Sistema NVR (Network Video Recorder) Fanless per linee metropolitane
ATM S.P.A.
Abbiamo sviluppato un sistema di videoregistrazione remota per la più famosa azienda di servizi di trasporto del nord Italia.
Introduzione
Nel 2017 siamo stati contattati per conto di una nota azienda di servizi di trasporto pubblico del Nord Italia. La richiesta era la fornitura di un sistema NVR (Network Video Recorder) per le videoregistrazioni nelle stazioni di una linea metropolitana.
Le linee metropolitane sono soggette a requisiti molto stringenti, sia per via delle normative di sicurezza, sia perché viene sempre richiesta la compatibilità con gli impianti pre-esistenti.
Il cliente desiderava aggiungere, nelle cabine-armadio dislocate in tutte le stazioni della linea metropolitana, un robusto sistema di registrazione video verso cui far confluire tutti i flussi dati delle telecamere IP che sarebbero poi state installate nella tratta. Il sistema NVR richiesto avrebbe dovuto registrare i dati in maniera persistente e fault-tolerant, oltre a permettere un accesso remoto via rete per monitoraggio e video-sorveglianza.
I requisiti imposti dal cliente
Il cliente ha imposto a CJB dei requisiti molto stringenti. Tra essi:
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Funzionamento a 12V DC
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Sistema operativo Windows IoT Embedded LTSC
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Sistema completamente fanless e dust-proof
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Processore Core i7
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Capacità di interconnessione e gestione flusso dati per max. 32 IP Cams concorrenti
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Sistema Hardware RAID 4x4
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Hard Disk array da 4 x 4TB estraibili in slitta, garantiti 24/7 per utilizzi NVR
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Tutti i componenti certificati per temperature 0~70°C
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Operatività in temperatura ambiente 50°C continuativi
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Temperature di picco interne all'NVR mai superiori ai 60°C
Lo studio di una soluzione e il contenimento dei costi
La commessa era congiunta con una azienda locale, fornitrice di impianti per aziende pubbliche, la quale operava mediante bandi di gara, quindi in appalto. Per questo motivo, il progetto doveva coniugare il rispetto di tutti i requisiti con un costo il più possibile contenuto.
Progetto ad-hoc o modifica di sistema OEM?
Se il cliente non ha un limite stringente di budget, un sistema come quello descritto può essere sviluppato ad-hoc, soprattutto se è richiesto un design esterno particolare, personalizzato o distintivo.
In questo scenario, però, l'NVR era da installarsi all'interno di una cabina armadio elettrica, non visibile dall'esterno.
La gestione del calore
Un sistema fanless che deve anche lavorare ad alte temperature ambientali (>50°C) in maniera affidabile richiede una gestione termica molto accurata. Solitamente, questo genere di sistemi ha un costo elevato.
In aggiunta, il cliente ha specificato che l'armadio di installazione sarebbe stato molto sporco e polveroso, situazione che complica ancor più l'evacuazione del calore.
Per contenere i costi e vincere la gara d'appalto, CJB ha attivato la sua filiera di fornitori e ha identificato uno chassis OEM fanless adatto per essere modificato per operare ad alte temperature e in ambiente polveroso.
In collaborazione con un partner con sede a Taiwan, CJB ha progettato il sistema di veicolazione del calore basato su heatpipes a liquido, in grado di portare il calore dei componenti interni (inclusi gli HDD) sul case dell'NVR, e dissiparlo all'esterno mediante superfici finemente alettate. Il tutto mantenendo l'interno sigillato per prevenire l'ingresso della polvere, nonostante una delle richieste fosse l'estraibilità dei dischi rigidi.
Il radiatore, rispetto a quelli più comuni, è stato appositamente studiato per trattenere meno polvere possibile, in modo da garantire ottime prestazioni di raffreddamento, anche se impolverato.
Per garantire la massima affidabilità degli Hard-disk, il telaio di alloggiamento e la slitta di rimozione sono stati dissipati come il resto delle elettroniche.
Nonostante queste modifiche, il costo del sistema è rimasto contenuto, perché CJB è riuscita a riutilizzare il telaio standard di alloggiamento delle elettroniche già presente nel sistema OEM fornito dal partner taiwanese.
Ventole in un sistema fanless? La soluzione anti "heat-soaking"
Un problema comune ai sistemi fanless è la disomogeneità di temperatura tra i componenti direttamente raffreddati da heatpipes e quelli che non sono toccati da queste ultime. Nel lungo periodo, i componenti soggetti a ristagni di aria calda possono deteriorarsi e portare a failures premature, fenomeno definito "heat-soaking".
Per rendere più uniformi le temperature all'interno del sistema, CJB ha utilizzato delle ventole heavy-duty 24/7 in modo da eliminare il ristagno di aria nelle aree non direttamente raffreddate da heatpipes. L'utilizzo di ventole all'interno di un sistema fan-less può sembrare un controsenso, ma essendo il sistema sigillato verso l'esterno, l'operatività della ventola interna è garantita perché lavora in condizioni ideali, senza alcuna presenza di polvere o umidità a deteriorarne le prestazioni. Internamente al sistema si crea un flusso d'aria potente e continuo, che permette di uniformare la temperatura, cedendo parte del calore anche al contenitore metallico (chassis).
Lo stress-test dei prototipi
Un sistema fanless ad alta affidabilità deve essere testato nelle più estreme temperature di utilizzo per i quali è garantito.
CJB dispone di una camera climatica caldo+freddo, in grado di sottoporre elettroniche e grandi dispositivi a cicli termici completi e prolungati nel tempo.
Inoltre, CJB dispone di dispositivi di thermal-imaging a infrarossi per studiare la distribuzione del calore sulle superfici radianti.
Il sistema NVR è stato testato per 96 ore agli estremi di temperatura garantiti e ha dimostrato un'ottima tolleranza a queste condizioni ambientali.
I dati di affidabilità , 7 anni dopo
La gara di appalto è stata vinta, e CJB ha fornito più di 100 sistemi NVR al cliente.
Dopo 7 anni di operatività continuata 24/7, il fault rate del sistema è, ad oggi, praticamente dello 0%, ad esclusione della normale e prevista manutenzione degli Hard-disk, considerati parti di consumo con una vita limitata.
Un system integrator deve saper riadattare soluzioni OEM
Non sempre è possibile realizzare soluzioni 100% ad-hoc, sia per via dei costi superiori, sia per via dei tempi di progettazione più alti.
Questo progetto dimostra quanto sia importante che un System Integrator come CJB sappia personalizzare sistemi OEM già esistenti.
CJB dispone di un'ampia filiera di partner e fornitori in tutto il mondo, con cui collabora per customizzare sistemi OEM a esigenze specifiche dei propri clienti.
Se avete necessità di sviluppare o integrare sistemi di registrazione o videosorveglianza in ambienti pubblici o privati, contattateci per maggiori informazioni.