一、安防軟件的發展歷程

 

從上世紀90年代起,隨著計算機、通信、控制和多媒體技術的高速發展,安防軟件作為安防系統的關鍵組成部分,在安防系統數字化、網絡化、智能化發展的大趨勢下,其重要性越來越被客戶所重視,其本身也得到了極大的發展。

安防軟件的管理范圍包括視頻監控、入侵防范、門禁出入、環境監控等,在上世紀90年代初,安防軟件主要還是采用配套安防系統硬件一起方式進行銷售,比如配合視頻監控矩陣的矩陣控制軟件、配合門禁系統的門禁管理軟件和配合專業入侵防范系統的接警管理軟件,此時安防軟件更多屬于配套和選配的角色,主要提供廠商都是安防系統硬件廠商,其中國內主流硬件廠商在提供硬件時一般會提供免費的選配管理軟件,這個時期的安防軟件功能簡單單一,參與廠商少,其價值和重要性都沒有得到充分的重視。

90年代中后期,隨著智能建筑市場的快速發展,結合IBMS智能建筑管理系統的要求,市場上出現一些專業的廠商,可以提供將矩陣控制、報警接警和門禁管理等主要安防系統整合在一起管理的第一代安防集成管理軟件,同時通過OPC服務器等通用接口,還可以實現和BA樓控系統的聯動協同,共同構建智能建筑管理平臺,此時作為安防系統最主要的組成部分,視頻監控系統還主要是采用模擬矩陣加模擬錄像機的全模擬架構。能夠提供這種軟件的公司主要是幾大國際安防廠商及其配套廠商,在一些高檔的智能建筑中,第一代安防集成軟件得到了初步的應用,但在國內其整體價值和重要性依然沒有得到普遍性的認可,直到今天,大多數智能建筑還是使用各安防子系統提供的獨立軟件。

需要關注的是,90年代中后期,在當時中國的運營商領域(當時叫郵電部),提出了建設電信機房動力與環境聯網監控系統,基于電信DDN專網,網絡建設聯網監控的用戶單位,將各地的電信機房中的動力、環境、報警、門禁系統基于一套軟件進行統一管理。到了90年代末期,電信部門首次提出對機房圖像進行數字化編碼并實現聯網監控的需求,并首次大規模在機房監控中使用基于硬件級視頻壓縮采集卡的PCDVR產品。參與機房監控的單位并不多,從嚴格意義上來說,機房監控系統還不屬于安防監控軟件的范疇,在當時也沒有引起全行業的重視,但其中的技術是相通的,這其中許多廠商及其從業人員都成為今天國內聯網安防監控軟件開發的中堅企業和骨干力量。

1999年開始,安防軟件真正大規模在行業中應用并得到普遍重視,其契機是硬件視頻壓縮卡的推出,以及基于硬件視頻壓縮卡的通用DVR數字硬盤錄像機軟件的開發成功,安裝了視頻壓縮卡和DVR硬盤錄像機軟件的PCDVR開始在銀行柜員制錄像改造領域中進行應用,逐步取代傳統模擬錄像機,推動了視頻監控從模擬監控過渡到數字監控時代。這期間也涌現出許多后來市場占有率較高的專業PC DVR軟件開發單位,如天視、海斗、飛龍(朗視)、捷諾等,這些企業也成為今天聯網視頻軟件開發的主要單位。

進入21世紀,在數字視頻監控快速發展的大趨勢下,安防軟件的發展呈現百花齊放的態勢,可以看到存在四個主要發展方向:

1)       傳統的智能建筑安防集成軟件開始將數字圖像監控融合入其軟件中,如美國LENELDVR軟件和門禁報警軟件整合,國內叢文軟件將專業入侵報警和DVR、門禁軟件的整合;

2)       原來的安防硬件配套軟件開始支持簡單的安防系統聯動集成,如以色列DSS門禁軟件實現和DVR數字監控軟件的融合聯動,一些DVR數字監控軟件可以實現對專業入侵報警主機管理;

3)       原來的機房聯網監控軟件開發廠商和PC-DVR軟件廠商開始推出以視頻監控為主的通用安防聯網管理軟件,在機房聯網、銀行聯網、公安聯網監控中得到初步的應用;

4)       一些開發PC-DVR、機房監控軟件甚至工業控制SCDA軟件的開發廠商結合部分行業用戶的特殊要求,通過定制開發,將安防聯網監控軟件應用與審訊指揮、生產監控、景區監控。遠程保險定損、幼兒園寶寶看護等非傳統安防領域,這些雖然不屬于安防軟件,但都屬于安防軟件的衍生產品。

上世紀90年代末期前的安防軟件可以稱之為安防軟件1.0,其主要特征是多為配套安防硬件選配的單系統軟件,功能單一,集成能力低,不支持數字圖像監控技術,不支持大規模聯網。

隨著數字圖像編碼技術在安防領域的應用,PCDVR軟件的出現,從上世紀末開始,安防軟件進入2.0時代,其主要特征是圖像存儲和聯網采用數字編碼技術,安防其它應用和圖像監控技術開始集成和融合,從管理軟件本身的角度出發,從產品架構和功能設計上可以基本滿足安防系統集成聯網的需求。進入這個時代后,安防軟件開始得到大規模的應用并為客戶所重視,尤其是在金融、公安、電信機房等聯網監控項目中已經成為整個系統的核心組件,涌現出大量的安防軟件企業,其中大多數基于PC-DVR軟件開發衍生而來,也有部分來自傳統安防集成軟件、機房監控軟件甚至工業控制SCADA軟件企業。

在安防2.0軟件的開發單位中有部分企業,在安防軟件的開發技術上已經處于領先地位,其設計不僅僅只是以滿足客戶對功能的需求,而是站在軟件整體設計的角度來開發集成軟件,采用IT軟件開發中的成熟技術,包括J2EE/.NET中間件技術、WEB2.0技術、面向對象開發、單點登錄等標準的IT軟件開發技術,在軟件本身的靈活性、可擴展性和開發技術相對上一般的安防軟件都有了大幅度的提升。

安防軟件的發展歷程

二、安防軟件中間件的提出

數字視頻監控軟件是安防軟件發展中最具活力和應用范圍最廣的軟件,隨著其應用場所的增加,所面臨的環境、需求也越來越復雜,隨著銀行聯網監控、平安工程聯網監控和電力、能源、環保等各個行業對視頻監控聯網需求的不斷增加,原有的單機版PC-DVR軟件已經無法滿足這類客戶的需求。在聯網視頻監控市場中,網絡從局域網擴展到VPN專網、INTERNET等廣域聯網范圍,用戶數量從單機訪問并未大并發量訪問,同屬對視頻存儲要求越來越高,存儲的天數、容量不斷增加,同時前端接入的設備種類也從單一品牌PC-DVR延伸到各種品牌PC-DVR、嵌入式DVR、DVS視頻服務器和視頻編解碼設備,部分客戶還要求同時實現對入侵報警和門禁系統的管理。

面對市場需求,新的軟件形態諸如流媒體服務器、網絡存儲服務器、設備接入服務器、代理服務器、WEB服務器、GIS服務器、報警處理服務器層出不窮,市場繁榮的同時也出現了各種問題,沒有統一可行的行業標準,產品質量良莠不齊,各廠商之間甚至廠商自己的產品之間不能互連,無法穩定可靠的組成能容納不同廠商產品的監控系統;

由于大型聯網監控系統軟件開發的技術門檻很高,有能力開發高質量的系統級監控軟件的公司為數不多,面對這個市場許多缺乏實力的小廠商被淘汰,在此背景下,個別有實力的數字監控設備廠商為了降低安防軟件商開發對其設備進行聯網管理的軟件技術門檻,推動聯網視頻監控市場的開拓和發展,提出了一種新的、規范的、開放式的聯網監控軟件開發模式-基于“安防軟件中間件”的開發模式;

借鑒了IT軟件領域成熟的中間件開放模式,安防軟件中間件定位在安防應用軟件和操作系統硬件之間,可以運行于多種硬件和OS平臺 ,支持分布計算,提供跨網絡、硬件和OS平臺的透明性的應用或服務的交互,支持標準的協議和接口,滿足大量視頻監控應用的需求,符合安防行業軟件開發的發展方向,符合整個IT業的軟件發展方向,具體產品組成包括:1DVR/DVS 設備代理;2)流媒體轉發; 3)權限驗證; 4)播放及電視墻; 5)數據庫; 6)防火墻穿越; 7)網絡存儲;8)電子地圖 ;9)消息傳遞等。

該中間件的提出,理論上確實可以大大降低軟件開發商開發出一整套聯網視頻監控軟件的難度,但是在實際應用中,由于該類中間件主要針對的只是中間件廠商自己的前端DVR/DVS設備,而且要求軟件開發商具備一定的軟件架構設計能力,而實際項目中前端管理設備往往不止一種品牌,真正有一定實力的軟件廠商還是選擇基于不同廠商前端DVR/DVS來開發聯網監控軟件,而缺乏實力的軟件廠商由于市場競爭和后入劣勢,也很難通過基于該中間件的開發獲得足夠的競爭優勢,加上該中間件平臺缺少對安防報警、門禁等其他系統的支持,因此,最終并沒有獲得市場的普遍認可,沒有成為主流的產品開發形態。

還有一些軟件廠商,在其安防集成聯網軟件的基礎上,對集成商提供了功能裁剪、界面布局自定義、界面皮膚更換和電子地圖設計等個性化定制功能,也將其軟件定義為安防軟件中間件平臺,從嚴格意義上,由于第三方無法利用該平臺開發更高級的應用,因此,只能將這類軟件定義為具備一定靈活定制能力的安防組態軟件,還不能稱之為真正的中間件。

 

三、當前安防軟件集成平臺和安防軟件中間件存在的主要問題

目前,整個安防監控系統已經進入了網絡監控的時代,無論是視頻監控的編解碼、報警接入、門禁控制還是共用的存儲與網絡,都開始呈現以IP為主要特征的網絡化發展趨勢,在這個時期,無論是安防軟件1.0、2.0還是安防軟件中間件,由于開發單位能力的限制,很難涉足開發網絡化安防監控系統的各個方面,其設計思路著眼點還是在各個安防系統之上去考慮安防軟件的設計,重點在安防軟件本身,而不是整個安防系統針對網絡化發展趨勢的優化。

而事實上,當網絡監控范圍不斷擴大,海量的視頻訪問和視頻存儲依靠傳統軟件設計已經存在一些不可逾越的瓶頸,從傳統軟件廠商的視角來看,解決問題只能從軟件本身出發,無法從網絡監控的整體架構角度去考慮優化。最終的結果就是異構非標的硬件、不同廠商存儲、網絡加上安防軟件平臺,靠軟件去捏合這些的硬件,可以說是集成也可以說是拼湊。傳統的安防軟件生態環境中,軟件只能被動的去適應硬件,試圖去構建網絡監控環境下硬件和軟件的橋梁,而無法從整個網絡監控監控的角度去對網絡監控的各個相關組件進行整體優化,這些組件包括前端、存儲和網絡設備內嵌的軟件。也因此才會出現流媒體服務器、網絡轉存服務器、設備代理服務器等組件來實現實時、存儲視頻流的處理和信令處理,面對海量多媒體信息管理存儲的需求,這些設備的集群、負載均衡、故障倒換等可靠性設計以及其整體架構的性能瓶頸已經成為阻礙網絡監控發展的重要因素。

另外一個趨勢是,網絡監控的一大特征是網絡帶寬和海量存儲數據容量的指數增加,當前無論是安防監控還是其他領域的監控管理都開始呈現出多媒體化的特征,通過視音頻編解碼技術的應用,利用融合視頻監控、視頻會議、語音通信、即時通信、視頻信息發布等多種多媒體手段實現管理控制效率的提升,同時需要對大量的多媒體數據進行保存和按需檢索,這些多媒體數據融合和海量存儲數據綜合管理技術也不是一般安防軟件廠商所能充分掌握的,面對整個行業多媒體管理監控需求的迅速增加,傳統安防軟件廠商和集成商正面臨這前所未有的挑戰,一方面需要保持在局部市場的盈利能力,另一方面還要投入大量的研發資源滿足聯網監控市場對海量監控管理可靠性、穩定性、多媒體管理不斷增長的需求,由于在網絡、多媒體、存儲等網絡監控新增組件技術積累方面的匱乏,在當前中國不容樂觀的經濟環境下,如何實現盈利已經成為這些企業當前急需考慮的問題。

 

四、安防軟件3.0H3C IMOS多媒體操作系統

安防監控市場的快速發展,以及其在發展過程中出現的問題,讓許多大型網絡IT企業看到了機會,利用其在網絡、存儲、多媒體領域豐厚的經驗積累,從整體架構角度上對安防監控系統進行了重新的審視和規劃設計,包括國際上的CISCO、IBM、諾基亞西門子和國內的華為、中興、H3C都開始介入這個市場。這其中H3C2006年憑借其在行業市場多年的IP網絡、IP存儲、IP多媒體和業務軟件平臺產品開發經驗最先對安防監控系統進行了重新的設計和規劃,提出從網絡監控的整體架構角度對網絡、存儲、視頻編解碼和管理軟件四大組成部分進行融合設計。

H3C的網絡監控方案可以針對網絡監控的需求進對其交換機、IPSAN盤陣和編解碼內嵌軟件和管理軟件進行優化設計,而不僅僅是依靠管理軟件來適配這些硬件,也因此產生了許多傳統安防軟件無法實現的功能,這其中包括通過管理平臺的配合編解碼器內嵌軟件可以實現編碼的視頻存儲數據直接寫入IPSAN存儲盤陣,無需傳統網絡監控的流媒體轉存軟件;利用網絡交換機內嵌的組播軟件優化,實現基于交換機組播協議海量視頻數據的訪問,無需傳統的網絡監控的流媒體服務器;利用編碼器和交換機的流控幀軟件優化,實現即交換機的碼流接入效率接近100%,超過傳統網絡監控交換機利用率50%以上,同時網絡存儲能力和實況流延時得到優化改善。

系統的對包括所有網絡監控組成組件(交換機、存儲、編解碼器)內嵌軟件在內的網絡安防軟件進行優化融合設計,是安防軟件3.0的重要標志,從整體架構的角度第一次對網絡監控系統進行了重新的設計優化,使得網絡監控系統變得更加簡單、高效和可靠,而不僅僅依靠管理軟件本身來管理一堆堆砌的設備。

針對全行業管理控制多媒體化發展的趨勢,2009年年中,H3C在原有網絡監控系統的基礎上,通過對軟件的重新梳理整合優化,針對多媒體融合管理的需求,推出了定位于IP多媒體基礎軟件平臺的IMOSIP多媒體操作系統),IMOSH3C IP監控、視訊會議等多媒體產品共有的軟件平臺,其本質上是一個通用的含括多媒體綜合監控、會議通信、語音通信、信息發布的中間件平臺,即可以支撐管理平臺組件也可以支撐所有的多媒體編解碼終端設備,不僅H3C的所有產品,所有多媒體監控、通信領域的軟件廠商都可以借助該平臺快速開發各種多媒體綜合應用平臺。針對多媒體綜合管理應用進行優化融合設計是安防軟件3.0的另一個重要特征,也是全行業多媒體化管理控制應用發展的必然要求。

IMOS應用框架圖

IMOS和傳統的安防軟件中間件不同的是:

1)作為安防軟件3.0的核心支撐平臺,不僅針對上層管理平臺,對網絡監控中編解碼器、網絡存儲、網絡傳輸交換都進行了優化支撐;

2)作為開放平臺其管理設備也不僅僅局限H3C自己的前端設備,除了可以管理其他數字圖像前端外,通過通用I/O引擎還可以管理安防報警、門禁、SCADA等各種設備;

3)其開放程度也不僅僅局限于最上層的應用,由于其模塊化、平臺化設計,在軟件的各個層面都遵循SOA的開放架構,提供比傳統安防軟件中間件豐富的多的二次開發手段;

4)由于是多媒體綜合應用平臺,支持多媒體領域幾乎所有的國際標準和SIP信令標準,可以方便的實現監控系統和視訊會議、視頻點播、視頻直播、語音通信、即時通信、多媒體信息發布等多媒體應用系統的融合,使得未來的監控體驗和協同報警處理手段得到極大的豐富,面對行業多媒體管理應用變得更加得心應手;

5)面對多媒體監控管理對海量存儲數據應用的需求,IMOS創新的整合了MASMedia Access Service)的多媒體存儲架構,詳細分析了多媒體數據以及在不同的應用場景下的多媒體系統特征,將多媒體存儲數據管理分成流媒體應用層、媒體數據直接訪問接口層、數據組織層、存儲資源屏蔽層和物理資源層,提出了更適合于多媒體數據特征和視頻監控和會議多媒體系統中的訪問特征的“虛擬多媒體文件系統”),建立了多媒體存儲數據和和智能特征數據之間的數據關系矩陣,適合各種存儲媒介,同時可以方便的實現存儲數據的生命周期管理,使得多媒體數據的應用和管理的效率得到了極大的提升。

 

結束語:

可以預見的是,隨著以H3C IMOS為代表的安防軟件3.0的出現,國內外IT巨頭紛紛將網絡領域先進的技術帶入到安防領域,整個安防行業的生態環境將可能產生重大的變化,一方面這些IT巨頭憑借自身強大的技術實力更容易獲得高端用戶的認可,從而在中高端行業監控市場獲得不菲的市場占有率,影響了許多傳統安防企業的生存空間,另一方面由于這些IT企業自身的特征,作為源廠商,無法快速滿足不斷增加的全行業應用定制需求?;谑袌龅牟┺?,包括H3C在內的IT企業從原先相對封閉的市場策略開始走向全面合作的市場策略,IMOS正是支撐H3C OAA(開放應用架構)合作伙伴計劃的重要基礎,借助IMOS這個多媒體綜合應用的中間件平臺,H3C將自己定位在提供高質量、高可靠和標準化的多媒體基礎應用平臺,希望借助行業應用合作伙伴在行業定制軟件方面的靈活、快速的開發能力,共同面對客戶提供完整的解決方案,在這樣的合作共贏態勢下,H3C努力將基礎平臺做的更開放、穩定和高質量,而安防應用軟件開發商可以利用相對精煉的開發團隊專注于上層應用軟件的開發,而無需關注涉及大量投入的基礎多媒體平臺開發,借助IMOS平臺的能力,其應用軟件的管理范圍可以涉及到更多的安防系統,更靈活的存儲應用和更豐富的多媒體融合體驗,在保證自身價值的同時,提升了應用軟件的競爭力,同時大大降低了研發投入,從而在面對當前經濟環境時獲得更大的盈利能力。


 

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