在剛剛過(guò)去的幾年中我們看到，審視安防系統(tǒng)的角度已經(jīng)發(fā)生了重大的變化。現(xiàn)在普遍接受的觀點(diǎn)是，哪怕原先是由松散模塊連接而成一個(gè)小型系統(tǒng)，也要在用戶(hù)面前表現(xiàn)為一個(gè)獨(dú)立而高度集成的整體。
系統(tǒng)集成起初是因?yàn)槁?lián)動(dòng)和智能化設(shè)備的發(fā)展而催生，但現(xiàn)在，則越來(lái)越多地被子系統(tǒng)通訊方式和標(biāo)準(zhǔn)所推動(dòng)。
本文將介紹這些基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和它們的規(guī)定用途，并描述一些目前和未來(lái)發(fā)展的配置結(jié)構(gòu)，旨在闡述門(mén)禁控制系統(tǒng)能夠成為最佳系統(tǒng)集成基礎(chǔ)的理由。
當(dāng)我們面對(duì)降低成本、提高使用性和系統(tǒng)安全性等一系列挑戰(zhàn)時(shí)，本文也試圖對(duì)未來(lái)五年內(nèi)系統(tǒng)集成的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。
集成的目標(biāo)
集成的目標(biāo)應(yīng)包括兩個(gè)層面：首先是為中央控制室內(nèi)所需的全部功能模塊提供統(tǒng)一的圖形用戶(hù)界面（GUI）；其次是提供統(tǒng)一的報(bào)告工具。
這就意味著，需要開(kāi)發(fā)一個(gè)真正統(tǒng)一的報(bào)警和事件數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)系統(tǒng)集成，不同數(shù)據(jù)庫(kù)之間被全部聯(lián)接在一起，來(lái)自于圖形用戶(hù)界面GUI的請(qǐng)求僅對(duì)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)作出響應(yīng)。
關(guān)鍵問(wèn)題在于如何實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。從以往的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，這意味著要花相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的工作，來(lái)利用各子系統(tǒng)供應(yīng)商提供的應(yīng)用程序接口（API）開(kāi)發(fā)顯示畫(huà)面，同樣它也意味著真正的系統(tǒng)集成可能的預(yù)算起點(diǎn)為463,950美元。然而，這種情況如今正在迅速改變，除了最簡(jiǎn)單的系統(tǒng)外，一切都變得司空見(jiàn)慣。
如何實(shí)現(xiàn)集成？
現(xiàn)在的焦點(diǎn)是使用開(kāi)放式的標(biāo)準(zhǔn)和工具，從而統(tǒng)一分離的大型數(shù)據(jù)庫(kù)，使得事件數(shù)據(jù)能夠被準(zhǔn)確地回放和存儲(chǔ)，最終實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大而簡(jiǎn)單的事件管理。
有兩種實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成的途徑。其一是“常規(guī)”或稱(chēng)之為“自上而下”的方式，其中數(shù)據(jù)流處于各系統(tǒng)服務(wù)器之間。其二則是“自下而上”的方式，其中構(gòu)建在大型網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的智能化設(shè)備直接與服務(wù)器進(jìn)行通訊，這些設(shè)備具有足夠的智能化功能來(lái)判斷事件內(nèi)容或來(lái)自用戶(hù)的請(qǐng)求，并選擇與哪臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行通訊。
目前，這兩種方式都有被使用，首先我們來(lái)看一下“自上而下”的方式。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
在此，我們將以一個(gè)典型的安防集成系統(tǒng)以及其中所屬的子系統(tǒng)為例。盡管常規(guī)型的安防系統(tǒng)集成模式已經(jīng)相當(dāng)普遍，但具備與所有子系統(tǒng)之間的互連能力變得越發(fā)重要，如用于發(fā)卡和維護(hù)管理的SAP系統(tǒng)。
該集成系統(tǒng)的組成部分包括安防子系統(tǒng)之一的視頻監(jiān)控、門(mén)禁控制、入侵報(bào)警和對(duì)講系統(tǒng)，此外，還有樓宇控制、供熱通風(fēng)與空調(diào)工程（HVAC）、電梯和自動(dòng)扶梯控系統(tǒng)等等，最后，還有非常重要的消防子系統(tǒng)，它在本文中是唯一通過(guò)人力資源和客戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)進(jìn)行監(jiān)控的。
問(wèn)題何在？
從根本而言，由于所有子系統(tǒng)都具有不同的數(shù)據(jù)格式和操作規(guī)范，我們的問(wèn)題就是要把來(lái)自一種設(shè)備的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成另一種設(shè)備可用的數(shù)據(jù)格式。這個(gè)問(wèn)題可以分解成三個(gè)方面：1、數(shù)據(jù)的傳輸；2、數(shù)據(jù)對(duì)象（視頻、音頻、事件數(shù)據(jù)庫(kù)）；3、命令語(yǔ)言（數(shù)據(jù)打包方式、確保數(shù)據(jù)傳輸、打包后的數(shù)據(jù)在遠(yuǎn)程設(shè)備上可以解碼）。
數(shù)據(jù)傳輸
就這方面而言，答案只有一個(gè)，即TCP/IP，因?yàn)樗腔緲?biāo)準(zhǔn)，具備許多數(shù)據(jù)庫(kù)都能提供的多種物理傳輸方法，且便于管理和控制。目前許多基礎(chǔ)建筑都已安裝了網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，各種大樓都分布了TCP/IP網(wǎng)線(xiàn)，TCP/IP是一個(gè)提供解決方案的優(yōu)秀示范標(biāo)準(zhǔn)。
數(shù)據(jù)集（Data Sets）
這個(gè)問(wèn)題稍顯復(fù)雜，因?yàn)閿?shù)據(jù)集差異相當(dāng)大，而且對(duì)接口系統(tǒng)操作范式的依賴(lài)性較強(qiáng)。為了進(jìn)一步理解這點(diǎn)，我們必須明白存在三種數(shù)據(jù)級(jí)別：1、歷史數(shù)據(jù)，如被捕獲的視頻或刷卡；2、實(shí)時(shí)事件，如瀏覽現(xiàn)場(chǎng)視頻，或?qū)z失、被失竊的卡片作出響應(yīng)；3、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，用于信息統(tǒng)計(jì)，且不必作出響應(yīng)，如統(tǒng)計(jì)大樓內(nèi)的人數(shù)。
數(shù)據(jù)類(lèi)型
對(duì)于視頻數(shù)據(jù)，目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了大量的標(biāo)準(zhǔn)。其中，首先就是由聯(lián)合圖像專(zhuān)家組開(kāi)發(fā)的JPEG標(biāo)準(zhǔn)，用于靜態(tài)圖像的處理。為了達(dá)到更高的壓縮率，之后又開(kāi)發(fā)出了JPEG2000，它被許多人稱(chēng)之為“無(wú)損”格式，它以Wavelet（小波）標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，但該標(biāo)準(zhǔn)不在本文的討論范圍之內(nèi)。在JPEG標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，又相繼開(kāi)發(fā)了迎合視頻序列的MJPEG，以及具有大量動(dòng)態(tài)內(nèi)容、主要用于廣播視頻格式的MPEG2標(biāo)準(zhǔn)。由于它可以達(dá)到DVD的畫(huà)質(zhì)，通常認(rèn)為它需要占用大量的帶寬，因此又開(kāi)發(fā)出了MPEG4標(biāo)準(zhǔn)。另外，還有許多廠家，如American Dynamics等開(kāi)發(fā)出了一些專(zhuān)用的標(biāo)準(zhǔn)格式，如ACC（動(dòng)態(tài)內(nèi)容壓縮）和視頻會(huì)議標(biāo)準(zhǔn)，如H.263，這些都得到了大量的應(yīng)用。
在發(fā)布音頻數(shù)據(jù)時(shí)，由于選擇了更多依賴(lài)于其他因素的數(shù)據(jù)集，因此數(shù)據(jù)率要小得多。所以，對(duì)于在封閉網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的簡(jiǎn)單傳輸來(lái)說(shuō)，仍然可以使用脈沖編碼調(diào)制，同時(shí)，當(dāng)要求聲音離開(kāi)本地網(wǎng)絡(luò)時(shí)，VOIP（基于因特網(wǎng)協(xié)議的語(yǔ)音傳輸）將變得更加普及。錄制視頻時(shí)，音頻很可能采用MPEG Layer III格式標(biāo)準(zhǔn)（MP3）。
標(biāo)準(zhǔn)
標(biāo)準(zhǔn)仍然會(huì)被繼續(xù)開(kāi)發(fā)出來(lái)，但是經(jīng)過(guò)分析研究，我們提出如下標(biāo)準(zhǔn)：
·命令語(yǔ)言：OPC、BacNet、XML、HTML、ODBC、SQL、SIA、TCP/IP、Streaming；
·數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式：JPEG、 MJPEG、MPEG-2、MPEG-4、ACC、H263、MPEG Layer III Audio、PCM和VOIP。
OPC（OLE for Process Control）
最新的一種集成工具來(lái)自Microsoft，它提供了過(guò)程控制設(shè)備與用于控制該設(shè)備的監(jiān)控軟件之間的標(biāo)準(zhǔn)接口。
在OPC規(guī)范定義標(biāo)準(zhǔn)接口之前，每次購(gòu)買(mǎi)一臺(tái)新設(shè)備時(shí)，由于它有自己的狀態(tài)報(bào)告方式，使得廠家每次都不得不修改其監(jiān)控軟件。但現(xiàn)在，這種監(jiān)控軟件不過(guò)是按照特定廠家需要定制的一個(gè)OPC客戶(hù)端。購(gòu)買(mǎi)新設(shè)備時(shí)，由供應(yīng)商隨設(shè)備提供了一個(gè)OPC服務(wù)器，該OPC客戶(hù)端軟件可以簡(jiǎn)單地與之實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接，省卻了開(kāi)銷(xiāo)極大的軟件修改費(fèi)用。
BacNet
BacNet是由美國(guó)供熱、制冷及空調(diào)工程師學(xué)會(huì)（ASHRE）開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種傳輸設(shè)備狀態(tài)和實(shí)現(xiàn)的非協(xié)議性方式，它已經(jīng)發(fā)展成為實(shí)現(xiàn)開(kāi)放式集成架構(gòu)的一種強(qiáng)大且支持得力的開(kāi)發(fā)工具。
許多廠家能夠提供軟件工具，用以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)絡(luò)和控制他們的硬件設(shè)備。BacNet要早于OPC，而且將趨向于在設(shè)備級(jí)的基礎(chǔ)上工作，且不需要微軟操作系統(tǒng)。
可擴(kuò)展標(biāo)識(shí)語(yǔ)言（XML）
這是創(chuàng)建描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的標(biāo)識(shí)語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)。它不是固定的元素集合，如超文本標(biāo)識(shí)語(yǔ)言（HTML），它更像是SGML（標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化標(biāo)識(shí)語(yǔ)言），在SGML中它是一種語(yǔ)言分析用的語(yǔ)言，或者是描述語(yǔ)言的語(yǔ)言。XML是萬(wàn)維網(wǎng)聯(lián)盟的正式規(guī)范。它提供一種非常豐富的系統(tǒng)，來(lái)定義復(fù)雜的文檔和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如貨物清單、分子式數(shù)據(jù)、新聞（news feeds）、詞匯表、盤(pán)存目錄說(shuō)明、固定資產(chǎn)清單等。只要程序員定義好一個(gè)數(shù)據(jù)集的XML語(yǔ)言（通常稱(chēng)“Schema文檔”），他們就可以編制出一套程序，可靠地按照那些規(guī)則處理格式化后的任何數(shù)據(jù)。
XML為從擁有大量記錄的數(shù)據(jù)庫(kù)中傳輸選定的字段提供了一種非常有效的方法。
結(jié)構(gòu)化查詢(xún)語(yǔ)言（SQL）
結(jié)構(gòu)化查詢(xún)語(yǔ)言（Structured Query Language，SQL）是IBM于上世紀(jì)70年代開(kāi)發(fā)的，它提供了一種關(guān)聯(lián)性數(shù)據(jù)庫(kù)接口。雖然SQL既是ANSI標(biāo)準(zhǔn)，也是ISO標(biāo)準(zhǔn)，但許多數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品在支持SQL的同時(shí)，也對(duì)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言做了各自專(zhuān)有的擴(kuò)展。查詢(xún)采用了命令語(yǔ)言的格式，允許用戶(hù)進(jìn)行選擇、插入、升級(jí)、查找數(shù)據(jù)位置等等。對(duì)于響應(yīng)和傳輸來(lái)自不同供應(yīng)商數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)，SQL是十分理想的方式。
開(kāi)放式數(shù)據(jù)庫(kù)連接（ODBC）
開(kāi)放式數(shù)據(jù)庫(kù)連接（Open Database Connectivity，ODBC）是作為一種客戶(hù)端聯(lián)接工具而研發(fā)的，一般它運(yùn)行在Windows客戶(hù)端工作站上。它被認(rèn)為是SQL Access開(kāi)發(fā)組于1992年開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)訪(fǎng)問(wèn)方式。ODBC旨在能夠訪(fǎng)問(wèn)任何獨(dú)立應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，而與具體數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)關(guān)。ODBC通過(guò)插入一個(gè)名為驅(qū)動(dòng)器的中間件來(lái)完成這些管理。為了使ODBC能發(fā)揮作用，每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)供應(yīng)商都必須提供這樣的一個(gè)驅(qū)動(dòng)器。
SIA
SIA是作為一種命令語(yǔ)言而開(kāi)發(fā)的，它允許中央控制室控制和查詢(xún)遠(yuǎn)程主機(jī)的狀態(tài)、報(bào)告區(qū)域狀況、設(shè)置/取消報(bào)警區(qū)域等。其目的在于允許不同廠家的報(bào)警主機(jī)可以向中心報(bào)警接收站報(bào)告。
由于其原先是通過(guò)調(diào)制解調(diào)器的連接來(lái)設(shè)計(jì)的，因此早期實(shí)現(xiàn)起來(lái)速度較慢，但是現(xiàn)在采用TCP/IP技術(shù)，則可以達(dá)到低于1秒的響應(yīng)時(shí)間。不同供應(yīng)商采用了不同的傳輸機(jī)制，有些選擇的是TCP/IP，而其他一些則選擇UDP（用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）。
Video Streaming
這是為Web架構(gòu)上的視頻發(fā)布形式而設(shè)計(jì)的。其面臨的最大問(wèn)題就是，根據(jù)畫(huà)面內(nèi)容幀數(shù)的大小變化，帶寬也將隨之而變化。有效傳輸?shù)膸挻笮⒏鶕?jù)交換聯(lián)接的人數(shù)、交換聯(lián)接的距離，以及用戶(hù)所訂制的服務(wù)內(nèi)容而發(fā)生改變。它以丟幀和損失實(shí)時(shí)性為代價(jià)，但幸運(yùn)的是，鑒于其市場(chǎng)規(guī)模的發(fā)展，能夠改善這些缺陷的算法仍在繼續(xù)研發(fā)當(dāng)中。
如何運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)？
在一個(gè)已建成的系統(tǒng)中，各種命令語(yǔ)言的使用大體如下圖所示。為了在各種服務(wù)器之間實(shí)現(xiàn)通訊，我們將使用OPC，如圖2所示。
為了在服務(wù)器之間實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的通訊，我們要使用XML；與SQL一樣，它也可以用于歷史數(shù)據(jù)。近年來(lái)，XML已變得越來(lái)越普及。ODBC是用來(lái)為Windows客戶(hù)端與服務(wù)器上增加的數(shù)據(jù)庫(kù)之間建立聯(lián)接。SIA鏈接為報(bào)警主機(jī)與集成服務(wù)器之間提供了接口，而集成服務(wù)器的作用相當(dāng)于傳統(tǒng)的報(bào)警接收站。一旦數(shù)據(jù)指針被集成服務(wù)器所恢復(fù)，Streaming則用于直接從DVR子系統(tǒng)中恢復(fù)和傳輸數(shù)據(jù)。
因此，通過(guò)使用這些標(biāo)準(zhǔn)，我們便可以實(shí)現(xiàn)各自獨(dú)立的子系統(tǒng)可以相互通訊，而操作員在通過(guò)集成服務(wù)器控制的環(huán)境中可以對(duì)所有系統(tǒng)進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。
這種系統(tǒng)的最大弱點(diǎn)是，它十分依賴(lài)服務(wù)器，所有操作信息都是由服務(wù)器來(lái)控制完成的。因此，這種信息趨向于電路式的，即非自適應(yīng)式的。而且，如果在一個(gè)設(shè)計(jì)中未對(duì)該信息進(jìn)行設(shè)計(jì)，則用戶(hù)將很難訪(fǎng)問(wèn)到這個(gè)信息。
因此，需要一種方法讓用戶(hù)可以根據(jù)他們的需要，來(lái)控制事件響應(yīng)的信息。
未來(lái)發(fā)展
正如前面所討論的那樣，基于服務(wù)器或利用自上而下的方法實(shí)現(xiàn)集成，其最大的弱點(diǎn)就是設(shè)置正確的、響應(yīng)事件的信息。大多數(shù)事件都需要經(jīng)過(guò)多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的處理，而開(kāi)發(fā)管理這些事件的統(tǒng)一規(guī)則是相當(dāng)復(fù)雜的，而且還會(huì)受到許多因素的影響，如操作員培訓(xùn)、事件地點(diǎn)、當(dāng)天時(shí)間。對(duì)于歷史回放來(lái)說(shuō)，很可能基于服務(wù)器的方式仍是關(guān)鍵，出于事后作證的需要，事件內(nèi)容將被紀(jì)錄下來(lái)。但對(duì)于處理實(shí)時(shí)事件，則必須通過(guò)一種方式能夠讓不同地點(diǎn)的多點(diǎn)用戶(hù)借助共同的一個(gè)圖形用戶(hù)界面GUI，在各自獨(dú)立的子系統(tǒng)之間進(jìn)行交互操作。
因此，GUI必須具備如下能力：支持使用指令和生物識(shí)別技術(shù)的安全登錄，與所有系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)互連，到系統(tǒng)所有本地節(jié)點(diǎn)的輸入/輸出，處理事件發(fā)生的智能化功能，可顯示現(xiàn)場(chǎng)視頻的顯示屏。因此，利用這個(gè)圖形用戶(hù)界面GUI，用戶(hù)可以設(shè)置或取消一個(gè)報(bào)警主機(jī)，或從DVR上回放視頻，或打開(kāi)具有門(mén)禁控制功能的大門(mén)。
以太網(wǎng)端設(shè)備——設(shè)置信息
實(shí)現(xiàn)這一要求的一種有趣的方法就是把智能化功能——目前它多數(shù)被設(shè)置在服務(wù)器上，向用戶(hù)端移動(dòng)。通過(guò)使用這一領(lǐng)域的下一代設(shè)備就可以做到這點(diǎn)，它們的智能化程度要比現(xiàn)在的設(shè)備高出許多倍。
通過(guò)這樣一臺(tái)最新的設(shè)備，用戶(hù)可以在設(shè)置信息時(shí)選擇他們想要控制的目標(biāo)。只有當(dāng)各種網(wǎng)絡(luò)具有相同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并且打破了服務(wù)器等級(jí)之后才能做到這點(diǎn)。也就是說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)是由大量的服務(wù)器構(gòu)成，其中只有少量傳統(tǒng)意義上的客戶(hù)端。
這與互聯(lián)網(wǎng)過(guò)去二十年來(lái)的發(fā)展相類(lèi)似，最早只有那些網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)器才能夠控制你所能看到的數(shù)據(jù)。而現(xiàn)在我們看到的情形是，在用戶(hù)設(shè)置了他們所使用的信息之后，客戶(hù)端系統(tǒng)（瀏覽器）向大量互聯(lián)的服務(wù)器提出數(shù)據(jù)請(qǐng)求。
操作這類(lèi)設(shè)備的一個(gè)關(guān)鍵是，由于設(shè)備與傳統(tǒng)服務(wù)器是通過(guò)電路來(lái)連接的，它必須維持一個(gè)相當(dāng)高的安全水平。它也必須可以支持真正的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)并具備擴(kuò)展能力，以便能夠控制巨大的數(shù)據(jù)量。因此，它很可能是一種Linux或XP嵌入式設(shè)備，同時(shí)具有足夠的存儲(chǔ)空間來(lái)實(shí)現(xiàn)緩存和傳輸大量所需的數(shù)據(jù)。
因此，未來(lái)系統(tǒng)有可能繼續(xù)采用專(zhuān)有的I/O設(shè)備完成各項(xiàng)任務(wù)（消防主機(jī)、DVR、報(bào)警主機(jī)等），并維護(hù)由互聯(lián)服務(wù)器所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。然而，本地用戶(hù)接口不可避免地要改成智能型以太網(wǎng)端設(shè)備。
小結(jié)
目前在建立SCADA系統(tǒng)（Supervisory Control And Data Acquisition，數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)）上所獲得的成功僅僅是部分完善而已，因?yàn)橄到y(tǒng)集成的程度越高，它們就變得越相似。
確定差異性將成為立法框架，包括報(bào)警方式、事件管理、建立真正單一功能數(shù)據(jù)庫(kù)的能力，以及數(shù)據(jù)集的多樣性等方面，都在這一架構(gòu)中進(jìn)行設(shè)計(jì)。今后幾年中，真正的集成系統(tǒng)將采用支持開(kāi)放式傳輸機(jī)制的方式和標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)傳輸將在打破等級(jí)而又十分龐大的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)完成。
a&s傳媒是全球知名展覽公司法蘭克福展覽集團(tuán)旗下的專(zhuān)業(yè)媒體平臺(tái)，自1994年品牌成立以來(lái)，一直專(zhuān)注于安全&自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)前沿產(chǎn)品、技術(shù)及市場(chǎng)趨勢(shì)的專(zhuān)業(yè)媒體傳播和品牌服務(wù)。從安全管理到產(chǎn)業(yè)數(shù)字化，a&s傳媒擁有首屈一指的國(guó)際行業(yè)展覽會(huì)資源以及豐富的媒體經(jīng)驗(yàn)，提供媒體、活動(dòng)、展會(huì)等整合營(yíng)銷(xiāo)服務(wù)。
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