浅谈丨安防技术的发展变化与未来趋势

    当前，信息技术经过计算机互联网时代，进入了云计算、大数据、互联网应用及移动互联体感交互技术突破的阶段，它鲜明地展示出新一代信息技术开放、融合、产品软化和服务等基本特征和趋势，产生了人的智慧参与可持续创新和面向服务的顶层设计等新理念。有目共睹，本世纪以来，在信息技术的带动下，经过了短短的十几年，安防技术取得了飞速的进步，发生了质的变化。这个过程体现了安防技术属信息技术这样一个本质，它促进了安防与信息技术、自动化技术的融合，实现了安防与其他各类社会管理自动化系统在营运领域的融合。安防产业链、产品线、技术产品形态、系统架构以及功能和应用模式都发生了巨大的变化。可以说，技术的发展进步对安防行业起着重大的推进作用。
　　一、安防行业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。
　　二、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。
　　上面这些过程和内容，还有一个重要的问题可以从中体现或者表现出来。这就是说现在支撑安防的基础技术，或者核心技术变了。传统安防的基础技术是传感、特征识别和视频。而现在支撑安防基础技术的是云、大数据、物联网和人工智能，把它们并列起来，作为新一代信息技术的标志。
　　但是实际上它们是不同层面的概念。云是资源配置的一种理念，它是系统架构和模式创新的产物；大数据和物联网实际上是在云环境下所开展或者实现的应用；而人工智能是上述系统应用的一个基础支撑技术，它们是不同层面的东西。可是人们现在发现，它们之间的界限好像越来越模糊了，层次的概念，或者它们之间的差异好像越来越模糊了，成为一种共生共长、相辅相成的关系。云说大数据和物联网是我提供的服务，物联网说我是采用了云架构。人工智能更是讲，我和大数据是共生共长、高度耦合。所谓深度学习，就是典型的大数据应用。而大数据实际上里面很多数据分析和决策方法，都是采用了人工智能，因此它们之间好像是又融合起来了，确实是这样。这就是科技发展的必然趋势，在这样的趋势之下，安防技术也开始和信息技术、自动化技术、公共事务管理系统进行融合。