Soluzioni di archiviazione dati per la videosorveglianza

Introduzione

La crescente domanda in materia di sicurezza e protezione di asset, persone e proprietà intellettuale, unita alla disponibilità di nuove tecnologie e sensori intelligenti, sta favorendo la diffusione e l’adozione delle soluzioni di videosorveglianza (surveillance) in numerosi contesti applicativi. Il formato video, uno dei metodi maggiormente utilizzati per l’archiviazione e la memorizzazione dei dati, richiede un’appropriata capacità di storage. La domanda di soluzioni per il data storage affidabili e scalabili richiede un’attenta progettazione del sistema di videosorveglianza, il quale deve basarsi su soluzioni per la memorizzazione specializzate, in grado di offrire elevata capacità di archiviazione e funzionalità avanzate appositamente progettate per DVR, NVR, CCTV, IPTV e altri mezzi di sorveglianza.

Videosorveglianza intelligente

L’acquisizione, memorizzazione e successiva elaborazione dei contenuti non hanno soltanto finalità legate alla sicurezza, ma consentono anche di ricavare preziose informazioni quali: comportamento degli acquirenti nei punti vendita, gestione dei punti nevralgici per il traffico o miglioramento dell’efficienza nelle operazioni industriali. Oggi, l’obiettivo della videosorveglianza non si limita più all’archiviazione dei dati (che rimane comunque il requisito primario e imprescindibile di ogni soluzione di surveillance), ma offre l’opportunità di utilizzare i dati acquisiti per altre funzionalità e scopi. Ciò è reso possibile dalla disponibilità di opportune applicazioni software di video analisi, le quali permettono di processare in tempo reale il segnale video acquisito, realizzando a tutti gli effetti un sistema di videosorveglianza intelligente.

Le telecamere con analisi video integrata sono oggi una realtà. Si tratta di prodotti di elevata qualità ed affidabilità che integrano una componente ottica con una elettronica di tipo embedded, oltre a un’eventuale componente elettromeccanica per consentire la rotazione del sensore ottico (come avviene, ad esempio, nelle telecamere dome). Dispositivi di questo tipo includono algoritmi di video analisi che offrono funzionalità avanzate, tra cui il rilevamento e il tracciamento di persone o oggetti in movimento. Grazie agli enormi progressi compiuti nel settore IoT (Internet of Things) e con la sempre più capillare diffusione della tecnologia “smart building”, è oggi possibile collegare in rete un’ampia gamma di dispositivi per formare ecosistemi intelligenti. Questi includono le telecamere con video analisi, le quali offrono il potenziale per rendere abitazioni, strutture industriali ed edifici commerciali non solo più sicuri, ma anche più efficienti. Questi sviluppi nella tecnologia delle telecamere consentono oggi di realizzare una video analisi intelligente grazie alla raccolta e alla memorizzazione di enormi quantità di informazioni. Opportuni algoritmi software integrati nei dispositivi sono in grado di eseguire una analisi video intelligente, processando in tempo reale i dati e attivando azioni appropriate, come la generazione di un allarme o la notifica di una potenziale intrusione nell’area controllata.



Acquisizione ed elaborazione dei dati di videosorveglianza

Con l’emergere dell’infrastruttura IoT, le telecamere di videosorveglianza non sono più limitate ad applicazioni come aeroporti, stazioni, industrie, banche e uffici. Al contrario, sono diventate parte integrante di esercizi commerciali, smart city e smart home allo scopo di raccogliere e analizzare i Big Data. I sistemi di videosorveglianza con analisi video sono in grado di monitorare ogni attività che ha luogo nello spazio di copertura, 24 ore su 24, 7 giorni su 7. Queste applicazioni supportano funzionalità avanzate come riconoscimento facciale, HDR (High Dynamic Range) e tecnologia RGB-IR e richiedono pertanto sensori ad alta risoluzione, elevata qualità dell’immagine ed eccellenti prestazioni anche in condizioni di scarsa illuminazione. Oltre ai sensori richiesti per l’acquisizione del video, sono spesso utilizzati dei processori per l’elaborazione delle immagini (Image Signal Processor) in grado di applicare correzione del colore, bilanciamento automatico della luminosità e compressione video al fine di ottimizzare lo spazio per l’archiviazione dei dati. I sistemi per la sorveglianza commerciali richiedono una tecnologia di compressione ad alta risoluzione che consenta l’acquisizione, la trasmissione e l’analisi video con formato 4K. La videosorveglianza intelligente consente connessioni su scala globale, il punto di incontro tra mondo fisico e digitale che funge da catalizzatore per la trasformazione digitale e intelligente dell’industria.

Una tecnologia che ha introdotto una profonda trasformazione in numerose applicazioni elettroniche, inclusa la videosorveglianza, è l’intelligenza artificiale (IA). La disponibilità di sistemi embedded sempre più performanti ha permesso l’implementazione di potenti e sofisticati algoritmi di deep learning, incrementando l’intelligenza e l’autonomia di questi sistemi, che, basandosi sull’analisi e successiva elaborazione dei dati acquisiti, oggi sono in grado di assumere decisioni di alto livello. Il deep learning si basa sull’utilizzo delle reti neurali, vere e proprie connessioni di modelli di neuroni che mimano il comportamento dell’encefalo umano. Queste reti, opportunamente “addestrate” tramite una fase di apprendimento offline in cui imparano a riconoscere e classificare gli oggetti, consentono poi di processare in tempo reale i frame acquisiti dalle telecamere per operare rilevamento e tracciamento del movimento, riconoscimento facciale e altro ancora. Il deep learning ha rivoluzionato il settore della videosorveglianza, trasformandolo da un sistema di semplice acquisizione video a uno di consapevolezza dei dati (data awareness). Dalla sola registrazione video, alla consapevolezza dei dati multidimensionali: telecamere avanzate per la videosorveglianza e deep learning consentono oggi una convergenza dei dati per realizzare un data awareness a 360 gradi di persone, oggetti, veicoli, ambiente e comportamenti, estraendo dati multidimensionali al fine di ottenere un valore reale e fornire un grado di protezione e sicurezza completo.

Le recenti misure in materia di distanziamento sociale e limitazione degli assembramenti, adottate a livello globale al fine di contenere e limitare la diffusione della pandemia da Coronavirus, possono essere gestite efficacemente dai più moderni sistemi di videosorveglianza basati su telecamere intelligenti e algoritmi di deep learning, supportati in queste applicazioni da opportuni sensori per il rilevamento della distanza, come LiDAR o radar a infrarossi. Questi sistemi avanzati includono sofisticati algoritmi software in grado di rilevare se gli utenti che accedono a una struttura videosorvegliata stanno mantenendo le distanze di sicurezza e indossano un’adeguata protezione facciale. Ulteriori applicazioni della videosorveglianza intelligente includono il conteggio e il rilevamento del flusso di persone, due aspetti che aiutano a migliorare la progettazione di edifici o ingressi in termini di posizionamento dei mobili o rimozione di ostacoli che causano strozzature alla base delle scale mobili, nelle trombe delle scale o nei principali punti di accesso.

Soluzioni di memorizzazione locale dei dati nella videosorveglianza

Uno dei fattori che incide maggiormente sulle prestazioni e sull’affidabilità di un sistema di videosorveglianza è la capacità di memorizzazione dei dati, unita alla tecnologia utilizzata per implementare i dispositivi di archiviazione. Per supportare efficacemente funzionalità avanzate come analisi e riconoscimento delle immagini in tempo reale, gli attuali sistemi di sorveglianza video devono disporre di soluzioni per lo storage affidabili e con elevata capacità.

Particolarmente adatte al settore della videosorveglianza sono le schede di memoria di grado industriale, le quali sono in grado di offrire elevata robustezza, affidabilità, range di temperatura esteso e lunga durata. Progettate e testate per resistere alle condizioni ambientali più severe, le schede di memoria industriali includono funzionalità come il monitoraggio dello stato di integrità (particolarmente utile per una manutenzione proattiva), l’aggiornamento automatico della lettura per garantire l’integrità dei dati e il blocco in scrittura per consentire la riservatezza dei dati. Le operazioni di lettura e scrittura ad elevata velocità consentono flussi video a bit rate molto elevato per applicazioni di gestione ed elaborazione delle immagini, come videosorveglianza e IoT industriale. Basati su una tecnologia di archiviazione flash avanzata, i dispositivi di archiviazione embedded iNAND e.MMC (Figura 1) sono progettati per supportare le richieste di dati delle più avanzate applicazioni industriali, tra cui i sistemi di videosorveglianza. Le unità di memoria flash iNAND offrono prestazioni affidabili anche nelle condizioni ambientali più estreme, incluso il range di temperature esteso -40°C a +85°C.

Figura 1: una scheda di memoria iNAND e.MMC

Gli hard disk per videosorveglianza rappresentano lo strumento più adatto per la memorizzazione di elevate quantità di dati. La serie WD Purple Hdd di Western Digital (Figura 2) include hdd per videosorveglianza progettati per un funzionamento continuativo 24/7 con elevato numero di telecamere ad alta definizione (fino a 64). Le unità WD Purple hanno capacità comprese tra 8 TB e 18 TB e sono progettate per supportare gli algoritmi deep learning di intelligenza artificiale con un tasso di workload fino a 360 TB/anno e fino a 16 canali IA per l’analisi dei dati. Basati sulla tecnologia proprietaria AllFrame AI, gli hard disk della serie WD Purple consentono non solo la registrazione dei dati provenienti da 64 telecamere, ma supportano ulteriori 32 flussi per l’analisi video tramite deep learning. La tecnologia sviluppata da Western Digital migliora la qualità della registrazione e aiuta a ridurre gli errori, la pixelizzazione e le interruzioni video che possono verificarsi in un sistema di videosorveglianza.

Figura 2: un hdd della serie WD Purple di Western Digital

Espressamente progettata per soluzioni di videosorveglianza e appartenente alla stessa famiglia di hdd WD Purple, è la scheda microSD in grado di soddisfare i più stringenti requisiti legati a robustezza, affidabilità e prestazioni. Grazie alla sua elevata affidabilità e alla capacità fino a 256 Gbyte, la scheda microSD WD Purple fornisce uno storage di lunga durata per i flussi video acquisiti dalle telecamere. La funzionalità di monitoraggio dello stato della scheda consente inoltre di gestire preventivamente il processo di archiviazione. La scheda offre prestazioni e affidabilità superiori per soddisfare le esigenze di registrazione video continua ad alta definizione 24 ore su 24, 7 giorni su 7, richieste dalle più moderne applicazioni di sorveglianza. Basata sulla tecnologia flash 3D NAND, la scheda è in grado di adattarsi a ogni condizione climatica, grazie alla sua resistenza all’umidità e al range di temperature esteso, da -25°C a +85°C.



Conclusioni

I sistemi per la videosorveglianza di ultima generazione incorporano sensori e funzionalità avanzate, spesso basate su algoritmi di intelligenza artificiale, come le tecniche di deep learning. Per supportare queste funzionalità innovative, i sistemi di videosorveglianza intelligenti richiedono soluzioni di data storage in grado di funzionare 24/7 garantendo elevate prestazioni, affidabilità e robustezza in ogni condizione operativa.

Stefano Lovati
Dopo aver conseguito la laurea in Ingegneria Elettronica al Politecnico di Milano, Stefano ha iniziato a lavorare, inizialmente, come progettista digitale e sviluppatore firmware. Negli anni ha maturato una solida esperienza nella progettazione di sistemi embedded, anche con prestazioni real-time, con applicazioni nei settori avionico, trasporti e telecomunicazioni. Stefano ha una profonda passione per tutto ciò che riguarda le tecnologie elettroniche e l'innovazione in generale, curando nel tempo libero la stesura di alcuni articoli tecnici inerenti il mondo dell'elettronica.