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淺談安防技術發展的變化與趨勢

來源:中國安防協會 發布時間:2019-07-25278
當前,信息技術經過計算機互聯網時代,進入了雲計算、大數據、互聯網應用及移動互聯體感交互技術突破的階段,它鮮明地展示出新一代信息技術開放、融合、産品軟化和服務等基本特征和趨勢,産生了人的智慧參與可持續創新和面向服務的頂層設計等新理念。
  當前,信息技術經過計算機互聯網時代,進入了雲計算、大數據、互聯網應用及移動互聯體感交互技術突破的階段,它鮮明地展示出新一代信息技術開放、融合、産品軟化和服務等基本特征和趨勢,産生了人的智慧參與可持續創新和面向服務的頂層設計等新理念。有目共睹,本世紀以來,在信息技術的帶動下,經過了短短的十幾年,安防技術取得了飛速的進步,發生了質的變化。這個過程體現了安防技術屬信息技術這樣一個本質,它促進了安防與信息技術、自動化技術的融合,實現了安防與其他各類社會管理自動化系統在營運領域的融合。安防産業鍊、産品線、技術産品形态、系統架構以及功能和應用模式都發生了巨大的變化。可以說,技術的發展進步對安防行業起着重大的推進作用。
 
  一、安防行業技術曆程變遷的三大階段與特征
 
  當下,安防行業有一句話叫老專家已經不識新系統。現在很多老專家去看一些新的安防系統建設,發現以前熟悉的設備找不到了,熟悉的技術也沒有多少,行業變化翻天覆地。安防行業發生的巨大變化通常把它分為三個階段,而這三個階段又恰好伴随或支撐着安防行業三次重大的實踐活動。
 
  1.第一個階段,行業稱之為“三化”,也就是數字化、智能化和網絡化。本世紀之初,在高清電視的帶動下,安防行業開始了“三化”的過程,而核心是數字化。需要強調的是,數字化不是簡單的把模拟信号進行編碼傳輸,它是21世紀的一個基本特征,它反映了人類對客觀事物的認識和表達的一個升華。衆所周知,原來是用電信号模拟來表示客觀事物,使用電信号的強度、頻率來模拟和表達聲音的大小和音調的高低。我們把一個圖像或者一個空間景物分解成無數個點,管它叫像素,然後一個點一個點的用電信号去模拟這個點的亮度,這就是模拟信号。在當時,模拟系統這種方式做得很好,也可以很真實細緻地表示認識到或理解到的客觀世界。
 
  但是當人們還想更細緻地去認識、理解和表達客觀事物的時候,發現它要求付出的成本太大,在技術上需要的帶寬太寬,能力受到了限制。于是人們開始改變那種過去逐點、逐時刻的模拟和仿照,而開始去分析每一個點之間、每一個時刻之間客觀世界變化的一些規律,這就産生了增量編碼概念。這個概念實際上是揭示了圖像壓縮的原理。在這樣一個觀念升華的過程中,産生了數字系統,特别是數字壓縮系統的電子産品和電子技術,可以說數字化産生了高清電視,以後還會産生超高清電視,而現在已經有4K。
 
  數字化是網絡化和智能化的前提。“三化”在平安城市建設過程中得到了應用和實踐,主要表現在大量的數字視頻設備開始得到了應用。最主要的就是數字硬盤錄像機,用它來實現數字視頻的存儲,取代原來模拟的磁帶錄像系統,而且利用DVR這個設備,作為一個網絡節點功能,實現一種模拟數字混合的模式。也就是把模拟信号輸送到錄像機,轉換成數字信号存儲起來,然後再通過DVR的網口把它傳送到遠端上去,這是當時很熱的一個數模混合模式。在這個過程中,還提到了智能化概念,但是當時隻是從自動化的角度把智能化理解或定義為協調的互動。那時候去檢測或者評價一個系統,經常就會截圖像,意思就是當有報警信号産生的時候,希望它能夠彈出相應的圖像,這就是對智能化當時的理解和定義。
 
  以此同時,網絡化在那個階段也有了初步的應用。網絡化就是經過視頻服務器把模拟信号轉換成數字信号,然後在信息網絡上進行傳輸。但在平安城市建設過程中,在“三化”的早期,安防大部分系統還是模拟的,系統裡邊的數據流還是模拟信号。
 
  2.安防技術細化的第二個階段,把它稱為IT化,又稱為“新三化”加高清。為什麼叫“新三化”呢?這主要是指在這個階段把數字化、網絡化和智能化賦予了新的内涵和定義。而且在這個階段,由于網絡化成為視頻監控建設系統、安防系統的一個主流模式,大量地采用了高清設備。此外這個階段還出現了一個非常重要的産品:IPC,即網絡攝像機,高清攝像機也是IPC的一種。此時行業開始重新去明确或者定義智能監控這個概念,首先提出的智能監控是指圖像信息可以實現機器解釋,或者實現自動解釋。在這之前,監控系統、安防系統的信息都要轉換成一個可視的信息,由人的眼睛去進行解釋,稱之為目視解釋或者人工解釋。真正的系統要實現智能化,實際上應該讓系統或者機器聰明起來,使它具有解釋和理解信息的能力,這就把智能化定義又深化了一步。IT化實際上充分地體現了信息技術的基本特征,它是安防技術信息化過程中最重要的一個階段。信息技術有以下四個基本特征:
 
  (1)開放。它通過硬件的兼容和軟件的開源來實現系統的互聯、互操作和數據的交換。這樣的系統它可以最大限度地整合和配置資源,并且通過融合技術成為一個面向服務的技術支撐平台。傳統的系統隻是一個資源管理系統,為什麼它是一個資源管理系統?比如一個系統可攜帶100台或者1000台攝像機,這個系統就隻能管理這100台或者1000台攝像機。而現在開放的系統則可以整合所有和這個系統能夠實現互聯、互操作的系統資源,好比現在建設的雪亮工程、城市治安動态監控系統等,都會去整合很多社會資源。這就是資源管理和資源整合的差别。
 
  (2)融合。融合實際上是科技發展的大趨勢。技術融合特别是數據的融合是真正意義上的集成。但在以前大家對集成的理解就是把各種設備組合在一起來實現協調的互動。在一個系統的中心,你會發現與它連接的報警控制器、出入口管理服務器等設備就像涼拌菜一樣,把各種各樣的蔬菜放在一個盤子裡攪和,這就是當時集成的概念。而融合是利用各系統的共性,把它們融為一體,它才是真正意義的集成。那麼共性是什麼?首要的一點共性就是數字化。隻有系統裡各類數據流或者各類信息都能在同一個網絡裡傳輸,在同一個服務器裡、在同一個平台裡進行處理的時候,這才是一個真正的集成。集成在融合的概念下有了新的定義,技術融合會産生新技術、新産品,系統融合會創造新模式、新應用和新業态。
 
  (3)軟化。軟化是指系統越來越軟,越來越細,它改變了原來系統都是由專用設備所組成的系統。比如以前的電視監控、報警系統,它裡邊所有的設備都是專門為監控、報警設計的,是專用産品,在這些專用産品的組合中來實現它專業的服務。而軟化的結果是指可以在通用的平台上,通過軟件來實現專業化的服務。這個軟件就是從操作到應用之間非常廣闊的一個領域,或者叫做中間件,在裡面起到了重要的角色,這就是軟化。
 
  (4)服務。服務通過人的智慧參與,可以實現系統的智能化。一個應用系統在符合上面三個特征的情況下,它就可以做到自主生成、自主擴展、自如升級。而且随着業務的擴展和深化,可以不斷地産生新的增值功能。需要強調的是這裡講的服務不是傳統意義上的售後服務,不是售後維修、保修等概念。
 
  3.第三個階段是安防技術發展過程中最精彩的階段,它正在進行過程中,就是雲化。雲是新一代信息基礎的基本形态,那麼安防雲化第一個主要表現是系統雲化。雲系統或者雲架構是一種最合理、最簡潔和最安全的架構。為什麼說它簡潔?以前構成一個系統有很多層級,到了雲架構就是雲與端的結構。一個小設備攝像機、一個報警傳感器是個端,一個大的中心有無數的設備和大量的顯示也是一個端。其實雲系統也是由實體設備組成,也可以看得到摸得着,隻不過這些實體設備它可能是分布式配置的。而且這些配置的分布式系統通過虛拟化過程成為了大量的計算單元,大家管它叫虛拟機。這些巨大的成千上萬的虛拟機,可以同時為一個任務工作提供計算,也可以分别去處理各種不同任務的工作。那麼每一個用戶它不知道,其實它也不需要知道,這就是雲的奧妙。所以安防系統雲化是一個趨勢。實際上信息系統一開始的架構就是這樣,隻不過在那時沒有去提雲這樣一個思想,因為當時雲系統還沒有走向社會服務這樣一個階段。
 
  第二個表現是産品的雲端化。雲端産品和端産品是有差别的。差别就在于雲端産品可以從雲中獲得服務,産生新的功能,而端的産品是一個專用的産品,而雲端産品是一個通用産品加軟件構成的産品和設備。這裡面有一個現在很流行的說法,叫做軟件定義技術和産品。那麼什麼叫軟件定義技術和産品?大家知道攝像機有多種多樣的形式,有人臉的、有車牌的、有一般監控的,還有透霧的、寬動态的。這樣的一些設備通常都有專用的攝像機來滿足特定的一些需求。在新的技術環境下,可以把攝像機實現光電轉換,産生圖像信息,把它變成一個通用産品,通過給它裝載的各種各樣的應用軟件來實現它,可以滿足人臉識别、車牌識别、透霧或者寬動态的要求,這就是軟件定義技術、産品。
 
  二、安防技術實踐應用發展分析
 
  以上所述内容可以從以下四個方面來體現在工程實踐上,或者是在系統設計裡的表現。
 
  1.頂層設計架構。架構也即網絡,也是新興架構,但它是網絡連接、IP連接、包交換,這就是差别。而在網絡結構裡邊,最好的就是雲架構,隻有雲架構才可以實現系統自主生成、自主成長、自如擴展、自如升級,并随着業務的擴展和深入,不斷地産生增值的服務和功能。在這個過程中要提醒大家,一定要建真雲,要真用雲。現在很多系統都談雲平台、雲系統,視頻雲、政務雲、安防雲、民用雲等應用,可以說,特别是在幾年前假的雲為主,但現在已經有真雲建設了。但目前又出了另一個現象,有人建立一種真雲,把它假用,那真雲怎麼能假用?往往會因為強調系統的安全性,使得這個雲系統沒有一點開放性和服務性,這就把雲的核心價值給鎖起來,這就叫做真雲假用。那麼為什麼說要頂層設計建架構?因為頂層設計是一個面向服務的設計方法,它是信息系統的一種設計方法,是從上向下,以構建系統架構為開始這樣一個程序,所以管它叫做頂層設計。傳統設計是面向功能的,是從下向上的組合設備和技術。有些人把頂層設計理解為領導的設計,或者高層的設計,這不确切。
 
  2.數據挖掘是目标。這個目标不是指系統設計的目标,是指設計人員、建設者在技術上要追求的目标。以大數據為例子來說明這樣一個過程,這個實際上是要求能夠正确地、深刻地理解技術的内涵,而不是流于概念、流于表面。建一個東西,要争取實現它的核心價值,而不是獲得一些表面上的口惠。以大數據為例,數據源通常經過結構化處理,這個結構化處理是一個專用的名詞,很多數據源屬于結構化數據,它就要經過這樣一個處理。但是還有很多非結構化數據,實際上并不能最後實現結構化。數據源經過相應的處理,把它存起來,這個存的位置或者存的功能叫做數據庫。數據庫可以完成查詢、檢索以及數據挖掘,因此一個數據的服務鍊或者價值鍊,由存儲、檢索和挖掘三個層次構成,可以幫着把數據存起來,幫着去檢索,幫着去做數據的挖掘。這三個層次的核心價值是數據挖掘。為什麼這麼說?檢索就是從大量的數據找出個性信息的表面價值,而挖掘是對所有數據進行共同處理,從它們的共性信息裡發現具有趨勢和預測性的信息,這是真正的大數據,是真正的大數據的核心價值。現在大多系統建立一個大數據還停留在第二個層次,找得快、找得準,很少真正地去進行數據挖掘。比如說物聯網的核心價值是什麼?早期物聯網的核心價值是物與物的互動,這區别于它與通常的射頻識别系統的差别,說明它智能。而現在物聯網的核心價值是大數據系統,因此現在再說物聯網的時候,關鍵是要怎麼通過系統來實現大數據的應用。
 
  3.創新亮點在場景。場景是技術應用的一個外界環境,它是實驗技術本質能力的一個外部條件,或者技術可以适應的環境。限制的因素越少技術的實用性就越好,環境因素是限制技術應用和影響應用效果最重要的一個因素,所以說在智能系統設計和應用的時候,都要求有一個稍加限制的環境。這就告訴我們如何使這些新技術的應用能夠有創新、有亮點,應該把重點放在哪裡。
 
  那麼重點放在哪裡?大家都去解決算力、算法,其實這不是工程商能做的事,甚至國内很多開發商聲稱有了自主知識産權的軟件,其實他們對核心算法和整個算力的構成,也都是從國外搬來的。因此要創造,或者選擇能夠實現新技術核心價值的場景,把它放在創新的重點。
 
  4.人工智能定成效。深度學習導緻了人工智能的大爆發,利用人工智能可以解決很多問題,但是還要正确的或者準确地理解人工智能技術的内涵,它可以實現的限度以及它所應用所需要的場景環境,很多東西并不是像宣傳的那樣萬能。因此還要回到人工智能的初心,把它作為安防系統或者自動化系統的一項基礎技術。通過這項技術提高系統功能的自主性,動作的精準性和效率,以及決策的智能化水平。說得再直一點,人工智能最原本的定義,是要讓系統聰明一些,或者更加聰明一些。
 
  上面這些過程和内容,還有一個重要的問題可以從中體現或者表現出來。這就是說現在支撐安防的基礎技術,或者核心技術變了。傳統安防的基礎技術是傳感、特征識别和視頻。而現在支撐安防基礎技術的是雲、大數據、物聯網和人工智能,把它們并列起來,作為新一代信息技術的标志。
 
  但是實際上它們是不同層面的概念。雲是資源配置的一種理念,它是系統架構和模式創新的産物;大數據和物聯網實際上是在雲環境下所開展或者實現的應用;而人工智能是上述系統應用的一個基礎支撐技術,它們是不同層面的東西。可是人們現在發現,它們之間的界限好像越來越模糊了,層次的概念,或者它們之間的差異好像越來越模糊了,成為一種共生共長、相輔相成的關系。雲說大數據和物聯網是我提供的服務,物聯網說我是采用了雲架構。人工智能更是講,我和大數據是共生共長、高度耦合。所謂深度學習,就是典型的大數據應用。而大數據實際上裡面很多數據分析和決策方法,都是采用了人工智能,因此它們之間好像是又融合起來了,确實是這樣。這就是科技發展的必然趨勢,在這樣的趨勢之下,安防技術也開始和信息技術、自動化技術、公共事務管理系統進行融合。(文章來源:《中國安防》雜志)

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