安防监控的前世今生
——机场安防视频监控技术的发展历史
安防一个既古老又现代的行业，却与人们的工作、生活息息相关。视频监控作为安防最重要的一个子系统，占据整个安防行业市场份额的半壁江山。视频监控不仅市场增速最快，而且技术变革也日新月异。自70年代末视频监控进入中国市场以来，经过30多年的发展，中国的视频监控经历了引进、模仿、消化吸收、自主创新的发展历程。从引进国外产品和技术到如今中国安防监控正引领着全球视频监控未来的发展方向，视频监控技术经历了四个不同的发展阶段：模拟监控、模数结合监控、网络监控以及智能监控。
视频监控起源于CCTV（闭路电视），最早的视频监控由摄像机通过视频线点对点连到监视器，这一时期的监控典型特征：“监视基本靠瞅”、“控制基本靠手”、“存储基本没有”。
图1：安防视频监控技术发展历史
图2：原始视频监控
Part.1
模拟监控
随着矩阵、磁带机等设备的应用，视频监控系统开始“脱胎成型”，形成了从“视频源-传输-控制切换-存储-显示”的完整系统。
模拟闭路电视（CCTV）监控系统可视为多种模拟设备的组合，系统由“前端设备”、“监控中心”二个部分组成，前端设备包括：摄像机、云台、解码器等；监控中心设备包括：监视器（电视墙）、视频分割器、切换矩阵、控制键盘、录像机等。这两部分的设备由视频线、控制线缆等连接。
模拟监控系统在当时技术成熟、稳定，短距离实时性好且图像清晰，但是由于整个系统采用模拟信号机制，因此系统规模不大，主要适用于小范围的区域监控，模拟监控系统的主要缺点有：
1、采用多级级联接力后视频图像质量严重下降（长距离传输信号衰减大）
2、大规模视频源的控制与管理困难（连接线数量多，施工及维护风险大）
3、数据存储和调用困难（模拟信号存储量大，磁带易受潮、粘连）
4、与信息系统无法交换数据（与计算机和网络系统无法结合）
图3：模拟监控
Part.2
模数结合监控
20世纪90年代，随着计算机视频编解码技术的发展，出现了DVR（DigitalVideoRecord，数字硬盘录像机）产品。DVR实现了图像编解码、存储、网络访问等多种功能。通过DVR，可将模拟视频转换为数字信号并进行压缩编码，实现了视频的数字化存储。由于DVR能够实现数字化存储，很好的解决了VCR易受潮、粘连、难于长期保持、空间占用大等问题，因此DVR很快取代VCR成为监控系统的存储部分，这就是常说的模数结合方案，如下图所示：
图4：模数结合监控
模数结合监控相对于模拟监控较好解决了数据存储问题以及远程访问需求，但是模数结合监控仍然存在较多的问题：
1、系统建设：每增加一个新的节点，需要同时增加线路、光端机、视频分配器等设备，大量的线路、转接头，各种模拟、数字设施和集成软件工程实施复杂，后期维护困难。
2、系统管理：视频存储需要大量的DVR设备，存储空间无法统一管理、检索效率偏低、数据保护可靠性低。整个系统存在模拟和数字两套架构，规模联网面临标准不一致、异构系统架构复杂，很难实现有效管理。
3、系统维护：依旧缺乏全系统故障自动定位手段，依靠人工排查，维护效率低下。
系统融合：标准化程度差，各厂商采用大量私有技术，很难与行业应用集成，业务升级复杂。
Part.3
年以前，安防监控一直都朝着专业技术方向发展，但是随着年公安部启动全国“平安城市”建设和“科技强警示范城市”建设引爆了安防视频监控新一轮的技术变革。全国各主要城市以视频监控指挥中心为核心的大型平安城市和科技强警示范城市建设要求实现“统一指挥、多级联网、分布式管理、多点监控”等需求，促使安防视频监控围绕架构技术快速变革，迅速将IT领域成熟的联网、数据集中、SOA等理念引入，并重构视频监控系统的整体架构。在整个系统架构演进过程中，最大的技术变革之一就是将IP网络交换技术引入安防视频监控，替换了原先的模拟交换，真正实现了大规模视频监控的联网能力。标准、成熟的IT技术推动了IP网络监控迅猛发展，IP网络监控的本质是安防开始走向IT化。
图5：IP网络监控
Part.4
智能监控
在IT技术被引入安防监控之后，IT技术和监控技术一直在快速发展和相互融合。随着技术的不断演进，IT新技术（例如：云计算、大数据等）和AI技术等被引入安防监控，安防视频监控开始由“看得见”（标清、联网）、“看得清”（高清化）向“看得懂”（智能分析）转变，安防视频监控也不再只是安保的工具和手段，而是在多个行业逐渐开始转变为业务系统，其中公安行业就是最佳实例。
图6：安防监控技术和IT技术的融合
传统的视频监控系统数据有三个方面的内涵——海量、非结构化和低价值密度。传统的方式是通过人员实时监控和录像查询回放来实现安全防护，基本属于被动应对方式，并不能主动有效的保障安全。受限于人员数量和能力（长时间易疲劳、错看漏看、来不及看）、显示设备有限（前端相机数量远远大于显示屏数量）等因素，在大规模监控场景下，根本无法保证24小时都能准确高效的监控所有场景。随着视频监控规模不断增大（尤其是平安城市建设），视频监控数据规模将以更快的指数级别增长，面对海量视频，在事后对于视频监控图像的查找回溯就更为困难，依靠人眼和大脑去检索、查看、分析和研判所有视频图像数据已经不太现实。因此飞速增长的视频监控数据，使传统视频监控的体系架构、数据管理方式、数据分析应用等面临新的挑战。（举例：震惊中外的“8?10重庆枪击抢劫案”，当地公安部门为了在视频监控录像中找到犯罪嫌疑人周克华，动用了约警力每天进行长达十几个小时回放录像视频搜寻。总视频浏览量相当于83万部电影，耗费了大量的人力和物力）
平安机场建设经历了三个阶段“建”、“联”、“用”，视频监控基础设施建设阶段已经完成，大规模联网也已经进入尾声，当前正在进入以数据为核心的情报驱动的信息化应用建设阶段。在这个阶段，对于使用者和管理者来说，如何更高效地收集、分析和使用价值数据是重点。
随着智能算法和GPU芯片的成熟，从海量的原始视频中快速提取价值数据和前端相机直接提供价值数据正快速实现，车辆识别、人脸识别、视频目标识别等算法已经或即将规模化应用。
物联网技术更是实现了对安防视频监控行业的有效助推，Wi-FiMACSniffer、RFID让视频监控采集的数据更加多样化，使安防监控开始走向“物联安防”。
智能分析技术使得价值数据能够快速被挖掘和提取，物联网技术使得视频监控的数据范围更加多元化，安防监控系统所获取的价值数据（人、车、MAC、RFID等结构化和半结构化信息）同样是海量规模，而且表面上无序，但是却暗含着无数人车物的行为关系，要实现这种意义上的数据挖掘，需要海量的数据汇集存储和超大规模的数据处理能力，同时需要进行大量元数据的记录，甚至是与监控目的无关的元数据，要进行多维度的分析最后还需要基于时空关系（位置和时间）进行关联性分析整合，这就需要大数据技术的支撑。通过大数据技术对多种关联数据进行分析并建立模型，可以挖掘出更有价值的数据应用，例如：刑侦线索分析、案件规律分析、社会舆情分析、金融诈骗分析、公共交通优化等。
挖掘价值数据的最终目的都是要为客户所用，因此伴随价值数据而生的就是各种业务应用，例如：视频应用、人像应用、车辆应用、多维数据应用等。当前这些应用主要以各个独立子系统的方式建设，最后通过上层业务进行拉通。这种建设模式属于“烟囱式”架构设计、建设和运行，各业务系统独占资源（计算、存储等）。为了保证业务的运行，各种资源在系统建设初期和扩容时均需要按照峰值负荷进行配置（业务实际都有波峰、波谷），这样就带来了一个问题：在大多数情况下，大部分的资源闲置（尤其是计算资源）而无法得到充分利用。利用云计算技术则可以有效解决这一问题，提高资源利用率和管理水平。
因此，围绕AI、云计算、大数据为核心的新一代智能视频监控架构体系——视频云便应运而生。
图7：智能监控架构体系—视频云
视频云以IT为基础，采用先进、开放的云架构技术，将软件与硬件解耦，应用与数据解耦，通过“一云、一池、一平台”方案构建起一个“开放、共享、智能、高效”的云平台，实现业务应用的百花齐放，最终构建起新一代视频监控系统架构。该体系架构可以显著降低整体拥有成本、极大提高系统的可靠性和整体性能，从而提高日常业务应用、运行管理的效率，提升系统的经济效益和社会效益。新的系统架构必然会掀起安防监控系统新的建设浪潮，让我们拭目以待并砥砺前行。（供稿人：李慧）
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