Protezione Siti Pannelli Fotovoltaici con Analisi Video

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1 Protezione Siti Pannelli Fotovoltaici con Analisi Video 1 Scopo: Realizzazione di una protezione perimetrale contro intrusioni, scavalcamento, sfondamento della recinzione di perimetro presso siti contenenti pannelli fotovoltaici. Tale realizzazione prevede apparati di videosorveglianza dotati di video analisi intelligente, atti a rilevare le infrazioni sopradescritte, inviare comunicazione di allarme e videoregistrare gli eventi. 2 Apparati In campo: 2.1 Telecamere analogiche fisse Dinion XF Bosch Day/night in custodia da esterno IP66 termostatata e ventilata, obbiettivo varifocale autoiris - alimentazione 230 Vac / 24 Vac. Allo scopo di realizzare tale protezione, si propone un sistema composto da varie telecamere (il numero dipende delle dimensioni del perimetro del sito da proteggere) installate su pali ad altezza di circa 4 metri, lungo il perimetro della recinzione ad almeno 1,5 m di distanza dalla recinzione verso l interno, per evitare eventuali tentativi di sabotaggio effettuati dall esterno. Si precisa che anche nell eventualità che ciò non fosse consentito per problemi di spazio, sarà comunque possibile attivare la prestazione antimanomissione (oscuramento, spostamento, abbagliamento) presente negli apparati proposti. La distanza prevista tra una telecamera e la successiva sarà intorno ai 40 m, le telecamere dovranno essere installate a inseguimento, cioè guarderanno nella stessa direzione rispetto al lato da proteggere. 1

2 Tale impostazione è dettata dall utilizzo d illuminatori IR citati nel paragrafo 2.2. La scelta di utilizzare telecamere analogiche e non IP native deriva dal fatto che le seconde tendono a scaldare molto di più rispetto alle prime, chiaramente in un sito di pannelli fotovoltaici, si presuppone che le ore di caldo e di sole durante il giorno siano più deleterie. Inoltre, la stesura di un cavo coassiale, per mezzo della funzione di compensazione del cavo, permette di raggiungere una distanza nettamente superiore, rispetto ad una soluzione IP che richiederebbe la stesura di cavi in fibra ottica. 2.2 Illuminatori IR copertura 30 fino a 100m. Considerato che tali siti sono posizionati solitamente lontano da centri abitati, e non sono quasi mai dotati di illuminazione artificiale adeguata, saranno previsti degli illuminatori IR che consentiranno la visione notturna delle telecamere, ma soprattutto renderanno possibile la corretta analisi video anche durante le ore di buio. Come anticipato al punto 2.1, gli illuminatori dovranno seguire l orientamento ad inseguimento delle telecamere, in maniera tale da evitare abbagliamenti alle telecamere circostanti. 2

3 L installazione degli illuminatori è prevista su palo a circa 80 cm sotto la telecamera, si consiglia di rispettare questa distanza per evitare che gli insetti attirati dal calore e dalla luce IR possano addensarsi davanti all obbiettivo della telecamera, causando disturbo all inquadratura e quindi all analisi video intelligente. 2.3 Alimentatori da esterno IP66 230Vca/24Vca 100W. Gli alimentatori vengono montati direttamente sui pali delle telecamere allo scopo di alimentare sia le custodie (riscaldatori), sia le telecamere che gli illuminatori IR. 2.4 Encoder 4 ingressi video, tri-streaming H264/MPEG-4/M-JPEG famiglia Video Jet da 1, 2 o 4 ingressi CVBS. La funzione principale degli encoder, è di raccogliere i segnali video analogici CVBS provenienti dalle telecamere sul campo, per digitalizzarli, comprimerli e renderli così disponibili per la rete e per l analisi video intelligente. Gli encoder mettono a disposizione tre streaming video, 2 streaming configurati MPEG-4 a 25ips@4CIF o H264 a 25ips@4CIF ed un terzo streaming M-JPEG, per DSP. Ciascuno dei due streaming MPEG-4 ha due profili di configurazione distinti ed indipendenti, per consentire così una gestione più flessibile della registrazione e del Live e di conseguenza le risorse a disposizione. I vantaggi nell utilizzo di questo particolare modello, si traducono in ulteriori funzionalità che sono: - Gestione e configurazione dell analisi video intelligente, che risiede negli encoder stessi. - Gestione della registrazione, per ciascun encoder, mediante unità esterna HD 3 ½, USB 2.0, capacità 320 GB ed alimentatore indipendente. - Gestione degli allarmi tramite 4 uscite relè programmabili o tramite rete mediante script di comandi di allarme. Particolare attenzione deve essere fatta sulle risorse che tali encoder mettono a disposizione, soprattutto con la video analisi intelligente attivata come descritto nel prossimo paragrafo. 3

4 3 Caratteristiche e principi di funzionamento del sistema. Nei paragrafi precedenti si sono visti ed elencati, quelli che sono gli apparati posti in campo per la realizzazione del sistema. Ora si vuole vedere come tali apparati interagendo tra loro rendano possibile la protezione, con una forte immunità dai falsi allarmi. Partendo dalle telecamere, che sono chiaramente parte predominante del sistema, esse garantiscono attraverso prestazioni ad alto livello, un ottima qualità e nitidezza dell immagine anche in condizioni notturne (mediante gli illuminatori IR), indispensabile per un funzionamento ottimale degli algoritmi di video analisi intelligente. Tali telecamere hanno una risoluzione di 540 TVL, un DSP che lavora a 20 bit, ed una sensibilità pari a 0,15/0,060 lux (F1.2-30IRE) che diventa 0,015/0,0060 lux con funzione Sens UP 10x attivata. Anche se consentono ottimi risultati con le impostazioni di default, in alcuni casi è importante poter definire, attraverso la regolazione e attivazione di determinate funzioni e profili, le condizioni di particolare ripresa, come ad esempio: - Auto Black che consente mediante compensazione, di migliorare il contrasto in caso di bagliore, nebbia o foschia. - Shutter predefinito che consente all otturatore di lavorare in maniera automatica ad alta velocità, per catturare oggetti in movimento, sino a quando le condizioni di luce lo consentono. - Smart BLC che permette la compensazione del controluce in modo automatico, senza selezione dell area. Inoltre tramite Bilinx, con interfaccia VP-USB necessaria, è possibile la configurazione da remoto di tutte le funzioni sopra descritte attraverso cavo coassiale e software Bilinx Configuration Tool. Tali operazioni sono possibili a distanze di 600m con RG59 e 1000 m con RG11 tramite la funzione di compensazione automatica del cavo. Le immagini prodotte dalle telecamere, di conseguenza le inquadrature, saranno l oggetto della video analisi intelligente IVA, residente negli encoder con ingressi CVBS, quindi ogni encoder potrà gestire sino ad un massimo di 4 segnali video come nel caso dei VJT-X40 (ciascun segale può generare 2 codec) secondo i criteri qui di seguito descritti. Premettendo che ciascun encoder video a 4 ingressi ha a disposizione 2 DSP, quindi uno ogni due telecamere (2x2=4 codec MPG-4 e/o H264), considerando che ciascuno dei DSP ha a disposizione le risorse per gestire massimo 36ips@4CIF, e considerando che le risorse da riservare per un corretto funzionamento dell IVA possono arrivare sino al 50%, la conseguenza è che per ogni coppia di telecamere saranno disponibili 18ips@4CIF. Nella condizione in cui vengano utilizzati tutti i 4 ingressi (4x2=8 codec MPG-4/H264) non sarà quindi possibile configurare frame rate e risoluzione oltre i 4.5ips@4CIF. 4

5 Nel caso si abbia invece l esigenza di potenziare i codec, sarà possibile configurare solamente uno streaming per ogni ingresso, utilizzando lo stesso streaming sia per la visualizzazione che per la registrazione, o collegare due sole telecamere sull encoder (in1 e in3) per dedicare ciascun DSP ad una telecamera solamente, raddoppiando le risorse. Una volta che i codec saranno configurati in maniera opportuna, cioè lasceranno sufficienti risorse disponibili per il funzionamento dell IVA, si potrà iniziare a lavorare sugli algoritmi di video analisi con rispettive calibrazioni. La video analisi intelligente IVA permette la configurazione di una decina di algoritmi differenti, ma quelli interessanti per la protezione perimetrale sono fondamentalmente due: - Attraversamento linea che permette di individuare oggetti che attraversando una linea virtuale, oppure più linee in AND o in OR, generano un allarme. Questa linea virtuale segue il perimetro sopra la recinzione, per individuare tentativi di scavalcamento. - Oggetto nel campo che permette di avere un allarme nel momento in cui un oggetto entra nel campo definito. Questo campo è solitamente posizionato internamente all area da proteggere, e segue parallelamente la recinzione, con una larghezza di 2 o 4 metri (a seconda dello spazio disponibile), allo scopo di individuare intrusioni derivanti dal taglio o sfondamento della recinzione. Le immagini seguenti mostrano un esempio di oggetto nel campo. Perché la video analisi possa lavorare in modo corretto, cioè sia capace di individuare infrazioni ma allo stesso tempo sia il più possibile esente da falsi allarmi, sarà necessario eseguire la calibrazione delle immagini interessate. 5

6 La calibrazione, consiste nel istruire il sistema a leggere l immagine proveniente dalle telecamere in maniera tridimensionale, cioè dando profondità di campo, e le giuste proporzioni agli oggetti, sia che si trovino a pochi metri dalla telecamera, sia che si trovino più distanti. Ciò avviene attraverso un semplice Wizard, che consente di posizionare nell immagine linee ed angoli, che avranno una determinata dimensione o ampiezza, in altre parole seguiranno le dimensioni e l angolazione degli oggetti di dimensioni note, visualizzati nell immagine. Qui di seguito un esempio di calibrazione con misure orizzontali e verticali. Potrebbe capitare di avere inquadrature senza oggetti di riferimento importanti, o comunque non sufficienti per una corretta calibrazione, in questi casi si sopperisce introducendo momentaneamente nell inquadratura riferimenti come verghe, pali o qualsiasi cosa abbia delle dimensioni conosciute. La bontà della calibrazione potrà essere provata sempre attraverso lo stesso wizard, semplicemente andando ad effettuare delle misure dimensionali di oggetti, verificandone la precisione, quanto più le misurazioni saranno precise in vari punti dell inquadratura, tanto più la calibrazione sarà precisa. 6

7 Si sottolinea l importanza di eseguire in maniera più precisa possibile la calibrazione, in quanto da essa dipende il raggiungimento di un obbiettivo soddisfacente. Si potrebbe affermare che una calibrazione ben fatta possa essere sufficiente, in realtà sarà possibile affinare la rivelazione degli oggetti introducendo altri parametri come ad esempio le dimensioni massime o minime degli intrusi, la loro velocità, colore, rapporto dimensione / velocità, ecc.. Il funzionamento della Video Analisi Intelligente può essere subordinato anche a schedulazioni orarie, ciò significa che sarà permessa l attivazione o disattivazione dell IVA automatica su fasce orarie giornaliere, per ogni giorno della settimana. Volendo ricapitolare i punti fermi sin qui visti, saranno di fondamentale importanza per un sistema funzionale: - L uso di telecamere estremamente sensibili a 20bit e Bilinx - L illuminazione IR notturna, con tecnologia Black Diamond e Constant Light - La creazione di streaming video ottimali. - La scelta dei giusti algoritmi di analisi. - La calibrazione precisa dell Analisi Video Intelligente IVA. - Referenze in essere con i medesimi prodotti, e quindi una maturata esperienza in ambienti di siti fotovoltaici 4 Rete e trasmissione degli allarmi. Al fine di poter trasmettere gli allarmi generati dall analisi video si potranno considerare varie ipotesi, e si dovrà prevedere una RETE adeguata. La prima ipotesi consisterà nell invio degli allarmi attraverso ponte radio o combinatore telefonico (GSM), utilizzando i relè programmabili di allarme presenti sugli encoder. Gli allarmi potranno essere gestiti direttamente dagli encoder verso le periferiche di trasmissione, o potrà essere previsto un sistema gestito da una centrale antintrusione. Nel caso si abbia anche la necessità di visionare le immagini Live o registrate da remoto in seguito ad un allarme, si potrà scegliere se utilizzare un software remoto dedicato che è identificato come prodotto in VIDOS, che consente una gestione a mappe dell intero sito e/o di più siti diversi, oppure il browser di Internet Explorer, che consente invece la gestione dei singoli encoder. In ogni caso gli indirizzi degli encoder dovranno essere raggiungibili e quindi resi pubblici. Bisognerà porre particolare attenzione anche alla scelta della rete, e della banda garantita, cioè la struttura del mezzo trasmissivo e relativa occupazione di banda. Si tenga presente che per ogni telecamera che si vorrà visualizzare in remoto sarà necessario riservare una larghezza di banda ben precisa, derivante dai profili di video streaming scelti in precedenza. Ad esempio per un profilo DSL sono necessari 300 Kbits per ogni flusso video richiesto. La seconda ipotesi, consiste nell invio di allarmi attraverso la rete verso un software di gestione remoto. In questo caso è indispensabile l utilizzo di un software remoto dedicato come VIDOS, che oltre alla gestione delle mappe gestisce anche gli allarmi. La struttura di rete sarà dimensionata opportunamente e garantirà il collegamento tra la LAN locale ed il sito remoto per l invio degli script di allarme e degli streaming video. 7

8 5 Registrazione La parte di registrazione sarà affidata a supporti di memorizzazione digitale installati localmente, essa potrà essere realizzata attraverso l impiego di due storage differenti. - Registrazione su dischi unità esterna HD 3 ½, USB 2.0, capacità 320 GB ed alimentatore indipendente, collegati ad ogni encoder. - Registrazione su Disc Array unità iscsi, ipotesi che utilizzerà la tecnologia di registrazione Direct iscsi presente negli encoder, che consente la registrazione diretta dei codec su rete locale verso le unità iscsi. In entrambe le soluzioni, la gestione delle registrazioni viene impostata direttamente negli encoder, senza la necessità di software aggiuntivi e quindi ulteriori Hardware. Come per la parte riguardante l analisi IVA anche per la registrazione, gli encoder sono in grado di gestire differenti profili di registrazione attraverso la schedulazione oraria (su calendario settimanale), gestire la registrazione continua e/o su allarme con cambio automatico del profilo. 6 Conclusioni Il sistema proposto è una risposta molto efficace che Bosch Security Systems vuole rivolgere in particolare all esigenza di proteggere i siti con pannelli fotovoltaici, e in linea generale dove ci sia l esigenza di una protezione perimetrale unita alla video sorveglianza. I vantaggi che offre questo sistema sono molteplici, i principali sono i seguenti: - Pochi apparati in campo per una protezione completa ed affidabile; il sistema non necessita di hardware come personal computer installati in campo con rispettivi software, server di registrazione e quant altro richiesto solitamente in soluzioni di TVCC IP. - Un risparmio oggettivo di pezzi e di apparati da acquistare, ma anche da mantenere. - Un solo sistema TVCC si sostituisce efficacemente con notevole risparmio in termini di installazione, alla protezione classica antintrusione realizzata con barriere, cavi interrati, cavi microfonici ecc, unendo allo stesso tempo tutte le prestazioni e funzionalità offerte da un impianto do di videosorveglianza. - Possibilità di eseguire controlli di ronda a distanza attraverso le telecamere installate. - Registrazione continua e su allarme delle telecamere. - Possibilità mediante la licenza forensic serach di individuare rapidamente gli allarmi, attraverso molteplici algoritmi di ricerca intelligente, impostabili anche a posteriori, e residenti nel Software Archive Player. 8