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安防IT化
作者: 發布于:2014-08-29 08:57:50 瀏覽:1586【次】

毋庸置疑的是,安防產業當前正處于有史以來發展最快、熱點最多、最令人興奮的階段。2009年開始成為流行詞的“物聯網”,其相當一部分是落腳到安防行業的。遵從勢能向動能轉化的原理,未來幾年,安防行業不斷涌現的新需求必然催生技術的快速發展和重大變革,而技術的重大變革則會帶來產業競爭格局的重整。前段時間有位安防行業的老前輩說現在是“千軍萬馬赴安防”,說的一點也不為過。

推動安防行業成為熱點重點,有著很清晰而強大的內生因素:信息化發展幾十年以來,從來都是圍繞著“融合—分立”、“集中—分布”這兩對互為因果、互為矛盾的關鍵詞進行的。前者是業務形態,后者是物理形態,所有的發展和變化就是循著這兩個矛盾體,交織變化、交替上升。在業務上,十年前IT產業和通訊產業的大融合、今天安防行業和IT及通訊行業的進一步大融合,見證著“融合”的力量,而同時非結構化數據的興起又帶來多媒體業務的“分立”,視頻監控正是由于恰好同時處于融合的焦點和分立的焦點(多媒體業務屬性),因此變化格外劇烈。在物理上,“物聯網”的提出實際上是將在IT/互聯網領域經過二十年演進發展業已成熟的“數據中心+大聯網”的系統組織模式復制到IT之外的領域,首當其沖的又是安防。安防行業從過去的高度離散化狀態通過聯網走向一個新的狀態,未必是百分之百復制IT,但是在模式上一定是統一的,但與此同時,處于“后數據中心時代”的IT行業,卻又在實現集中后的分布/虛擬—也即“云模式”的過程中。這就是對立而統一的力量,安防行業,恰好正位于兩個螺旋的核心。

一、視頻監控的發展

對于視頻監控的發展,業界有多種說法:有的強調在視頻清晰度上的提升,比如標清到高清;有的強調智能業務的提供,有的強調集成管理……眾說紛紜,不一而足。其實如基于上文提及的規律,判斷視頻監控的發展走向就會是一個非常簡單的課題。歸結起來,就對應三個主題,分別是:

IT和安防的融合,帶來的成熟IT技術對安防行業的注入

IT領域發展幾十年,積淀下來的最核心的東西有分層架構、標準化。無論用哪門技術,萬變不離其宗,這兩個特征是從本質上體現的精髓。而在傳統安防領域,恰恰存在著產業層次結構不清晰、標準化程度低的缺陷。IT領域的成熟理念遷移到安防領域,催生著安防領域在層次化和標準化兩個方面發生巨變。傳統安防自下而上,設備和業務、業務和管理是混雜在一起的,尤其是沒有一個清晰的操作系統層的界定,而往往是由基于設備級的SDK基礎上的二次開發來解決業務問題的——這一點是和安防行業很大的不同。分層的理念必將驅動安防行業誕生專業化、IT化的操作系統。另外IPSIPXML這些分別在網絡、信令、應用領域的經過千錘百煉成型的標準,將迅速在安防向新一代發展過程中擴散開來,大大提升安防行業的標準化程度。所謂“安防IT化”,并非是要用IT的技術來刷新安防行業,而是在融合的過程中采納吸收IT行業已經成熟的優勢、長處,從而改造和提升安防的能力。
多媒體業務的分立,帶來的多媒體業務和體系架構的自身演進

多媒體業務代表著一類數據類型,也即非結構化數據中最有代表性的一類。這樣的數據如何采集、如何傳送、如何儲存管理、如何使用,連貫起來,就是多媒體業務分立過程中所需要解決的最大問題。如果從IT的角度看,這涉及到數據的編解碼、數據與網絡的適配、多媒體數據庫、多媒體數據智能分析等多個領域,而這些領域大部分至今還處于發展過程中、遠遠談不上成熟。大多數時候,我們僅僅注意到多媒體編解碼部分的技術演進發展,從CIF4CIF,從D1720p1080p等,實際上是只考慮了四分之一。正如高清只是1920*1680這個分辨率級別的簡稱,而藍光DVD則是一個系統一樣,一個完整的多媒體系統,從采集到顯示、從傳送到儲存、從應用到管理,必定是多維度共生發展,才可以解決問題

聯網和數據中心化的進程,帶來的業務和技術變化。

DVR是傳統安防行業在從模擬時代跨入數字時代的代表產品,而在今天,這個名詞有了一個新的換代稱呼“NVR”,一字之差,道出了“聯網—數據中心”模式對安防行業的影響。顧名思義,DVR的設計思路就是基于本地小系統、非聯網的環境的,業務一定是本地終結的、管理一定是用遙控器和設備上的按鈕的,這種應用模式本質上和在家里面使用的家用電器是一個套路的。而NVR則是基于大系統、聯網設計的,業務可能是“數據中心”化的,而管理是基于控制臺的。名字的演進,從某種意義上表明了整個行業和技術走向演進的軌跡和方向。未來一段時間內,安防行業同步于具體技術演進的一大主題,必然是消除數據孤島、走向聯網集中的過程,最本質的驅動力來自于對數據的處理需求,畢竟,僅僅記錄于本地、顯示于本地的東西,是遠遠不能滿足真正的管理和業務需求的,所謂物聯網,就是通過聯網,集點成面、變節點為系統,從而真正獲得完整的業務潛能。這是一個時代的變遷,這個變遷大約五六年前在IT行業剛剛實現,而現在將轉移到安防行業。

二、建設更好的視頻監控系統

視頻監控作為安防行業和IT行業在“多媒體業務”這個維度上的天然交集,是安防行業所有業務分支中最先跨出行業融合的一步的。從2007年開始,IP聯網監控的出現和普及應用,成為了這個大的產業融合進程的催化劑和風向標。在此之前,整個視頻監控行業正處在傳統模擬制式和數模結合混雜的階段,數字化實現的尚未徹底,整個行業的各個環節還保留大量的模擬信息處理和轉換的環節,在整個系統中不僅有模擬攝像機、類似DVR這樣的模數轉換設備,而且還有大量如矩陣這樣的模擬交換設備存在,從而整個系統顯得復雜、可擴展性差、可管理性差。而在IP聯網監控的方案中,確切的說,除了第一步的模數轉換和最后一步的數模轉換,中間的各種環節(傳送、存儲、調度、應用)都應該是純數字化的,都應該是0101的組合。這種架構很清晰,與成熟的IT系統在架構上、擴展能力、管理能力上有很強的可仿性。這也是業界普遍將IP聯網監控視為繼數模結合時代之后的整個視頻監控發展的第三階段,也是最新階段的原因。在標清階段,由于模擬攝像機發展的比較成熟、成本適中,因此模擬攝像機+編碼器/DVR(在IP監控方案中可以理解為NVR,或者是帶存儲的編碼器)成為了前端的主要設備組合,而在高清階段,由于直接嵌入編碼功能的數字攝像機(IPC)相對于高清編碼器+高清模擬攝像機的組合在成本上更具優勢,因此將逐漸成為主流。這種變遷很容易理解,但卻實在不是整個方案中最核心、最重要、最具決定性的部分。最核心的部分是系統的架構和操作系統平臺——這一點和IT也是類似的,真正決定系統好與差、高與低的一是架構(是否是數據中心模式、是否是分層模式、是否是SOA……),二是操作系統(如Windows之于PCSymbianAndroid之于NOKIAGOOGLE的手機)。換句話講,面向未來的視頻監控,評價的指標將越來越趨向于整體架構合理性、操作系統的功能和管理,而不是由一兩個前端設備決定。在這個過程中,前端攝像機、矩陣等模擬設備的快速數字化,不過是在整個解決方案系統框架下的自然演進,而隨著覆蓋面的擴展,在系統的各個層級,設備走向系列化、應用走向行業化,但整體架構始終圍繞著廣域、城域、局域、數據中心等幾個應用場景組織——這是IT系統的特征,經過一段時間發展,也必將成為視頻監控系統的特征。

我們就這兩個評判系統的核心特征來順藤摸瓜,看看怎樣才能從根本上建設一個更好的視頻監控系統

1.架構

架構取決于業務需求,談架構必須先分析業務。

總體而言,監控的業務需求可以概括為“看控存管用”五個字。而這五大業務需求其實又分為兩個方向,其中“看”和“控”來自于安防業務最基本的業務形態。嚴格的講,安防系統是自動化系統的一個分支,基本工作原理是“采集信號—處理信號—做出反應”這樣的一個負反饋流程。監控的“看”和“控”作為基本業務,也遵循這樣的流程規律。“看”是前端采集視頻信號向上傳遞直到人眼的過程,“控”是控制端采集人的操作信號反饋到前端機電器件做出響應的過程,二者相互咬合又構成一個完整的控制系統,特殊之處在于對話的端點是前端的一個可被圖像化的場景和后端的人。因此可以說,“看”和“控”是從業務上對監控的“安防自動化屬性”最明確的詮釋。而“存”和“用”的業務是牽引監控向IT化方向轉移的關鍵需求。工控也好、安防也好,基本原理都是通過反饋機制,一個反饋響應解決一個問題,也就是秉承著實時化的原則,而“存”的基本出發點是非實時化,也即不是以操作行為為核心而是以操作對象—信息為核心的操作,信息可記錄、有針對信息的管理系統—而這,恰恰是IT系統的本質業務特征。一個“回放”的簡單需求結合數字化的技術,實際上就搭起了從安防領域向IT領域嫁接的橋梁。然后由于信息做到了可記錄,本來在監控系統中發起于采集、終結于顯示,來來去去無形穿梭的信息就成為了有形的資源,從而可重組、可排列、可比較、可修改,也就形成了“用”的業務。從這個角度講,所有的關于視頻監控的“智能化”的業務假設,都是基于上面的以四個“可”為基礎的“用”的業務。對比IT系統若干年來的業務發展軌跡,毫無疑問,“存”和“管”的業務屬性為視頻監控貼上了再明確不過的IT標簽,隨著監控業務的重心不斷從簡單的“看”和“控”后移,監控的IT化的業務特征越來越強,其架構的IT化也就會越來越深入。最后一個“管”,是一個泛安防和IT的廣義業務需求,但是微妙的變化在于往往安防的“管”是以單機為對象的而IT的“管”是以系統為對象的,現實中就是一個保安用遙控器或者面板按鈕操作DVR和一個操作管理員在控制室用管理平臺進行管理操作的區別。毫無疑問,聯網的需求普遍化使得管的方式向著系統管理的方向進發了。同時變化的是“看”和“控”,實際上,聯網使得“看”和“控”走向遠程化,從一對一發展到多對多,未來的“看”和“控”在這種變化的驅使下逐漸遠離傳統工控和安防的范疇,而也更多的體現出系統化的特征。所以,從業務需求變化的角度看,以“看控存管用”為基本業務元素的視頻監控,明確無誤的朝著系統化、IT化的方向發展。

那么我們再來看,怎樣的架構是能夠最大化提升這種系統化的、全局化的“看控存管用”能力的?可以推導的結論是,如果一個架構具備這樣的特征,就必然是整個視頻監控系統未來發展的方向。

答案是“分層標準架構+數據中心+SOA”,這是IT世界幾十年演進的結晶,是企業IT系統同時也是互聯網的形成基礎,也是視頻監控和安防系統在IT化的進程中一定會達到的架構目標。

分層標準架構

無論是OSI七層模型也好,NGN四層模型也好,遵循的基本原則都是:層的功能定義標準化以及層和層之間接口定義的標準化。層層之間接口定義的標準化決定了系統的可疊加能力(縱向),可以使得系統的而每個層次的實現都可作為更上層的基礎;而層的功能定義標準化決定了系統的跨越空間距離的能力(橫向),可以使得對信息的處理不再區分本地和遠端。經過多年發展,層內標準發展出了IP(基礎架構)、SIP(媒體控制信令)、XML(應用)等,而層間標準則或是以API接口或是以中間件實體形態出現。操作系統和數據庫過去由于和硬件的強綁定以及較少強調互操作,形成了以大廠商的事實壟斷替代標準的態勢(如windows之于操作系統,Oracle之于數據庫),但是在整個IT聯網化、云化、移動化的趨勢下也在發生劇變。近年流行的虛擬化等就是一個典型表現。總之,分層標準架構,以及其包含的IPXMLSIP等事實標準及中間件、虛擬化等特征將在安防IT化的過程中不斷的體現出來。IP視頻監控之所以成為公認的數模結合后的第三代視頻監控系統的發展方向,就是因為其完全貫徹了分層標準架構的思路重組了系統。模擬監控是非層次化的,因此談不上標準化,數模結合是半層次化的,標準化不徹底,只有IP監控,實現了從底層到上層的完整的全分層化和全標準化。

數據中心。

數據中心是IT領域的另一架構主題,時髦的稱謂叫做“云”。核心思想是將對信息的操作可以拆解為一段段,利用網絡連接,將操作分布化,實現整個操作進程在本端和遠端的靈活分配。數據中心架構的兩大好處,一是突破性能瓶頸,二是實現信息集中從而為信息深度應用提供數據基礎。如今幾乎所有大型IT系統均已經數據中心化了,互聯網本身則進一步為數據中心提供了最基本的物理載體。大型搜索引擎是全面體現“突破性能瓶頸”和“實現信息集中、以便深度應用”兩大特征的典型代表。在互聯網語境中我們早已習慣于手中的電子書和遠端的電子書庫的二元關系,那么在物聯網的語境中,我們未來也必然習慣于前端攝像頭采集和數據中心側的集中存儲、集中數據處理應用的二元關系。事實上,視頻監控類的非結構化數據對于性能瓶頸和數據集中應用的需求更為強烈,智能業務越發展,視頻監控的數據中心化訴求就越迫切。IP監控是當前視頻監控領域唯一徹底基于數據中心模式來構建的方案。從這個角度看,也就不難理解為什么用一個聯網管理軟件把一堆DVR連起來和一個IP監控解決方案為何形似神不似了,因為前者不是數據中心模式。

 SOA

SOA是“面向服務的架構”,顧名思義很費解,但是類比一下堆積木的游戲就理解了:你手里有若干基本形狀,不同的排列組合就生成不同的結果。SOA從本質上是“標準化、模塊化”的另一種說法,是解決基礎設施標準化和應用個性化的天然矛盾的。再實現上,SOA往往是通過一個隔離基礎資源和上層應用的中間件來實現的,表現出來的就是流程化、可編程的能力。這對于視頻監控的應用發展極為重要。傳統的視頻監控不強調這種特征,所以自然在智能業務的發展上會遭遇瓶頸。

必須注意的是,數據中心架構得以實現,是基于“分層標準架構”為基礎的,SOA得以實現,又是以數據中心架構為基礎的。三大架構目標,在邏輯上是一環扣一環的。三者共生在一起,構成當前最主流的IT系統架構,也就成為安防系統、視頻監控系統未來的演進目標。

2.操作系統

IT系統的核心,也將是安防系統的核心。

傳統而言,操作系統是一個很純粹的IT概念,在其他領域里面基本沒有這樣的提法和理念。究其原始,IT從發展之初就是以數據為對象的,而安防、通訊、工控等系統則是以功能為對象的。IT是以數據為重心,圍繞數據千變萬化的處理,而安防是以安全防范的功能為核心、通訊是以話音傳送的功能為核心……以數據為核心來設計資源操作控制的功能集合,則為操作系統,而以特定功能為核心,初始形態是功能操控人機,往往力求簡單易用,非常類似電腦和家電的區別。對比一下PC里面windows桌面、按鈕,和電視機的遙控器,會理解其中的差異。在個體和小系統時代,比如一臺PC代表IT,而一個DVR加一個攝像頭代表安防,IT的操作系統和安防的遙控器各安其所,但是當安防也必須通過聯網化走向大系統,則也必然走上用操作系統代替遙控器的道路。換句話講,以大系統為基準,更強調數據管理的新安防時代,同任何IT系統一樣,也必須擁有一個強大的操作系統,并以之為核心來搭建整個系統。

操作系統有三重屬性,一是和下層資源的交互(資源管理),一是和使用者的交互(人機界面),一是和上層應用軟件的交互(應用接口)。在windows中分別是設備管理指令集、呈現給我們的桌面及應用軟件接口。IT領域的操作系統源于PC和服務器,然后擴展延伸到網絡、存儲等專業領域,并在此過程中擴展了操作系統的概念和物理形態。比如網絡操作系統,就是單個網絡設備的內嵌OS和整個網絡系統管理軟件的組合。桌面操作系統、數據中心操作系統、網絡操作系統疊加在一起,構成廣義的操作系統層。這個過程在安防領域向“物聯網”進化的過程中將會復制過來。事實上,安防的各個子領域,無論是視頻監控還是門禁、報警等,近年來出現的大大小小的“平臺軟件”都已經在實踐著“半操作系統化”的進程了,只不過一缺乏理論基礎,二缺乏大廠商的參與,還處于相當的非標和原始的狀態。以視頻監控為例,傳統的做法是一個“平臺管理軟件”充當指揮中心側的窗口,而下接的各類設備依靠各式各樣的本地人機分別進行管理,呈現在下端的業務由下端自行操作,而中心側實現基本的圖像調用、遠程控制和錄像查看等功能。用戶則深深的陷入平臺管理軟件和五花八門的帶有自己的管理的設備的對接問題以及不同層級平臺管理軟件的對接問題,無法顧及更多的應用。實際上,如果能充分的吸納和借鑒IT行業已經發展的很成熟的操作系統模型,這些問題都可以迎刃而解。加以類比,好的視頻監控/安防的操作系統應具備如下特征:

 完整豐富的功能、高效實用的人機界面

平臺操作系統和嵌入式操作系統的歸一化

標準而基于SOA的應用側接口,對上層應用支持好

 完善的分級分權分域能力,易部署

具備極高的功能和性能可擴展性

 系統穩定性和健壯性好

IT領域優秀的操作系統在以上六條都表現上乘,對于安防,也是一樣。

此外,視頻監控由于本身的“多媒體業務”、“非結構化數據”屬性,在數據管理方面不同于傳統的以表結構為基礎的結構化數據,面臨很多新的課題,又涉及到新數據類型在數據庫技術和存儲技術兩個領域的交叉,所以在是缺乏一個完整而全面的現成數據庫平臺的。因此,與IT不同的一點是,視頻監控操作系統在發展的過程中,可能會擴展在數據管理層面的功能。因為多媒體數據的管理,本身就是所有多媒體應用的基礎。

就產業現狀而言,必須由有系統開發經驗的、有強大研發資源的企業,通過較長周期的研發投入,將視頻監控行業引入以操作系統為重心的時代,而這必將帶來價值鏈重構、行業格局重新確立。這個過程應該是伴隨著IP監控解決方案逐漸占據市場主流的節奏同步演化的。從管理軟件到OS,從高度離散的單點到廣泛聯網的系統,這就是視頻監控邁向新階段的拐點。

“不識廬山真面目,只緣身在此山中”,視頻監控,乃至整個安防產業正在經歷前所未有的結構性巨變,綁縛在具體的技術坐標上很難對變化的全局有一個系統性的認知。此時有兩點顯得尤為重要:一是回歸業務發展的本源,牢牢抓住業務的變化,也就抓住了技術的變化;二是提高一個臺階,上升到產業融合的角度來觀察和理解。惟其如此,方能于紛繁復雜的變化中把握住真正的脈絡和節奏。

毫無疑問,一直以來,我們對安防的應用更接近單點,系統的色彩很淡,因此必然使得安防產品的設計理念更像家電而不像IT產品,安防系統的設計理念更像裝修而不像IT系統。而正在發生的巨變,將逐漸從根本上顛覆這一切,相應的會帶來產品和系統的理念全部向IT的方向偏移。標準化、聯網化、層次化、數據中心化……這些IT具有的特征將深深植入安防系統,成為基本的基因。在發展的過程中,安防系統自身的技術支點(比如視頻分辨率之于視頻監控)仍然會自然的演進;比如視頻監控,不遠的將來,高清將成為主流而普及,IPC會替代模擬攝像機成為前端采集的主體。但是這一切的演進,對業務的影響、對產業鏈的影響都遠遠沒有架構和系統的演進變化帶來的影響大。架構和系統的演進是在潛移默化中進行的,并不像具體的產品、具體的技術那么容易體驗和捕捉,然而恰恰是悄然進行的這一切,決定了產業未來的走向,也決定了建設投資長期的TCO(總體擁有成本)。畢竟,造好一棟房屋,最重要的是隱藏在墻皮下面的鋼筋、梁柱、地基,你可以方便的更換一個水龍頭、一面鏡子或是一部空調,卻幾乎無法在造好的房子中來更換結構、更換墻皮下面的鋼筋。

三、結束語

世界一直在變化,也因變化而多彩。從互聯網之熱到物聯網之熱,時間跨度整整十五年。未來的十五年,在物聯網發展的大宏觀背景下,各類技術將會以前所未有的速度發展著、應用著。說不定什么時候,《阿凡達》那樣的3D影像技術進入視頻監控領域,說不定什么時候,無線成為安防聯網的主要方式……但是所有的這些不確定的、可能發生的改變之下,明確的行進著的,則是IT的架構和理念對安防行業的融合、牽引和刷新。安防IT化—也只有這句話,真正決定著安防行業的未來。

 

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