Photovoltaic panels installed in field against sundown sky on solar power station

LiDAR-basierte PIDS in der Energiebranche: Absicherung kritischer Infrastruktur

3D-LiDAR Sensoren revolutionieren die Sicherheit kritischer Infrastrukturen wie Kraftwerke, Solarparks und Umspannwerke. Wie ihre Integration in Perimeter Intrusion Detection Systems niedrige Falschalarmraten ermöglicht und dadurch die Sicherheit und Energieversorgung maßgeblich verbessert, lesen Sie in diesem Blogbeitrag.
Florian Petit Blickfeld founder

Die Energiebranche ist ein Bereich, der in unserer modernen Gesellschaft oft übersehen wird, obwohl er von entscheidender Bedeutung ist. Es ist leicht, die Selbstverständlichkeit der Energieversorgung hinzunehmen, bis ein Stromausfall, ein technischer Fehler oder eine Störung durch Unfälle, Sabotage oder Cyberangriffe auftritt. In diesen Momenten wird uns jedoch schmerzhaft bewusst, wie abhängig wir von einer zuverlässigen Energieversorgung sind. Sicherheit in der Energiebranche bedeutet nicht nur, die Lichter eingeschaltet zu halten, sondern auch den Schutz von Menschenleben und die Erhaltung der Umwelt zu gewährleisten. Daher wird die Implementierung fortschrittlicher Sicherheitssysteme und Maßnahmen zu einem unverzichtbaren Bestandteil des modernen Energiemanagements.

Absicherung durch Perimeter Intrusion Detection Systems (PIDS)

Neben der Implementierung von Hochsicherheitsprotokollen in der Informationstechnologie und der Zusammenarbeit mit Sicherheitsbehörden, spielt vor allem auch die physische Absicherung der kritischen Infrastrukturen eine wichtige Rolle. Der Betrieb vieler Anlagen wie z.B. Umspannwerke oder Solarparks ist voll automatisiert, wodurch der Schutz vor unbefugtem Eintritt, Manipulation oder Vandalismus elementar ist, um einen möglichen großflächigen Ausfall zu verhindern. Hinzu kommt, dass diese Anlagen oftmals abgelegen, ohne eigenes Sicherheitspersonal und sehr weitläufig sind, sodass eine große Fläche zuverlässig bei Wind und Wetter abgedeckt werden muss. Neben kostspieligen Zäunen kommen dafür häufig zusätzlich sogenannte Perimeter Intrusion Detection Systems (PIDS) zum Einsatz.

Bei PIDS handelt es sich um Sicherheitslösungen, die speziell zur Erkennung von unbefugtem Zutritt oder Einbruchsversuchen entlang der physischen Grenzen eines Gebäudes oder einer Anlage entwickelt wurden.

Die Hauptaufgabe dieser Sicherheitslösungen ist demnach die frühzeitige Warnung und Erkennung von Eindringlingen, sodass das Sicherheitspersonal schnell und effektiv auf potenzielle Bedrohungen reagieren kann. Doch trotz dieser Sicherheitslösungen sehen sich Anlagenbetreibende und Sicherheitsfirmen häufig mit Falschalarmen, Diebstahlversuchen und Datenschutzproblemen konfrontiert, was sich in hohem Aufwand durch manuelle Überprüfung, Alarmmüdigkeit und letztlich Kosten niederschlägt.

Fehlende Präzision und Wetterabhängigkeit

Werfen wir einen Blick auf die bestehenden Sicherheitstechnologien, die in PIDS verwendet werden. Überwachungskameras kommen so gut wie immer zum Einsatz, haben allerdings den Nachteil, dass ihre Datenqualität bei schlechten Lichtverhältnissen schnell abnimmt. Dies hat zur Folge, dass häufig Falschalarme durch Tiere oder Vegetation ausgelöst werden. Zudem sind sie leicht manipulierbar. Um dem entgegen zu wirken, setzen viele Unternehmen auf Thermalkameras. Diese lassen sich allerdings nicht mit dem Datenschutz vereinbaren, da Personen darüber direkt identifiziert werden können. Gerade bei Anlagen im urbanen Raum, wie etwa städtischen Umspannwerken, spielt dieser eine große Rolle und kann weder mit normalen Überwachungskameras noch mit Thermalkameras gewährleistet werden kann.

Auch weitere Technologien wie Radar-Sensoren kommen aufgrund ihrer geringen Auflösung bei der Unterscheidung und Klassifizierung von Objekten schnell an ihre Grenzen. Sie liefern zudem unbrauchbare Daten, sobald sich metallische Zäune oder Objekte in ihrem Sichtfeld befinden. Das ist gerade bei Umspannwerken mit Oberleitungen und Aufbauten z.B. ein großes Problem.

Security camera PIDS with lights and a security fence

Zuverlässige Detektion von Eindringlingen dank 3D-Daten

3D LiDAR-Technologie schafft hier Abhilfe und erkennt das Betreten definierter Sicherheitsbereiche zuverlässig. Die robusten, laserbasierten Sensoren sammeln Umgebungsdaten und fassen diese in einer 3D-Punktwolke zusammen. Aufgrund der intrinsischen Lichtquelle funktioniert die Technologie zuverlässig unabhängig von Umgebungslicht. Dadurch liefern die Sensoren unabhängig von Tages- oder Nachtzeit sowie bei unterschiedlichen Witterungsbedingungen kontinuierlich Daten.

Dank der dreidimensionalen Natur dieser erfassten Daten wird zweifelsfrei und ohne weiteren Interpretationsschritt erkannt, ob sich ein Objekt im kritischen Bereich befindet oder nicht.  Täuschungen sind somit ausgeschlossen. Dabei wird zudem die Privatsphäre geschützt, da die Punktwolkendarstellung der Daten keine Identifizierung von Personen ermöglicht. Wird ein Eindringling erkannt, kann aufgrund der Objekterkennung ein Alarm ausgelöst werden. Die Größe der erkannten Objekte, ab der ein Alarm ausgelöst wird, kann dabei individuell festgelegt werden, um Falschalarme durch Kleintiere oder Vegetation zu unterbinden. Doch wie sieht diese Lösung konkret in der Anwendung aus?

LiDAR zur Absicherung kritischer Infrastruktur

Die LiDAR-Sensoren werden zur Gefahrenerkennung und Alarmauslösung so installiert, dass sie den zu überwachenden Bereich z.B. den Zaun eines Umspannwerks oder die Gänge zwischen einzelnen Photovoltaikpaneelen überblicken. Aufgrund der kompakten Größe können die Sensoren flexibel und unauffällig in der bestehenden Infrastruktur, also beispielsweise an den Paneelen, montiert werden. So können sie auch Anlagen absichern, die z.B. nicht umzäunt sind wie Solarparks, deren Fläche häufig auch landwirtschaftlich genutzt wird.

substation with 3D LiDAR PIDS with virtual fence
Umspannwerk mit LiDAR-basierter, virtueller Schutzzone

Innerhalb der zugehörigen Software werden virtuelle Schutzzonen um den zu überwachenden Bereich definiert. Sobald ein Objekt, wie z.B. ein Mensch, in eine dieser Zonen eindringt und die vordefinierte Größe überschreitet, wird sofort ein Alarm ausgelöst, und das Sicherheitspersonal verständigt. Die Alarmauslösung in Echtzeit ermöglicht eine schnelle Reaktion auf Bedrohungen und trägt dazu bei, die Versorgungssicherheit aufrechtzuerhalten, während die präzise Größenerkennung von Objekten durch 3D-Daten Falschalarme durch kleine Tiere, Äste oder Vegetation zuverlässig verhindert.

Neue Ära der Sicherheit in der Energiebranche

Insgesamt setzen LiDAR-basierte Sicherheitssysteme neue Maßstäbe in der Energiebranche. Ihre Präzision, Unabhängigkeit von Wetterbedingungen und die Fähigkeit, Falschalarme zu minimieren, machen sie zu einer unverzichtbaren Komponente im Streben nach einer sicheren und zuverlässigen Energieinfrastruktur. Sicherheit steht an erster Stelle und mit 3D-LiDAR in PIDS eröffnen sich für den Schutz unserer lebenswichtigen Energieeinrichtungen neue Perspektiven.

Florian Petit Blickfeld founder

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