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案例頻道導(dǎo)論
I/O于一般安防產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用已相當(dāng)廣泛，只是多數(shù)應(yīng)用仍沿用RS-485通訊接口進(jìn)行控制，然而隨著Ethernet通訊的不可逆轉(zhuǎn)的普及趨勢(shì)，以Ethernet為通訊接口的I/O產(chǎn)品漸漸在歐美成為主力，取代傳統(tǒng)RS485接口的I/O已成為現(xiàn)實(shí)。
傳統(tǒng)RS485 I/O有著悠久的使用歷史，對(duì)于小規(guī)模集中式的控制應(yīng)用有著顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，相應(yīng)的Ethernet接口的I/O，則在大范圍的周界監(jiān)測(cè)及多點(diǎn)數(shù)的集中管理系統(tǒng)有突出的優(yōu)勢(shì)。因此本文將針對(duì)安防市場(chǎng)的趨勢(shì)，以及Ethernet I/O的應(yīng)用作分享，期望通過此文章使讀者了解Ethernet網(wǎng)絡(luò)及基于Ethernet的智能以太網(wǎng)I/O即將對(duì)數(shù)字化安防產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生的沖擊與影響。
各自獨(dú)立的傳統(tǒng)安防系統(tǒng)
傳統(tǒng)的安防系統(tǒng)，系統(tǒng)各自獨(dú)立：門禁控制、視頻監(jiān)測(cè)及入侵報(bào)警分開，除了技術(shù)瓶頸外，通訊上缺乏一個(gè)頻寬夠大可提供高度整合的通訊介面也是個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)。以錄像為例，最早的錄像機(jī)以及錄像帶將所有的影像進(jìn)行本地端的儲(chǔ)存，而監(jiān)看也只能透過同軸電纜連接的監(jiān)視屏幕進(jìn)行監(jiān)看，而I/O入侵偵測(cè)及告警的部分則是與影像監(jiān)控分開。
隨著數(shù)字時(shí)代的來臨，錄像技術(shù)也跟著進(jìn)步，所有的影像可以更小的空間以及更方便的格式進(jìn)行本地儲(chǔ)存，順應(yīng)這樣的技術(shù)演進(jìn)，DVR應(yīng)勢(shì)出現(xiàn)，對(duì)于I/O的控制也逐漸的整合進(jìn)DVR系統(tǒng)，并可以更精準(zhǔn)的對(duì)入侵等告警事件進(jìn)行反應(yīng)。不過這樣的系統(tǒng)，在通訊上并沒有明顯的進(jìn)步，所有的數(shù)據(jù)資料都僅能在本地端進(jìn)行儲(chǔ)存，對(duì)實(shí)時(shí)告警及連鎖反應(yīng)并沒有根本性的改良，實(shí)時(shí)的安全防護(hù)仍仰賴于安全人員于本地進(jìn)行監(jiān)控，也就是說， 安防系統(tǒng)是相當(dāng)分散并各自獨(dú)立的。在這樣的系統(tǒng)架構(gòu)下，RS485攜著長(zhǎng)距離通訊、級(jí)聯(lián)、及雙向通訊的優(yōu)勢(shì)，于I/O控制上占有絕對(duì)的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。
隨著全球化以及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)安全的要求也逐漸提高，過去的分散式小系統(tǒng)的應(yīng)用架構(gòu)在效能上漸漸不符經(jīng)濟(jì)效益，大型公共工程的開發(fā)，也逐漸的對(duì)安防產(chǎn)業(yè)造成沖擊，人們開始對(duì)實(shí)時(shí)并集中的管理架構(gòu)開始產(chǎn)生需求，安防產(chǎn)業(yè)也逐步的轉(zhuǎn)向Ethernet為通訊介面的系統(tǒng)發(fā)展，NVR與Hybrid DVR也應(yīng)運(yùn)而生，同時(shí)也開啟了安防系統(tǒng)整合的無限可能。
高度整合的Ethernet安防系統(tǒng)
近年來Ethernet高速發(fā)展，穩(wěn)定性以及應(yīng)用高度也逐漸開拓，商用及工業(yè)領(lǐng)域?qū)thernet的需求也逐漸提高，統(tǒng)計(jì)顯示，過去Ethernet每年以30-40%成長(zhǎng)率高速成長(zhǎng)，Y08成長(zhǎng)率略有下滑，仍有29%的高成長(zhǎng)率，顯示市場(chǎng)已開發(fā)并逐漸達(dá)到飽和階段。安防產(chǎn)業(yè)也不例外，以Ethernet為基礎(chǔ)的應(yīng)用逐年增多，以數(shù)字錄像技術(shù)而言，2005年以Ethernet為基礎(chǔ)的錄像技術(shù)已超越DVR，并預(yù)期在2009年超過模擬式攝像機(jī)。
錄像技術(shù)邁入Ethernet紀(jì)元，象征著影像儲(chǔ)存及處理均可以在集中的地點(diǎn)進(jìn)行，過去搭配RS485 I/O的入侵偵測(cè)與告警系統(tǒng)現(xiàn)在也可以搭配監(jiān)控軟件集中管理。簡(jiǎn)單的說，Ethernet對(duì)安防產(chǎn)業(yè)帶來下列好處：
1. 高通訊頻寬
2. 高整合性
3. 集中管理
4. 不受距離限制
5. 支持網(wǎng)絡(luò)瀏覽器
為了讓各位讀者更容易了解Ethernet對(duì)安防產(chǎn)業(yè)的好處，讓我們舉一個(gè)應(yīng)用案例來進(jìn)行說明。試想，在一個(gè)國(guó)際機(jī)場(chǎng)，安全單位希望能夠?qū)︼w機(jī)跑道及周界進(jìn)行入侵偵測(cè)及視頻監(jiān)控。機(jī)場(chǎng)跑道占地廣大，跑道周圍必須駕設(shè)成百上千的攝像機(jī)、傳感器及告警燈&號(hào)等，在視頻監(jiān)測(cè)應(yīng)用上，傳統(tǒng)的DVR架構(gòu)僅能將機(jī)場(chǎng)進(jìn)行切割，分區(qū)管理。入侵偵測(cè)應(yīng)用上，傳統(tǒng)RS485 I/O需搭配控制器對(duì)周邊傳感器進(jìn)行監(jiān)控，然而RS485 I/O必須仰賴控制器輪詢采集，一旦發(fā)現(xiàn)傳感器被觸發(fā)，隨即使用控制器觸發(fā)警報(bào)，不過這樣的輪詢架構(gòu)有著潛在的安全危機(jī)。因?yàn)檩喸儺a(chǎn)生時(shí)滯，無法做到真正的實(shí)時(shí)，因而在輪詢的通訊機(jī)制
下容易出現(xiàn)漏報(bào)，而產(chǎn)生安全漏洞。
相反的Ethernet因?yàn)轭l寬較大，所有的影像及入侵告警訊號(hào)都可經(jīng)由Ethernet集中管理，現(xiàn)今Ethernet網(wǎng)路頻寬可達(dá)10Gbps，對(duì)于影像以及告警訊號(hào)處理是游刃有余。更重要，Ethernet作為多種通訊協(xié)議的載體，讓主動(dòng)發(fā)報(bào)的通訊策略的實(shí)現(xiàn)成為可能。這樣的通訊技術(shù)給合I/O的控制，也就構(gòu)成了今天我們的主角“智能以太網(wǎng)I/O”。回到我們剛剛的的例子，有了Ethernet與智能Ethernet I/O不僅影像可以集中在中控室進(jìn)行管理，I/O告警訊號(hào)也可以主動(dòng)發(fā)回中央控制端，避免輪詢所產(chǎn)生的安全漏洞，I/O CGI command的功能輕松實(shí)現(xiàn)與數(shù)字?jǐn)z像頭的聯(lián)動(dòng)，大大提升視頻監(jiān)測(cè)的有效與實(shí)時(shí)性。
基于Ethernet數(shù)字安防系統(tǒng)的局限
雖說Ethernet頻寬夠大，但將所有影像訊號(hào)透過Ethernet傳輸仍難免會(huì)遭遇頻寬消耗過大的問題，為了克服這樣的事實(shí)，安防產(chǎn)業(yè)研發(fā)出許多影像壓縮技術(shù)，以期減少頻寬消耗。此外，為增加系統(tǒng)可靠性，安防系統(tǒng)一般會(huì)要求除頻寬消耗外，也需注意終端主機(jī)系統(tǒng)資源消耗不可超過一定比例，也就是說除影像處理外，若能將I/O告警訊號(hào)及其控制能盡量依靠終端裝置進(jìn)行處理，將會(huì)有效的減輕系統(tǒng)資源消耗。為解決這樣的問題，讓我們進(jìn)一步的介紹智能以太網(wǎng)I/O能為數(shù)字化安防系統(tǒng)解決些什么。
智能以太網(wǎng)I/O帶來的好處
先前所提及的輪詢的架構(gòu)其實(shí)并不只存在傳統(tǒng)的RS485 的I/O信號(hào)監(jiān)控上，事實(shí)上多數(shù)市面上的Ethernet接口的I/O也是依靠前端控制器或者主機(jī)的輪詢進(jìn)行監(jiān)控。不過MOXA的新一代的智能以太網(wǎng)I/O，它不但具有一般控制器所具有的前端邏輯控制能力（Event Response Logic）,可用于本地?cái)?shù)據(jù)采集或者輸出控制，還可以通過多種通訊協(xié)議主動(dòng)發(fā)送告警訊號(hào)（定時(shí)&遇變發(fā)送策略），有效的減少頻寬以及系統(tǒng)資源的消耗。
實(shí)驗(yàn)室實(shí)測(cè)結(jié)果如下：
以此前的機(jī)場(chǎng)周界及跑道的安防系統(tǒng)再作說明，該安防系統(tǒng)使用大量的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)以及PTZ，且這些攝像機(jī)往往需要與I/O告警信號(hào)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，例如一個(gè)人企圖入侵機(jī)場(chǎng)跑道，除現(xiàn)場(chǎng)告警燈、喇叭警告外，中央控制室的人員亦需知道該入侵事件的現(xiàn)場(chǎng)畫面并對(duì)畫面做出實(shí)時(shí)紀(jì)錄，在一般的Ethernet I/O應(yīng)用中，中央控制電腦在讀到I/O告警事件后會(huì)對(duì)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)或者PTZ做出攝像或者轉(zhuǎn)向命令，在一連串的動(dòng)作中，這些信號(hào)的往返及輪詢都將消耗頻寬及系統(tǒng)資源且實(shí)時(shí)性非常差。倘若現(xiàn)在使用智能以太網(wǎng)I/O，將不只是主動(dòng)的將告警信息透過Ethernet上傳，同時(shí)也可以不通過中央監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行對(duì)前端數(shù)字?jǐn)z像機(jī)或者PTZ發(fā)布CGI(Common Gateway Interface)命令，直接進(jìn)行轉(zhuǎn)向或者攝像。
MOXA的解決方案示例如下：
針對(duì)一般使用網(wǎng)絡(luò)瀏覽器進(jìn)行監(jiān)控的應(yīng)用更可以利用這樣的技術(shù)完成即時(shí)監(jiān)控，并節(jié)省建置成本，其主要原因是智能以太網(wǎng)I/O可以主動(dòng)的發(fā)送基于瀏覽器的CGI命令，因此不論是否跨網(wǎng)段或是跨Internet的應(yīng)用均可輕松架設(shè)，無需擔(dān)心輪詢所造成的困擾。
結(jié)論：
隨著以太網(wǎng)絡(luò)的興起，安防系統(tǒng)的逐漸走向網(wǎng)絡(luò)化，使得安防系統(tǒng)得以整合集中管理。然而以太網(wǎng)絡(luò)的安防架構(gòu)也因?yàn)楦叨日厦媾R頻寬及系統(tǒng)資源消耗的問題，如何享受以太網(wǎng)絡(luò)為安防產(chǎn)業(yè)帶來的好處的同時(shí)，兼顧系統(tǒng)資源消耗也成為重要的課題。智能以太網(wǎng)I/O為安防系統(tǒng)集成商以及用戶提供了另一個(gè)更實(shí)時(shí)更省系統(tǒng)資源的選項(xiàng)。在歐美，這樣的系統(tǒng)已經(jīng)被許多大型公共建筑所采納，相信在經(jīng)濟(jì)騰飛的中國(guó)，這樣的系統(tǒng)將會(huì)為數(shù)字化安防的行業(yè)應(yīng)用升級(jí)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)