近日，天地偉業(yè)數(shù)碼科技有限公司的監(jiān)控設(shè)備通用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計獲得國家知識產(chǎn)權(quán)局頒發(fā)的發(fā)明專利。該專利為實現(xiàn)矩陣內(nèi)部各類功能模塊的靈活搭配組合，提供了先進完整的解決方案，拓展了矩陣的應(yīng)用領(lǐng)域，更統(tǒng)一規(guī)范了產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，在業(yè)界尚屬首創(chuàng)。

    國內(nèi)市場現(xiàn)狀

    安防系統(tǒng)根據(jù)不同的客戶需求以及技術(shù)實現(xiàn)方式，細分為多個功能模塊，包括：音視頻切換、前端云鏡控制、報警采集聯(lián)動、數(shù)字錄像存儲、網(wǎng)絡(luò)遠程傳輸、門禁控制管理和數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)發(fā)等等。每個功能模塊經(jīng)過多年演變發(fā)展，已經(jīng)成為各自獨立的行業(yè)和產(chǎn)品線。在以視頻監(jiān)控為控制核心的一個典型安防項目中，涉及到的具體應(yīng)用產(chǎn)品一般包括：視頻矩陣、音頻矩陣、硬盤錄像機、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器、報警信號處理器、門禁控制器等。每種設(shè)備實現(xiàn)不同的功能，起到不同的作用，滿足用戶相對獨立的需求，因此設(shè)計成不同的功能板卡和硬件結(jié)構(gòu)，機箱的大小規(guī)格和外觀工藝也各不相同。這種狀況一直延續(xù)了幾十年，但是在IT技術(shù)瞬息萬變、全方位競爭日益激烈的大環(huán)境下，安防企業(yè)在做產(chǎn)品戰(zhàn)略規(guī)劃時，都不禁面對兩個問題：一是在專注行業(yè)化解決方案的趨勢下，如何整合多個不同類別的產(chǎn)品，為用戶提供高集成度/使用便捷/運維高效的一體化產(chǎn)品/系統(tǒng)；二是為應(yīng)對價格競爭，必須實現(xiàn)成本壓縮和質(zhì)量控制的產(chǎn)業(yè)化要求。原先市場需求平緩的時代，安防企業(yè)撓頭的問題就是產(chǎn)品種類多產(chǎn)量少，每類產(chǎn)品都對應(yīng)一種甚至多種硬件結(jié)構(gòu)，致使設(shè)備板卡機箱多種多樣且彼此間并不通用，無法保證統(tǒng)一采購批量生產(chǎn)和品質(zhì)檢驗。而模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計作為最有效的解決手段正深刻地影響著監(jiān)控產(chǎn)品研發(fā)制造和市場趨勢的發(fā)展方向。

    矩陣作為比較典型的模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計產(chǎn)品，充分體現(xiàn)了這一理念的初始構(gòu)想。其最初的訴求不外乎兩點：一是由于監(jiān)控系統(tǒng)的視頻點位會隨著系統(tǒng)擴容而增加，同時出于保障用戶投資的考慮，必須要求矩陣的輸入/輸出能夠根據(jù)實際要求任意組合擴展；二是由于監(jiān)控系統(tǒng)為7×24小時連續(xù)工作，為降低各類故障的出現(xiàn)對系統(tǒng)宕機的影響，并實現(xiàn)快速現(xiàn)場維護，必須要求矩陣的功能板卡模塊化。于是，矩陣的硬件構(gòu)成通常包括：機架式機箱、總線背板、CPU控制單元、電源模塊、視頻輸入模塊、視頻輸出模塊以及字符疊加模塊、切換模塊、丟失檢測模塊、數(shù)據(jù)緩沖模塊等板卡，只是由于每個廠家的設(shè)計原理不同，才各有區(qū)分和特點。而總線制報警主機雖然系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同，但從實現(xiàn)方式上看，也是分為報警主機、總線驅(qū)動模塊、8防區(qū)擴展模塊、單/雙防區(qū)輸入模塊和報警輸出模塊等。

     技術(shù)發(fā)展變革
    
     但仔細分析就會發(fā)現(xiàn)，即便是矩陣這類較早實現(xiàn)模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計的產(chǎn)品，也存在著較大的局限性，比如每種功能板卡只能安插在背板上的固定插槽，無法靈活組合，而且只有視頻輸入輸出模塊支持?jǐn)U展，無法為系統(tǒng)擴充增加新的功能單元。隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)點位容量和覆蓋面的快速提升、視頻監(jiān)控與周界報警復(fù)核聯(lián)動的迅猛增加、以及音視頻信息網(wǎng)絡(luò)化共享的逐漸普及，客戶面臨著系統(tǒng)擴展板卡復(fù)雜困難、部署安裝運維成本提高、新功能需求無法滿足升級等問題。
    
    　　為解決這一難題，天地偉業(yè)于2007年在業(yè)界率先提出了通用化模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計理念，創(chuàng)造性地開發(fā)出MSIP平臺技術(shù)，并將這一先進技術(shù)先后移植到智能網(wǎng)絡(luò)矩陣、多業(yè)務(wù)光端機、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器和多個行業(yè)化產(chǎn)品線中。其核心設(shè)計思想是將音視頻輸入輸出、字符疊加、全交叉切換管理、光接收發(fā)射、報警輸入輸出、網(wǎng)絡(luò)視頻編解碼、門禁控制管理等各功能模塊按照標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議統(tǒng)一硬件接口和底層協(xié)議棧，通過標(biāo)準(zhǔn)機架式機箱的內(nèi)嵌式導(dǎo)軌卡槽組裝到通用總線背板上。各種功能模塊根據(jù)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)屬性類別編碼，能夠依照實際需求靈活搭配，內(nèi)置到通用總線背板的任意插槽，板卡數(shù)量位置無須地址限定，系統(tǒng)自動掃描識別后快速上線運行，日后客戶可自行擴展升級維護各類功能模塊，系統(tǒng)部署成本降低至少20%。安裝使用更加方便快捷，規(guī)模生產(chǎn)質(zhì)量更加穩(wěn)定。
    
     以基于MSIP創(chuàng)新專利技術(shù)的TC-87L系列智能網(wǎng)絡(luò)矩陣為例，標(biāo)準(zhǔn)機型中，CPU單元、碼分器、網(wǎng)絡(luò)交換機、電源模塊、視頻輸入模塊、視頻輸出模塊全部內(nèi)置，單機箱可支持最大256路模擬視頻輸入64路模擬視頻輸出，為提高安裝部署和維護效率，更采用了高集成度的芯片封裝技術(shù)，將視頻輸入緩沖、視頻全交叉切換、視頻丟失檢測功能全部集成到視頻輸入模塊中，將視頻輸出緩沖、字符疊加功能全部集成到視頻輸出模塊中，而且視頻輸入/輸出模塊采用單插板設(shè)計，進一步壓縮容積優(yōu)化結(jié)構(gòu)。此外，基于通用高速總線背板的擴展組件結(jié)構(gòu)，智能網(wǎng)絡(luò)矩陣可以內(nèi)置多個32路報警信號輸入模塊，支持開路/閉路/電平報警，還可以支持網(wǎng)絡(luò)視頻輸出模塊，可設(shè)為4路CIF輸出或者1路D1輸出，用戶在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)任意節(jié)點即可通過客戶端遠程瀏覽控制前端圖像場景，目前還在開發(fā)網(wǎng)絡(luò)視頻輸入模塊，將支持多路數(shù)字視頻信號輸入顯示，從而實現(xiàn)模擬數(shù)字視頻信號的混合切換控制。眾多的基準(zhǔn)功能模塊和擴展功能模塊必須基于一個核心結(jié)構(gòu)管理，智能網(wǎng)絡(luò)矩陣通過創(chuàng)新的WEB集控網(wǎng)頁功能，以音視頻信息流為數(shù)據(jù)參照主線，綁定網(wǎng)絡(luò)視頻輸入輸出、報警輸入聯(lián)動、報警分區(qū)控制、用戶權(quán)限管理、前端操作級別仲裁等各項設(shè)置子項，使得多業(yè)務(wù)模塊得以一體化集成，用戶無需復(fù)雜連接和繁瑣調(diào)試即可安裝使用，而基于標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議接口的網(wǎng)絡(luò)鍵盤和集控平臺軟件也為用戶提供了方便靈活的人機交互界面。
    
     既然以音視頻信息流為關(guān)聯(lián)主體，則多模塊集成的主要作用就在于能夠?qū)崿F(xiàn)與聲音圖像的綜合聯(lián)動，比如周界報警探測器觸發(fā)報警后關(guān)聯(lián)預(yù)設(shè)的一路或多路視頻切換顯示和錄像存儲，音頻信號超過設(shè)定分貝閾值后關(guān)聯(lián)預(yù)設(shè)的視頻切換顯示，視頻場景感知設(shè)定區(qū)域有物體移動后關(guān)聯(lián)預(yù)設(shè)的視頻切換顯示，如果前端攝像機是云臺變焦攝像機，則會啟動預(yù)設(shè)的預(yù)置位和巡航軌跡。對于綜合聯(lián)動的智能預(yù)設(shè)處理，完全可以借助宏指令實現(xiàn)快捷編輯和自定義調(diào)用。宏是一個用戶自定義的操作指令，以替代人工進行的一系列費時而難以記憶的重復(fù)性鍵盤操作，自動完成預(yù)設(shè)的各種操作，提供對緊急事態(tài)的應(yīng)急預(yù)案處理。比如利用宏的強大功能，系統(tǒng)可以自動在不同監(jiān)視器上同時調(diào)用切換不同的圖像，同時調(diào)用不同多個攝像機的預(yù)置位，同時控制多個報警點的布撤防，同時打開和關(guān)閉多個輔助開關(guān)等。而智能網(wǎng)絡(luò)矩陣內(nèi)置的增強型中文宏指令，系統(tǒng)支持1024條宏指令，42個宏動作，涵蓋了最常用的操作功能，每條宏指令可編輯128個動作，用戶可根據(jù)實際情況定制出復(fù)合自己需求的監(jiān)控系統(tǒng)。為便于學(xué)習(xí)使用，系統(tǒng)提供了中文編程環(huán)境，用戶無需安裝任何設(shè)置軟件，既可通過智能網(wǎng)絡(luò)鍵盤進行指令編輯，也可通過IE瀏覽器進行網(wǎng)絡(luò)遠程設(shè)置，同時每個宏動作均提供中文操作說明，每條宏指令可編輯中文注釋，方便記憶和管理。為解決多用戶同時登錄操作的調(diào)用，系統(tǒng)設(shè)定每個用戶對宏指令的不同調(diào)用權(quán)限。開放式的編程環(huán)境植入了智能邏輯判斷架構(gòu)，支持嵌套調(diào)用、模塊循環(huán)、日期時間預(yù)定和事件觸發(fā)（矩陣開機、矩陣關(guān)機、用戶登錄、視頻丟失、觸點報警、觸點消警等），不再限于常規(guī)宏指令對簡單動作的順序式命令行操作。宏就像一個友好的人機交互界面，將需求輸入，通過簡單的配置，就可以讓系統(tǒng)自動實現(xiàn)對各個擴展功能模塊的統(tǒng)一調(diào)用和關(guān)聯(lián)操作，用戶無需關(guān)心底層的硬件設(shè)備如何實現(xiàn)指令互通和數(shù)據(jù)交換。究其根本就在于所有功能模塊均采用了統(tǒng)一的協(xié)議棧和標(biāo)準(zhǔn)的接口設(shè)計，從而組成高度智能的一體化集成設(shè)備。
    
     一些國內(nèi)一線矩陣廠商也先后發(fā)力，開始推出類似架構(gòu)的集成型產(chǎn)品，比如誒比的MS/TS系列存控系統(tǒng)和英飛拓的USP多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)交換平臺，各有特點優(yōu)勢。
    
    應(yīng)用方向突破

    模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計僅是作為矩陣在傳統(tǒng)視頻監(jiān)控領(lǐng)域的技術(shù)改進么？只是在矩陣增加網(wǎng)絡(luò)視頻編解碼模塊、增加數(shù)字錄像模塊、增加光纖收發(fā)模塊就可以么？在安防產(chǎn)業(yè)深入行業(yè)化的今天，不能將眼光局限于傳統(tǒng)的監(jiān)控安保應(yīng)用領(lǐng)域，我們必須為行業(yè)用戶提供模塊組合集成度更高、更符合實際業(yè)務(wù)需求、全功能視頻綁定的一體化產(chǎn)品。 

    比如天地偉業(yè)面向機房監(jiān)控管理推出的TC-W9系列行業(yè)專用主機，基于智能網(wǎng)絡(luò)矩陣的機架式機箱、CPU單元和高速總線背板，配置了視頻輸入模塊（16路模擬輸入）和網(wǎng)絡(luò)視頻輸出模塊（4路H.264壓縮、本地存儲），同時還增加了門禁管理模塊（四門區(qū)出入刷卡控制）、8路模擬量輸入采集模塊（各類電壓電流傳感器）、供電模塊（48v直流供電）、數(shù)據(jù)交換模塊（6路串行數(shù)據(jù)接口擴展）、報警模塊（16路開關(guān)量輸入、8路開關(guān)量輸出）。

    這類產(chǎn)品雖然具備了矩陣切換圖像和控制前端云臺鏡頭的功能，但實際上已經(jīng)脫離了簡單意義上的視頻監(jiān)控系統(tǒng)范疇。盡管是嵌入式的系統(tǒng)架構(gòu)，但是擴展了變量采集模塊和數(shù)據(jù)交換模塊后，外界環(huán)境的溫濕度、水浸、電壓電流、UPS、新風(fēng)空調(diào)、數(shù)字電表等狀態(tài)數(shù)據(jù)就可以通過傳感器或?qū)Ｓ媒涌冢瑐鬏數(shù)街鳈C進行記錄存儲，并連同本地重要場景的音視頻信息，通過網(wǎng)絡(luò)視頻編碼模塊，傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)任意節(jié)點的服務(wù)器上，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。不但可以在視頻圖像上實時疊加顯示采集到的各類數(shù)據(jù)，而且在后臺的數(shù)據(jù)庫管理界面可以設(shè)定閾值和圖表監(jiān)測。為防止現(xiàn)場有人闖入和破壞，通過擴展報警模塊，可以實現(xiàn)各類報警探測器的報警聯(lián)動圖像切換/抓拍/錄像/燈光打開和短信通知；為加強內(nèi)部防范管理，通過擴展門禁管理模塊，可以實現(xiàn)刷卡聯(lián)動圖像切換/抓拍/錄像和短信通知，刷卡記錄可脫機存儲，并支持刷卡布撤防。設(shè)備可內(nèi)置硬盤，實現(xiàn)對抓拍錄像資料的本地存儲。系統(tǒng)的客戶端管理軟件，可通過網(wǎng)絡(luò)遠程管理監(jiān)控前端的多臺主機，現(xiàn)場視頻圖像和數(shù)據(jù)一目了然，風(fēng)險監(jiān)測萬無一失。

    不難發(fā)現(xiàn)，通過豐富強大的擴展功能模塊，原本簡單孤立的視頻監(jiān)控系統(tǒng)一旦與用戶的業(yè)務(wù)流程和實際需求緊密結(jié)合，就能夠發(fā)揮出圖像采集真實可靠的優(yōu)勢，從而為安全管理提供有力依據(jù)資料。該系列產(chǎn)品可應(yīng)用的場合包括：能源行業(yè)（電力行業(yè)變電站/升壓站，水利行業(yè)變電站/泵站），以視頻監(jiān)控+報警為主；通信行業(yè)（電信/移動/聯(lián)通機房/基站，計算機/網(wǎng)絡(luò)機房），以視頻監(jiān)控+供電管理（含UPS）+門禁+報警為主；倉儲行業(yè)（軍隊/武警倉庫，糧庫/煙草庫/冷庫，醫(yī)藥/食品倉庫/文物倉庫/危險品倉庫），以視頻監(jiān)控+門禁/巡更+溫濕度為主；環(huán)保行業(yè)（重大污染源監(jiān)控，高污染場所，高危場所），以視頻監(jiān)控為主；軌道交通（鐵路/地鐵/輕軌沿線變電室/機房），以視頻監(jiān)控+供電管理（含UPS）+門禁+報警為主；圖書館/檔案館/資料館/博物館/美術(shù)館/展覽館，以視頻監(jiān)控+門禁/巡更+溫濕度為主。 

    結(jié)語： 

    通用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計獲得創(chuàng)新專利并大批量投入正式商用，是矩陣類監(jiān)控設(shè)備架構(gòu)解決方案的重大革新，真正實現(xiàn)了中國監(jiān)控設(shè)備廠商從跟隨到領(lǐng)先的跨越式蛻變。這應(yīng)歸因于其技術(shù)的領(lǐng)先性和創(chuàng)新性，及對于監(jiān)控行業(yè)發(fā)展做出的積極影響和卓越貢獻。該形態(tài)結(jié)構(gòu)完全改變了傳統(tǒng)插卡式機箱模式，為模擬切換到模擬數(shù)字混合切換乃至全數(shù)字切換帶來了全新的技術(shù)革命。在安裝運維人力配套資源節(jié)省、視頻圖像質(zhì)量等方面都具有明顯優(yōu)勢，可幫助客戶實現(xiàn)投入產(chǎn)出比的最大化。天地偉業(yè)對通用模塊化結(jié)構(gòu)的持續(xù)投入和大規(guī)模商用確保了持續(xù)明顯的領(lǐng)先優(yōu)勢。截至2009年6月，通用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)備出貨累計超過30萬路，廣泛應(yīng)用于平安城市、監(jiān)獄看守所、車站港口、等重點項目。