我正在盯着你.........家庭闭路电视和无线桥接之旅
我安装家用闭路电视系统和无线桥接的经历。
引言
犯罪是一个始终存在的威胁，在过去一年左右的时间里，我看到越来越多的人报告说，有人在花园周围徘徊，寻找下一个目标，或者车库和棚屋在夜间被闯入等等。此外，阿伯丁地区与汽车相关的盗窃案也越来越多。然而，这些并非简单的盗窃案，犯罪分子潜入房屋，拿走车钥匙，然后直接将车开走。
我觉得是时候通过闭路电视的存在来增加威慑力了，更重要的是，要确保它是一个录像解决方案，以便在最坏情况发生时收集证据。
在这一部分，我们将探讨闭路电视元素，但由于选择的原因，还增加了额外的无线网络复杂性。
背景
闭路电视系统有多种类型，无论是实际视频传感器的质量，还是视频图像的传输方式。传统的模拟系统通过同轴电缆将闭路电视图像“传回基地”，通常是较低分辨率的图像，但这些图像正在变得越来越好。然后是可以通过标准同轴电缆传输视频图像的数字系统，最后是使用WiFi或以太网网络的IP摄像机解决方案。
现在，这不是一篇关于不同类型系统具体细节的文章，更多的是关于我在我家安装系统时的经验。如果你想了解更多关于这些不同类型系统和规格的信息，请查看底部的参考资料部分。
我决定必须满足的一些基本规格是：
- 高清画质：1080p = 图像更清晰
- 基于IP网络的数字传输 = 设备定位更灵活，并可能使用现有网络基础设施。
还有其他因素在起作用，当我们查看下面平面图中的物业布局时，这些因素就会变得显而易见。
如您所见，主屋区域和车库区域被车道和一层扩建部分隔开。从房屋到车库唯一的一根电缆是电源线。要铺设电缆，要么需要架空，要么沿着物业边界墙，要么挖开小径和车道。挖开的选项确实行不通！
这真的促使我选择了IP摄像机方案，因为这可以让我使用电源线将以太网通过电力传输到车库，或者使用无线选项。我在房子里遇到的另一个问题是，房子里有一个三相电源输入。主屋区域使用一相电源，车库和一层扩建部分使用另一相电源。让这两个区域进行通信可能无论如何都需要一个合适的无线跳接，所以看起来最好还是探索无线选项。
我曾考虑过纯无线摄像头，但考虑到距离，这可能会增加复杂性，需要更多的无线接入点等等。此外，覆盖区域需要包括前花园、后花园、车库（街道侧和花园侧）以及棚屋区域。
最终，我决定采用传统的IP摄像机和某种形式的车库与房屋之间的WiFi连接。
经过一番搜索，当你寻找特定主题时，你会发现有多少网站和供应商令人惊讶！尝试同时解决闭路电视选项和网络选项会产生大量的可能组合。
最终，我找到了一家闭路电视供应商，他们提供的产品似乎符合要求。我给他们发了几封电子邮件，并通过他们的Facebook页面进行了交流。稍后更多…
同样在网络方面，最终找到了一家似乎拥有所有符合要求的设备的供应商。鉴于闭路电视依赖于网络，我们现在先更详细地了解一下网络。
网络
主屋已经有一些网络设备。互联网接入主Wifi路由器，然后通过2个16端口交换机和1个5端口交换机连接到房屋内各个房间。还有一个Wifi扩展器位于一层靠近物业后部的位置，用于向后部扩建部分提供Wifi。目前的Wifi在覆盖范围方面已达极限。任何进一步的扩展都需要更多的扩展器或对现有安排进行重新调整。
主屋边界墙和车库之间的距离约为17米（55英尺）。我本可以尝试让室内AP连接和扩展，但信号穿过花岗岩墙壁衰减得惊人地快！
我考虑的一个选项是在房屋墙壁上安装一个标准室外AP，在车库上安装另一个，但在阅读了各种论坛关于此解决方案的可靠性和潜在带宽限制后，我放弃了此方案。
最终选择的方案是专用的点对点链路。这种方法的优点之一是窄波束定向Wi-Fi，它不易受干扰，并能提供足够的带宽。
之前对规格等的不懈搜索让我倾向于Ubiquiti品牌的网络设备。我以前从未听说过它，但评价很积极，YouTube上也有一些关于他们许多设备的精彩视频。
所选设备如下：
理论上，我会在两端各放置一个ToughSwitch，并在它们之间建立PTP链路，这样就能有效地隔离闭路电视网络。鉴于ToughSwitch也支持“以太网供电”，我可以用它直接或通过电源分配器向NanoStation M5和闭路电视摄像机供电。
选择NanoStation M5是因为它们能够达到150Mbps的速度和超过20公里的距离，显然距离越长速度越慢，但由于我只需要不到20米，理论上，我应该能获得足够的带宽。
一旦所有设备安装完毕，新的闭路电视设备将按以下方式连接到现有网络：
在带宽方面，一个全高清1080p摄像机的主流和子流内容将需要约8Mbps。我打算在车库安装最多6个摄像机，因此至少需要约48Mbps的持续吞吐量。
在订购设备和合适的支架后，它们很快就到了，是时候进行配置了。
打开设备，像在现场搭建一样摆放好所有东西，这样我就可以在花费大量时间上下梯子之前让它全部工作起来。使用一台配置到相同网络子网的备用笔记本电脑意味着我不需要动我现有的任何设备。
所有Ubiquiti设备都预配置了相同的默认IP和用户名/密码，这意味着你必须一次处理一个组件，更改其配置，然后添加下一个。
我先设置了两个ToughSwitch，然后将它们连接起来，这样我就不需要一直切换笔记本电脑连接了，然后添加了第一个NanoStation，接着是最后一个。
这就是第一个问题出现的地方。我无法让两个NanoStation相互通信。我曾在YouTube上看过一个视频，它们距离相对较近（两三英尺），看起来就像是在通信。我花了很多时间调低电源设置，调整距离设置等等，但都没有用。最后，我将其中一个NanoStation移远了一些，它们就找到了对方。有进展了！接下来是调整一些设置，提高它们之间的传输速度。最终确定它们似乎工作正常后，我断开了两个ToughSwitch之间的有线连接，并使用笔记本电脑证明我可以看到链路另一端的ToughSwitch。下图显示了房屋内的测试设置。
现在是时候将设备移到外面并安装所有东西了。爬上梯子，透过开阔的空间，努力判断我是否有良好的高度等。我本可以拿出一些线团或激光指示器等，但考虑到所涉及的距离，我很高兴“凭肉眼”判断就足够了。
设备全部安装完毕后，启动ToughSwitch使NanoStations开始工作，并首次建立了链接。使用登录NanoStation后可用的校准工具，可以轻松移动天线，直到找到最佳信号。
下图显示了链路车库端的NanoStation M5。房屋端的那一个简单地安装在沿着房屋角落延伸的排水管上。如果不需要的话，我不想尝试钻花岗岩墙。它目前用扎带固定在安装支架（和排水管）上，一旦所有工作完成并优化后，我将考虑安装更坚固的夹具。
点对点配置
这两个设备的配置略有不同，其中一个点（我选择了房屋端）配置为无线分布系统（WDS）桥接，另一个配置为WDS站点。这意味着它们充当第二层（OSI模型的数据链路层）接口，通过无需重复数据包传输来提高流量吞吐量，如果像传统接入点那样配置，则需要重复数据包传输。
下图显示了两端的两种配置。
您还会注意到，在两张图片中都有一个名为“AirMAX：已禁用”的设置。这是一种声称能提供更好吞吐量的专有协议，我计划在某个时候启用它，但目前暂时保持关闭状态。
其他实用功能
ToughSwitch在每个独立的端口上还有一个有用的功能，你可以定期ping一个IP地址，如果找不到，交换机将切断该端口的电源。
通过设置链路上的监控，可以实现自重启无线链路。车库ToughSwitch会ping房屋ToughSwitch，房屋ToughSwitch会ping车库ToughSwitch，如果链路断开，两个Nanostation M5设备都会自动重启以尝试重新建立链路。同样，这是我计划在系统其余部分启动并工作后设置的功能，如果我发现链路随时间变得不可靠的话。需要小心设置正确的时间和失败次数，否则该功能可能会使链路永久关闭。
NanoStation 和 ToughSwitch 都拥有出色的网页界面。NanoSwitch 以图形方式显示每个连接的状态。下图显示了 ToughSwitch 网页界面的概述页面：
该界面提供了每个端口的一些很棒的统计数据，在上面抓取图像的时候，NVR位于现有网络上，因此来自第一个摄像机的数据只是通过此链路，经过此交换机，然后进入主网络（从端口8到端口7），流量约为5 Mbps。
Ubiquiti网站还提供了一个AirLink无线室外计算器。好的，对于20米的链路可能确实不需要，但如果你想在某个距离上建立连接，它可能会对你有所帮助。
该计算器允许您选择正在使用的硬件类型，设置无线电设备的高度和设备在Google Earth上的位置。输出显示了路径的横截面剖面、视线路径和菲涅耳区信息。菲涅耳区是发送方和接收方之间空域的虚拟切片。第一菲涅耳区实际上是传输路径中点处最宽的切片。传输路径需要保持畅通无阻，避免障碍物或反射面（包括水域），以防止无线电波反射并在链路的另一端相位失调。下图显示了我的链路的计算结果（尽管它没有增加太多价值）。
一旦我安装好所有摄像头，我就能看到吞吐量，并可能优化链路设置，例如输出功率，并启用AirMax功能。
尽管名为ToughSwitch，但我真的觉得它们如果每天都暴露在车库的灰尘、蜘蛛、虫子等环境中，持续时间不会太长，所以我安装了一个小型19英寸6U机柜，并连接了摄像头和电源插座，将交换机放在一个小架子上，尽管它是一个木制的，直到我订购一个合适的金属机柜架。车库的配电箱也是一个老式的金属单元，只有两个旧式有线熔断器的空间。我多年来一直想更换它，所以现在似乎是最好的时机。
如您在下方所见，我觉得它对于车库来说已经足够整洁了！
一旦我设置了9个摄像头并让它们都在NVR上录制，网络流量约为40Mbps；
网络下一步
一旦完整的摄像系统启动并运行，下一步就是锁定所有东西。删除所有默认密码，然后打开路由器上的相关端口等，以便我可以通过互联网远程连接。
房子里的布线简直是一场噩梦。网络设备、NVR、NAS盒子等，电线到处都是。我真的需要考虑在车库端获取一个类似的机柜，并整理好所有东西。
我还打算尝试整理现有的家用WiFi，在购买这个点对点和POE设备的同时，我还购买了一个Ubiquiti UniFi AP AC无线接入点，它提供双频（2.4GHz + 5GHz）连接，覆盖范围达400英尺，使用3x3内置天线阵列，组合速度高达1.75 Gbps。这是另一天的工作和文章了。
闭路电视
摄像机
仔细研究了我的房产布局后，我对如何覆盖关键区域有了一个相当清晰的想法。除此之外，我还想要几个摄像头，能够捕捉更远范围的概览。到了晚上，有些摄像头红外功能有限。
在寻找合适的IP摄像机时，我偶然发现了一系列同时拥有IP摄像机和合适的网络录像机（NVR）的闭路电视设备。我觉得坚持使用一个供应商，我更有可能确保设备的兼容性，并在需要时获得更好的支持。
我选择了两种不同的相机；
- XC1080BP - 这些是1080p子弹头摄像机，具有78度视野，1920x1080 @ 25 FPS，红外距离30米
- XC1080BAP - 这些是1080p子弹头摄像机，具有23度至92度可变焦视野，1920x1080 @ 25 FPS，红外距离50米
两款摄像机都可在0.0003 LUX的低光照下成像，并兼容ONVIF。ONVIF是基于IP的安全产品的标准。
上方：Xvision XC1080-BP 摄像机
下方：Xvision XC1080-BAP 摄像机
BAP摄像机因其更宽的视野和更长的红外能力，被用作前后花园的更远距离概览摄像机。BP摄像机则用于更具体的区域监控，例如车库门。为了了解各种摄像机能提供什么样的覆盖范围，我从Google地图上截了一张图，放到PowerPoint中，然后用相关的视角构建三角形，并大致放置在图片上。这并不是一个精确的表示，但能提供一个很好的概念。
将第一台相机从包装盒中取出并设置好进行测试等，然后才进行安装，这时第一个问题出现了。供应商表示，它可以接受标准POE电压，并会在内部降压到所需的12V工作范围。ToughSwitch可以编程为通过端口输出0V、24V或48V，将其设置为24V后，我没有看到网络端口的LED有任何活动。我决定找出一个备用的12V电源砖，并将其连接到相机线束上备用12V电源插头。可惜，什么都没有，甚至没有闪烁。再次与供应商核实并确认48V是POE的正常供电电压后，输出24V不应该有任何影响。考虑到12V电源甚至没有工作，在我看来，这台相机肯定是坏了。供应商同意了，并寄出了一个替换品。
我订购了两台BAP型相机，所以第二台相机，我暂时用12V电源砖连接起来，同时等待供应商的电压确认，并确认相机一切正常。现在是时候安装设备了。
供应商当天晚些时候回复确认，两种摄像头类型的POE都应设置为48V。我断开了12V电源适配器，将交换机配置为在端口输出所需电压，果然摄像头恢复正常工作。
最需要注意的是，摄像头附带的线束和插头需要一个相当大的孔才能穿过所有东西。我想你可能用28mm的孔就够了，但我手边最近的是32mm的（然而，最终后来购买了30mm的用于一些后续安装）。在板上钻孔并穿过电缆，然后就是拧上四个安装螺钉。使用笔记本电脑访问摄像头画面，我就可以将摄像头定位到我想要的位置。
下图是第一台BAP摄像机安装在车库上，俯瞰后花园的景象（稍后会有从摄像机角度的视图）。
较小的BP摄像机具有更简单的线束，只有一个以太网端口和一个辅助12V电源。我还注意到这台摄像机插头上也没有以太网LED，所以任何生命迹象都只能回到交换机那里查看。
两款摄像机都可以在主辅视频流上配置不同的视频格式。辅视频流通常用于多摄像机概览网格，而当你需要全屏查看单个摄像机时，则使用高质量的主视频流。有大量的设置用于昼夜模式、切换时间、灵敏度、压缩比特率等。最好在各种光照条件下进行实验，以获得最佳设置。
房子侧面的摄像头将是一个有点头疼的问题。墙壁既是花岗岩块，又覆盖着花岗岩碎石。再加上它大约两英尺厚，我很难轻松地打出一个30毫米的孔。我决定将摄像头安装到接线盒上，然后将这些接线盒安装到墙上。摄像头的线束将留在盒子里。我只需要为两根以太网电缆钻一个孔。我以为在穿线时可能会遇到一些麻烦，但运气很好，第一次尝试就在花岗岩块之间打通了一个孔。幸运的是，在室内，我有一个电柜，上面是开放的，我可以进去查看和接触电缆，并提供一条简单的路径，通往存放交换机和NVR的阁楼。
接线盒可在我的当地Maplin店购得（部件号 N92NH），尽管他们只有2个库存，而我最后一个摄像头本可以用到第3个。
下面您可以看到这两种类型的摄像机都安装在这些接线盒上。
其他相机功能
摄像机还有各种其他功能（取决于具体型号），它们支持报警触点输入输出、音频输入输出、RS485直通、车牌识别（我不需要）和智能红外。红外功能会自动调暗红外强度，当拍摄对象靠近摄像机时。这可以防止“白光耀斑”，并确保拍摄对象保持可见。
网络录像机
所选的网络录像机（NVR）有3种不同的规格，这些规格决定了可支持的摄像机数量，无论是高清（720p）还是全高清（1080p）。我选择的型号是XRN2016，它支持20路高清或16路全高清或两者的组合。
该设备还配有或不配有各种硬盘容量，最大可达16TB。我选择购买不带硬盘的设备，自己添加。
据估计，每台全高清摄像机每天需要约107GB的存储空间。鉴于硬盘存储成本持续下降，我最初购买了一块4TB硬盘，计划先用它来启动，然后在接下来的几个月里再添加3块硬盘（分散成本）。
安装硬盘只需简单地拆下5颗机箱螺丝和盖子，拆下2颗硬盘支架螺丝，取下支架，安装硬盘，重新安装支架，将SATA和电源线连接到硬盘，盖上盖子并开机。
该单元负责所有硬盘管理。
需要注意的一点是，NVR的顶部和底部仍然贴有保护膜，如下图所示，这层膜阻碍了通风孔，必须将其移除。
关于这个设备的另一点值得注意的是噪音。风扇发出很大的噪音。似乎没有任何热控制设置，它一直全速运转。我最初把它安装在我的家庭办公室书桌上显示器下面，但噪音太大，所以它被降级到一个壁橱里。
尽管 NVR 中有风扇，但我认为该设备也容易受热。我的阁楼确实很热，尤其是当其中一台电脑（一台折叠/挖矿设备）满负荷运行时。我确实注意到，在使用大约 48 小时后，NVR 从网络上掉了线。重启设备后，网络端口活动了大约 15 秒，然后又死了。该设备仍然可以登录等，没有任何问题。我关闭了挖矿设备，让阁楼冷却下来，并关闭了 NVR 一夜。第二天，重新开机，网络端口又恢复工作了。
不幸的是，设备再次从网络中断开。我在主SOC散热器上安装了一个温度传感器，它似乎没有过高（大约37°C）。我还注意到，最先出现的迹象是硬盘LED也开始指示硬盘丢失。设备事件日志显示“视频丢失”和“网络中断”警报。与支持小组讨论并排除硬盘的任何关联（因为它在没有安装任何硬盘的情况下仍然出现相同的问题），决定退回该设备，因为它显然有问题。
供应商再次连夜发出了替换品，一切又恢复正常了。
NVR设备还拥有多个BNC视频接口、VGA端口、HDMI、报警输入输出接口、用于PTZ摄像机的RS485接口，以及用于外部存储的eSATA接口。背面有2个USB接口，附带鼠标。正面也有一个USB端口。
监控应用
有多种方式可以访问摄像机视频流。
最明显的方式是通过NVR，毕竟这就是它的用途。只需插入合适的HDMI或VGA等显示器即可。或者，通过其网页界面连接到NVR。然而，目前这需要一个ActiveX插件，因此您只能使用Internet Explorer（IE）。开发人员确实表示他们正在开发新版本的控制软件，这将消除这一限制并使其适用于任何浏览器。希望能在未来几个月内发布。（他们也在开发其产品的Apple版本。）
也可以通过摄像头的网络界面连接，同样使用IE。
我选择的两款摄像机都支持RTSP源，主视频流和子视频流可以通过以下格式访问：
主视频流：rtsp://username:password@xx.xx.xx.xx:554/ch01.264?
子视频流：rtsp://username:password@xx.xx.xx.xx:554/ch01_sub.264?
其中 xx.xx.xx.xx 是摄像机的 IP 地址。
下图是我安装的第一台摄像机（XC1080BAP）的网页界面，显示了俯瞰后花园的视图；
我确实注意到，NVR网页界面似乎无法正确显示某些摄像机选项，例如下拉列表未正确填充。在这种情况下，直接连接到摄像机界面并直接设置就足够容易了。希望未来的固件升级能解决这个问题。
移动软件
该公司还在Play商店提供了Android应用，然而，由于某些原因我未能使其正常工作。还有许多其他可用的应用。关键是搜索支持RTSP（实时流协议）的应用。
RTSP Player，可从Android商店免费获取，非常方便。我将其安装到我的手机上，然后简单地输入摄像机RTSP字符串（如上所述），就可以在梯子顶部对摄像机进行对焦和定位！该软件并不完美，但足以让安装变得更容易一些。
开发人员还在开发苹果软件，据说正在进行验证，应该很快就能上市。
桌面软件
还有免费的Windows软件可供下载（MAC版正在开发中），一旦配置为指向NVR（或摄像头），即可提供一个清晰的界面来查看摄像头。下面的视图是安装了9个摄像头后的情况（第10个摄像头将安装在屋顶，但现在正在下雨，而且我还需要一个接线盒）。
布局可以移动（支持多达64个摄像头），双击一个窗口即可进入全屏主视频流视图。
该软件还支持NVR中录制视频的播放、屏幕截图、视频导出等一系列我尚未深入研究的功能。
下图是双击概览矩阵的子流图像后，前花园的全屏视图。
闭路电视下一步
需要整理一些摄像机视频流，可能需要微调后花园概览摄像机的红外强度。降级一些子视频流以最大限度地减少不必要的流量。
一旦所有设备启动并运行，删除所有默认用户帐户，配置远程访问以便在外出时查看。
其他选项包括安装PIR探测器并将其连接到警报传感器，然后触发日志中的事件，从而更容易识别事件发生的时间，例如，人员在场。
法律
围绕闭路电视的法律显然非常复杂。它取决于你居住的国家、摄像头的用途，例如商业用途或住宅用途。
在英国，用于保护家庭的摄像机不受商业物业法律的约束。数据保护和隐私法不适用于家庭安全环境。
如果您安装摄像头是为了保护您的家，并且它们恰好俯瞰邻居的房产或公共街道，这无关紧要。
如果您正在考虑安装闭路电视，那么您显然需要检查其使用和地点/国家等方面的法律地位。
总结
这有点费力，由于一些有缺陷的硬件导致开局不利，让人有些沮丧。我走了不少路，在花园里上上下下，爬上爬下梯子，但到目前为止一切都很好。希望最后一个摄像头能尽快安装好。
时间会证明连接的可靠性等等，但是没有在硬件上偷工减料应该能提供相当不错的可靠性。
现在，我们只希望我永远不需要依靠它来提供证据......有点像船上的救生艇，你需要它，但永远不想使用它！
尽管如此，这是一个令人愉快的项目。
非常感谢HDCCTV的Colin Willacy，他提供了闭路电视设备，并提供了出色的技术支持和故障设备的周转。还要感谢Y3K的Boris对NVR问题的技术支持。
参考文献
历史
- 2014年5月15日 - 添加了网络拓扑图并进行了少量修改。
- 2014年5月13日 - 文章首次发布。