Progettazione

Introduzione

La progettazione di un sistema di videosorveglianza è un’attività che richiede competenze specifiche ed il rispetto delle normative di riferimento.
Per definire gli aspetti progettuali di un sistema di videosorveglianza, si dovrà innanzitutto far riferimento alle esigenze di protezione/sorveglianza espresse dall’Ente appaltante, ai vincoli esterni (ed in quanto tali cogenti) ed alle caratteristiche del sito da proteggere, onde determinare la migliore soluzione tecnologica applicabile.
Le norme tecniche da rispettare nella progettazione, realizzazione e gestione dei sistemi di videosorveglianza appartengono alla serie CEI EN 62676, le quali affrontano otto temi di standardizzazione, dai requisiti generali di sistema fino ai protocolli e metodi di misurazione delle performance delle unità di ripresa.
Inoltre, i sistemi di  videosorveglianza rientrano nel campo di applicazione sia della Legge 186/68 che del più recente DM 37/08; come tali sono soggetti, tra l’altro, all’obbligo di progettazione e realizzazione a regola d’arte. Infine sono soggetti ai provvedimenti del Garante della Privacy.
Quali sono, dunque, i passi necessari per progettare una soluzione relativa ad un impianto di videosorveglianza?
Si parte dalla definizione dei fattori di merito di un progetto:

• Scalabilità
• Flessibilità
• Integrabilità
• Standardizzazione
• Compatibilità 
• Facilità d’uso
• Facilità di manutenzione

Considerando un impianto esteso su un’area cittadina, andranno analizzati i seguenti macro gruppi progettuali:

1. Punti di ripresa  e trasmissione dei flussi video
2. Stazioni di monitoraggio intese come centri nei quali esiste almeno un punto di osservazione
3. Centrali operative  dotate di tutti gli apparati per ricezione e gestione dei flussi video (decoder, NVR, piattaforme SW per la gestione completa e configurazione

Entrando nello specifico della norma CEI EN 62676 si evidenziano gli step da seguire per rendere conforme un sistema di videosorveglia alla regola dell’arte: 

1. VALUTAZIONE DEL RISCHIO
2. STESURA DEI REQUISITI OPERAZIONALI
3. SCELTA DEI COMPONENTI
4.  VALUTAZIONE DELLE PERFOMANCE
5. ARCHIVIAZIONE VIDEO E MODALITA’ DI ESPORTAZIONE
6. STRUMENTI DI VISUALIZZAZIONE E CONTROL ROOM
7. PIANIFICAZIONE DEI TEST

Valutazione del rischio

La valutazione del rischio si articola su 5 punti principali:

• COSTO DELLA PERDITA ovvero la valutazione e quantificazione relativa alla perdita o il danneggiamento di un bene in termini di valore fisico e morale, ma anche valore di interruzione dell’attività a causa della sottrazione dello stesso.
• VARIABILITA’ DEL SITO che tiene in considerazione le misure di sicurezza già presenti nel sito ed eventuali “criticità” conosciute o emerse a causa di condizioni ambientali che possono alterare i parametri di sicurezza originali.
• OCCUPAZIONE E ACCESSIBILITA’ per la  definizione della tipologia dei soggetti transitanti nelle aree videosorvegliate (esempio lavoratori o residenti, anziani o giovani, etc.)  e del tipo di  presidi  (aperto al pubblico o privato). La verifica si estende anche su eventuali aree sosta di automezzi.  
• STORICO DI FURTI è un elemento determinante per studiare i punti deboli del sito e rafforzare le misure attuative di sicurezza. E’ utile anche per determinare le tempistiche di intervento.

E’ opportuno relazionare la valutazione del rischio allegando pesi specifici alla gravità delle variabili studiate. Deve riportare le attente valutazioni eseguite anche durante le fasi di sopralluogo.
Se riportate in tabella, le valutazioni, saranno sicuramente più rapide e sarà più facile attuare misure specifiche anche in funzione dei costi che ne derivano.

Esempio di tabella derivante dalla valutazione del rischio 

• SOPRALLUOGO: Il sopralluogo deve essere eseguito in diverse fasi, perchè soggetto alle variabili ambientali e a quelle funzionali del sito da proteggere. E’ importante infatti valutare anche come e quanto cambiano le condizioni di LUCE e di occupazione del sito durante il giorno e la notte. Pertanto ci si potrebbe attenere alla seguente CHECK LIST:
  • PRESA VISIONE Intero stabile o area da proteggere, zone sensibili derivanti dalla valutazione del rischio o ipotizzate
  • ANGOLI DI RIPRESA segnati su pianta 
  • ALTEZZA DI INSTALLAZIONE utile per determinare la focale e il fattore di forma del corpo camera
  • PROFONDITÀ di ogni scena
  • RISOLUZIONE da applicare in funzione dello SCOPO della telecamera: MDORI (Monitoring, Detect, Observe, Recognize, Identify)
  • ILLUMINAZIONE di giorno e di notte , possibilmente con i valori percepiti di Lux per determinare la sensibilità del corpo camera
  • VANI TECNICI primari e secondari per l’eventuale infrastruttura di rete
  • DISTRIBUZIONE ELETTRICA ATTUALE per progettare anche il sistema di alimentazione se POE o se tramite Power box solari o a ciclo lampione (es.sfruttando alimentazione pubblica illuminazione
  • EVENTUALI PUNTI DI TRASMISSIONE RADIO, per aggirare ostacoli o vincoli di distanze
  • PUNTO DI VISUALIZZAZIONE E GESTIONE DEI FLUSSI VIDEO
  • CAPACITÀ di banda della rete internet ed eventuale presenza di indirizzi IP statici pubblici per la gestione completa da remoto

Stesura dei requisiti operazionali

I requisiti operazionali rappresentano il cuore dell’impianto, ovvero tutta l’ingegneria e le fasi di progetto dell’impianto, prodotte in forma di “fascicolo” e sottoscritte dalle parti interessate: committente, progettista, installatore e eventuale utilizzatore dell’impianto.

Gli elementi che compongono il fascicolo fanno riferimento a:

• Esito della valutazione del rischio, in cui sono contenuti gli elementi principali da proteggere a seguito del sopralluogo. Comprende la valutazione finale del rischio
• Dati derivanti dal sopralluogo ovvero la redazione di planimetrie e schemi a blocchi con i relativi layout e  l’evidenza dei punti di ripresa delle telecamere
• Scopo dell’impianto che tiene in considerazione le esigenze della committenza
  
• Definizione delle aree da sorvegliare che comprendono le linee guida progettuali (controllo targhe, viabilità, flussi, etc.)
• Target che includono le prestazioni attese degli apparati che compongono il sistema di videosorveglianza. E’ importante stabilire, a seconda dello scopo, il valore di definizione dell’immagine per definire il livello di sorveglianza suddiviso in:
  • MONITORARAGGIO:  Rilevare la presenza del target, nonché direzione e  velocità movimento
  • RILEVAMENTO: Determinare chiaramente e rapidamente la   presenza di un target
  • OSSERVAZIONE: Rilevare le caratteristiche del target, come indumenti   ed accessori
  • RICONOSCIMENTO: Riconoscere individui e relativi tratti somatici
  • IDENTIFICAZIONE: Identificare l’individuo oltre ogni ragionevole dubbio
  • VERIFICA: rilevare informazioni di dettaglio quali, ad esempio, colore degli occhi, scritte sugli indumenti, etc.

Condizioni ambientali e resilienza intesa come la capacità del sistema a  continuare  ad operare in condizioni avverse o di guasto a diversi livelli

Tempistiche riferite a quando e quanto il sistema deve videoregistrare, e quando il sistema deve inviare notifiche per eventuali eventi di allarme. Sono altresì importanti i valori relativi ai tempi di risposta del sistema. In taluni casi il real-time video e/o la reazione al comando delle PTZ sono caratteristiche fondamentali richieste al sistema tvcc dalla committenza; ai fini progettuali l’eventuale richiesta di LATENZA ZERO  deve essere chiarita a monte perché comporta scelte impiantistiche differenti: Analogico/IP, compressione H265+, bitrate, switch gigabit con rame e/o distribuzione in fibra, NVR-DVR dedicati.
Monitoraggio e archiviazione per indicare da chi e da dove, il sistema deve essere gestito, cosa videoregistrare e relative tempistiche di archiviazione.
Punto focale della progettazione è lo scopo dell’impianto, derivante dalle esigenze della committenza e dal risultato dell’analisi del rischio , correlato alla fattibilità del sistema in termini tecnici ed economici.

Scelta dei componenti

I principali componenti di un sistema di videosorveglianza fanno riferimento a tre macro insiemi:

• Unità di ripresa (telecamere) 
• Vettori ed infrastruttura  di comunicazione (switch, ponti radio, soluzioni cablate in rame o fibra ottica)
• Apparati di videoregitrazione e storage

Unità di ripresa

E’ importante definire le principali caratteristiche delle unità di ripresa. Tra quelle di rilevo, per operare correttamente nella scelta dei dispositivi, si evidenziano: 

• FATTORE DI FORMA: DOME, BULLET, TURRET, PTZ
• LENTE: fissa, varifocal, varifocal motorizzata,  Zoom
• WDR Wide dynamic range (espresso in db)
• IR max distanza e soglia di accensione (Smart IR)
• DNR Digital noise reduction: riduzione digitale del rumore dell’immagine 
• 2D riduce rumore dovuto alla bassa illuminazione
• 3D riduce rumore dovuto al movimento di oggetti
• Risoluzione in Mpx
• Tipologia VCA
• Integrazione su differenti sistemi (Protocollo ONVIF e sdk o stringhe http)
• Eventuale SD a bordo
• Audio IN/OUT – Microfono integrato – IN/OUT Allarmi
• Alimentazione POE

Per la definizione del fattore forma è bene sapere che le telecamere si classificano partendo proprio dalla loro forma che varia non solo per esigenze estetiche ma  ne contraddistingue utilizzo ed applicazione.

Di seguito si elencano i principali fattori di forma:

Esempio:
IP65: 6 totalmente protetto contro la polvere
5 protetto contro i getti d’acqua

La norma CEI EN 60529 definisce il grado IK degli involucri delle unità di ripresa
Il grado di protezione IK, indicato dal costruttore (e certificato da ente accreditato) specifica fino a che impatto il componente mantiene il suo grado IP.
Es. Una telecamera IP67 IK10 mantiene il suo grado IP resistendo a impatti di 20 Joule: impatti generati da un peso di 5Kg che cade da un’altezza di 40 cm

Per la scelta delle telecamere andrà posta particolare attenzione sul tipo di ottica utilizzata.
I parametri FOV (Field of view) orizzontali e verticali sono strettamente legati alla dimensione della focale della telecamera e rappresentano i limiti di copertura dell’ottica.
Nella seguente tabella sono rappresentati i FOV per le ottiche di maggior consumo:

ES: Ottica fissa 2,8mm:
FOV Orizzontale = 101°
FOV Verticale = 55°

Trasmissione e alimentazione

Nelle installazioni tradizionali che prevedono una rete cablata tramite cavi LAN, le telecamere sono alimentate per mezzo di switch POE (Power Over Ethernet). È una tecnica che permette di alimentare le unità di ripresa IP utilizzando lo stesso cavo che li collega ad una rete locale Ethernet.
È importante verificare le caratteristiche delle telecamere per la verifica della compatibilità come riportato nella seguente tabella.

Il sistema di trasmissione e collegamento più diffuso utilizzato fino pochi anni fa per applicazioni CCTV analogiche è di fatto il cavo coassiale. In fase di progettazione è possibile valutare la migrazione verso soluzioni IP passando anche attraverso il recupero di cavi esistenti quali RG59.
Per recuperare il cablaggio di un pre-esistente sistema analogico, si possono utilizzare trasmettitori EOC (Ethernet Over Coax) che consentono di connettere una telecamera IP tramite cavo coassiale.
Di norma occorrono due moduli collegati alle estremità del cavo coassiale RG59 con connettori BNC.
Esistono modelli di trasmettitori ethernet su cavo coassiale in grado di fornire alimentazione POE verso la nuova telecamera IP. Attraverso l’utilizzo di un cavo coassiale standard in buono stato è possibile raggiungere distanze fino ai 1.000 mt., in ogni modo le prestazioni dipendono dalla qualità in cui si trova il cavo.
Anche il traffico di rete è funzione della distanza può variare da 100Mbps per distanze di 400mt fino a 10Mbps per tratte fino a 1000 mt..
Esistono soluzioni intermedie che consentono di veicolare segnali ad alta definizione su un tradizionale cavo coassiale.
Si tratta delle tecnologie HD-CVI HD-TVI e AHD che permettono di trasmettere, su cavo coassiale, anche a lunga distanza, i segnali video non compressi fino alla risoluzione 4K, senza latenze.
Nella stragrande maggioranza dei casi, si può, infatti, riutilizzare il cablaggio esistente e sostituire solo le telecamere e il DVR con un dispositivo Ibrido, soluzione, quest’ultima, capace di meglio adattarsi ad impianti preesistenti grazie alla possibilità di accettare flussi vide CVBS, HD-CVI HD-TVI, AHD e anche IP.

Apparati di videosorveglianza e storage

La scelta di un apparato di videoregistrazione e storage viene effettuata in base a specifiche prestazioni tecniche opportunamente previste nel fascicolo progettuale. Tra quelle di rilievo, per operare correttamente nella scelta dei dispositivi, si evidenziano: 

•   Analogico (DVR) – IP (NVR) Numero canali, Ibrido (analogico + IP)
•   Numero canali
•   Limiti dei canali ( tipologia e codifica massima per canale)
•   Banda passante ingresso e uscita
•   Numero massimo Hdd, capacità max cad. eventuale RAID*
•  Output video
•  Numero porte di rete
•  Switch PoE a bordo

*RAID= Reduntant Array of Indipendent Disks  (ovvero insieme ridondante di dischi indipendenti). E’ una  modalità di gestione degli hard disk utilizzati per aumenti di capacità disponibile e per rendere resiliente il sistema alla perdita di uno o più dischi e poterli rimpiazzare senza interrompere il servizio. 

In fase progettuale è importante definire la capacità di registrazione e l’eventuale ridondanza. 

Valutazione della performance

E’ di fondamentale importanza, nella progettazione di un sistema di videosorveglianza, definire le caratteristiche funzionali di trasmissione del flusso video (video performance come citato nella norma CEI EN 62676-4).

I fattori che determinano la video performance  sono i seguenti:

• RISOLUZIONE (in Megapixel)
• FRAME RATE Frequenza di cattura di fotogrammi; deve essere individuata per ogni telecamere a seconda della velocità di attraversamento ipotizzata del target e della dimensione di inquadratura. Il produttore di default dichiara il frame rate max per risoluzione
• BITRATE: quantità di dati espresse in Mb contenute in un video di un secondo 

Archiviazione video e modalità di esportazione

La norma  CEI EN 62676 non vincola la durata o le modalità di registrazione ma chiede di descriverle nel fascicolo dei requisiti operazionali. Sarà necessario definire  il formato di compressione video utilizzato, le caratteristiche funzionali delle registrazioni, nonché i metodi di esportazione.
I requisiti di storage di un sistema di videoregistrazione digitale devono essere stimati prima dell’installazione del sistema al fine di definire la capacità appropriata per singoli HD. E’ indispensabile prevedere una capacità di memoria sufficiente per  evitare di compromettere sia la qualità di immagine che i tempi di conservazione.
Nei sistemi TVCC ci sono diverse modalità di archiviazione:

Scheda  SD a bordo camera
Questa soluzione ha il vantaggio di essere economica e indipendente da vettore di trasmissione. 

Hard Disk a bordo NVR
Questa soluzione garantisce un’ampia capacità di archiviazione con possibilità di sistemi di bakcup e ridondanza

Altre modalità di registrazione prevedono:

• Registrazione ridondata su NAS esterno
• Registrazione ridondata su VSS locale o in rete geografica
• NVR «online» in backup con registrazione ridondante

Per incrementare il livello di sicurezza è possibile criptare i flussi video.
La cifratura delle immagini, è il processo di protezione tramite il quale si impedisce a soggetti terzi, non autorizzati, la visione delle immagini delle telecamere.
Le tecnologie moderne solitamente permettono  l’abilitazione della cifratura con un semplice flag, grazie al quale la visione della telecamera su qualsiasi dispositivo , anche disponendo delle credenziali di accesso alla telecamera stessa, è protetta per mezzo di «password di cifratura», oppure è possibile visionare la suddetta telecamera su software predisposto dall’autore della cifratura stessa.

I flussi video delle telecamere, oltre a contenere le immagini, possono anche inviare i metadati relativi alla videoanalisi. Secondo la CEI EN 62676 è necessario indicare, nel fascicolo di progetto, la metodologia di trasmissione dei metadati e il componente che li riceve e li analizza (es. NVR o software di terze parti).

FORMATO DI COMPRESSIONE
La compressione dati viene utilizzata sia per ridurre le dimensioni di un file, e quindi lo spazio necessario per la sua memorizzazione, sia per ridurre l’occupazione di banda necessaria in una generica trasmissione dati digitale e la trasmissione del flusso video della telecamera.
I formati di compressione più comuni adottati in larga scala sono H.264, H264+,  H.265 e H265+.

Strumenti di visualizzazione e control room

CONTROL ROOM
In fase di progettazione è necessario dimensionare opportunamente la control room. Il punto viene ripreso nel capito xxx della guida.

Piano dei test

I test devono essere pianificati per:

• Supportare l’accettazione dell’impianto installato
• supportare la verifica periodica del sistema 

Documentazione finale di impianto

Al termine dell’intero processo di realizzazione del sistema di videosorveglianza sarà cura del progettista e dell’installatore fornire il fascicolo con la documentazione finale di impianti completa di:

• Relazione tecnica completa di requisiti operativi
• Planimetrie di progetto
• FAT = Accettazione dei test di prodotto (quelli iniziali a cura del produttore) e accettazione da parte del cliente finale
• Copia del contratto controfirmato
• Copia del contratto di manutenzione
• Copia dei manuali, delle procedure e delle credenziali
• Stampa di ogni schermata per telecamera
• Dichiarazione di Conformità

In fase di consegna lavori è necessario prevedere un piano di manutenzione ordinaria necessario al mantenimento, nel tempo, delle prestazioni del sistema. La cadenza di manutenzione preventiva è stimata con cadenza annuale e prevede in forma schedulata ispezioni su: 

• Numero, tipologia e funzionalità di telecamere
• Cavi (ispezione visiva pozzetti e canaline)
• Supporti di fissaggio
• Qualità immagine
• Pulizia lenti
• Parti meccaniche in movimento
• Monitor e registrazioni
• Ricezione allarmi e attuazioni
• Luci e suoni supplementari
• Controllo performance del sistema