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模拟、数模监控是否被IP监控取代?

视频监控技术在中国市场的发展历程,如果用一个关键词来概括,那就是“IP化”。
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【安防知识网】视频监控技术在中国市场的发展历程,如果用一个关键词来概括,那就是“IP化”。模拟监控从上世纪80年代兴起,以模拟矩阵作为代表;数模结合监控从2000年之后,经历了高速的发展,以DVR作为代表,完成了监控系统局部的数字化;而IP监控在2005年以后的兴起,将监控系统进行了端到端的数字化,以业界最标准、最广泛、成本最低的IP平台进行承载,传统的高成本小规模的CCTV变为低成本大规模多应用业务。

  那么,模拟、数模监控是否就被IP监控所取代,它们之间是怎样的演进关系呢? 下面将从技术的角度就此进行详细介绍。

  模拟时代

  安全技术防范最早在民用领域兴起,早期的安防系统,以视频监控为主要技术防范手段的。由于技术的限制,只能部署小范围的视频监控。

  模拟监控图像传输采用视频同轴电缆或双绞线,直接将视频图像从前端监控点传回监控室,并逐一显示在监视器上,同时通过磁带设备对监控信息进行记录。这种监控解决方案的问题随着应用的发展很快就暴露出来了。由于视频线缆只适合短距离的模拟视频传输,传输距离的增加会导致视频信号衰减、失真,如果通过线缆制造工艺的提高来屏蔽,又会增加使用成本,因此,无法实现大范围的监控。同时随着监控规模的增大,视频显示设备和录像设备的大幅增多,也加大了管理难度。此外,采用模拟盒式磁带录象机进行录像,录像容量有限、质量较差,且磁带会因为环境因素而难于保存。

  光端机和视频矩阵技术的出现,解决了视频传输和分配问题。光端机通过光/电转换,将模拟视频信号调制到光纤上进行传输。最早的光端机以模拟光端机为主,由于模拟视频信号采用调幅或调相波进行传输,容易受到电磁辐射的干扰,加上多膜光纤的色散等问题无法解决,视频传输的距离仍然有限。随着数字光端机时代的到来以及单模光纤的出现,模拟视频传输不再受到技术的制约,由于视频信号在发射到光纤上传输之前已经转化为数字信号,因此衰减和失真大幅度降低,传输距离大大增加。同样,视频矩阵解决了模拟监控的另一个难题,大量视频图像的切换显示和分配输出等问题,通过实现视频图像多个输入通道到多个输出通道的任意切换,减少了中心监控室显示器的部署。视频联网监控概念的提出,使得人们不得不考虑如何突破现有的产品和技术制约,实现多个视频监控系统资源共享的需求,矩阵联网成了主流的解决方案。矩阵作为各个视频监控系统的核心单元,通过串口通信实现系统控制数据交互,矩阵之间的视频图像则通过光端机(光纤通道)进行传输,视频监控系统随即被扩展到一个更大的范围。

  

图1 传统监控方案基本组网架构图

  图1是一个传统监控方案的基本组网,包含视频源、传输、切换和控制、视频显示、视音频存储这五部分功能模块, 采用了模拟的采集、传输和显示系统,其中监控存储部分已经数字化了,采用DVR(数字硬盘录像机,见下文数字监控部分描述)。 [nextpage]

  数字时代

  1.数字监控

  以上方案虽然解决了模拟图像的远距离传输和切换共享,但是,图像的存储的问题仍然得不到解决。直到上世纪90年代,硬盘录机(DVR)进入了视频监控领域,标志着监控系统数字化时代的来临。视频压缩技术是硬盘录像机最核心的技术,大量模拟视频信息经过数字化压缩后保存在硬盘中,图像的存储效率和安全性能得到了大幅度的提升。目前在视频监控领域,主流的压缩标准采用H.264,其高效率的编码性能,在视频监控领域得到了广泛应用,至此,图像信号以数字码流的形式进入了监控领域。然而DVR最初的设计是为存储服务,因此他的网络性能就相对较弱,无法满足大量并发业务实时访问和点播需求。

  数字流媒体技术应用于视频监控,弥补了DVR提供远程服务性能上的弱点,支持单播、组播等多种网络访问方式,支持码流的复制、分发、转发等,支持多种网络协议,可以为大量并发访问提供视频服务、存储点播,可以为广域网提供视频服务。

  2.IP监控

  随着数字视频技术的发展和网络应用的普及,人们又迎来了数字化监控的另一个时代--网络监控。

  网络监控是以IP技术发展到一定阶段的产物,以网络为媒体承载,采用网络视频编解码器、网络交换设备、网络存储设备、网络视频管理平台所构建的基于IP网络的全数字网络监控平台,IP网络监控使得视频监控成为网络上的一种应用,其显著优势在于充分发挥了数字技术和网络技术的特性,在很多方面解决了模拟矩阵技术无法解决的难题,例如:视频的无损交换、复制与集中存储;无距离监控与任意扩展;支持任意网络拓扑结构;同时还实现了全网统一的管理平台,为系统组件的统一管理和后台的灵活集成提供了统一的出口。采用基于IP的监控解决方案,可以拥有更加灵活的接入方式,更加简易的设备部署和扩容、更加有效的系统管理、更加多元化的用户体验和更加开放的系统架构。

  需要指出的是作为网络监控最具代表性的产品,网络摄像机的产生标志着从视频信源采集、压缩编码、信号处理进入全数字化。由于网络摄像机采用全数字处理技术、具有高度集成一体化等特点,在国外应用较为普及,然而其兼容性差、增值应用少、成本又较高,目前在国内还是无法取代模拟摄像机+网络编码器组成的网络编码系统。但可以看到前端IP化是一种趋势,随着技术的提升和设备成本下降,可以预见,网络摄像机的未来市场空间是非常巨大的。

  3.IP智能监控

  现阶段的监控是广义的监控,发展是需求、是驱动,技术发展是平台、是依托。后续发展方向是智能监控(包括了数字监控的智能监控和网络监控的智能监控),这和以前的监控定义有很大差别。

  智能视频监控采用领先的计算机视觉、人工智能等技术,对视频进行周界监测与异常行为分析,为用户提取视频图像中的关键信息。智能视频监控摆托了传统监控只能“监”不能“控”,只能备事后取证而不能事前预警的被动状态,将智能化、自动化引入视频监控领域。

  智能监控要求实现智能视觉深度发展和安防监控应用极大丰富,这包含了监控的基本需求、智能监控和整个监控体系的结合以及和越来越丰富的应用进行融合。

  

图2 IP监控方案基本组网架构图

  图2是一个典型的IP监控方案的基本组网,包含视频源、传输、切换和控制、视频显示、视音频存储这五部分功能模块, 除了采集和显示系统是模拟的,接入、传输、存储、管理是全IP的。传统的模拟系统是无法支撑数字化智能应用的,只有基于IP的数字网络监控平台才能实现智能化系统的兼容和整合。 [nextpage]

  通信、IT和安防产业聚合

  随着当前中国经济的高速发展,安防产业的业务需求也随之快速扩张,由于国内信息技术水平的发展和众多外资企业进入中国市场,市场竞争格局进行了的重新洗牌,围绕安防的关联产业和产业链形成有机的分工与协作,并逐渐在社会形成了聚合效应,其中以通信、IT和安防产业近几年历史性的会合为代表,对以IP监控为代表的安防市场发展和成熟产生了重大的影响。

  至此,安防系统既融入了通信和IT产业中规化、标准化、智能化,又有效实现了安防的业务需求,图3为三者的关系示意图。因此,安防IT化标志着实现安防产业化。

  

图3 通信、IT和安防三者的关系

  监控系统基于IP化、智能化的视频应用,为提高其可靠性、可管理性以及广覆盖要求,需要将三大产业支持的各自独立的通信、计算、图像处理推向融合发展。 在这个演进发展趋势中,通用性的通信设备将实现集成化管理,并为上层视频应用提供易用性、可靠性的服务和保障;其次,应用系统将进行深度融合,标准化的技术和协议对整合后的平台进行规范,有利于后续安防业务的发展和扩张。同时,信息化能提升监控行业的整体效益,实现资源化共享,包括图像、语音、数据等信息的综合利用,可实现通信资源的融合,这将使得整合后的监控系统工作更高效。此外,视频会议等多媒体技术的应用,可以很大程度的节省管理成本,为监控系统的应急指挥提供了强大的武器。

  因此,实现IT系统之上的视频监控,实现通信基础网络承载的智能应用,究其根源,即实现基于IT基础架构之上的IP应用,实现整合关联性产业系统资源的IP监控,是今后监控系统在整个行业领域走向标准化、专业化的发展趋势,也是发展必然。

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