La "audio-video" sorveglianza in una Area marina Protetta

Il compito

Nel 2006 ci è stato chiesto di studiare la realizzazione di un sistema integrato di monitoraggio che permettesse alcuni compiti impossibili per operatori con strumenti e capacità operative tradizionali.
✓ Il primo obbiettivo era la sorveglianza video e audio permanente di due grotte semisommerse lungo la costa sud-orientale della Sardegna. Una delle grotte ha uno stretto sifone d'ingresso, ed entrambe sono raggiungibili da terra con molte difficoltà. La sorveglianza aveva scopo di studio scientifico, per valutare quali spece animali le frequentavano.
✓ Il secondo obbiettivo era la pianificazione di una attività di monitoraggio acustico subacqueo nell'Area Marina Protetta e nelle acque immediatamente circostanti, allo scopo di raccogliere informazioni sulla tipologia e i livelli di segnali acustici subacquei che si rilevano nell'area.
✓ Il terzo obbiettivo era la raccolta di informazioni relative all'uso del mare, cioè alle abitudini di condotta degli operatori commerciali che operano nell'area, allo scopo di migliorare la pianificazione delle zone di tutela.
 

La descrizione dell'area

L'area di interesse è una zona con costa frastagliata, spiagge interrotte da costole di granito che si alzano di qualche decina di metri sul mare, seguite all'interno da rilievi che convergono verso una zona montagnosa, qualche chilometro all'interno. Siamo all'estremo Sud-Est della Sardegna.
È un'area relativamente poco abitata, dove, fuori dal centro abitato, è difficile trovare sia punti di accesso alla rete elettrica che buona copertura della rete di telefonia cellulare. I punti delle installazioni sono a mare, con basso orizzonte, in insenature protette e difficili da raggiungere anche a piedi. Il fondale marino è in genere sabbioso, con buona copertura di posidonia, e con una profondità, nelle zone di interesse per il monitoraggio acustico, che vanno dai -20 ai -250 metri. La zona è soggetta ai vincoli particolari caratteristici di una Area Marina Protetta (limitazione di accesso in alcune zone, limitazione della velocità dei natanti, limitazione della pesca, regolamentazione delle attività subacquee). L'area a mare è molto pregevole dal punto di vista naturalistico, e sono frequenti gli avvistamenti sia di cetacei che di tartarughe marine.
 

Lo studio preliminare

Prima di proporre le operazioni che avrebbero condotto al raggiungimento degli obbiettivi, è stato condotta una approfondita ricognizione in-situ, per valutare quali fossero le migliori strategie da adottare. È stata acquisita e integrata una base cartografica digitale, sono state verificate le coperture di telefonia cellulare nei punti di interesse, è stata verificata la disponibilità di corrente elettrica, sono stati misurate a terra le distanze fra i punti.
 

La realizzazione

Le grotte

 
Le due grotte sono distanti fra di loro circa 6 chilometri in linea d'aria, con grandi ostacoli che impediscono la vista dei punti fra di loro. Come detto l'obbiettivo era la videosorveglianza interna permanente delle grotte, allo scopo di valutare la frequentazione da parte di specie animali.
Vennero formulate e testate tre ipotesi successive:

• La prima ipotesi fu la semplice installazione di una telecamera stagna per ciascuno dei punti, telecamera dotata di sitema di illuminazione integrato, collegata a un sistema di videoregistrazione digitale con motion detector (sensore di movimento). Il motion detector avrebbe dovuto innescare la registrazione nel caso un animale fosse entrato nella grotta.
  L'alimentazione di tutto sarebbe stata garantita da un una batteria e da un sistema fotovoltaico di ricarica.
  Questa prima ipotesi fu abbandonata a causa della difficile raggiungibilità delle grotte da parte dell'operatore che avrebbe dovuto prelevare le registrazioni, sostituendo il supporto digitale. Anche il sensore di movimento risultò essere eccessivamente sensibile all'acqua che si muove in continuazione in una parte dell'inquadratura.

• La seconda ipotesi fu quella di utilizzare un server video che fosse in grado di acquisire, digitalizzare e re-inviare a una stazione lontana immagini periodiche prese all'interno della grotta (una immagine ogni dieci minuti). Il collegamento fra il server e il resto del mondo avrebbe dovuto essere assicurato da un router UMTS, che avrebbe dovuto funzionare sotto copertura di un qualsiasi operatore telefonico.
  
  Nell'immagine si vede il box preparato per le prove della "seconda ipotesi". Si vedono, sullo sportello, un termostato per lo shutdown di sicurezza, un timer ciclico di riavvio e il controller per la ricarica fotovoltaica delle batterie. A destra il router con scheda UMTS, unico disponibile in commercio al momento dei test.
  Questa seconda ipotesi fu testata per circa tre mesi, e successivamente abbandonata per l'inaffidabilità della connessione UMTS in una zona con segnale troppo scadente.

• La terza ipotesi fu quella definitiva.
  
  
  Vennero installate due telecamere, una per ogni grotta, dotate di illuminatore infrarosso. Una delle grotte gode anche di una illuminazione naturale riflessa, e l'illuminatore entra in funzione solo nelle ore notturne. I segnali video ricavati all'interno delle grotte vengono portati all'esterno verso un server video che provvede a digitalizzare il segnale.
  I segnali digitali vengono a questo punto trasmessi a un punto di raccolta verso il mare, collocato al faro di una piccola isola poco lontana dalla costa. La scelta strategica di appoggiare le comunicazioni a un punto "a mare", invece che farle risalire verso "monte", si è rivelata vincente perchè ha permesso di semplificare enormemente la geometria delle trasmissioni. Nell'immagine sopra si vede il punto di rimbalzo del segnale hiperlan fra la grotta e il faro, indicato come RTX 1 negli schemi.

< la vista dal faro dal punto "CAVE 02">





< Il sito con l'installazione più vicina al punto ri raccolta. Si intravede la sagoma del faro sull'isola a sinistra. >
Le grotte si trovano una a 6 chilometri dal punto di raccolta e l'altra a poco più di 2 chilometri. Il punto di raccolta, collocato al faro, a sua volta rimbalza i segnali verse la sede del Comune, che è anche Ente Gestore dell'Area, a circa 6 chilometri di distanza. La rete copre quindi complessivamente circa 12 chilometri fra i due punti più distanti. Le trasmissioni sono state realizzate in standard hiperlan a 2.4 e 5 GHz, che ha permesso una flessibilità di impiego eccezionale.

Per raggiungere il punto di raccolta dalla grotta più lontana è stato sufficiente un singolo rimbalzo, che ha alzato il punto di vista del segnale proveniente dalla posizione più sfavorevole. La seconda grotta è invece quasi in vista del faro, e un breve tratto di cavo è stato sufficiente per portare l'antenna in posizione idonea.
Le immagini ricevute, via rete, dalla telecamera "Cave 02" sono della qualità e del tipo che potete vedere qui sotto.

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