历经20载,中国安防行业如何以创新为基调,从中国走向全球?

安防小能手 2023-12-08
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回顾安防二十年历程,安防以创新为基调,从中国走向全球,让中国制造唱响世界,交出了一份亮丽的成绩单。在FCCB、ICDAR等世界级人工智能竞赛舞台上,海康威视、大华股份等中国安防企业屡次折桂,一次次刷新历史最佳成绩。

除此之外,中国安防企业的专利申请量也在大幅度提升。《数字安防关键技术专利分析和预警研究报告》显示,2006年以来,中国安防企业专利申请量保持高增长发展趋势,并在2008年实现“弯道超车”,申请量超过欧美等发达国家。更不必提,海康威视连续五年荣膺全球视频监控市场占有率第一。

中国安防已经充分活跃起来。从国际市场看,全球安防需求依然高涨,以海康威视、大华股份、宇视为代表的中国安防企业正积极走出国门扩展海外市场,以每年两位数的市场增长率成功地将中国声音传向世界,安防产业的中国名片愈发鲜明。从“落后”到“弯道超车”,从“追赶者”到“领头羊”,从外商盘踞的安防行业中到走出中国安防自己的品牌。这一切都值得安防从业人员肃然起敬。回顾中国安防过去时光,点点滴滴,凝聚着多少汗水,多少个日日夜夜,从无到有,从单品到系统,安防人的智慧值得各位为自己鼓掌。

回顾安防这二十多年

第一阶段(2000年-2005年)

安防行业最早发展于视频采集卡(软压卡),做此类产品核心技术在Windows端和嵌入式端,产品基本原理是从CCD传感器采集到视频图像,再通过电脑CPU对采集到的图像和音频进行处理,所以最早期的监控产品形态是几个摄像头+一个电脑主机。

软压卡&硬压卡(嵌入式)端的开发没有专业的芯片,是通过一颗DSP(图像处理芯片)+CPU+各种接口芯片组成,PC端必须有熟悉Windows的人把采集过来的视频进行处理,从而实现视频预览,存储,以及回放等功能,那时的视频没有经过压缩,后来有硬压卡才有视频压缩,也没有现在大家所熟知的H.264及M-PEG4等压缩格式,顶多是M-JPEG的格式(一张一张压缩过的图片拼成流畅的视频),所以存储视频文件相当大。

在2002年左右可以开发此类产品的公司研发门槛也是相当高,所涉及的技术也涵盖了硬件设计,嵌入式软件开发,PC端软件开发等。那时的代表企业有海康威视 ,成都德加拉,深圳图敏,广州金鹏等(可能还有其他优秀企业未列举,大华有没有研发也不清楚,不对请指正),那个年代还有专业做PC端集成软件(就是大部分卡都可以通过他们的PC端软件来集中管理)的也成为了数一数二的企业,企业的名字我就记不住这么多了,也希望大家可以补充。视频采集卡差不多在市场上存在了8-10年,直到2008-2010年左右,才有成熟稳定的DVR产品。

第二阶段(2005年-2008年)

2005-2006年期间,华为海思的HI3510,台湾智原的8120芯片问世,在当年号称是全球第一颗开发出M-peg4的高集成度安防芯片(芯片包括了DSP,CPU,SATA等一切外围接口),但这两颗芯片并没有真正大批量量产,因为是第一颗专用芯片,所以从芯片开发者到产品开发者,都是经验不足。 这两颗芯片的定位是可以做IPC(那会儿的IPC也就是一个概念,做个端口映射,再输入一个IP地址访问摄像头),当然主要是用来做DVR的芯片,如果做DVR,就搭配一颗Techwell的画面分割芯片来处理多路视频。

当时跟得上时代的企业如海康、大华,那时已经用安霸、TI做出了成熟的DVR产品并获得了非常好的市场份额,但这是这两家企业并没有安享其成,而是继续寻求新的技术革新,可能也正是由于有这种危机意识和对技术的不断追求才会成就今天的海康、大华在安防行业的霸主地位,评价一个企业是否是优秀的企业,短期内的盈利是一个指标,但是可能更重要的还是要看这个企业发展是否有持续发展的大局观。

在当时用安霸和TI的开发门槛相当高,比如要取得他们的SDK和开发板就需要最少5万美元的费用,更别说获得芯片原厂的技术支持了,所以这一道门槛就淘汰了很多企业。从开发门槛来看,核心技术还是需要具备嵌入底层、应用层及PC端的软件人才,比视频采集卡更难的地方,就是需要把文件系统在嵌入式上实现以及连接显示器之后直接用UI操作,简单的来说,就是需要把Windows的文件存储格式搬到嵌入式上面,把Windows的操作逻辑也搬到嵌入式系统上(接一个显示器直接操作DVR),可想而知,这个产品的开发难度在当年确实只有少数企业可以开发,据说一个GUI操作界面的代码就有30万行,所以一般的企业直接就放弃了开发这类产品的念头。在当年能够成功开发出DVR并量产的企业,都迅速壮大,在华南那时最厉害的企业是中山利堡,当然中山利堡也不是自己开发的,他们是台湾企业,买的美国的解决方案来生产。

第三阶段(2008年-2013年)

直到2008年左右,DVR产品除了海康大华之外,在华南大家也看到很多企业在生产出货,开发难度这么高的产品,在华南这个短平快的地方,怎么也能研发出来呢?答案还是不能,因为这个时候在安防行业已经有了方案公司这个性质的企业了,所谓的方案公司就是把产品的软件硬件全部开发好,生产企业只需要贴片组装就可以了,市场不用担心产品问题,在太平洋安防市场租个柜台,你就可以赚的盆满钵满。

最早的DVR方案公司有上海的通力(M-jpeg的DVR方案,视频太占存储空间,火了两三年年就被淘汰了),杭州朗朗,杭州雄迈,上海威乾,还有台湾的企业等等,为什么说了这几个公司,因为除了自研的海康大华之外,其他做DVR的安防企业基本都都听过或跟这几家公司合作过。做DVR成品的公司也列举几家早期做的好的吧,有华创时代,深视音,泰安,思朗,金三佳,新世佳,中山利堡等等企业,那时这些企业也是赚的盆满钵满,一直从事安防的朋友或前辈可能会问,为什么没有说做模拟摄像机的企业,这不是因为对模拟摄像机企业不熟,而是模拟摄像机开发门槛相对较低,因为今天主讲的是研发技术革新,模拟摄像头如果要数可能100家都数不过来。

DVR从2008年到2015是高速增长期,方案公司也在更新换代(海康大华的市场主导地位已经无可撼动,所以后期的研发革新主要讲华南市场的变化了),后期主要是杭州雄迈(海思方案),深圳华意(智原方案)二家为主,因为海思的芯片效果及市场接受度都比台湾智原好,所以海思方案逐渐占据了市场的主导,具体市场份额可能是雄迈的海思80%,华意的智原20%,直到NVR+IPC时代的到来,市场格局又发生了新的变化。

第四阶段(2013年-至今)

时间轴已经来到了2013-2015年左右,原来赚了很多钱的公司有的还在,有的已经跟不上技术革新的步伐被淘汰。这时全国甚至是全球的安防市场都已经到了技术快速革新的时代,需求进入爆发式增长的阶段安防市场也逐渐成长为千亿级别的市场,安防监控市场已经细分出专业监控和消费类监控两个大类。

专业监控海康大华做的产品就是NVR+IPC(原来是用同轴线把摄像头和硬盘录像机连接,NVR+IPC就是用网线把NVR和IPC连接),好处就是传输距离远,录像资料经压缩占硬盘空间小,布线方便等等。

而消费类网络摄像机就是目前我们在京东,天猫,淘宝都可以买到这些摇头机、卡片机这种家用摄像机,除了传统做摄像机的厂家以外,小米,360等互联网公司也在参与消费类安防产品的市场竞争中,说明这个市场体量已经足够大了。

技术历程变迁的三大阶段与特征

当下,安防行业有一句话叫老专家已经不识新系统。现在很多老专家去看一些新的安防系统建设,发现以前熟悉的设备找不到了,熟悉的技术也没有多少,行业变化翻天覆地。安防行业发生的巨大变化通常把它分为三个阶段,而这三个阶段又恰好伴随或支撑着安防行业三次重大的实践活动。

1.第一个阶段,行业称之为“三化”,也就是数字化、智能化和网络化。本世纪之初,在高清电视的带动下,安防行业开始了“三化”的过程,而核心是数字化。需要强调的是,数字化不是简单的把模拟信号进行编码传输,它是21世纪的一个基本特征,它反映了人类对客观事物的认识和表达的一个升华。众所周知,原来是用电信号模拟来表示客观事物,使用电信号的强度、频率来模拟和表达声音的大小和音调的高低。我们把一个图像或者一个空间景物分解成无数个点,管它叫像素,然后一个点一个点的用电信号去模拟这个点的亮度,这就是模拟信号。在当时,模拟系统这种方式做得很好,也可以很真实细致地表示认识到或理解到的客观世界。

但是当人们还想更细致地去认识、理解和表达客观事物的时候,发现它要求付出的成本太大,在技术上需要的带宽太宽,能力受到了限制。于是人们开始改变那种过去逐点、逐时刻的模拟和仿照,而开始去分析每一个点之间、每一个时刻之间客观世界变化的一些规律,这就产生了增量编码概念。这个概念实际上是揭示了图像压缩的原理。在这样一个观念升华的过程中,产生了数字系统,特别是数字压缩系统的电子产品和电子技术,可以说数字化产生了高清电视,以后还会产生超高清电视,而现在已经有4K。

数字化是网络化和智能化的前提。“三化”在平安城市建设过程中得到了应用和实践,主要表现在大量的数字视频设备开始得到了应用。最主要的就是数字硬盘录像机,用它来实现数字视频的存储,取代原来模拟的磁带录像系统,而且利用DVR这个设备,作为一个网络节点功能,实现一种模拟数字混合的模式。也就是把模拟信号输送到录像机,转换成数字信号存储起来,然后再通过DVR的网口把它传送到远端上去,这是当时很热的一个数模混合模式。在这个过程中,还提到了智能化概念,但是当时只是从自动化的角度把智能化理解或定义为协调的互动。那时候去检测或者评价一个系统,经常就会截图像,意思就是当有报警信号产生的时候,希望它能够弹出相应的图像,这就是对智能化当时的理解和定义。

以此同时,网络化在那个阶段也有了初步的应用。网络化就是经过视频服务器把模拟信号转换成数字信号,然后在信息网络上进行传输。但在平安城市建设过程中,在“三化”的早期,安防大部分系统还是模拟的,系统里边的数据流还是模拟信号。

2.安防技术细化的第二个阶段,把它称为IT化,又称为“新三化”加高清。为什么叫“新三化”呢?这主要是指在这个阶段把数字化、网络化和智能化赋予了新的内涵和定义。而且在这个阶段,由于网络化成为视频监控建设系统、安防系统的一个主流模式,大量地采用了高清设备。此外这个阶段还出现了一个非常重要的产品:IPC,即网络摄像机,高清摄像机也是IPC的一种。此时行业开始重新去明确或者定义智能监控这个概念,首先提出的智能监控是指图像信息可以实现机器解释,或者实现自动解释。在这之前,监控系统、安防系统的信息都要转换成一个可视的信息,由人的眼睛去进行解释,称之为目视解释或者人工解释。真正的系统要实现智能化,实际上应该让系统或者机器聪明起来,使它具有解释和理解信息的能力,这就把智能化定义又深化了一步。IT化实际上充分地体现了信息技术的基本特征,它是安防技术信息化过程中最重要的一个阶段。信息技术有以下四个基本特征:

(1)开放。它通过硬件的兼容和软件的开源来实现系统的互联、互操作和数据的交换。这样的系统它可以最大限度地整合和配置资源,并且通过融合技术成为一个面向服务的技术支撑平台。传统的系统只是一个资源管理系统,为什么它是一个资源管理系统?比如一个系统可携带100台或者1000台摄像机,这个系统就只能管理这100台或者1000台摄像机。而现在开放的系统则可以整合所有和这个系统能够实现互联、互操作的系统资源,好比现在建设的雪亮工程、城市治安动态监控系统等,都会去整合很多社会资源。这就是资源管理和资源整合的差别。

(2)融合。融合实际上是科技发展的大趋势。技术融合特别是数据的融合是真正意义上的集成。但在以前大家对集成的理解就是把各种设备组合在一起来实现协调的互动。在一个系统的中心,你会发现与它连接的报警控制器、出入口管理服务器等设备就像凉拌菜一样,把各种各样的蔬菜放在一个盘子里搅和,这就是当时集成的概念。而融合是利用各系统的共性,把它们融为一体,它才是真正意义的集成。那么共性是什么?首要的一点共性就是数字化。只有系统里各类数据流或者各类信息都能在同一个网络里传输,在同一个服务器里、在同一个平台里进行处理的时候,这才是一个真正的集成。集成在融合的概念下有了新的定义,技术融合会产生新技术、新产品,系统融合会创造新模式、新应用和新业态。

(3)软化。软化是指系统越来越软,越来越细,它改变了原来系统都是由专用设备所组成的系统。比如以前的电视监控、报警系统,它里边所有的设备都是专门为监控、报警设计的,是专用产品,在这些专用产品的组合中来实现它专业的服务。而软化的结果是指可以在通用的平台上,通过软件来实现专业化的服务。这个软件就是从操作到应用之间非常广阔的一个领域,或者叫做中间件,在里面起到了重要的角色,这就是软化。

(4)服务。服务通过人的智慧参与,可以实现系统的智能化。一个应用系统在符合上面三个特征的情况下,它就可以做到自主生成、自主扩展、自如升级。而且随着业务的扩展和深化,可以不断地产生新的增值功能。需要强调的是这里讲的服务不是传统意义上的售后服务,不是售后维修、保修等概念。

3.第三个阶段是安防技术发展过程中最精彩的阶段,它正在进行过程中,就是云化。云是新一代信息基础的基本形态,那么安防云化第一个主要表现是系统云化。云系统或者云架构是一种最合理、最简洁和最安全的架构。为什么说它简洁?以前构成一个系统有很多层级,到了云架构就是云与端的结构。一个小设备摄像机、一个报警传感器是个端,一个大的中心有无数的设备和大量的显示也是一个端。其实云系统也是由实体设备组成,也可以看得到摸得着,只不过这些实体设备它可能是分布式配置的。而且这些配置的分布式系统通过虚拟化过程成为了大量的计算单元,大家管它叫虚拟机。这些巨大的成千上万的虚拟机,可以同时为一个任务工作提供计算,也可以分别去处理各种不同任务的工作。那么每一个用户它不知道,其实它也不需要知道,这就是云的奥妙。所以安防系统云化是一个趋势。实际上信息系统一开始的架构就是这样,只不过在那时没有去提云这样一个思想,因为当时云系统还没有走向社会服务这样一个阶段。

第二个表现是产品的云端化。云端产品和端产品是有差别的。差别就在于云端产品可以从云中获得服务,产生新的功能,而端的产品是一个专用的产品,而云端产品是一个通用产品加软件构成的产品和设备。这里面有一个现在很流行的说法,叫做软件定义技术和产品。那么什么叫软件定义技术和产品?大家知道摄像机有多种多样的形式,有人脸的、有车牌的、有一般监控的,还有透雾的、宽动态的。这样的一些设备通常都有专用的摄像机来满足特定的一些需求。在新的技术环境下,可以把摄像机实现光电转换,产生图像信息,把它变成一个通用产品,通过给它装载的各种各样的应用软件来实现它,可以满足人脸识别、车牌识别、透雾或者宽动态的要求,这就是软件定义技术、产品。

安防技术实践应用发展分析

以上所述内容可以从以下四个方面来体现在工程实践上,或者是在系统设计里的表现。

1.顶层设计架构。架构也即网络,也是新兴架构,但它是网络连接、IP连接、包交换,这就是差别。而在网络结构里边,最好的就是云架构,只有云架构才可以实现系统自主生成、自主成长、自如扩展、自如升级,并随着业务的扩展和深入,不断地产生增值的服务和功能。在这个过程中要提醒大家,一定要建真云,要真用云。现在很多系统都谈云平台、云系统,视频云、政务云、安防云、民用云等应用,可以说,特别是在几年前假的云为主,但现在已经有真云建设了。但目前又出了另一个现象,有人建立一种真云,把它假用,那真云怎么能假用?往往会因为强调系统的安全性,使得这个云系统没有一点开放性和服务性,这就把云的核心价值给锁起来,这就叫做真云假用。那么为什么说要顶层设计建架构?因为顶层设计是一个面向服务的设计方法,它是信息系统的一种设计方法,是从上向下,以构建系统架构为开始这样一个程序,所以管它叫做顶层设计。传统设计是面向功能的,是从下向上的组合设备和技术。有些人把顶层设计理解为领导的设计,或者高层的设计,这不确切。

2.数据挖掘是目标。这个目标不是指系统设计的目标,是指设计人员、建设者在技术上要追求的目标。以大数据为例子来说明这样一个过程,这个实际上是要求能够正确地、深刻地理解技术的内涵,而不是流于概念、流于表面。建一个东西,要争取实现它的核心价值,而不是获得一些表面上的口惠。以大数据为例,数据源通常经过结构化处理,这个结构化处理是一个专用的名词,很多数据源属于结构化数据,它就要经过这样一个处理。但是还有很多非结构化数据,实际上并不能最后实现结构化。数据源经过相应的处理,把它存起来,这个存的位置或者存的功能叫做数据库。数据库可以完成查询、检索以及数据挖掘,因此一个数据的服务链或者价值链,由存储、检索和挖掘三个层次构成,可以帮着把数据存起来,帮着去检索,帮着去做数据的挖掘。这三个层次的核心价值是数据挖掘。为什么这么说?检索就是从大量的数据找出个性信息的表面价值,而挖掘是对所有数据进行共同处理,从它们的共性信息里发现具有趋势和预测性的信息,这是真正的大数据,是真正的大数据的核心价值。现在大多系统建立一个大数据还停留在第二个层次,找得快、找得准,很少真正地去进行数据挖掘。比如说物联网的核心价值是什么?早期物联网的核心价值是物与物的互动,这区别于它与通常的射频识别系统的差别,说明它智能。而现在物联网的核心价值是大数据系统,因此现在再说物联网的时候,关键是要怎么通过系统来实现大数据的应用。

3.创新亮点在场景。场景是技术应用的一个外界环境,它是实验技术本质能力的一个外部条件,或者技术可以适应的环境。限制的因素越少技术的实用性就越好,环境因素是限制技术应用和影响应用效果最重要的一个因素,所以说在智能系统设计和应用的时候,都要求有一个稍加限制的环境。这就告诉我们如何使这些新技术的应用能够有创新、有亮点,应该把重点放在哪里。

那么重点放在哪里?大家都去解决算力、算法,其实这不是工程商能做的事,甚至国内很多开发商声称有了自主知识产权的软件,其实他们对核心算法和整个算力的构成,也都是从国外搬来的。因此要创造,或者选择能够实现新技术核心价值的场景,把它放在创新的重点。

4.人工智能定成效。深度学习导致了人工智能的大爆发,利用人工智能可以解决很多问题,但是还要正确的或者准确地理解人工智能技术的内涵,它可以实现的限度以及它所应用所需要的场景环境,很多东西并不是像宣传的那样万能。因此还要回到人工智能的初心,把它作为安防系统或者自动化系统的一项基础技术。通过这项技术提高系统功能的自主性,动作的精准性和效率,以及决策的智能化水平。说得再直一点,人工智能最原本的定义,是要让系统聪明一些,或者更加聪明一些。

文章来源: ​香山安防,智慧城市网,智安物联网

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