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标题: 物联网背景的安防行业 [打印本页]

作者: 电子工匠 时间: 2011-2-16 09:02 标题: 物联网背景的安防行业

物联网背景的安防行业

毋庸置疑，安防产业当前正处于有史以来发展最快、热点最多、最令人兴奋的阶段。2009年开始成为流行词的“物联网”，其相当一部分是落脚到安防行业的。遵从势能向动能转化的原理，未来几年，安防行业不断涌现的新需求必然催生技术的快速发展和重大变革，而技术的重大变革则会带来产业竞争格局的重整。前段时间有位安防行业的老前辈说现在是“千军万马赴安防”，说的一点也不为过。　　推动安防行业成为热点重点，有着很清晰而强大的内生因素：信息化发展几十年以来，从来都是围绕着“融合—分立”、“集中—分布”这两对互为因果、互为矛盾的关键词进行的。前者是业务形态，后者是物理形态，所有的发展和变化就是循着这两个矛盾体，交织变化、交替上升。在业务上，十年前IT产业和通讯产业的大融合、今天安防行业和IT及通讯行业的进一步大融合，见证着“融合”的力量，而同时非结构化数据的兴起又带来多媒体业务的“分立”，视频监控正是由于恰好同时处于融合的焦点和分立的焦点(多媒体业务属性)，因此变化格外剧烈。在物理上，“物联网”的提出实际上是将在IT/互联网领域经过二十年演进发展业已成熟的“数据中心+大联网”的系统组织模式复制到IT之外的领域，首当其冲的又是安防。安防行业从过去的高度离散化状态通过联网走向一个新的状态，未必是百分之百复制IT，但是在模式上一定是统一的，但与此同时，处于“后数据中心时代”的IT行业，却又在实现集中后的分布/虚拟—也即“云模式”的过程中。这就是对立而统一的力量，安防行业，恰好正位于两个螺旋的核心。
　　一、视频监控的发展
　　对于视频监控的发展，业界有多种说法：有的强调在视频清晰度上的提升，比如标清到高清;有的强调智能业务的提供，有的强调集成管理……众说纷纭，不一而足。其实如基于上文提及的规律，判断视频监控的发展走向就会是一个非常简单的课题。归结起来，就对应三个主题，分别是：IT和安防的融合，带来的成熟IT技术对安防行业的注入
　　 IT领域发展几十年，积淀下来的最核心的东西有分层架构、标准化。无论用哪门技术，万变不离其宗，这两个特征是从本质上体现的精髓。而在传统安防领域，恰恰存在着产业层次结构不清晰、标准化程度低的缺陷。IT领域的成熟理念迁移到安防领域，催生着安防领域在层次化和标准化两个方面发生巨变。传统安防自下而上，设备和业务、业务和管理是混杂在一起的，尤其是没有一个清晰的操作系统层的界定，而往往是由基于设备级的SDK基础上的二次开发来解决业务问题的—— 这一点是和安防行业很大的不同。分层的理念必将驱动安防行业诞生专业化、IT化的操作系统。另外IP、SIP、XML这些分别在网络、信令、应用领域的经过千锤百炼成型的标准，将迅速在安防向新一代发展过程中扩散开来，大大提升安防行业的标准化程度。所谓“安防IT化”，并非是要用IT的技术来刷新安防行业，而是在融合的过程中采纳吸收IT行业已经成熟的优势、长处，从而改造和提升安防的能力。
　　多媒体业务的分立，带来的多媒体业务和体系架构的自身演进
　　多媒体业务代表着一类数据类型，也即非结构化数据中最有代表性的一类。这样的数据如何采集、如何传送、如何储存管理、如何使用，连贯起来，就是多媒体业务分立过程中所需要解决的最大问题。如果从IT的角度看，这涉及到数据的编解码、数据与网络的适配、多媒体数据库、多媒体数据智能分析等多个领域，而这些领域大部分至今还处于发展过程中、远远谈不上成熟。大多数时候，我们仅仅注意到多媒体编解码部分的技术演进发展，从CIF到4CIF，从D1到 720p 到1080p等，实际上是只考虑了四分之一。正如高清只是1920*1680这个分辨率级别的简称，而蓝光DVD则是一个系统一样，一个完整的多媒体系统，从采集到显示、从传送到储存、从应用到管理，必定是多维度共生发展，才可以解决问题。
　　联网和数据中心化的进程，带来的业务和技术变化。
　　DVR是传统安防行业在从模拟时代跨入数字时代的代表产品，而在今天，这个名词有了一个新的换代称呼“NVR”，一字之差，道出了“联网—数据中心”模式对安防行业的影响。顾名思义，DVR的设计思路就是基于本地小系统、非联网的环境的，业务一定是本地终结的、管理一定是用遥控器和设备上的按钮的，这种应用模式本质上和在家里面使用的家用电器是一个套路的。而NVR则是基于大系统、联网设计的，业务可能是“数据中心”化的，而管理是基于控制台的。名字的演进，从某种意义上表明了整个行业和技术走向演进的轨迹和方向。未来一段时间内，安防行业同步于具体技术演进的一大主题，必然是消除数据孤岛、走向联网集中的过程，最本质的驱动力来自于对数据的处理需求，毕竟，仅仅记录于本地、显示于本地的东西，是远远不能满足真正的管理和业务需求的，所谓物联网，就是通过联网，集点成面、变节点为系统，从而真正获得完整的业务潜能。这是一个时代的变迁，这个变迁大约五六年前在IT行业刚刚实现，而现在将转移到安防行业。
　　二、建设更好的视频监控系统
　　视频监控作为安防行业和IT行业在“多媒体业务”这个维度上的天然交集，是安防行业所有业务分支中最先跨出行业融合的一步的。
　　从2007年开始，IP联网监控的出现和普及应用，成为了这个大的产业融合进程的催化剂和风向标。在此之前，整个视频监控行业正处在传统模拟制式和数模结合混杂的阶段，数字化实现的尚未彻底，整个行业的各个环节还保留大量的模拟信息处理和转换的环节，在整个系统中不仅有模拟摄像机、类似DVR这样的模数转换设备，而且还有大量如矩阵这样的模拟交换设备存在，从而整个系统显得复杂、可扩展性差、可管理性差。而在IP联网监控的方案中，确切的说，除了第一步的模数转换和最后一步的数模转换，中间的各种环节(传送、存储、调度、应用)都应该是纯数字化的，都应该是0101的组合。这种架构很清晰，与成熟的IT 系统在架构上、扩展能力、管理能力上有很强的可仿性。这也是业界普遍将IP联网监控视为继数模结合时代之后的整个视频监控发展的第三阶段，也是最新阶段的原因。
　　在标清阶段，由于模拟摄像机发展的比较成熟、成本适中，因此模拟摄像机+编码器/DVR(在IP监控方案中可以理解为 NVR，或者是带存储的编码器)成为了前端的主要设备组合，而在高清阶段，由于直接嵌入编码功能的数字摄像机(IPC)相对于高清编码器+高清模拟摄像机的组合在成本上更具优势，因此将逐渐成为主流。
　　这种变迁很容易理解，但却实在不是整个方案中最核心、最重要、最具决定性的部分。最核心的部分是系统的架构和操作系统平台——这一点和IT也是类似的，真正决定系统好与差、高与低的一是架构(是否是数据中心模式、是否是分层模式、是否是 SOA……)，二是操作系统(如Windows之于 PC，Symbian、Android之于NOKIA、GOOGLE的手机)。换句话讲，面向未来的视频监控，评价的指标将越来越趋向于整体架构合理性、操作系统的功能和管理，而不是由一两个前端设备决定。在这个过程中，前端摄像机、矩阵等模拟设备的快速数字化，不过是在整个解决方案系统框架下的自然演进，而随着覆盖面的扩展，在系统的各个层级，设备走向系列化、应用走向行业化，但整体架构始终围绕着广域、城域、局域、数据中心等几个应用场景组织——这是IT系统的特征，经过一段时间发展，也必将成为视频监控系统的特征。
　　我们就这两个评判系统的核心特征来顺藤摸瓜，看看怎样才能从根本上建设一个更好的视频监控系统。
　　1.架构
　　架构取决于业务需求，谈架构必须先分析业务。
　　总体而言，监控的业务需求可以概括为“看控存管用”五个字。而这五大业务需求其实又分为两个方向，其中“看”和“控”来自于安防业务最基本的业务形态。严格的讲，安防系统是自动化系统的一个分支，基本工作原理是“采集信号—处理信号—做出反应”这样的一个负反馈流程。监控的“看”和“控”作为基本业务，也遵循这样的流程规律。“看”是前端采集视频信号向上传递直到人眼的过程，“控”是控制端采集人的操作信号反馈到前端机电器件做出响应的过程，二者相互咬合又构成一个完整的控制系统，特殊之处在于对话的端点是前端的一个可被图像化的场景和后端的人。因此可以说，“看”和“控”是从业务上对监控的 “安防自动化属性”最明确的诠释。
　　而“存”和“用”的业务是牵引监控向IT化方向转移的关键需求。工控也好、安防也好，基本原理都是通过反馈机制，一个反馈响应解决一个问题，也就是秉承着实时化的原则，而“存”的基本出发点是非实时化，也即不是以操作行为为核心而是以操作对象—信息为核心的操作，信息可记录、有针对信息的管理系统—而这，恰恰是IT系统的本质业务特征。一个“回放”的简单需求结合数字化的技术，实际上就搭起了从安防领域向 IT领域嫁接的桥梁。然后由于信息做到了可记录，本来在监控系统中发起于采集、终结于显示，来来去去无形穿梭的信息就成为了有形的资源，从而可重组、可排列、可比较、可修改，也就形成了“用”的业务。从这个角度讲，所有的关于视频监控的“智能化”的业务假设，都是基于上面的以四个“可”为基础的“用”的业务。
　　对比IT系统若干年来的业务发展轨迹，毫无疑问，“存”和“管”的业务属性为视频监控贴上了再明确不过的IT标签，随着监控业务的重心不断从简单的“看”和“控”后移，监控的IT化的业务特征越来越强，其架构的IT化也就会越来越深入。最后一个“管”，是一个泛安防和IT的广义业务需求，但是微妙的变化在于往往安防的“管”是以单机为对象的而IT的“管”是以系统为对象的，现实中就是一个保安用遥控器或者面板按钮操作DVR和一个操作管理员在控制室用管理平台进行管理操作的区别。毫无疑问，联网的需求普遍化使得管的方式向着系统管理的方向进发了。同时变化的是“看”和“控”，实际上，联网使得“看”和“控”走向远程化，从一对一发展到多对多，未来的“看”和“控”在这种变化的驱使下逐渐远离传统工控和安防的范畴，而也更多的体现出系统化的特征。所以，从业务需求变化的角度看，以“看控存管用”为基本业务元素的视频监控，明确无误的朝着系统化、IT化的方向发展。
　　那么我们再来看，怎样的架构是能够最大化提升这种系统化的、全局化的“看控存管用”能力的?可以推导的结论是，如果一个架构具备这样的特征，就必然是整个视频监控系统未来发展的方向。
　　答案是“分层标准架构+数据中心+SOA”，这是IT世界几十年演进的结晶，是企业IT系统同时也是互联网的形成基础，也是视频监控和安防系统在IT化的进程中一定会达到的架构目标。
　　分层标准架构
　　无论是OSI七层模型也好，NGN四层模型也好，遵循的基本原则都是：层的功能定义标准化以及层和层之间接口定义的标准化。层层之间接口定义的标准化决定了系统的可叠加能力(纵向)，可以使得系统的而每个层次的实现都可作为更上层的基础;而层的功能定义标准化决定了系统的跨越空间距离的能力(横向)，可以使得对信息的处理不再区分本地和远端。经过多年发展，层内标准发展出了IP(基础架构)、SIP(媒体控制信令)、XML(应用)等，而层间标准则或是以API接口或是以中间件实体形态出现。操作系统和数据库过去由于和硬件的强绑定以及较少强调互操作，形成了以大厂商的事实垄断替代标准的态势(如 windows之于操作系统，Oracle之于数据库)，但是在整个IT联网化、云化、移动化的趋势下也在发生剧变。近年流行的虚拟化等就是一个典型表现。总之，分层标准架构，以及其包含的IP、XML、SIP等事实标准及中间件、虚拟化等特征将在安防IT化的过程中不断的体现出来。IP视频监控之所以成为公认的数模结合后的第三代视频监控系统的发展方向，就是因为其完全贯彻了分层标准架构的思路重组了系统。模拟监控是非层次化的，因此谈不上标准化，数模结合是半层次化的，标准化不彻底，只有IP监控，实现了从底层到上层的完整的全分层化和全标准化。
　　数据中心
　　数据中心是IT领域的另一架构主题，时髦的称谓叫做“云”。核心思想是将对信息的操作可以拆解为一段段，利用网络连接，将操作分布化，实现整个操作进程在本端和远端的灵活分配。数据中心架构的两大好处，一是突破性能瓶颈，二是实现信息集中从而为信息深度应用提供数据基础。如今几乎所有大型IT 系统均已经数据中心化了，互联网本身则进一步为数据中心提供了最基本的物理载体。大型搜索引擎是全面体现“突破性能瓶颈”和“实现信息集中、以便深度应用”两大特征的典型代表。在互联网语境中我们早已习惯于手中的电子书和远端的电子书库的二元关系，那么在物联网的语境中，我们未来也必然习惯于前端摄像头采集和数据中心侧的集中存储、集中数据处理应用的二元关系。事实上，视频监控类的非结构化数据对于性能瓶颈和数据集中应用的需求更为强烈，智能业务越发展，视频监控的数据中心化诉求就越迫切。IP监控是当前视频监控领域唯一彻底基于数据中心模式来构建的方案。从这个角度看，也就不难理解为什么用一个联网管理软件把一堆DVR连起来和一个IP监控解决方案为何形似神不似了，因为前者不是数据中心模式。
　　SOA
　　SOA是“面向服务的架构”，顾名思义很费解，但是类比一下堆积木的游戏就理解了：你手里有若干基本形状，不同的排列组合就生成不同的结果。 SOA从本质上是“标准化、模块化”的另一种说法，是解决基础设施标准化和应用个性化的天然矛盾的。再实现上，SOA往往是通过一个隔离基础资源和上层应用的中间件来实现的，表现出来的就是流程化、可编程的能力。这对于视频监控的应用发展极为重要。传统的视频监控不强调这种特征，所以自然在智能业务的发展上会遭遇瓶颈。
　　必须注意的是，数据中心架构得以实现，是基于“分层标准架构”为基础的，SOA得以实现，又是以数据中心架构为基础的。三大架构目标，在逻辑上是一环扣一环的。三者共生在一起，构成当前最主流的IT系统架构，也就成为安防系统、视频监控系统未来的演进目标。
　　2.操作系统
　　IT系统的核心，也将是安防系统的核心。
　　传统而言，操作系统是一个很纯粹的IT概念，在其他领域里面基本没有这样的提法和理念。究其原始，IT从发展之初就是以数据为对象的，而安防、通讯、工控等系统则是以功能为对象的。IT是以数据为重心，围绕数据千变万化的处理，而安防是以安全防范的功能为核心、通讯是以话音传送的功能为核心……以数据为核心来设计资源操作控制的功能集合，则为操作系统，而以特定功能为核心，初始形态是功能操控人机，往往力求简单易用，非常类似电脑和家电的区别。对比一下 PC里面windows桌面、按钮，和电视机的遥控器，会理解其中的差异。在个体和小系统时代，比如一台PC代表IT，而一个DVR加一个摄像头代表安防，IT的操作系统和安防的遥控器各安其所，但是当安防也必须通过联网化走向大系统，则也必然走上用操作系统代替遥控器的道路。换句话讲，以大系统为基准，更强调数据管理的新安防时代，同任何IT系统一样，也必须拥有一个强大的操作系统，并以之为核心来搭建整个系统。
　　操作系统有三重属性，一是和下层资源的交互(资源管理)，一是和使用者的交互(人机界面)，一是和上层应用软件的交互(应用接口)。在windows中分别是设备管理指令集、呈现给我们的桌面及应用软件接口。IT领域的操作系统源于PC和服务器，然后扩展延伸到网络、存储等专业领域，并在此过程中扩展了操作系统的概念和物理形态。比如网络操作系统，就是单个网络设备的内嵌OS和整个网络系统管理软件的组合。桌面操作系统、数据中心操作系统、网络操作系统叠加在一起，构成广义的操作系统层。这个过程在安防领域向“物联网”进化的过程中将会复制过来。事实上，安防的各个子领域，无论是视频监控还是门禁、报警等，近年来出现的大大小小的“平台软件”都已经在实践着“半操作系统化”的进程了，只不过一缺乏理论基础，二缺乏大厂商的参与，还处于相当的非标和原始的状态。
　　以视频监控为例，传统的做法是一个“平台管理软件”充当指挥中心侧的窗口，而下接的各类设备依靠各式各样的本地人机分别进行管理，呈现在下端的业务由下端自行操作，而中心侧实现基本的图像调用、远程控制和录像查看等功能。用户则深深的陷入平台管理软件和五花八门的带有自己的管理的设备的对接问题以及不同层级平台管理软件的对接问题，无法顾及更多的应用。实际上，如果能充分的吸纳和借鉴IT行业已经发展的很成熟的操作系统模型，这些问题都可以迎刃而解。
　　加以类比，好的视频监控/安防的操作系统应具备如下特征：
　　完整丰富的功能、高效实用的人机界面
　　平台操作系统和嵌入式操作系统的归一化
　　标准而基于SOA的应用侧接口，对上层应用支持好
　　完善的分级分权分域能力，易部署
　　具备极高的功能和性能可扩展性
　　系统稳定性和健壮性好
　　在IT领域优秀的操作系统在以上六条都表现上乘，对于安防，也是一样。
　　此外，视频监控由于本身的“多媒体业务”、“非结构化数据”属性，在数据管理方面不同于传统的以表结构为基础的结构化数据，面临很多新的课题，又涉及到新数据类型在数据库技术和存储技术两个领域的交叉，所以在是缺乏一个完整而全面的现成数据库平台的。因此，与IT不同的一点是，视频监控操作系统在发展的过程中，可能会扩展在数据管理层面的功能。因为多媒体数据的管理，本身就是所有多媒体应用的基础。
　　就产业现状而言，必须由有系统开发经验的、有强大研发资源的企业，通过较长周期的研发投入，将视频监控行业引入以操作系统为重心的时代，而这必将带来价值链重构、行业格局重新确立。这个过程应该是伴随着IP监控解决方案逐渐占据市场主流的节奏同步演化的。从管理软件到OS，从高度离散的单点到广泛联网的系统，这就是视频监控迈向新阶段的拐点。
　　“不识庐山真面目，只缘身在此山中”，视频监控，乃至整个安防产业正在经历前所未有的结构性巨变，绑缚在具体的技术坐标上很难对变化的全局有一个系统性的认知。此时��两点显得尤为重要：一是回归业务发展的本源，牢牢抓住业务的变化，也就抓住了技术的变化;二是提高一个台阶，上升到产业融合的角度来观察和理解。惟其如此，方能于纷繁复杂的变化中把握住真正的脉络和节奏。
　　毫无疑问，一直以来，我们对安防的应用更接近单点，系统的色彩很淡，因此必然使得安防产品的设计理念更像家电而不像IT产品，安防系统的设计理念更像装修而不像IT系统。而正在发生的巨变，将逐渐从根本上颠覆这一切，相应的会带来产品和系统的理念全部向IT的方向偏移。标准化、联网化、层次化、数据中心化……这些IT具有的特征将深深植入安防系统，成为基本的基因。在发展的过程中，安防系统自身的技术支点(比如视频分辨率之于视频监控)仍然会自然的演进;比如视频监控，不远的将来，高清将成为主流而普及，IPC会替代模拟摄像机成为前端采集的主体。但是这一切的演进，对业务的影响、对产业链的影响都远远没有架构和系统的演进变化带来的影响大。架构和系统的演进是在潜移默化中进行的，并不像具体的产品、具体的技术那么容易体验和捕捉，然而恰恰是悄然进行的这一切，决定了产业未来的走向，也决定了建设投资长期的TCO(总体拥有成本)。毕竟，造好一栋房屋，最重要的是隐藏在墙皮下面的钢筋、梁柱、地基，你可以方便的更换一个水龙头、一面镜子或是一部空调，却几乎无法在造好的房子中来更换结构、更换墙皮下面的钢筋。
　　结束语
　　世界一直在变化，也因变化而多彩。从互联网之热到物联网之热，时间跨度整整十五年。未来的十五年，在物联网发展的大宏观背景下，各类技术将会以前所未有的速度发展着、应用着。说不定什么时候，《阿凡达》那样的3D影像技术进入视频监控领域，说不定什么时候，无线成为安防联网的主要方式……但是所有的这些不确定的、可能发生的改变之下，明确的行进着的，则是IT的架构和理念对安防行业的融合、牵引和刷新。安防IT化—也只有这句话，真正决定着安防行业的未来。

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