William Pao
a&s International

Ochrona obwodowa stanowi zwykle pierwszą linię zabezpieczenia zwłaszcza takich obiektów, jak lotniska, rafinerie czy bazy wojskowe. Wykrywanie prób włamania i odpowiednie reagowanie to dla operatorów zadanie priorytetowe. Systemy telewizji dozorowej, które stają się dziś narzędziem coraz bardziej zaawansowanym, są stosowane zarówno do detekcji intruza, jak i w celach weryfikacji.

Obraz wyświetlany na ekranie monitora pokazuje operatorowi przyczynę alarmu. Zaawansowane technologie dozorowe ograniczają liczbę fałszywych alarmów w porównaniu do konwencjonalnych czujek ochrony zewnętrznej, które mogą zostać wzbudzone przez różne czynniki, m.in. zjawiska atmosferyczne lub zwierzęta – wyjaśnia Mike Prysock, odpowiedzialny za sektor lotnisk i portów morskich w Pelco by Schneider Electric.

Wzrok jest podstawowym zmysłem człowieka wykorzystywanym w krytycznych sytuacjach. Nawet gdy inna czujka sygnalizuje zdarzenie, człowiek i tak będzie chciał zweryfikować sytuację wizualnie, by upewnić się, że informacja jest prawdziwa – dodaje Eric Olson, wiceprezes ds. marketingu w PureTech Systems.

Najważniejszym elementem wizyjnej detekcji w ochronie obwodowej jest kamera. Najczęściej stosuje się kamery termowizyjne, które są odporne na problemy kamer światła widzialnego. Kamery termowizyjne są bardzo dokładne. Korzystanie w funkcji analitycznych obrazów światła widzialnego może prowadzić do licznych zwodniczych alarmów wynikających z rozproszenia światła i innych zjawisk, np. blasku reflektorów nocą czy ich odbić w deszczu lub kałużach. Termowizja jest na te problemy niewrażliwa. Jest niemal doskonałym detektorem osób – podkreśla John Romanowich, prezes SightLogix.

W wielu zastosowaniach kamery światła widzialnego współpracują z termowizyjnymi. Kamera termowizyjna służy do detekcji intruza, a obraz z tradycyjnej kamery stanowi uzupełnienie, dzięki czemu użytkownik może uzyskać więcej danych na temat obserwowanego obiektu – tłumaczy Romanowich. Zazwyczaj wykrycie obiektu przez kamerę termowizyjną uruchamia kamerę PTZ, która koncentruje się na obiekcie.
Połączenie detekcji termowizyjnej z obrotową kamerą PTZ ma na celu precyzyjne śledzenie zdarzenia i zebranie danych wizyjnych – dodaje Andrea Sorri, dyrektor ds. rozwoju biznesu w sektorze Infrastruktury Krytycznej w Axis Communications.

Bardziej inteligentne niż kiedykolwiek
Obrazy przekazywane z kamer są następnie poddawane analizie treści wizyjnej, której efektem może być wszczęcie alarmu po spełnieniu określonych uprzednio warunków. Dzisiejsze systemy analityczne są coraz bardziej inteligentne. Potrafią znacznie więcej niż tylko zainicjować alarm, gdy intruz wejdzie w określony obszar. Są w stanie uzależnić alarm od rodzaju wykrytego obiektu (człowiek, zwierzę, samochód) lub działania podejmowanego przez obiekt, np. podejrzane zachowanie, nieautoryzowane wejście z osobą uprawnioną czy upuszczenie przedmiotu.

Inne kierunki rozwoju obejmują możliwość wykonywania analizy obrazu na platformach będących w ruchu: na pojazdach, dronach czy łodziach, a także połączenia jej z detekcją z innych urządzeń ochrony obwodowej w celu poprawy niezawodności detekcji: radarami, systemem GPS, czujkami napłotowymi, detektorami wystrzału z broni palnej, urządzeniami kontroli dostępu lub działającymi w środowisku Internetu Rzeczy (IoT) – wylicza E. Olson. – Dostępność oprogramowania open source sieci neuronowych ma wpływ na rynek analizy obrazu. Głębokie uczenie się (deep learning) ma określone zastosowania w niektórych rodzajach detekcji wideo. Dowiedziono, że ma korzystny wpływ na zmniejszenie ryzyka fałszywych alarmów w tego typu systemach.

Dokładność detekcji zwiększa się, gdy kamera ma wbudowane mapowanie współrzędnych w przestrzeni, dzięki czemu potrafi określić odległość różnych obiektów w swoim polu widzenia. – Pies z odległości 10 m od kamery jest w przybliżeniu 250 razy większy niż człowiek oddalony o 300 m. Kamery bez wspomnianej funkcji „odbiorą” psa jako większy obiekt i uruchomią alarm, ignorując postać w oddali – wyjaśnia J. Romanowich. – Kamera z mapowaniem przestrzeni, przeliczając rozmiar obiektu na podstawie odległości, potrafi określić, że człowiek jest w rzeczywistości większy od psa i – ze względu na jego wielkość – uzna go za właściwy cel.

System inteligentnej analizy obrazu (VCA) może być zainstalowany w kamerach, na serwerach czy nawet w edge boxach, zależnie od zastosowania.
Dla użytkownika różnica sprowadza się zazwyczaj do wymaganego stopnia złożoności algorytmu detekcji albo potrzeby analizowania obrazu w wyższej rozdzielczości. Z powodu ograniczonej przestrzeni wewnątrz obudowy kamery algorytmy VCA instalowane w kamerach mają zwykle ograniczoną szybkość procesora, przepustowość danych i rozmiar dostępnej pamięci. Jeśli zależy nam na lepszej wydajności algorytmu, serwery zawsze będą najkorzystniejszym kosztowo rozwiązaniem – mówi E. Olson. – Edge boxy to świetna alternatywa, która plasuje się między rozwiązaniami opartymi na kamerze a serwerze. Te niewielkie, odporne na oddziaływania środowiskowe urządzenia, które instaluje się w pobliżu kamer, wykonują funkcje analityczne. Taka wydzielona moc obliczeniowa ma więcej możliwości w zakresie wydajności algorytmów i przepustowości danych.

W połączeniu z audio
Dla operatorów ujęcie intruza nie jest zwykle tak istotne jak jego odstraszenie, dlatego też obraz często jest łączony z dźwiękiem. Nasze głośniki sieciowe współpracują z systemem Axis Perimeter Defender. Uumożliwia to operatorom zdalny kontakt z osobami i powstrzymanie ich przed niepożądaną aktywnością. Głośnik może także odtwarzać nagrany uprzednio plik dźwiękowy, który jest uruchamiany ręcznie lub automatycznie w odpowiedzi na sygnał alarmowy – wyjaśnia A. Sorri. – Synergię tę można osiągnąć przy niewielkim wysiłku konfiguracyjnym, a każde z urządzeń pracuje autonomicznie i niezależnie, zapewniając redundancję.

Podobne rozwiązania automatycznych komunikatów audio oferuje PureTech Systems. Jednak zastosowanie zespołu głośników zewnętrznych to tylko jedna z możliwości.Dla bardziej rozbudowanych lub zaawansowanych układów rozwiązanie rozszerzone zawiera opcję zastosowania odstraszającego systemu audio dalekiego zasięgu (LRAD: Long-Range Audio Deterrent). System korzysta z funkcji dźwięku kierowanego, w którym skupia jego strumień bezpośrednio na intruzie. Stosując tę samą technologię auto trackingu, sterowaną przez analitykę obrazu, kierunkowy system LRAD skupia emitowany dźwięk na celu nawet wtedy, gdy ten się porusza. Jak sama nazwa wskazuje, urządzenia te mogą wywierać dodatkową presję na intruzie, wydając bardzo głośne, ukierunkowane i odstraszające dźwięki.

Na co zwracać uwagę
Dokonując wyboru rozwiązania ochrony obwodowej opartego na analizie sygnału wizyjnego, integratorzy powinni zwracać uwagę na kilka kluczowych elementów, jak cena, wydajność czy łatwość wdrożenia i użytkowania. Warto postawić na takie produkty, które są elastyczne i mogą obsługiwać elementy najlepsze w swojej klasie, jednocześnie dając możliwość integrowania z szeroką gamą urządzeń i systemów ochrony perymetrycznej firm trzecich, takich jak systemy zarządzania obrazem VMS, kontrola dostępu, czujniki napłotowe, radar i detekcja mikrofalowa – podsumowuje M. Prysock. Kluczowe jest jednak spełnienie wymagań i oczekiwań użytkownika.

Należy sobie zadać kilka pytań. Po pierwsze, czy rozwiązanie spełnia wymagania klienta dotyczące detekcji. Po drugie, w jaki sposób możliwości VCA wpisują się w konstrukcję systemu. Czy można go zintegrować z istniejącym oprogramowaniem do zarządzania obrazem i wykorzystać dostępne kamery, czy też wymagana jest rozbudowa? Czy system inteligentnej analizy obrazu jest oparty na urządzeniach brzegowych, serwerze, czy na obu tych rozwiązaniach? Warto też się zastanowić, czy system zapewnia odpowiedni stosunek jakości do ceny i czy oferuje użytkownikowi końcowemu możliwości rozwoju infrastruktury dozorowej w przyszłości – analizuje E. Olson.

Czujki (wciąż) są najważniejsze
W ochronie obwodowej do wykrywania zagrożeń lub intruzów nadal stosuje się czujki i sensory. Mogą być to czujki napłotowe, mikrofalowe lub światłowodowe kable sensoryczne – każdy typ opiera się na innej technologii detekcji. Coraz więcej usprawnień pojawia się w dziedzinie czujników światłowodowych. Poprawia się ich dokładność i zmniejsza liczba fałszywych alarmów.

Skala możliwości naszych światłowodowych czujników detekcji intruza pozwala przeanalizować sygnały z otoczenia, z odróżnieniem losowo rozproszonych zakłóceń wywołanych warunkami atmosferycznymi od zakłóceń skoncentrowanych, wywołanych przez rzeczywiste zagrożenia. W efekcie rośnie prawdopodobieństwo detekcji i zmniejsza się ryzyko alarmów zwodniczych – podkreśla Stewart Dewar, manager produktu w Senstar. – Czujniki światłowodowe pracują wyjątkowo dobrze na obszarach o wysokim prawdopodobieństwie występowania wyładowań elektrycznych – dodaje.
Technologie światłowodowe mają tę zaletę, że eliminują wszelkie zwodnicze alarmy wynikające z uderzeń piorunów lub wywołanych przez nie zniszczeń. Są zatem idealne do ochrony takich obiektów, jak elektrownie i stacje elektroenergetyczne, gdzie występują silne pola elektryczne – mówi S. Dewar.

Bernard Lee, wiceprezes ST Electronics, opowiada o czujnikach światłowodowych sprzedawanych pod marką AgilFence. Skuteczny napłotowy system ochrony obwodowej FIDS (Fence Instrusion Detection System) powinien określać, czy zakłócenia są obecne na długim odcinku ogrodzenia, co prawdopodobnie jest wywołane przez czynniki środowiskowe, takie jak deszcz lub silny wiatr. A jeśli zakłócenia występują na jednym przęśle? Wtedy prawdopodobnie mamy do czynienia z włamaniem. Aby takie rozwiązanie zadziałało, czujniki trzeba rozlokować w niewielkich odstępach – wyjaśnia B. Lee.
System ochrony obwodowej AgilFence wykorzystuje technologię światłowodowej siatki Bragga (FBG: Fibre Bragg Grating), w której czujniki są wbudowane bezpośrednio w kabel światłowodowy. Montujemy jeden czujnik FBG co kilka metrów, aby obejmował 2–3 przęsła ogrodzenia, w zależności od jego typu. Zapewnia to dokładność detekcji równoważną odstępom pomiędzy czujnikami FBG, każdy z nich jest bowiem odrębny. Ten czujnik, którego długość falowa najbardziej odbiega od wartości bazowej, wskazuje najbardziej prawdopodobne miejsce włamania. Ponadto rozmieszczone w terenie czujniki FBG generują dane wejściowe dla algorytmów przetwarzania sygnału, umożliwiając lepsze dostrojenie szumów tła w rzeczywistym środowisku pracy. W efekcie nasz system pracuje prawidłowo nawet w trudnych warunkach atmosferycznych.

Czujniki bywają drogie, więc coraz więcej dostawców oferuje rozwiązania o niższym całkowitym koszcie systemu. Nasz kabel światłowodowy z wbudowanymi czujnikami FBG w działaniu wykorzystuje wiązkę światła. Nie wymaga źródła zasilania ani urządzeń elektronicznych na kontrolowanym terenie. Nie jest także potrzebny kabel sygnałowy. Przecięcie kabla wywołuje natychmiastowy alarm, a jego naprawa polega na zespawaniu spawarką światłowodową bez potrzeby wymiany całego kabla – wyjaśnia B. Lee. – Kabel FBG jest wbudowany w system o solidnej architekturze, wykorzystującej wielokanałowe urządzenie nasłuchujące FBG. Każdy kanał jest odizolowany od pozostałych. Przecięcie kabla w jednym miejscu nie ma wpływu na pozostałe kanały, które nadal działają bez przeszkód. Podobnie naprawa jednego kabla nie wpływa na pracę pozostałych kanałów. Jesteśmy obecnie jedyną firmą w branży, która używa tej technologii w ochronie obwodowej na szeroką skalę.

Radar zdobywa popularność w ochronie obwodowej
Radary są coraz częściej wybierane jako alternatywa do ochrony obwodowej, zapewniają bowiem doskonałą skuteczność w konkurencyjnej cenie.
Radar wykrywa i wyznacza odległości za pomocą fal radiowych (Radio Detection and Ranging), działa więc jak aktywny detektor. Wysyła do otoczenia sygnały i „nasłuchuje” powracającą do niego energię. Jeśli w jego zasięgu znajdzie się obiekt, którego wcześniej tam nie było, wykrywa ten fakt i przekazuje informację operatorowi.

W porównaniu do innych rodzajów czujek, które wykrywają obecność intruza, radar zapewnia więcej informacji na temat obiektu. W zależności od sposobu zarządzania radarem pozyskane dane można przekształcić w informacje o ruchu, jego kierunku, prędkości, odległości i orientacji w przestrzeni – wyjaśnia Martin Maidhof z Działu Bezpieczeństwa Biznesowego w InnoSenT. Radar jest niewrażliwy na działanie różnych czynników środowiskowych.

To bardzo stabilna technologia, zapewniająca działanie bez względu na warunki atmosferyczne – dodaje M. Maidhof. – Dla radaru odbicie światła, pył, mgła czy deszcz nie stanowią żadnego problemu.

Koszty serwisowania radaru są względnie niskie, wymagane jest jedynie ich okresowe czyszczenie. Co ważne, radar może objąć swoim zasięgiem duże obszary – od kilku metrów do nawet kilku kilometrów. Jest zatem rozwiązaniem ekonomicznym w porównaniu do innych technologii. Zdaniem ekspertów koszt kilku radarów monitorujących 15–20 km ogrodzenia może być nawet o połowę mniejszy od kosztu zamontowania wysokiej jakości kamer. Ponadto radar odciąża operatorów, którzy nie muszą przez cały czas wpatrywać się w monitory. Nie oznacza to jednak, że użytkownicy powinni zrezygnować z kamer dozorowych – obraz z nich umożliwia wizualną weryfikację wykrywanych obiektów. System radarowy zintegrowany z kamerami optymalizuje ochronę obwodową, zapewniając użytkownikowi detekcję i weryfikację. Coraz ważniejsza na rynku staje się współpraca techniki radarowej z innymi, np. z telewizją dozorową. Korzyścią takiego podejścia jest wykorzystanie zalet obu tych rozwiązań – liczba fałszywych alarmów zostanie ograniczona, a przy tym poprawi się wydajność systemów – podkreśla Maidhof.