实现监控联网问题

联网并不是横空出世的需求，在模拟监控时代其实就有联网的需求，因此历经若干年的技术发展，目前而言，从单系统的角度，实现联网监控的手段主要有三种：模拟矩阵级联：模拟监控阶段最为典型的联网手段，具体而言就是自下而上用模拟矩阵互联。上一级矩阵接收下一级矩阵传送上来的视频图像，并将控制指令通过下一级矩阵传送到远端设备进行控制，从而完成跨距离的“看”和“控”的业务需求。这是最原始的联网监控形态。由于模拟图像的级联对画质损伤较大（类似有线电视的原理），因此级联的级数不可能多，另外模拟系统传送控制信号很难解决分级分权控制的问题（实现极为复杂），因此系统规模先天受限。此外模拟级联从根本上无法解决“存管用”的问题，所以虽然技术成熟，但是没有发展前途。DVR+联网软件：数模结合时代的典型联网手段，具体而言就是由DVR出网络接口，然后通过网络通道（一般为以太网）上连至管控中心的流媒体服务器，依靠服务器上单独运行的联网管理软件对下级分散的DVR基于SDK实现联网管理。这种方式在外在特征上与全IP联网监控已经很类似，功能上也能够较好的实现远程的“看控”，甚至于通过识别DVR的索引，实现部分的“存管用”业务。但这种联网方式本质上是两个系统的叠加而非一个有机的完整系统。其弊端一是会出现性能瓶颈（往往体现在流媒体服务器上），二是无法真正意义上做到全局的“存管用”，因此对于未来的智能监控需求而言，这种联网模式注定只是一个过渡方案。IP网络监控：用IP网络作为视频传输通道，基于NGN架构将视频监控系统的各个部件部署并管理，将整个监控系统构建成一个完整的大系统。由于在NGN架构下，所有的部件和资源，包括前端、存储、传输、显示、控制都可以实现全网全域的管理和调度，因此对于“看控存管用”五大业务元素都可以很好的跨空间的来实现，并且由于NGN架构本身是脱胎于通讯大网的设计，采用控制和业务分离的模式，因此不会随着系统规模的扩大而出现业务性能的瓶颈。因此IP网络监控代表未来联网监控的发展方向。而出于承载网是专网或是公网的区别，又会分化出两类不同的方案，后文会作以对比。准确的说，最能够完整体现联网监控的全业务形态的是基于专网进行承载的IP网络监控解决方案。基于专网和基于公网实现联网的区别：最本质的区别在于公网和专网不同的拓扑设计原则。公网的典型特征是业务的随机性和非控性。何时何地多少人在用，多大的量，只能基于一个模糊的数学模型，而不可能为每一个潜在的使用者都给予一个固定的通道。因此在公网中一定是基于收敛原则进行设计，比如在电话网中话务量的概念和数据网中收敛比的概念。互联网和电话网都是典型的公网，公网上的业务运行一定是要服从网络本身的收敛模型的，因此受限。而专网的典型特征是多少个信息点、如何分布、业务模型怎样是相对稳定可控，因此设计中往往采用非收敛的模式。大多数企业内网都是专网模式。以在城域范围内为例，监控流量和其他业务一起跑在运营公网上就是公网联网，这种模式由于网络本身的收敛性不可能在“全局存管用”方面做得完善，因此只适合一些业务需求较为简单的应用，而类似公安平安工程这种专业应用需求，则必须通过基于专网的IP联网监控来实现。近年来，由于联网需求的激增，各式各样的“联网监控”涌现出来，一时间泥沙俱下、哪个是李逵哪个是李鬼难以辨别。基于以上的分析，我们基本上可以对“联网监控”的概念做一个清晰的界定：泛指来讲“联网监控”——泛指所有能够通过各种联网技术实现基本监控业务的技术方案，包括模拟级联、DVR+分控软件等方式均包含在内；而严格的“联网监控”定义一一基于IP传输网络，具备全局的“看控存管用”能力的视频监控系统；一般来讲，理想的、完整的联网监控的建设模式应该是基于专网的联网监控。专网联网监控由于完整的跨空间业务能力，随着时间的推移，必将成为监控行业系统构建技术的主流，就如同今天绝大多数企业网络系统都奉行同一模式一样。四、核心一一跨距离的“看控存管用”不管在应急指挥的需求刺激下，还是在全面的管控管理的牵引下，或是对于监控智能化的自然演进下，归结到一点：之所以走向联网，核心在于对监控业务基本五元素跨越距离甚至与距离无关能力的追求。只有在标准的联网监控模式中，才能够全面的实现跨距离的“看控存管用”：对于“全局看”，表象上，要求始于“看到”，终于“看清”，但在数字化技术高度发展之后，二者的重要性反而互为翻转。静态图片高于600万像素，人的肉眼已经不能分辨模拟信号和数字信号，而动态数字视频技术在不断向高清、非压缩发展，也已经和模拟视频无差别。反过来，模拟视频受限于技术本身，虽然本地图像画质最好，但是传送、复制、级联对画质的损伤很大，反过来数字信号无论传送多远、复制多少份，还是原来的010101。随着系统规模的扩展，数字视频在跨远距离的“看”方面，“看清”已经和模拟无差别，而“看到”则体现出绝对优势，特别是基于IP网络的基础上。由于IP协议经过多年的发展，在点到点、点到多点、多点到多点的互联传送上已经及其成熟，而且实现了广域、局域基础技术的归一，所以给监控的“看”的业务带来了很多新的可能性：跨越上千公里的看、几十个人看一个，一个人看几十个、不同的人看不同的目标……。可以说，IP网络的引入，在“看”的层面把监控业务发展到前所未有的新程度。对于“全局控”，从单点的角度，就是无论多远距离都能控到，而从系统的角度，则更重要的需求在于整个系统的不同操控者如何更好的实现分级分域分权。对于第一个问题，IP系统传送所有的信息，包括控制信息都是一样，因此同“看”的道理一样，是最合适的方法，IP协议对特殊业务通道的保障，也可以确保远距离控制的低时延和高稳定。对于第二个问题，早先的模拟监控系统止步于大联网的一个很重要的原因就是分级分域分权，而DVR本质上也是为局域小系统设计的设备，在管控权限的设置上非常简单，即便加上联网软件，两个软件的叠加也成为实现自如的全局控天然的障碍。核心的区别在于，模拟系统和数模结合系统的设计理念都是面向局域而非广域，面向单元而非系统，本身就没有考虑复杂的大系统控制能力。IP监控天然移植的是在大型通讯网、大型行业网络中已经运用多年的全网全域控制的成熟技术，只要IP可达，均可以实现有效控制，而由于前端硬件和后台是统一的软件，怎样分权、怎样分域、怎样分级，都是在鼠标点击之间完成的。可以说，IP联网监控是唯一能够很好实施“全局控”的监控模式。对于“全局存”，正如前文所讲，是监控进入智能阶段的物理基础，是一大堆图像数据到底是“数字垃圾”还是“宝贵资源”的分水岭。如果把记录的图像抽象成信息，从信息架构发展的角度看，正如从PC发展到数据中心一样，监控的图像数据也必然存在一个从分散到集中的发展过程。分散的数据是无法做集中管理的，无法集中管理的数据就无法建库、索引，无法进行横向比对和挖掘分析，因此所有的智能业务就无从提起。早期的模拟监控用录像带存，物理上就无法集中，后来的DVR用硬盘存，但是如同上面两个业务一样，DVR的设计理念面向于小系统，所以它的存储也是面向小系统的。即使把一大堆DVR用联网软件连起来，面对的也是一堆分散的硬盘，并非统一的数据资源。全局存，最直接的方法，把所有的图像都集中存在中心侧，统一用SAN设备把它们存储起来。但是这种方案往往在工程上不可实施，因为对于多媒体数据而言，要集中，中间的网络带宽还是太窄了，因此不可避免的要采用分布化、两级存储结构。如何才能在物理分散的情况下实现逻辑集中，实现全局化的数据资源的统一管理，是联网监控中“存”的业务的核心问题。而IPSAN,以存储和网络的天然耦合，成为解决这个问题的最佳技术手段，这种全局数据管理模式不受系统规模的限制，且部署灵活易于实施。从“全局存”的业务衍伸开来，从数据资源管理的角度，可以衍伸出一个新命题一多媒体数据管理（MAS），在后面会有专文论述。总之，在联网监控的“全局存”业务，核心是要实现全系统的统一数据资源管理，方式是要实现物理分布、逻辑集中，在这个基础上，将打开所有针对媒体数据资源进行处理的所有智能业务的窗口。对于“全局管”，分为两个层面的需求，一是具备管理全局所有设备端点的能力，在这个层面IP联网监控方案无疑是实现的最好的，IP领域的管理协议丰富、标准，且管理细节实现的很丰富。另一个层面是从整个系统的维度，通过对管理能力的抽象，以中间件的模式对上层的应用管理调度实现支撑。在这个环节，灵活的分级分域分权是基本要求，正如上文讲“全局控”时提到的一样，在IP可达的范围内都可以灵活的拉出一个管理终端；而在管理能力单元高度抽象汇集的基础上，实现自动化的智能管理调度则是更高级别的要求。例如公安的快速追踪的应用，需要快速的连续调度、控制一条公路上的若干摄像头，再例如当出现报警事件的时候，自动调至预置位，并自动将该路图像显示到指挥中心大屏上。类似的需求还有很多，实现的关键是类似NGN架构中的管理层的概念，对下屏蔽需求指令，对上屏蔽技术细节，这就是管理中间件在联网监控系统中的实现。一切与连续的、快速的管理调度相关的应用，都离不开它。对于“全局用”，和“全局存”实际上是一体两面。只有解决了“全局存”，才谈得上“全局用”。从架构的层面讲，具备了统一数据资源管理能力后，在其上叠加应用就很方便了。当前看，以图像分析为基础的应用发展很快、方兴未艾。不仅单一对象的比对分析如车牌识别、人脸识别、禁区管理、周界防护等应用层出不穷，多对象组合的分析也在发展中，例如在机场跑道区将人的特征、货的特征、车的特征组合分析，可以基于图像分析全面的实现对机场跑道区的内部管理。此外还有GIS以及一些专业图像分析（例如公安刑侦）。总体上看，在这个位置未来的模式与我们今天在IT领域熟悉的“操作系统+应用软件”的模式非常类似。在IP联网监控方案中，这个操作系统不是某一台设备的操作系统而是整个联网监控系统的操作系统，包含了内嵌在前端设备的嵌入式操作系统和安装在后端管理服务器中的平台。很重要的一点，操作系统必须以SOA架构、以标准接口来实现，才能够方便的叠加上层的应用软件。应用是未来监控系统的关键，而当前的重点，则是构建操作系统这个层面。人类对信息应用的终极追求永远都是anywhere、anywhen、anyone，即尽可能的去战胜空间的、时间的、角色的因素对业务带来的限制。在视频监控而言，跨距离的“看控存管用”就是实现anywhere的目标。全面的将“看控存管用”进行剖析，就非常清晰的对比出IP专网监控和模拟、数模结合模式在业务实现上的差异点。这五个业务元素环环相扣，互为因果，唯有全面的实现、最高效率的实现才代表未来的发展趋势。一个完整的IP专网联网监控方案如下图：端到端IP5M分布式部莒组播优化脚码说接入效瘵优业统一网着刑用皿代理峨务EPON亦需换格式端到端IP5M分布式部莒组播优化脚码说接入效瘵优业统一网着刑用皿代理峨务EPON亦需换格式nno!孙特5tfim图3.专网联网监控系统示意图五、 从单域到多域上文谈到的联网监控主要是针对域内的环境，如果更放大一点视角来看，不可避免的会触及到域间联网的问题，由此将联网监控的概念从域内扩展到了域间。那么什么是域间，首先界定一下联网监控中的“域”的概念：形象一点的讲，一个完整的实现联网监控“看控存管用”的系统，就可以视为一个域。两台编解码器加管理服务器也可以是一个域，一个城市的所有监控资源也可以是一个域。在IP网络领域有“自治域”的概念，也有域内路由协议和域间路由协议，其实从源头上讲，由于联网监控是在监控的业务形态上覆以联网的特征，因此在“域”的概念上非常类似IP网络。在IP体系中，当前存在物理域和逻辑域两种定义——物理域也称实体域、自治域，有域内唯一的认证注册服务器（网管服务器），负责全域内设备统一注册、用户登录认证和网管；逻辑域也称虚拟域、非自治域或资源组，一组针对特定组织业务对象的关联资源的组合，也可以是网络、存储和媒体处理汇聚节点。逻辑域的资源需要依靠物理域的管理服务器才能运行。逻辑域可以在一个物理域内，也可以跨物理域。跨域联网监控是指基于IP网络，综合利用数字编解码、数字存储和软件技术，通过单个或多个中心管理平台，实现跨逻辑域或物理域监控资源的全局“看控存管用”业务的监控系统。由于跨域联网监控系统由于涉及到多个逻辑域或物理域监控资源的管理，监控规模往往较大，相对其它规模较小的非跨域联网监控，也可以通俗的称之为“大联网监控”从这个概念上来比照，我们可以有以下结论：所有的域内联网监控技术手段都不是域间联网监控的技术手段；域间联网监控应该是各域的管理平台的互联，上级平台不直接接入下级域的前端设备；域间联网监控存在对等互联模式和主从模式两种互联方法，即各个域的管理平台在互联时的关系。对等互联模式应该是各个域遵循共同的标准协议和规范，而主从模式则必须上级平台在技术先进性上要优于下级平台。从这些结论上看判断，传统的DVR的SDK同时接入下级平台和上级平台，或者基于私有协议的多级平台互通，从本质上不属于域间联网监控，不代表业务的发展方向。充其量只是域内联网监控的一种延伸。在比较大的系统，比如在省范围内的公安平安工程互通，适用对等互联模式（因为每个自治域都相对较大且系统完整），而对于中型系统，比如一个大型企业在全国范围内的联网，则适用主从模式来进行跨越广域的域间互联。在前者，目前业内已有非常好的实践型标准规范，如浙江省联网平台建设中采用的DB33联网规范。DB33采用SIP+XML作为多域互联的信令格式标准，并详细定义各类多域业务的具体协议描述，着眼与实现平台基本功能的互通，而不拘泥平台内采用的技术，通过联网网关，屏蔽掉各个厂家和设备之间的差异。这种思路，即解决了互通的问题，又不陷入各个管理平台的内部细节；解决了当前监控行业的关键问题－－互通，又尊重现实，给各个厂家留有很大的发挥空间。而在后者，遵循第四条原则，就当前而言，则必然是选择IP专网联网监控方案作为任何一个域间互联的顶级平台最为妥当。很多国内大型企业就面对这样的问题：经过若干年分散的监控系统建设，已经有模拟、模数结合等若干种监控制式并存，当前基于业务需要要把它们连起来。这种状态很典型，监控业务不是一张白纸，而在选择联网软件的时候，大家往往只局限于对软件本身的功能成本进行对比而忽略了整个架构存在的某种逻辑必然性。实际上这个联网软件叠加的过程并不仅仅是在原有系统上一个功能的建立，而更是从架构上去改变原来局域监控分散的格局，未来通过渐进的改造替换，最终实现最完整的业务目标。中国铝业集团、中石化等大型国企，都已实现了基于IP监控方案的多级多域联网监控。从发展的角度看，当多域的技术基准逐渐趋于统一的时候，多域和单域的区别就会越来越小。最理想的情况就是基于IP监控的方式来逐渐统一管理平台，最终通过划分虚拟域的方式来进行建设而不是物理域的叠加。当虚拟域（物理上是一个域，逻辑上是多个域）代替物理域之后，管理平面和业务平面真正平行化，也就完全实现了NGN的大架构。从这个角度看，现在的域间互联只是在面对经过多年建设的、现实上较为复杂的监控系统现状而言，从本质上讲，这些不同技术制式、不同建设模式的域经过时间的演进，必然会统一到IP监控的技术路线上来。而在这个统一的基础上再通过划分域，才是真正类似IP网络中建立起的“自治域”的概念。所以单域也好，多域也罢，在技术上是殊途同归。图4.多域系统向单域系统的演变所以，当我们面对一个监控建设的课题的时候，应该遵从如下的原则：当新建系统占较大比重的时候,应该选择具备分级分权分域能力和逻辑域划分及管理能力的技术模式，也即IP专网监控模式，尽可能将物理域做大，从根本上统一单域和多域。对于少量的老旧系统接入，则采用DVRAgent、SDK等方式接入，并最终进行改造；当新建系统占较小比重的时候，根据实际情况划分多域，优先选择对等互联的域间互联模型（类似DB33），来实现整个系统的互联互通；当实现对等模型障碍较大的情况下，仍应选择代表先进方向的IP专网监控管理平台作为平台方案，根据实际情况通过少量二次开发或者DVR代理服务器（用于屏蔽设备接入差异性）方式接入原有系统的设备，并逐步进行改造。随着时间的推移，不仅前端的设备、系统将逐渐演进到IP监控的方向，而且管理平台也将呈现出归一化的特征。在这个过程中，视频监控的基本管理平台/操作系统和各种各样的视频应用在软件层次上将越来越清晰的呈现分离，以及分离之后基于标准接口的对接。这一方面是管理能力的平台化，一方面也是应用能力的个性化，真正把视频监控带入到一个全新的色彩斑斓的应用时代。六、 从监控到安防从技术的视角看，视频监控是多媒体IT技术的一个应用领域，从产业的视角看，监控是安防的一个子系统。正是监控的联网化，拉动了安防和IT的融合。在这个融合中视频监控是先行者，而在此之外的安防业务，如告警、门禁等业务也正在走向联网化。校园“一卡通”是一个典型的门禁业务联网以及门禁业务和其他业务融合的实例。从本质上讲，门禁也好、告警也罢，甚至于各种各样的工业自控，都是一个信息采集—信息传送—信息处理的过程。它们和视频监控一样