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案例頻道導論
I/O于一般安防產(chǎn)業(yè)的應用已相當廣泛，只是多數應用仍沿用RS-485通訊接口進(jìn)行控制，然而隨著(zhù)Ethernet通訊的不可逆轉的普及趨勢，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RS485接口的I/O已成為現實(shí)。
傳統RS485 I/O有著(zhù)悠久的使用歷史，對于小規模集中式的控制應用有著(zhù)顯著(zhù)的應用優(yōu)勢，相應的Ethernet接口的I/O，則在大范圍的周界監測及多點(diǎn)數的集中管理系統有突出的優(yōu)勢。因此本文將針對安防市場(chǎng)的趨勢，以及Ethernet I/O的應用作分享，期望通過(guò)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即將對數字化安防產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生的沖擊與影響。
各自獨立的傳統安防系統
傳統的安防系統，系統各自獨立：門(mén)禁控制、視頻監測及入侵報警分開(kāi)，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)不爭的事實(shí)。以錄像為例，最早的錄像機以及錄像帶將所有的影像進(jìn)行本地端的儲存，而監看也只能透過(guò)同軸電纜連接的監視屏幕進(jìn)行監看，而I/O入侵偵測及告警的部分則是與影像監控分開(kāi)。
隨著(zhù)數字時(shí)代的來(lái)臨，錄像技術(shù)也跟著(zhù)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)行本地儲存，順應這樣的技術(shù)演進(jìn)，DVR應勢出現，對于I/O的控制也逐漸的整合進(jìn)DVR系統，并可以更精準的對入侵等告警事件進(jìn)行反應。不過(guò)這樣的系統，在通訊上并沒(méi)有明顯的進(jìn)步，所有的數據資料都僅能在本地端進(jìn)行儲存，對實(shí)時(shí)告警及連鎖反應并沒(méi)有根本性的改良，實(shí)時(shí)的安全防護仍仰賴(lài)于安全人員于本地進(jìn)行監控，也就是說(shuō)， 安防系統是相當分散并各自獨立的。在這樣的系統架構下，RS485攜著(zhù)長(cháng)距離通訊、級聯(lián)、及雙向通訊的優(yōu)勢，于I/O控制上占有絕對的市場(chǎng)優(yōu)勢。
隨著(zhù)全球化以及經(jīng)濟的發(fā)展，人們對安全的要求也逐漸提高，過(guò)去的分散式小系統的應用架構在效能上漸漸不符經(jīng)濟效益，大型公共工程的開(kāi)發(fā)，也逐漸的對安防產(chǎn)業(yè)造成沖擊，人們開(kāi)始對實(shí)時(shí)并集中的管理架構開(kāi)始產(chǎn)生需求，安防產(chǎn)業(yè)也逐步的轉向Ethernet為通訊介面的系統發(fā)展，NVR與Hybrid DVR也應運而生，同時(shí)也開(kāi)啟了安防系統整合的無(wú)限可能。
高度整合的Ethernet安防系統
近年來(lái)Ethernet高速發(fā)展，穩定性以及應用高度也逐漸開(kāi)拓，商用及工業(yè)領(lǐng)域對Ethernet的需求也逐漸提高，統計顯示，過(guò)去Ethernet每年以30-40%成長(cháng)率高速成長(cháng)，Y08成長(cháng)率略有下滑，仍有29%的高成長(cháng)率，顯示市場(chǎng)已開(kāi)發(fā)并逐漸達到飽和階段。安防產(chǎn)業(yè)也不例外，以Ethernet為基礎的應用逐年增多，以數字錄像技術(shù)而言，2005年以Ethernet為基礎的錄像技術(shù)已超越DVR，并預期在2009年超過(guò)模擬式攝像機。
錄像技術(shù)邁入Ethernet紀元，象征著(zhù)影像儲存及處理均可以在集中的地點(diǎn)進(jìn)行，過(guò)去搭配RS485 I/O的入侵偵測與告警系統現在也可以搭配監控軟件集中管理。簡(jiǎn)單的說(shuō)，Ethernet對安防產(chǎn)業(yè)帶來(lái)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對安防產(chǎn)業(yè)的好處，讓我們舉一個(gè)應用案例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。試想，在一個(gè)國際機場(chǎng)，安全單位希望能夠對飛機跑道及周界進(jìn)行入侵偵測及視頻監控。機場(chǎng)跑道占地廣大，跑道周?chē)仨汃{設成百上千的攝像機、傳感器及告警燈&號等，在視頻監測應用上，傳統的DVR架構僅能將機場(chǎng)進(jìn)行切割，分區管理。入侵偵測應用上，傳統RS485 I/O需搭配控制器對周邊傳感器進(jìn)行監控，然而RS485 I/O必須仰賴(lài)控制器輪詢(xún)采集，一旦發(fā)現傳感器被觸發(fā)，隨即使用控制器觸發(fā)警報，不過(guò)這樣的輪詢(xún)架構有著(zhù)潛在的安全危機。因為輪詢(xún)產(chǎn)生時(shí)滯，無(wú)法做到真正的實(shí)時(shí)，因而在輪詢(xún)的通訊機制
下容易出現漏報，而產(chǎn)生安全漏洞。
相反的Ethernet因為頻寬較大，所有的影像及入侵告警訊號都可經(jīng)由Ethernet集中管理，現今Ethernet網(wǎng)路頻寬可達10Gbps，對于影像以及告警訊號處理是游刃有余。更重要，Ethernet作為多種通訊協(xié)議的載體，讓主動(dòng)發(fā)報的通訊策略的實(shí)現成為可能。這樣的通訊技術(shù)給合I/O的控制，也就構成了今天我們的主角“智能以太網(wǎng)I/O”?；氐轿覀儎倓偟牡睦?，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告警訊號也可以主動(dòng)發(fā)回中央控制端，避免輪詢(xún)所產(chǎn)生的安全漏洞，I/O CGI command的功能輕松實(shí)現與數字攝像頭的聯(lián)動(dòng)，大大提升視頻監測的有效與實(shí)時(shí)性。
基于Ethernet數字安防系統的局限
雖說(shuō)Ethernet頻寬夠大，但將所有影像訊號透過(guò)Ethernet傳輸仍難免會(huì )遭遇頻寬消耗過(guò)大的問(wèn)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，為增加系統可靠性，安防系統一般會(huì )要求除頻寬消耗外，也需注意終端主機系統資源消耗不可超過(guò)一定比例，也就是說(shuō)除影像處理外，若能將I/O告警訊號及其控制能盡量依靠終端裝置進(jìn)行處理，將會(huì )有效的減輕系統資源消耗。為解決這樣的問(wèn)題，讓我們進(jìn)一步的介紹智能以太網(wǎng)I/O能為數字化安防系統解決些什么。
智能以太網(wǎng)I/O帶來(lái)的好處
先前所提及的輪詢(xún)的架構其實(shí)并不只存在傳統的RS485 的I/O信號監控上，事實(shí)上多數市面上的Ethernet接口的I/O也是依靠前端控制器或者主機的輪詢(xún)進(jìn)行監控。不過(guò)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）,可用于本地數據采集或者輸出控制，還可以通過(guò)多種通訊協(xié)議主動(dòng)發(fā)送告警訊號（定時(shí)&遇變發(fā)送策略），有效的減少頻寬以及系統資源的消耗。
實(shí)驗室實(shí)測結果如下：
以此前的機場(chǎng)周界及跑道的安防系統再作說(shuō)明，該安防系統使用大量的數字攝像機以及PTZ，且這些攝像機往往需要與I/O告警信號進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，例如一個(gè)人企圖入侵機場(chǎng)跑道，除現場(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場(chǎng)畫(huà)面并對畫(huà)面做出實(shí)時(shí)紀錄，在一般的Ethernet I/O應用中，中央控制電腦在讀到I/O告警事件后會(huì )對數字攝像機或者PTZ做出攝像或者轉向命令，在一連串的動(dòng)作中，這些信號的往返及輪詢(xún)都將消耗頻寬及系統資源且實(shí)時(shí)性非常差。倘若現在使用智能以太網(wǎng)I/O，將不只是主動(dòng)的將告警信息透過(guò)Ethernet上傳，同時(shí)也可以不通過(guò)中央監控主機進(jìn)行對前端數字攝像機或者PTZ發(fā)布CGI(Common Gateway Interface)命令，直接進(jìn)行轉向或者攝像。
MOXA的解決方案示例如下：
針對一般使用網(wǎng)絡(luò )瀏覽器進(jìn)行監控的應用更可以利用這樣的技術(shù)完成即時(shí)監控，并節省建置成本，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的應用均可輕松架設，無(wú)需擔心輪詢(xún)所造成的困擾。
結論：
隨著(zhù)以太網(wǎng)絡(luò )的興起，安防系統的逐漸走向網(wǎng)絡(luò )化，使得安防系統得以整合集中管理。然而以太網(wǎng)絡(luò )的安防架構也因為高度整合面臨頻寬及系統資源消耗的問(wèn)題，如何享受以太網(wǎng)絡(luò )為安防產(chǎn)業(yè)帶來(lái)的好處的同時(shí)，兼顧系統資源消耗也成為重要的課題。智能以太網(wǎng)I/O為安防系統集成商以及用戶(hù)提供了另一個(gè)更實(shí)時(shí)更省系統資源的選項。在歐美，這樣的系統已經(jīng)被許多大型公共建筑所采納，相信在經(jīng)濟騰飛的中國，這樣的系統將會(huì )為數字化安防的行業(yè)應用升級做出應有的貢獻。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號