosessori, 8 GB RAM-muistia, 500 GB kovalevytilaa ja käyttöjärjestelmänä oli Windows 7. Tämä kone oli riittävä pyörittämään seitsemää kameraa samanaikaisesti. Kameroiden ja tietokoneen lisäksi tarvitsin 16-porttisen ethernet-kytkimen sekä eripituisia ethernet-kaapeleita. Kuva 7. Foscam R2 1080p HD-kamera

30 Ohjelmisto Aiemmin mainitsemani Windows 7 -käyttöjärjestelmän lisäksi muita ohjelmia, joita käytin kameroiden hallintaan ja asennukseen, olivat Foscamin oma Equipment SeachTool, Foscamin WebClient sekä avoimen lähdekoodin ispy. Valitsin nämä ohjelmat, koska Foscamin omat ohjelmat olivat tietenkin yhteensopivia omien kameroidensa kanssa ja asennus-cd tuli kameroiden mukana. ISpy:n valitsin sen takia, että se on ilmainen, ja käyttöliittymä on helppokäyttöinen Equipment SeachTool Equipment SearchTool on Foscamin asennus-cd:n mukana tuleva ohjelma, joka näyttää kaikki IP-kamerat, jotka ovat yhdistettynä tietokoneeseen. Kun kamera on kytkettynä tietokoneeseen, pääsee Equipment SearchToolin avulla vaihtamaan kyseisen kameran IP-osoitteen sekä nimen. Koska kamerat olivat uusia, niillä oli tehtaalla asetettu oletus- IP-osoite, ja se piti vaihtaa samaan verkkoon tietokoneen kanssa. Equipment Search- Toolin kautta pääsi siirtymään Foscamin Web clientiin tuplaklikkaamalla haluttua kameraa. Kuva 8. Equipment SearchTool

31 Foscam Web client Foscam Web client on myös Foscamin asennus-cd:n mukana tuleva ohjelma, jonka avulla pystyy esimerkiksi kääntämään kameroiden kuvaussuuntaa, valitsemaan resoluution sekä ruudun päivitystaajuuden. Kuten aiemmin mainitsin, Foscamin Web clientiin pääsee käsiksi helpoiten Equipment SearchToolin kautta. Kun ensimmäistä kertaa haluaa päästä hallitsemaan uutta kameraa, Web client pyytää käyttäjää antamaan kameralle käyttäjänimen sekä salasanan. Kuva 9. Foscam Web Client Sisäänkirjautumisen jälkeen pääsee käsiksi kameran yksityiskohtaisiin asetuksiin. Settings-välilehdeltä (kuva 4.) pääsee esimerkiksi vaihtamaan yhteysasetuksia, hälytyksiä ja tietoturva-asetuksia.

32 26 Kuva 10. Sisäänkirjautumisen jälkeinen näkymä Live video -välilehdeltä pääsee ohjaamaan kameraa. Kameran pystyy asettamaan kuvaamaan samaa kohtaa koko ajan, tai niin sanottuun patrol-tilaan, jossa kamera liikkuu edestakaisin ja näin pystyy kuvaamaan laajempaa aluetta. Myös resoluution sekä ruudun päivitystaajuuden pystyy vaihtamaan tältä välilehdeltä. Jos kamera kytketään irti virtalähteestä ja kytketään siihen uudelleen, asettuu kamera automaattisesti oletustilaan eli suoraan eteenpäin. Tämän jälkeen kamera täytyy käydä säätämässä Foscamin web clientista Ispy ispy on avoimen lähdekoodin valvontakameravideoiden hallintaan käytettävä ohjelma. Kun kameroille on annettu IP-osoite Foscamin ohjelmilla, voidaan se lisätä ispy-ohjelmaan avaamalla Add-valikko, josta valitaan Local camera. Kuva 11. VLC plugin Kamera saadaan yhdistettyä ispy-ohjelmaan lisäämällä VLC plugin -välilehdelle VLC URL -kohtaan kameran IP-osoite, sekä Foscamin web clientissa asetetut käyttäjänimi sekä salasana. Esimerkiksi Tä-

33 27 män jälkeen videokuva ilmestyy ispy:n alkunäyttöön ja jos kamerassa on virrat kytkettynä, näkyy kameran kuva. Kun tätä videonäyttöä painetaan hiiren oikeanpuoleisella painikkeella ja valitaan Edit, avautuu asetusvälilehti (kuva 7). VLC plugin -välilehdellä pystytään lisäksi määrittämään, mitä tietoja videonäytön yläkulmassa halutaan näytettävän, kuten FPS sekä kellonaika. Kuva 12. Edit-välilehti Motion Detection -välilehdeltä päästään määrittämään, kuinka pitkään videon tallennus jatkuu liikkeen havaitsemisen jälkeen. Storage-välilehdeltä valitaan kansio, johon videot tallennetaan sekä määritetään videoille säilytysaika. Minä esimerkiksi valitsin, että videoita säilytetään viisi päivää, tai kunnes videoiden yhteiskoko ylittää 300 GB. Kun kyseinen raja ylittyy, poistuvat vahimmat videot ensin. Jos säilytyskapasiteettia on runsaasti ja videoiden säilytykselle on tarvetta, voidaan videoita säilyttää pidempään.

34 Asennus sekä videoiden tallennus Kameroiden fyysinen asennus on melko yksinkertaista. Tietokoneeseen kytketään ethernet-kaapelill ethernet-kytkin, joka puolestaan kytketään toisella ethernet-kaapelilla kameraan. Kamera kytketään virtalähteeseen kameran mukana tulleella virtakaapelilla ja kamera on käyttövalmis. (kuva 10) Kuva 13. Havainnekuva kytkennästä Videotiedostot Videotiedostojen koko oli 10 MB videota kohden ja jokainen kamera kuvasi jatkuvasti 15 minuutin pituisia videoita. Koska kuvasin seitsemällä kameralla, oli tiedostojen yhteiskoko tunnin kuvauksen jälkeen 280 MB. Kovalevytila olisi siis täyttynyt tällä tahdilla hieman yli viikossa. Tämän vuoksi asetin osan kameroista tallentamaan vain liikkeentunnistuksesta ja tällä tavalla sain osan kameroista kuvaamaan vain noin 30 sekunnin pätkiä. Tämä onkin yksi tehokas tapa säästää kovalevytilaa, jos ei ole pakollista kuvata jatkuvasti Prosessorin ja muistin kulutus Tarkkailin CPU:n sekä RAM:n kuormitusta kameroiden ollessa päällä normaalisti ja kameroiden kuvatessa. Sain tämän tiedon suoraan ispy-ohjelmasta. Kun laitoin kaikki kamerat kuvaamaan samanaikaisesti, tietokone hidastui hieman, mutta toimi ihan hyvin. Käyttämääni koneeseen olisi voinut kytkeä vielä ainakin kolme kameraa, ja se olisi toiminut, vaikkakin hitaasti. Tähän ongelmaan auttoi hieman myös se, että laittoi osan kameroista tallentamaan vain liikkeentunnistuksesta. Tällöin prosessorin sekä muistin

35 29 kuormitus laski hieman. Jos kameroita olisi esimerkiksi sata, tarvitsisi monta tehokkaampaa konetta, ja kamerat tulisi jakaa tasaisesti näille tietokoneille. Taulukko 1. Kulutus Kameroita 6 7 CPU 40% 50% RAM 650MB 730MB CPU kuvaus 56% 65% RAM kuvaus 700MB 750MB Pohdintaa Valvontakamerajärjestelmän kokoaminen ja ylläpito on nykyään helppoa ja suhteellisen halpaa. Ei tarvitse olla insinööri tai asiantuntija voidakseen asentaa esimerkiksi omaan kotiinsa kameroita. Ongelmia kuitenkin syntyy siitä, että koska se on niin kovin helppoa, voi kuka tahansa kuvata oikeastaan mitä tahansa ja missä tahansa ymmärtämättä kuvauksen laillisuutta. Valvonnan laillisuuteen ja väärinkäytön seuraamuksiin olisi hyvä perehtyä, mikäli aikoo toteuttaa oman kameravalvontajärjestelmän. Väärinkäyttötapauksia on tapahtunut ja ongelmana on ollut se, että kameravalvonnasta ei ole ilmoitettu niille henkilöille, joita on kuvattu, jolloin heidän yksityisyyttään on loukattu, ja se on laitonta. Työpaikoilla, joissa suoritetaan kameravalvontaa, ihmiset saattavat kokea yksityisyytensä loukatuksi. Voi olla myös vaikeaa keskittyä työntekoon, jos kokee olevansa alituisen valvonnan alla. Tietyissä työpaikoissa, kuten rahan ja arvopapereiden käsittelyyn liittyvissä, on valvonta mielestäni ymmärrettävää.

36 30 Hyvä puoli on kuitenkin se, että valvonnasta tulee aina ilmoittaa etukäteen. Joissain tapauksissa työntekijöiden turvallisuudentunne saattaa vahvistua, kun he tietävät, että työpaikalla on kameravalvonta. Tämä voisi koskea esimerkiksi pankin tai myymälän työntekijöitä, joissa mahdollisesti voi kokea rikollista toimintaa, kuten varkauden. Kaupungeissa sekä kaupoissa suoritettu valvonta on usein jatkuvaa, ja tämän avulla voidaan estää tai selvittää useita rikoksia, eli tietyllä tavalla valvonta luo turvallisuutta. Tietysti ihmiset joutuvat liikkumaan julkisilla paikoilla tietäen, että heitä kuvataan. Etukäteen kameravalvonnasta ilmoittaminen koskee myös poliisia. Nopeusvalvonnasta ilmoitetaan aina etukäteen, missä ja milloin sitä suoritetaan. Tämä saattaa johtaa siihen, että näillä ilmoitetuilla paikoilla varotaan ajamasta ylinopeutta, mutta muualla siitä ei välitetä, mikä saattaa johtaa vaaratilanteisiin. Ihmiset saattavat ajatella, että vain valvovan silmän alla tulee noudattaa sääntöjä. Automaatioprosesseja on niin paljon, ja koska niitä olisi mahdoton valvoa ihmissilmillä, käytetään valvontakameroita. Tuotantoprosessien kameravalvonta kuten konenäkö on nykyään miltei välttämätöntä tuotteiden laadun kannalta, koska prosessit toimivat niin nopeasti, että sitä ei voisi ihminen valvoa. Kaupoissa on vartijoita, mutta silti tarvitaan valvontakameroita lisäämään työntekijöiden turvallisuudentunnetta, sekä kameroilla pyritään ennaltaehkäisemään ja selvittämään rikoksia. Suurta tuotantoprosessiakin pystytään valvomaan yhden ihmisen voimin, koska valvontakamerat voidaan asettaa hälyttämään automaattisesti, jos ne havaitsevat poikkeamia. Koska automaatio on lisääntynyt ja tulee lisääntymään, pystyvät tuotantolaitokset säästämään suuria summia rahaa esimerkiksi henkilökustannuksissa. Konenäkö on mahdollistanut sen, että vialliset tuotteet voidaan automaattisesti siirtää pois tuotantolinjalta, ja näin ollen säästetään aikaa sekä rahaa. Kone tekee asiat paremmin kuin ihminen, sekä halvemmalla. Jos ajatellaan, mihin suuntaan kameravalvonnan teknologia on todennäköisesti kehittymässä, niin uskoisin, että videotiedostot yritetään pakata pienempään tilaan, kovalevyt suurenevat ja tiedonsiirto nopeutuu. Tämä vaikuttaa myös kameravalvontaan, mikä mahdollistaa todella suurien järjestelmien rakentamisen halvemmalla. Todennäköiseseti myös HD-laatuisen videon tallennus ja siirto keventyy nykyisestä.