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自2009年温家宝总理提出建设“感知中国”以来,物联网、云计算、异源异构数据集成等先进技术已经逐渐融入到我们的生活。在安防领域,众多安防企业也在加速物联网、云存储技术与安防产品的融合与应用。可以预计物联网、云计算等技术应用将成为推动安防产业发展融合的主要力量,也必将带动一个高科技应用市场的兴起。
一、物联网在安防技术领域应用
物联网是新一代信息技术的重要组成部分。顾名思义,“物联网就是物物相连的互联网”。包括两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络,互联网是物联网应用的平台;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信。因此,物联网是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
(一)安防领域是物联网应用重点之一
物联网和安防技术结合产生安防物联网,将给安防行业带来新的价值。安防物联网系统最突出的特点是其终端产品具有智能化、一体化,能够连接多种传感器,能够通过互联网传输报警图像和信息,同时具有网络平台监控报警服务功能。根据行业的特点,安防物联网产品要求体积小巧、造价低廉,集监控、图像分析、智能处理、前端存储、警笛讯响、主动报警等多种功能于一体,可连接多个传感器,能脱离电脑主机单独运行。从这个概念来看,物联网在安防行业的应用已有先例,已被广泛应用的室内入侵自动报警系统是物联网在安防行业的初步应用,安防行业已经在朝着物联网方向发展,具有率先广泛应用的基础和优势。如在深圳大运会上,先进的智能视频监控系统、警卫中心集成管理软件、交通运行智慧系统、大运会服务卡等,都体现了安防技术和物联网技术的融合。
物联网是新一代信息技术的高度集成和综合应用,己经成为当今世界新一轮经济和科技发展战略制高点之一。“十二五”期间,物联网发展的主要任务包括大力攻克核心技术难点,加快构建标准体系,协调推进产业发展,着力培育骨干企业,积极开展应用示范,合理规划区域部署,加强信息安全保障,提升公共服务能力,初步形成创新驱动、应用牵引、协同发展、安全可控的物联网发展格局。
包括实体防护、入侵报警、视频监控、出入口控制、防爆安检、平台软件等应用领域也愈加宽泛,无数次的产品升级、技术革命和品牌升级,使得安防行业不断焕发生机。安防作为中国物联网领域应用最早的行业之一,相关部门和企业对其都投入了极大的热情。安防产业目前是物联网应用中占比最大的领域之一,可以有效促进物联网产业的发展,给公共安全、银行、电力、机场、铁路、公路等国民经济、生产、生活的方方面面都带来巨大的产业机遇。
(二)安防行业已经在朝着物联网方向发展
安防行业最主要的设备主要有实体防护、入侵报警、视频监控、出入口控制、防爆安检、电子巡查等,其中视频监控设备是最主要的市场,安防行业显示出巨大的市场空间。但随着社会对安防行业提出的新要求,安防行业正在朝着网络、集成、远程、智能方向发展。如“平安城市”网络化监控的需求吸引了许多IT企业,这些企业的介入,更加有力地推动了基于IP的大型远程网络监控系统及产品的发展,相应的解决方案也越来越多;又如家庭实时图像监控防盗系统要求在设防时,只要有人非法进入,立即报警并把实时报警图像发送并存储在系统中,用户接到报警信息后可以立即通过互联网或采用手机监视家庭的实时图像,平时还可以在没有报警信息或在撤防的条件下,主人通过网络随时监视自己家庭的实时状态。集成化防盗报警设备也是安防设备的发展趋势,许多防盗报警器都集成了火灾和烟雾报警器,摄像机集成了红外入侵探测器进行防盗报警,集成了生物识别技术进行出入口控制。除了网络化、集成化功能,智能化功能也是安防系统发展的趋势,如智能摄像技术已经可以分析捕获视频流,并通过多种方式如手机短信、电子邮箱等发送报警信号。
安防领域已经成为物联网示范工程的首选领域之一。如江苏省物联网示范工程提出建设基于物联网的公共安全监控管理平台,全面提升突发事件自动发现和联动应急处理水平,包括城市公共安全平台建设项目和重点区域周界防入侵示范。前者主要建设物联网城市热点监控系统,具备异常事件自动发现和智能预警功能,覆盖主要商业区、娱乐区、主要交通路口和治安事件多发区,与消防、公安、急救等部门联动,实现实时监控、应急指挥和事后评估;后者在机场、重要场所等区域的周界建设基于多种传感信息、误报率低的入侵检测系统。又如上海市在《上海推进物联网产业发展行动计划(2010—2012年)》中,将智能安防、智能交通列入十大应用示范,上海市科委2010年度“科技创新行动计划”物联网专题科技项目提出,面向民生需要,攻关智慧社区所需的物联网核心技术,形成完整、安全的智慧社区体系架构,解决社区安防、社区信息化和社区健康监控等一系列问题。浦东物联网示范涉及社会公共安全的行业包括智能交通、危险化学品管理、智能社区等。
物联网安防特点:当物联网技术融入到安防领域时,将会带来一系列变化。首先是综合管理平台开放性。安防业内有关专家认为,目前安防行业的主流解决方案,还是以封闭网络的解决方案为主,这就形成了一个个的信息孤岛。要解决这种情况,就必须要有物联网理念,在这场变革中,脱颖而出的安防企业兼具了安防与互联网两个行业的优秀基因。
其次是兼容并蓄性。换句话来说,就是标准化问题。无论是哪个行业或者是某个技术,标准都将决定其是否能在所属领域中占据有利地位。在安防领域,缺乏标准已经在很长一段时间内成为其发展的绊脚石,而物联网的介入,正是为该领域提供了一个变革的机会。统一标准也可以使相关应用领域连成一片,再加上各种无线网络、云计算、传感技术、嵌入式技术的融合,将更进一步丰富物联网技术在安防领域的应用。
但是,安防不等于物联网,不是每一家安防企业都有能力或者有机会成为物联网安防的一员,安防要满足物联网感知的需求,还须不断创新与整合,否则就只能是虚无缥缈的概念,无法落地生根并在实际中得以深入的应用。在同质化竞争的同时,为智能楼宇、智能交通、智能医疗、智能农业、智能家居等领域提供安防整体解决方案,也将是未来物联网安防发展的方向。
(三)物联网为智能安防带来巨大商机
由工业和信息化部牵头制定的《物联网“十二五”发展规划》从产业、财税等多方面,提升物联网产业发展水平,还支持重点领域应用示范工程,具体包括智能工业、智能农业、智能物流、智能交通、智能电网、智能环保、智能安防、智能医疗与智能家居九大领域。智能安防是未来安防发展的重要趋势之一。工信部把智能安防作为未来“十二五”发展的重要支持领域应用示范工程,无疑从国家政策层面给予了未来安防发展巨大的支持。因此,安防行业有望在物联网发展中受益,成为物联网产业市场容量大、增长最显著的领域之一。
智能化的安防产品将是未来发展的方向之一,如智能视频图像是“感知中国”和物联网技术发展的重要组成部分,从图像采集、图像传输、图像处理、图像存储、图像显示都已发展成为一个庞大的产业。利用物联网技术,对城市环境、城市设施、城市服务等进行感知、分析和管理的智能信息化系统,将城市物联化、互联化和智能化,已经成为安防行业发展的前景和方向。
为推动相关领域的发展,国家成立专门机构制定、完善行业标准,以点带面,拓宽应用将是未来行业发展趋势。所以拥有自主知识产权的商家或是参与制定标准的企业,在未来都将主导市场的话语权。在此基础上,产业将从公用、商用过渡到空间更大的民用市场,整个市场将变得活力十足。
(四)安防物联网的发展思路和发展重点
1.发展思路
针对安防行业对智能化和网络化的迫切需要,以集成和升级现有的安防系统为突破口,充分挖掘现有安防系统的潜能,加强行业应用解决方案的设计。同时,针对行业应用的需要,重点加强对传感器和系统集成技术的攻关,突出示范工程建设,确立应用牵引的产业发展模式。
2.发展重点
通过政府引导、应用牵引和创新驱动,大力发展核心产业,加快形成较为完备的安防物联网解决方案,重点攻克传感器和系统集成等技术环节。
(1)网络摄像机
摄像机是安防行业应用最广泛的设备,在摄像机产品的发展和进步过程中,同轴电缆传输的传统模拟监控多年来占据着主流市场,2008年网络摄像机正式走向市场。网络摄像机是发展安防物联网最主要的载体之一,是安防物联网最有发展前景的终端产品,既是技术攻关的重点,也是行业解决方案的重要内容。
(2)智能摄像机
所谓智能摄像机就是指摄像机能够自动地分析和抽取视频信息源中的关键信息,并通过网络传输的方式将获得的关键信息反映给监控中心,以求在第一时间对所监控区域做出正确的反应和快速的判断。它与安防物联网对终端设备的特点相一致,是实现安防物联网的重要技术手段之一。
根据智能摄像机的功能和特点,结合当前技术的发展现状,行为分析、车牌识别、人脸识别是智能摄像机中应重点发展的智能技术。技术发展的重点是将处理功能前置化,智能化软件固化在摄像机的DSP芯片中。
(3)智能化周界报警系统
在安全防范领域,周界报警是最基本、应用最广泛的安全防范技术之一。周界报警发展方向是实现可疑目标或事件自动预警、报警、锁定和跟踪、高效的数据检索和分析功能,减轻安防管理人员的工作强度,适应各种恶劣天气和光线条件。智能化周界报警系统要满足物联网方向的应用,重点是要提高系统的准确率和智能化水平。除了对原有传感和探测技术提高外,还应发展新的技术和采用多技术融合使用等,如实现智能视频分析技术与现有周界报警融合,有效地提高安全防范效果。
(4)新型出入口控制系统及联动
出入口控制系统的发展重点,一是发展新型安全的出入口控制系统;二是出入口控制系统与其他安防系统的联动。
常见的出入口控制系统有密码型,非接触 IC卡型,指纹、掌纹、虹膜等生物识别型,目前使用最多的还是非接触IC卡型,由于其较高的安全性,最好的便捷性和性价比成为出入口控制系统的主流。
出入口控制系统与其他安防子系统的联动整合中,使用最多的是与视频监控系统、入侵报警系统及消防系统的联动,出入口控制系统不仅仅是安全的需要,也需要与其他管理系统的融合,如一卡通系统中的考勤系统、停车场管理系统、对讲系统与楼宇自控系统、办公自动化系统等管理系统。
(5)系统集成技术
安防技术发展的另一重要领域就是将现有安防子系统和相关的系统集成在一起。现在安防系统集成中一个共同的观点是要集成安防视频监控系统、入侵报警系统,出入口控制系统、消防系统以及与安防相关的各种管理系统。这种组合提供了有效的大安全架构,大大增强了系统安全性和管理能力。
现有的各种安防设备和子系统为系统集成奠定了较好的硬件基础,在物联网理念的引导下,通过整合和集成技术,充分挖掘设备的潜能是实现安防物联网的一条切实可行的途径。
二、视频监控进入云存储应用时代
“云存储”己经被越来越多的人所接触和了解,2011年众多的峰会、论坛也都将“云存储”视为关键议题。云存储是在虚拟化、集群计算、云计算等概念上延伸和发展的新概念,是指通过集群应用、网络技术或分布式文件系统等功能,将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作,共同对外提供数据存储和业务访问功能的一个集高效性、扩展性和灵活性于一体的存储系统。
(一) 云存储与安防技术融合
随着安防领域大规模联网监控的建设和高清监控的逐步普及,海量的视频数据存储有如潮水般冲击着存储系统,并对存储产品的容量、读写性能、可靠性、安全性等提出更高要求。作为近年来信息技术领域的新概念、新技术,云计算的出现为安防领域的发展带来了机遇和创新,特别是基于云存储搭建的监控云存储系统,将有望打破高清视频监控中传统存储方式的性能和容量瓶颈,让海量数据的存储成为可能,更让用户拥有相当于整片云的存储能力。
在安防监控行业提“云”的概念,是整个安防监控行业的发展趋势,安防监控系统的用户需求已经完全深入了该领域。将所有的计算资源集中起来,并由软件实现自动管理,无须人为参与,用户只需要定制相应的服务,由云服务商提供需要的基础架构、服务、软硬件资源等。与传统的应用平台相比,云平台的优点在于强大的计算能力、存储能力、多样化的服务以及高性价比。“云技术”总架构下的多系统协同工作,各种子系统之间相关信息的深度融合运算等,面向服务的架构,都能够给安防监控行业的发展带来推动。
云技术中,可以有非常多的技术精髓,推动安防视频监控智能化的发展。比如通过云技术实现前端的全面感知、中心的信息共享联动等,都是促进智能化安防视频监控系统设计和建设的先进技术。
安防视频监控系统,首先必须具备数字化、网络化,才能“漫步云端”,所以对于模拟安防视频监控系统,需要首先进行数字化和网络化的升级。另外,对于用户客户端来讲,云的一个基本思想就是“瘦客户端”,即将更多的计算和服务工作部署在后台,而对于客户端的软硬件要求越来越简单和方便,所以就需要在原有的安防监控系统中进行架构功能的重新界定和分工。在改进方向方面,需要逐步理清用户需求、原有系统和改进升级部分之间的关系,把握逐步实施的尺度。
(二)安防视频监控逐步进入云存储时代
面对大规模的高清安防视频监控应用,作为数据归属地的存储系统,应当承担起数据安全性、可靠性和稳定性的保护角色和数据空间的容量角色。存储系统在提供海量存储空间的同时,应保证应用性能,如多路视频并发写入、文件检索、视频回放、数据管理等。因此,存储系统应具备以下特点:
一是海量存储空间。高清视频监控应用的前端分辨率多为高清和全高清,传输帧率较高,高清视频在经过不同压缩编码方式处理后,一路高清视频每小时将产生的数据量有较大提高。安防视频监控遍及城市各个角落,监控数据一般要求7×24小时业务连续存储,存储时间从十天半月到一月,甚至一年,数据量与时间显线性增长。
二是高性能。存储系统的性能,从监控应用上来说,主要表现为支持前端并发写入的路数、支持平台管理的能力,即文件检索的时间延迟、视频回放的并发路数等。高清视频监控应用对带宽、数据处理能力、缓存等都有很大影响,要求存储系统针对多路并发写入的监控应用性能进行优化。管理平台对存储系统数据的管理,同样对设备响应、处理能力等提出高要求。
三是兼容性。城市安全的发展引发了视频监控行业的技术革命,同时也滋生了存储设备的巨大市场空间。一个好的存储系统在具备应用功能的同时,还应具备包容能力,即与社会资源共享和兼容的能力。视频监控系统包含了前端编码器的接入、后端平台的管理,存储系统为两者搭建了沟通交互的桥梁。因此,存储系统应兼容广泛的前端,支持广泛的管理平台。
随着平安城市建设的发展,网络化高清视频监控系统的建设,由一个城市的联网到多个城市,甚至整个省的联网,催生了云视频监控存储的应用,将大量的存储设备集合起来协同工作,实现资源共享利用,对外提供更高性能的服务接口。云监控存储模式构建了资源无限共享的架构,具有更广泛的兼容性,云体系里的所有设备均可共享,如存储容量、存储性能、服务多样化等。云存储可承载超大型网络、超大规模的应用视频监控系统。
(三)安防视频监控云存储系统建设
随着高清安防视频监控时代的到来和网络摄像机的普及,安防视频监控规模不断扩大,要求也不断提高。设计并开发安防视频监控云存储系统,这种云存储系统对整体存储性能、容量、稳定性和可扩展性的要求都是传统存储架构无法满足的。
国内有的优秀安防企业基于多年来对视频监控及联网应用的技术积累,开发了基于云架构的视频监控与存储的集群系统,以适应大中型视频监控云存储的需求。整个云存储系统内部节点的管理和应用对用户透明,系统提供统一的应用接口给应用层(包括编码器、客户端、平台和计算服务器等)设备,云存储采用开放的视频流协议与应用层连接,前端设备的配置和写入空间由云存储系统自动完成。
云存储的核心是应用软件与存储设备相结合,通过应用软件来实现存储设备向存储服务的转变。监控云存储系统是监控平台和存储系统的有机结合,其结构模型由以下四层组成:
物理存储层:物理存储层是云存储最基础、最底层的部分,对底层存储空间的需求是海量的、可扩展的。监控云存储中的存储设备往往数量庞大且分布在不同地域,彼此之间通过广域网、互联网连接在一起。存储设备群之上是一个统一存储设备管理系统,可以实现存储设备的逻辑虚拟化管理、多链路冗余管理,以及硬件设备的状态监控和故障维护等。
基础管理层:基础管理层是云存储最核心的部分,也是云存储中最难以实现的部分。基础管理层通过集群、分布式文件系统和网格计算等技术,实现云存储中多个存储设备之间的协同工作,使多个存储设备可以对外提供同一种服务,并提供更大、更强、更好的视频数据访问性能。通过高性能、大容量云存储系统和远程数据备份软件,运营商和数据中心可实现对关键视频数据的安全备份和远程容灾。
应用接口层:应用接口层是云存储最灵活多变的部分。不同的云存储运营单位可以根据实际业务类型,开发不同的应用服务接口,提供不同的应用服务。视频监控是最典型的一个应用,云存储为视频监控应用平台提供应用层接口,实现视频数据的存储、检索、回放、浏览转发等操作。
业务应用层:监控中心平台、前端视频接入设备(DVR/DVS/IPC)、视频访问用户都可以通过标准的公用应用接口来登录云存储系统,享受云存储服务。云存储运营单位不同,云存储提供的访问类型和访问手段也不同。
从逻辑上划分,除了业务应用层外,剩下的三层都属于云存储的范畴,但是在视频监控应用中,为了建设和应用紧密结合的监控云存储系统,可以把物理存储层以外的基础管理层和应用接口层统一整合到视频监控应用平台,从根本上提高云存储系统的针对性。
综上所述,大规模视频监控系统点位庞大,区域分散,码流要求高,要想建设监控云存储系统,必须具备相应的技术保障,包括较大的传输带宽、简化的系统架构、良好的兼容扩展能力、存储虚拟化技术、存储集中管理技术与数据安全机制等。