Охрана периметра солнечных электростанций: как сократить количество ложных срабатываний, затраты на развертывание и выявить «слепые зоны»

Обеспечение периметровой защиты очень крупных и часто удаленных солнечных электростанций, как правило, является чрезвычайно сложной и дорогостоящей задачей. В этом блоге рассматривается новая многоуровневая модель защиты, использующая оптоволоконные кабели для снижения нагрузки на инфраструктуру, повышения точности и экономии средств.

Солнечная электростанция (также известная как солнечный парк или фотоэлектрическая электростанция) — это крупномасштабная установка солнечных панелей, предназначенная для выработки электроэнергии для сети. В отличие от бытовых солнечных электростанций, солнечные электростанции занимают обширные территории открытой местности — одна только установка мощностью 100 МВт может покрыть до 400 акров — и включают в себя тысячи солнечных панелей, инверторы и разветвлённые сети медных кабелей. Эти объекты являются одними из самых ценных активов в энергетическом секторе, однако они часто расположены в отдалённых районах, остаются без присмотра после наступления темноты, без освещения и без персонала на месте.

Кражи, вандализм и несанкционированный доступ представляют собой реальные и растущие риски. По оценкам, в Европе ежегодно происходит около 5000 крупных краж солнечных батарей . Только в Великобритании за первые восемь месяцев 2024 года было зафиксировано не менее 70 случаев краж на солнечных электростанциях , причем более 20% инцидентов связаны с кражей более 20 километров медного кабеля. Сама среда — удаленность, темнота, обилие дикой природы, подверженность суровым погодным условиям — делает эффективную охрану периметра солнечных электростанций чрезвычайно сложной задачей.

Почему традиционные системы безопасности на солнечных электростанциях выходят из строя?

Наиболее распространенный подход к системам безопасности солнечных электростанций включает в себя инфракрасные лучи, электрические ограждения и плотное расположение камер вдоль ограждения. На бумаге это охватывает основные аспекты. Однако на практике каждая технология имеет свои специфические недостатки, которые отражают распространенные ошибки в обеспечении безопасности солнечных электростанций.

Например, инфракрасные лучи и электрические ограждения могут обеспечивать зональное обнаружение, но зона покрытия, как правило, прерывистая. Углы, перепады высот и переходы между воротами создают пробелы, которые найдет целеустремленный злоумышленник. Кроме того, они часто дают ложные срабатывания из-за сильного ветра и диких животных и не позволяют отличить лису от человека.

Когда возникают ложные срабатывания, многие камеры видеонаблюдения, используемые в системах безопасности солнечных электростанций, теоретически могут решить проблему визуальной проверки, но на практике это обычно влечет за собой огромные затраты на инфраструктуру. В конце концов, каждой камере вдоль ограждения нужен столб, подключение к электросети и сетевой канал связи. Для обеспечения визуального охвата периметра в 500 метров обычно требуется от 8 до 10 камер. Кроме того, ночью, без дополнительного освещения, большинство камер по-прежнему с трудом обеспечивают получение оперативных данных.

В результате возникают высокие затраты на развертывание, постоянные ложные срабатывания и пробелы в покрытии. Это, в свою очередь, истощает ресурсы патрулирования, а реальные инциденты остаются недостаточно оперативными.

Как обеспечить безопасность периметра солнечной электростанции?

Из-за подобных проблем решения по обеспечению безопасности периметра солнечных электростанций постоянно совершенствуются. Сейчас широко признано, что развертывание одной статической системы в надежде на ее охват недостаточно, и в результате мы наблюдаем переход к многоуровневой модели активной защиты, где оптоволокно выступает в качестве основного датчика вдоль ограждения, а камеры — в качестве средства проверки.

Этот инновационный подход эффективно создает два разных, но взаимодополняющих уровня защиты:

• Первый уровень (обнаружение): волоконно-оптическое зондирование обеспечивает непрерывное покрытие каждого метра периметра.
• Второй уровень (проверка): Камеры активируются только тогда и там, где оптоволокно сообщает о нарушении.

Таким образом, если кто-то перелезет, перережет или пересечет забор, кабель обнаружит вибрацию и точно определит местоположение с точностью до 5 метров. Он делает это в полной темноте, под дождем, при ветре, в любое время дня и ночи. Поскольку волокно проложено непрерывно вдоль всей линии забора, нет пробелов, нет «темных» зон и нет слепых зон. 

Благодаря тому, что камеры выступают в качестве второго уровня, нет необходимости устанавливать камеры по всему периметру каждые 50 метров. Меньшее количество поворотных или тепловизионных камер автоматически поворачиваются для исследования нарушений, о которых сообщает волоконно-оптическая система. Такой подход фокусируется на проверке оповещений от уровня обнаружения, устраняя неэффективность попытки одновременного наблюдения за всем.

Как волоконно-оптические датчики снижают количество ложных срабатываний?

Обнаружение вибрации на ограждении полезно только в том случае, если система может определить, имеет ли она значение. Именно здесь большинство базовых датчиков вибрации терпят неудачу — они обнаруживают всё и ничего не фильтруют. Для действительно повышения безопасности солнечных электростанций технология должна быть более интеллектуальной. Волоконно-оптическая система обнаружения вибрации от Hikvision решает эту проблему. Волоконный процессор использует алгоритмы акустического распознавания Distributed Acoustic Sensing ( HIK-DAS ) и искусственного интеллекта для анализа вибрационных паттернов на уровне датчика, отсеивая ложные срабатывания из окружающей среды, такие как ветер, дождь, снег и мелкие животные.

Одновременно подключенная PTZ-камера автоматически поворачивается к точному месту срабатывания сигнализации. Она захватывает изображения и видео в реальном времени, а сетевой видеорегистратор с поддержкой искусственного интеллекта анализирует видео для подтверждения. Если событие подтверждается как реальное вторжение, расположенный рядом сетевой динамик немедленно выдает голосовое предупреждение, которого часто бывает достаточно, чтобы отпугнуть злоумышленников. В диспетчерскую поступает оповещение с видеопотоком с камеры в реальном времени и точным местоположением.

Практический эффект этой многоуровневой модели защиты заключается в том, что операторы перестают получать десятки ночных оповещений о несущественных событиях и начинают получать меньшее количество квалифицированных оповещений, которые действительно требуют их внимания. Таким образом, реагирование становится быстрее и значительно эффективнее.

Насколько это может снизить затраты на развертывание?

Эти улучшения в области безопасности обеспечивают значительную экономию средств благодаря инфраструктуре, требующей меньшего количества камер, и уровню обнаружения, не нуждающемуся в автономном источнике питания. 

В системе, где в первую очередь используются камеры, они выступают в качестве уровня обнаружения, требуя достаточного количества устройств для покрытия всего периметра с перекрывающимися полями зрения. Это приводит к увеличению количества столбов, энергетической инфраструктуры и сетевой кабельной сети. Когда обнаружение осуществляется с помощью оптоволоконных датчиков, камеры переходят к проверке. Это означает, что требуется гораздо меньше поворотных или тепловизионных камер. Каждая исключенная камера устраняет столб, источник питания, сетевое соединение и необходимость в постоянном техническом обслуживании.

Сам волоконно-оптический кабель полностью пассивен. Это означает, что вдоль ограждения не требуется электропитание или сетевая инфраструктура. Для периметра, измеряемого в километрах, это не только упрощает установку, но и приводит к значительному снижению энергопотребления и выбросов углекислого газа в течение всего срока службы системы. Он также огнестойкий, имеет электрическую изоляцию и не подвержен электромагнитным помехам, что обеспечивает стабильность обнаружения даже в удаленных районах.

С точки зрения эксплуатации, пассивный входной кабель не имеет активных компонентов, которые могут выйти из строя или потребовать обслуживания. А меньшее количество ложных срабатываний означает меньше времени, затрачиваемого на ненужные действия, и снижение затрат на обработку сигналов тревоги. В совокупности общая стоимость подхода «волокно плюс камеры» существенно ниже, чем у системы с сеткой камер — без снижения зоны покрытия или качества обнаружения.

Какое оборудование Hikvision используется для создания многоуровневой системы периметральной безопасности солнечной электростанции?

• Обнаружение вдоль ограждения осуществляется с помощью волоконно-оптических процессоров , доступных в конфигурациях на 1 км, 2 км и 5 км с точностью позиционирования до метра.
• PTZ-камеры обеспечивают визуальную проверку в момент срабатывания сигнализации — с 40-кратным оптическим зумом и высокой производительностью при слабом освещении, или с тепловизионным режимом для работы в любых погодных условиях, днем ​​и ночью.
• DeepinMind NVR предоставляет слой анализа видео на основе искусственного интеллекта, который обрабатывает второй этап фильтрации ложных срабатываний.
• HikCentral Professional объединяет все компоненты в одной платформе управления — оптоволоконные датчики, камеры, динамики, видеорегистраторы, сигнализацию и системы контроля доступа — с оповещениями в реальном времени, просмотром в реальном времени и удаленным доступом.

Подходит ли такой подход и для других энергетических объектов?

Солнечные электростанции — наиболее наглядный пример этой проблемы безопасности, но не единственный. Подстанции, ветропарки и нефтегазовые объекты имеют много общих характеристик: высокая стоимость активов, удаленное расположение, протяженные периметры и условия, затрудняющие обеспечение безопасности традиционными методами.

Аналогичный подход, основанный на использовании оптоволокна, применим везде, где размещение большого количества камер слишком дорого, часто возникают ложные срабатывания сигнализации о диких животных, а надежная работа в ночное время и при любых погодных условиях крайне важна. Защитные ограждения для солнечных электростанций, дополненные оптоволоконными датчиками, обеспечивают стабильную защиту в этих сложных условиях.

Интересуетесь, как волоконно-оптические датчики могут защитить вашу солнечную электростанцию ​​или энергетический объект? Мы с удовольствием подробно расскажем о нашем решении.