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自2009年溫家寶總理提出建設“感知中國”以來,物聯網、云計算、異源異構數據集成等先進技術已經逐漸融入到我們的生活。在安防領域,眾多安防企業也在加速物聯網、云存儲技術與安防產品的融合與應用。可以預計物聯網、云計算等技術應用將成為推動安防產業發展融合的主要力量,也必將帶動一個高科技應用市場的興起。
一、物聯網在安防技術領域應用
物聯網是新一代信息技術的重要組成部分。顧名思義,“物聯網就是物物相連的互聯網”。包括兩層意思:第一,物聯網的核心和基礎仍然是互聯網,是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡,互聯網是物聯網應用的平臺;第二,其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間,進行信息交換和通信。因此,物聯網是通過射頻識別、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備,按約定的協議,把任何物品與互聯網相連接,進行信息交換和通信,以實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。
(一)安防領域是物聯網應用重點之一
物聯網和安防技術結合產生安防物聯網,將給安防行業帶來新的價值。安防物聯網系統最突出的特點是其終端產品具有智能化、一體化,能夠連接多種傳感器,能夠通過互聯網傳輸報警圖像和信息,同時具有網絡平臺監控報警服務功能。根據行業的特點,安防物聯網產品要求體積小巧、造價低廉,集監控、圖像分析、智能處理、前端存儲、警笛訊響、主動報警等多種功能于一體,可連接多個傳感器,能脫離電腦主機單獨運行。從這個概念來看,物聯網在安防行業的應用已有先例,已被廣泛應用的室內入侵自動報警系統是物聯網在安防行業的初步應用,安防行業已經在朝著物聯網方向發展,具有率先廣泛應用的基礎和優勢。如在深圳大運會上,先進的智能視頻監控系統、警衛中心集成管理軟件、交通運行智慧系統、大運會服務卡等,都體現了安防技術和物聯網技術的融合。
物聯網是新一代信息技術的高度集成和綜合應用,己經成為當今世界新一輪經濟和科技發展戰略制高點之一。“十二五”期間,物聯網發展的主要任務包括大力攻克核心技術難點,加快構建標準體系,協調推進產業發展,著力培育骨干企業,積極開展應用示范,合理規劃區域部署,加強信息安全保障,提升公共服務能力,初步形成創新驅動、應用牽引、協同發展、安全可控的物聯網發展格局。
包括實體防護、入侵報警、視頻監控、出入口控制、防爆安檢、平臺軟件等應用領域也愈加寬泛,無數次的產品升級、技術革命和品牌升級,使得安防行業不斷煥發生機。安防作為中國物聯網領域應用最早的行業之一,相關部門和企業對其都投入了極大的熱情。安防產業目前是物聯網應用中占比最大的領域之一,可以有效促進物聯網產業的發展,給公共安全、銀行、電力、機場、鐵路、公路等國民經濟、生產、生活的方方面面都帶來巨大的產業機遇。
(二)安防行業已經在朝著物聯網方向發展
安防行業最主要的設備主要有實體防護、入侵報警、視頻監控、出入口控制、防爆安檢、電子巡查等,其中視頻監控設備是最主要的市場,安防行業顯示出巨大的市場空間。但隨著社會對安防行業提出的新要求,安防行業正在朝著網絡、集成、遠程、智能方向發展。如“平安城市”網絡化監控的需求吸引了許多IT企業,這些企業的介入,更加有力地推動了基于IP的大型遠程網絡監控系統及產品的發展,相應的解決方案也越來越多;又如家庭實時圖像監控防盜系統要求在設防時,只要有人非法進入,立即報警并把實時報警圖像發送并存儲在系統中,用戶接到報警信息后可以立即通過互聯網或采用手機監視家庭的實時圖像,平時還可以在沒有報警信息或在撤防的條件下,主人通過網絡隨時監視自己家庭的實時狀態。集成化防盜報警設備也是安防設備的發展趨勢,許多防盜報警器都集成了火災和煙霧報警器,攝像機集成了紅外入侵探測器進行防盜報警,集成了生物識別技術進行出入口控制。除了網絡化、集成化功能,智能化功能也是安防系統發展的趨勢,如智能攝像技術已經可以分析捕獲視頻流,并通過多種方式如手機短信、電子郵箱等發送報警信號。
安防領域已經成為物聯網示范工程的首選領域之一。如江蘇省物聯網示范工程提出建設基于物聯網的公共安全監控管理平臺,全面提升突發事件自動發現和聯動應急處理水平,包括城市公共安全平臺建設項目和重點區域周界防入侵示范。前者主要建設物聯網城市熱點監控系統,具備異常事件自動發現和智能預警功能,覆蓋主要商業區、娛樂區、主要交通路口和治安事件多發區,與消防、公安、急救等部門聯動,實現實時監控、應急指揮和事后評估;后者在機場、重要場所等區域的周界建設基于多種傳感信息、誤報率低的入侵檢測系統。又如上海市在《上海推進物聯網產業發展行動計劃(2010—2012年)》中,將智能安防、智能交通列入十大應用示范,上海市科委2010年度“科技創新行動計劃”物聯網專題科技項目提出,面向民生需要,攻關智慧社區所需的物聯網核心技術,形成完整、安全的智慧社區體系架構,解決社區安防、社區信息化和社區健康監控等一系列問題。浦東物聯網示范涉及社會公共安全的行業包括智能交通、危險化學品管理、智能社區等。
物聯網安防特點:當物聯網技術融入到安防領域時,將會帶來一系列變化。首先是綜合管理平臺開放性。安防業內有關專家認為,目前安防行業的主流解決方案,還是以封閉網絡的解決方案為主,這就形成了一個個的信息孤島。要解決這種情況,就必須要有物聯網理念,在這場變革中,脫穎而出的安防企業兼具了安防與互聯網兩個行業的優秀基因。
其次是兼容并蓄性。換句話來說,就是標準化問題。無論是哪個行業或者是某個技術,標準都將決定其是否能在所屬領域中占據有利地位。在安防領域,缺乏標準已經在很長一段時間內成為其發展的絆腳石,而物聯網的介入,正是為該領域提供了一個變革的機會。統一標準也可以使相關應用領域連成一片,再加上各種無線網絡、云計算、傳感技術、嵌入式技術的融合,將更進一步豐富物聯網技術在安防領域的應用。
但是,安防不等于物聯網,不是每一家安防企業都有能力或者有機會成為物聯網安防的一員,安防要滿足物聯網感知的需求,還須不斷創新與整合,否則就只能是虛無縹緲的概念,無法落地生根并在實際中得以深入的應用。在同質化競爭的同時,為智能樓宇、智能交通、智能醫療、智能農業、智能家居等領域提供安防整體解決方案,也將是未來物聯網安防發展的方向。
(三)物聯網為智能安防帶來巨大商機
由工業和信息化部牽頭制定的《物聯網“十二五”發展規劃》從產業、財稅等多方面,提升物聯網產業發展水平,還支持重點領域應用示范工程,具體包括智能工業、智能農業、智能物流、智能交通、智能電網、智能環保、智能安防、智能醫療與智能家居九大領域。智能安防是未來安防發展的重要趨勢之一。工信部把智能安防作為未來“十二五”發展的重要支持領域應用示范工程,無疑從國家政策層面給予了未來安防發展巨大的支持。因此,安防行業有望在物聯網發展中受益,成為物聯網產業市場容量大、增長最顯著的領域之一。
智能化的安防產品將是未來發展的方向之一,如智能視頻圖像是“感知中國”和物聯網技術發展的重要組成部分,從圖像采集、圖像傳輸、圖像處理、圖像存儲、圖像顯示都已發展成為一個龐大的產業。利用物聯網技術,對城市環境、城市設施、城市服務等進行感知、分析和管理的智能信息化系統,將城市物聯化、互聯化和智能化,已經成為安防行業發展的前景和方向。
為推動相關領域的發展,國家成立專門機構制定、完善行業標準,以點帶面,拓寬應用將是未來行業發展趨勢。所以擁有自主知識產權的商家或是參與制定標準的企業,在未來都將主導市場的話語權。在此基礎上,產業將從公用、商用過渡到空間更大的民用市場,整個市場將變得活力十足。
(四)安防物聯網的發展思路和發展重點
1.發展思路
針對安防行業對智能化和網絡化的迫切需要,以集成和升級現有的安防系統為突破口,充分挖掘現有安防系統的潛能,加強行業應用解決方案的設計。同時,針對行業應用的需要,重點加強對傳感器和系統集成技術的攻關,突出示范工程建設,確立應用牽引的產業發展模式。
2.發展重點
通過政府引導、應用牽引和創新驅動,大力發展核心產業,加快形成較為完備的安防物聯網解決方案,重點攻克傳感器和系統集成等技術環節。
(1)網絡攝像機
攝像機是安防行業應用最廣泛的設備,在攝像機產品的發展和進步過程中,同軸電纜傳輸的傳統模擬監控多年來占據著主流市場,2008年網絡攝像機正式走向市場。網絡攝像機是發展安防物聯網最主要的載體之一,是安防物聯網最有發展前景的終端產品,既是技術攻關的重點,也是行業解決方案的重要內容。
(2)智能攝像機
所謂智能攝像機就是指攝像機能夠自動地分析和抽取視頻信息源中的關鍵信息,并通過網絡傳輸的方式將獲得的關鍵信息反映給監控中心,以求在第一時間對所監控區域做出正確的反應和快速的判斷。它與安防物聯網對終端設備的特點相一致,是實現安防物聯網的重要技術手段之一。
根據智能攝像機的功能和特點,結合當前技術的發展現狀,行為分析、車牌識別、人臉識別是智能攝像機中應重點發展的智能技術。技術發展的重點是將處理功能前置化,智能化軟件固化在攝像機的DSP芯片中。
(3)智能化周界報警系統
在安全防范領域,周界報警是最基本、應用最廣泛的安全防范技術之一。周界報警發展方向是實現可疑目標或事件自動預警、報警、鎖定和跟蹤、高效的數據檢索和分析功能,減輕安防管理人員的工作強度,適應各種惡劣天氣和光線條件。智能化周界報警系統要滿足物聯網方向的應用,重點是要提高系統的準確率和智能化水平。除了對原有傳感和探測技術提高外,還應發展新的技術和采用多技術融合使用等,如實現智能視頻分析技術與現有周界報警融合,有效地提高安全防范效果。
(4)新型出入口控制系統及聯動
出入口控制系統的發展重點,一是發展新型安全的出入口控制系統;二是出入口控制系統與其他安防系統的聯動。
常見的出入口控制系統有密碼型,非接觸 IC卡型,指紋、掌紋、虹膜等生物識別型,目前使用最多的還是非接觸IC卡型,由于其較高的安全性,最好的便捷性和性價比成為出入口控制系統的主流。
出入口控制系統與其他安防子系統的聯動整合中,使用最多的是與視頻監控系統、入侵報警系統及消防系統的聯動,出入口控制系統不僅僅是安全的需要,也需要與其他管理系統的融合,如一卡通系統中的考勤系統、停車場管理系統、對講系統與樓宇自控系統、辦公自動化系統等管理系統。
(5)系統集成技術
安防技術發展的另一重要領域就是將現有安防子系統和相關的系統集成在一起。現在安防系統集成中一個共同的觀點是要集成安防視頻監控系統、入侵報警系統,出入口控制系統、消防系統以及與安防相關的各種管理系統。這種組合提供了有效的大安全架構,大大增強了系統安全性和管理能力。
現有的各種安防設備和子系統為系統集成奠定了較好的硬件基礎,在物聯網理念的引導下,通過整合和集成技術,充分挖掘設備的潛能是實現安防物聯網的一條切實可行的途徑。
二、視頻監控進入云存儲應用時代
“云存儲”己經被越來越多的人所接觸和了解,2011年眾多的峰會、論壇也都將“云存儲”視為關鍵議題。云存儲是在虛擬化、集群計算、云計算等概念上延伸和發展的新概念,是指通過集群應用、網絡技術或分布式文件系統等功能,將網絡中大量各種不同類型的存儲設備通過應用軟件集合起來協同工作,共同對外提供數據存儲和業務訪問功能的一個集高效性、擴展性和靈活性于一體的存儲系統。
(一) 云存儲與安防技術融合
隨著安防領域大規模聯網監控的建設和高清監控的逐步普及,海量的視頻數據存儲有如潮水般沖擊著存儲系統,并對存儲產品的容量、讀寫性能、可靠性、安全性等提出更高要求。作為近年來信息技術領域的新概念、新技術,云計算的出現為安防領域的發展帶來了機遇和創新,特別是基于云存儲搭建的監控云存儲系統,將有望打破高清視頻監控中傳統存儲方式的性能和容量瓶頸,讓海量數據的存儲成為可能,更讓用戶擁有相當于整片云的存儲能力。
在安防監控行業提“云”的概念,是整個安防監控行業的發展趨勢,安防監控系統的用戶需求已經完全深入了該領域。將所有的計算資源集中起來,并由軟件實現自動管理,無須人為參與,用戶只需要定制相應的服務,由云服務商提供需要的基礎架構、服務、軟硬件資源等。與傳統的應用平臺相比,云平臺的優點在于強大的計算能力、存儲能力、多樣化的服務以及高性價比。“云技術”總架構下的多系統協同工作,各種子系統之間相關信息的深度融合運算等,面向服務的架構,都能夠給安防監控行業的發展帶來推動。
云技術中,可以有非常多的技術精髓,推動安防視頻監控智能化的發展。比如通過云技術實現前端的全面感知、中心的信息共享聯動等,都是促進智能化安防視頻監控系統設計和建設的先進技術。
安防視頻監控系統,首先必須具備數字化、網絡化,才能“漫步云端”,所以對于模擬安防視頻監控系統,需要首先進行數字化和網絡化的升級。另外,對于用戶客戶端來講,云的一個基本思想就是“瘦客戶端”,即將更多的計算和服務工作部署在后臺,而對于客戶端的軟硬件要求越來越簡單和方便,所以就需要在原有的安防監控系統中進行架構功能的重新界定和分工。在改進方向方面,需要逐步理清用戶需求、原有系統和改進升級部分之間的關系,把握逐步實施的尺度。
(二)安防視頻監控逐步進入云存儲時代
面對大規模的高清安防視頻監控應用,作為數據歸屬地的存儲系統,應當承擔起數據安全性、可靠性和穩定性的保護角色和數據空間的容量角色。存儲系統在提供海量存儲空間的同時,應保證應用性能,如多路視頻并發寫入、文件檢索、視頻回放、數據管理等。因此,存儲系統應具備以下特點:
一是海量存儲空間。高清視頻監控應用的前端分辨率多為高清和全高清,傳輸幀率較高,高清視頻在經過不同壓縮編碼方式處理后,一路高清視頻每小時將產生的數據量有較大提高。安防視頻監控遍及城市各個角落,監控數據一般要求7×24小時業務連續存儲,存儲時間從十天半月到一月,甚至一年,數據量與時間顯線性增長。
二是高性能。存儲系統的性能,從監控應用上來說,主要表現為支持前端并發寫入的路數、支持平臺管理的能力,即文件檢索的時間延遲、視頻回放的并發路數等。高清視頻監控應用對帶寬、數據處理能力、緩存等都有很大影響,要求存儲系統針對多路并發寫入的監控應用性能進行優化。管理平臺對存儲系統數據的管理,同樣對設備響應、處理能力等提出高要求。
三是兼容性。城市安全的發展引發了視頻監控行業的技術革命,同時也滋生了存儲設備的巨大市場空間。一個好的存儲系統在具備應用功能的同時,還應具備包容能力,即與社會資源共享和兼容的能力。視頻監控系統包含了前端編碼器的接入、后端平臺的管理,存儲系統為兩者搭建了溝通交互的橋梁。因此,存儲系統應兼容廣泛的前端,支持廣泛的管理平臺。
隨著平安城市建設的發展,網絡化高清視頻監控系統的建設,由一個城市的聯網到多個城市,甚至整個省的聯網,催生了云視頻監控存儲的應用,將大量的存儲設備集合起來協同工作,實現資源共享利用,對外提供更高性能的服務接口。云監控存儲模式構建了資源無限共享的架構,具有更廣泛的兼容性,云體系里的所有設備均可共享,如存儲容量、存儲性能、服務多樣化等。云存儲可承載超大型網絡、超大規模的應用視頻監控系統。
(三)安防視頻監控云存儲系統建設
隨著高清安防視頻監控時代的到來和網絡攝像機的普及,安防視頻監控規模不斷擴大,要求也不斷提高。設計并開發安防視頻監控云存儲系統,這種云存儲系統對整體存儲性能、容量、穩定性和可擴展性的要求都是傳統存儲架構無法滿足的。
國內有的優秀安防企業基于多年來對視頻監控及聯網應用的技術積累,開發了基于云架構的視頻監控與存儲的集群系統,以適應大中型視頻監控云存儲的需求。整個云存儲系統內部節點的管理和應用對用戶透明,系統提供統一的應用接口給應用層(包括編碼器、客戶端、平臺和計算服務器等)設備,云存儲采用開放的視頻流協議與應用層連接,前端設備的配置和寫入空間由云存儲系統自動完成。
云存儲的核心是應用軟件與存儲設備相結合,通過應用軟件來實現存儲設備向存儲服務的轉變。監控云存儲系統是監控平臺和存儲系統的有機結合,其結構模型由以下四層組成:
物理存儲層:物理存儲層是云存儲最基礎、最底層的部分,對底層存儲空間的需求是海量的、可擴展的。監控云存儲中的存儲設備往往數量龐大且分布在不同地域,彼此之間通過廣域網、互聯網連接在一起。存儲設備群之上是一個統一存儲設備管理系統,可以實現存儲設備的邏輯虛擬化管理、多鏈路冗余管理,以及硬件設備的狀態監控和故障維護等。
基礎管理層:基礎管理層是云存儲最核心的部分,也是云存儲中最難以實現的部分。基礎管理層通過集群、分布式文件系統和網格計算等技術,實現云存儲中多個存儲設備之間的協同工作,使多個存儲設備可以對外提供同一種服務,并提供更大、更強、更好的視頻數據訪問性能。通過高性能、大容量云存儲系統和遠程數據備份軟件,運營商和數據中心可實現對關鍵視頻數據的安全備份和遠程容災。
應用接口層:應用接口層是云存儲最靈活多變的部分。不同的云存儲運營單位可以根據實際業務類型,開發不同的應用服務接口,提供不同的應用服務。視頻監控是最典型的一個應用,云存儲為視頻監控應用平臺提供應用層接口,實現視頻數據的存儲、檢索、回放、瀏覽轉發等操作。
業務應用層:監控中心平臺、前端視頻接入設備(DVR/DVS/IPC)、視頻訪問用戶都可以通過標準的公用應用接口來登錄云存儲系統,享受云存儲服務。云存儲運營單位不同,云存儲提供的訪問類型和訪問手段也不同。
從邏輯上劃分,除了業務應用層外,剩下的三層都屬于云存儲的范疇,但是在視頻監控應用中,為了建設和應用緊密結合的監控云存儲系統,可以把物理存儲層以外的基礎管理層和應用接口層統一整合到視頻監控應用平臺,從根本上提高云存儲系統的針對性。
綜上所述,大規模視頻監控系統點位龐大,區域分散,碼流要求高,要想建設監控云存儲系統,必須具備相應的技術保障,包括較大的傳輸帶寬、簡化的系統架構、良好的兼容擴展能力、存儲虛擬化技術、存儲集中管理技術與數據安全機制等。
