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浅谈远程视频监控设备的高集成化效应

2017年11月16日 浏览次数:316

  当前的安防监控市场,包裹在众多的概念和技术中,许多空泛的概念宣传如“云技术”“识别引擎”“智慧”“军工技术”等此起彼伏、热闹非凡,但同时也为用户选择合适的设备增加了难度。为此,有必要区别对待高集成化产品与充斥市场的“DIY”低集成化拼凑产品,解释一下产品设备高集成化所带来的一系列超用户体验的集成效应。所谓高集成化产品就是通过研发设计把产品设备所需的核心功能或关键功能集成到1~2块电路板上,形成一个新的全功能系统产品。比如高集成化的重型云台就是把云台解码、电机驱动、电源转换集成到1块电路板上;高集成化的基站控制器把数据采集、视频编码、数据交换、光伏控制、光电转换、集成防雷、恒温控制等功能模块集成到2块电路板上,从而形成不同于各个设备互相连接而形成的拼凑系统。

  1.高集成化对应高稳定性

  对于安防设备,特别是远程视频监控领域的安防设备,由于整个系统结构复杂,用户具体需求不同,所以产生了产品/系统集成,即把实现整个视频监控系统的产品或设备集合起来,利用通信技术、网络互联技术、多媒体应用技术、安全防范技术、网络安全技术、综合布线技术等将相应的技术对硬件和软件进行集成设计、安装调试、界面定制开发和应用支持等的一系列复杂设计和操作。这种粗放式的低端集成方式涉及不同行业的产品,需要解决各类设备的接口、协议、系统平台等众多问题,有时为了需要协调设备间的互联互通,还需要增加中间设备。设备的增加、接口的多样、接线的复杂,都给整个系统的稳定性带来考验,特别是远程视频监控设备的使用环境大都是超高/低温的野外,且为全天候运行,这种粗放式的低集成方式很难保证系统持续高效的运行。

  “森林卫视365”四代森林防火视频监控系统通过高集成技术,把多个产品的功能集成到1-2块电路板上,不但扩展了产品功能,且成倍的减少了功能模块拼接的数量,相应的减少了设备接口、连接线缆的数量、中间设备,系统稳定性大幅增加。对于远程视频监控系统,只有在系统稳定、可靠的前提下,才有可能讨论系统的快速性、高效性、准确性。

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图一 高集成化基站控制器外观及内部结构

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图二 低集成化基站控制器外观与内部结构

  2.高集成化带来易用性

  远程视频监控设备领域中,在功能大体相同的基础上,如何使设备具有“粘”度,吸引用户,也是衡量设备性能的重要因素。对于远程视频监控设备特殊的应用环境(大多在野外、高空安装、风吹日晒雨淋、超高低温运行等恶劣气候和残酷环境)来说,轻型化、小型化是诸多用户所渴望的产品,但这种系统设备集外形的粗犷、厚重和内部结构的精密、精细于一体,需要从产品的研发设计开始,对产品的使用环境进行深入体验,利用已有丰富的技术积累和工程经验。

  在安防市场众多的产品中,高集成化设备删繁就简,通过电子电路和机械设计双重的高集成化技术,把复杂的系统设备做的简单易用:结构简单、安装简单、拆卸简单、维护简单,管理简单。

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图三 “森林卫视365”四代重型云台的背部开口、一板集成和集成防雷设计

  图三所示的高集成化重型云台的背部开口设计和一板集成设计可以说是行业技术的一次革新,其设计思路直接与用户体验挂钩,把重型云台的诸多功能模块如云台解码、电机驱动、电源转换等都集成在一张板卡上,由此减少诸多分散在设备里面、用很多线缆无序连接的各部分功能模块及电路板。板卡设计为插拔式,安装和维护时,只需插拔板卡就可以。这一技术革新,从用户使用角度出发,把高科技的专业设备变成非专业人员就可以安装、维护,大大节省了安装和维护费用(一般远程视频监控设备安装和维护费用见表一)。

  高集成化基站控制设备(见图一),把数据采集、视频编码、数据交换、光伏控制、光电转换、集成防雷和恒温控制等功能模块集成到1~2块电路板上,插口标准化,把盛放各种功能模块的大体积柜体缩小成边长为25.5、22.5cm和高度为10cm的小盒子,设备体积大幅减小,产品搬运、野外高空安装和维护都变得简单易行。

  3.高集成化给系统核心部件进行保温或抗寒提供了关键条件

  笔者在安防展会上曾遇到过一位东北地区咨询森林防火监控设备的用户,其单位采购、安装了十几个基点的森林防火视频监控设备,不到半年就有5个基点的前端系统无法正常工作了。报修后设备厂商接连进行了三次检修,历时近两个月,最后诊断是由于环境温度太低导致设备无法正常运行。设想如果在系统无法运行期间发生火险而系统无法报警,责任该由谁来负,损失该算在哪一方?

  诸如此类问题在行业内并不少见,因为市场上的远程视频监控系统大部分都是经过低端集成方式设计的,是各功能产品或设备的拼凑,其连接线和接口繁杂,不同功能的电路板分布在不同的产品上,有些还需要通过中间产品适配,如果要对这种分散结构的设备进行自动保温或降温处理,难度可想而知。

  而高集成化设备(见图一、图三)把核心功能模块都集成于1~2块核心电路板上的这种技术,使设备体积缩小的同时,电路板的体积也进一步缩小,这种集成技术的优势为保障核心电路板处于正常工作温度中提供了极大的便利,使局部(仅对需要维持正常工作温度的电路板或功能模块)循环风冷或通电加热变得简单易行,因此在高寒或高热的恶劣环境中保持系统设备在正常的温度下运行这一行业难题在高集成化技术面前迎刃而解。

  4.高集成化使系统整体功耗降低 ,减少基建作业

  说到远程视频监控设备,就不得不说供电系统。特别是森林防火视频监控设备,很难借用市电或农电,太阳能供电系统则成为必选。太阳能供电系统一般是从太阳能板取电、蓄电设备蓄电、电压适配,直到对前端系统供电的过程,需要在野外进行一系列的基建作业,如在高寒地区的野外,蓄电设备需要深埋保温以保持正常的工作温度。另外蓄电池的寿命一般为3年左右,更换时又需要深挖深埋的基建作业。

  而高集成化技术不仅使算法识别处理器和交换机等诸多核心设备都实现了内置内嵌,还把必要的诸多功能模块集成到电路板,变给各个产品设备供电为给寥寥可数的一两块电路板供电,因此可使远程监控设备的前端采集系统功耗降低至60瓦左右,仅4节蓄电池便可以连续供电3昼夜。根据野外供电系统常见的1:10的供电配比,其供电、蓄电系统的建设及后期维护成本比低集成化设备低十几倍(一般前端采集设备供电系统维护费用见表一)。由于供电设备配比降低,供电系统核心部件体积减小,可以对其通电加热保持正常的工作温度,可以直接将供电设备固定在塔架或放置在地面上,无需做深挖深埋的一系列基建作业。

  5.高集成化也集成了防雷设计

  对于设置在野外或山林中的远程视频监控系统,组成系统的每个设备都必须进行严格的防雷设计,即系统中的每个设备与防雷器件是一一对应的关系。对于集成度不高的远程视频监控系统(见图二),多个设备即需多个防雷器件,多个防雷器材的采购、安装会花费大量的人力、物力、财力。现在市场上出售的大多数远程视频监控设备自身不具有防雷功能,需要另外采购防雷设备来保护远程视频监控系统正常运行。这样不仅增加了采购成本,安装复杂,还因为设备的增加导致高故障率,功耗加大。

  高集成化技术的使用把前端采集设备中的基站控制器(见图一)和云台(见图三)等设备都进行了集成防雷设计,把防雷模块内置到设备中,与设备合为一体。如图三,集成防雷模块内置于基座部位,图一则是将防雷模块内置到箱体的一侧,再结合塔基的防雷措施,形成了多重防雷保护屏障。

  从上文可以看出,远程监控前端设备的高集成化破解了行业技术进一步发展的困局,并由此一点拓扑式的发散出诸如故障率低、稳定性高、抗高低温、集成防雷、节能低耗、易安装易拆卸易维护等一系列优点,易用性大幅度增加,使设备在各种不同的环境高效、持久、超低故障的应用。由此可见,高集成化远程视频监控设备,代表了行业的高度,是行业发展的趋势。