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監控設備全面IP化 奠定網路安控系統實用基礎

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前言:安全監控產品,近年持續朝向彩色化、數位化、網路化發展,在數位化的同時,也讓攝像裝置進一步達到小型化與智慧化的目標,而實用性的考量也讓新一代的IP攝影機逐漸取代傳統的類比CCTV監控系統,而數位化的優勢也不光僅有網路化、容易架設/管理,衍生的Video Content Analysis整合性應用,讓數位監控系統可由被動轉為主動檢知監控異常狀態,大幅減輕系統管理的人力負荷...

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同時具備有線與無線網路支援的數位攝影機安裝彈性較高(PIXORD)

網路數位攝影機附掛於現有資訊網路的安全監控系統建置範例

安全監控的目的,在於事件發生前的預警與事件發生中的影像記錄與儲存,傳統的Closed Circuit television(CCTV)監控系統在布線、設置的監控網路,由於採類比傳輸視訊,傳輸監控內容易受環境或雜訊干擾,若線材使用不當或導線裸露,就很容易出現干擾與雜訊問題,讓取回的關鍵監控畫面變得難以辨識,影響監控系統的實用價值,在危急關鍵時刻反而無法發揮應有的作用。

數位化的安全監控系統則可解決大部分的類比式監控系統的老問題,例如,IP化設計可附掛於建築現有的資訊網路,或獨立採專有網路進行建置,數位化的壓縮視訊在傳輸資料的完整度相對比類比訊號更穩定、也更精確,對雜訊干擾的耐受能力大幅提高,視訊品質也超越了CCTV的水準。

數位化監控系統需求持續增加

國際恐怖攻擊事件頻仍,加上城市的公共建設大量導入監控系統,以解決交通路況監控與警政維安體系的路口監控建置,監控設備的應用逐漸提升,也讓安全監控系統市場漸受重視。其中較大的改變在於數位化趨勢,CCTV的類比監控系統需求逐年下滑,取而代之的IP化數位監控系統,成為相關需求或系統整合業者的最愛,其市場需求也逐年攀升,IP化的網路視訊監控市場成長狀況相當值得期待。

觀察IP數位監控的應用領域,其可應用於工廠、連鎖商店、購物中心、金融單位、醫療單位、社區住家、賭場娛樂場所、車站機場、交通運輸樞紐等關鍵場所的日常監控需求,其監控系統構成要素則以網路攝影機、監控軟體、影像伺服器、影像傳輸線、顯示器、儲存裝置、網通設備...等,影響所及相當廣泛,除現有CCTV業者積極轉型推出IP化產品,資訊IT業者也嚐試投入儲存系統、監控系統、影像伺服器或工業電腦,滿足監控所需的部分整合或運算需求。

安全監控四大產品 商用、家用市場關注焦點

安全監控產品有網路攝影機、影像監控軟體、網路伺服器、影像儲存裝置四大重點產品,所需的技術層次與軟/硬體整合技術略有差異,台灣監控市場參與業者,過去以大量外銷類比式監控設備(CCTV),如攝影機、Digital Video Recorder(DVR)、影像壓縮處理器、影像分割處理器...等監控系統所需的重點產品,在安全監控產品數位化趨勢下,工業電腦、網通業者也投入參與競爭,發展網路攝影機(IP Camera)、影像監控軟體、Network Video Recorder(NVR)、網路影像伺服器...等監控設備與產品。

而安全監控市場,主要分為企業與家庭兩大區隔市場,在網路攝影機趨於普及的情勢下,未來將持續帶動企業為現有建置的CCTV類比式監控系統,進行更新與網路化建置,此即產生更新數位IP監控系統的升級商機。

觀察家庭的安全監控市場,則是屬於較為新興的應用需求,此市場會以新機與設備導入為市場的核心成長動能,發展易於安裝設定與可輕鬆整合家庭寬頻網路與家用Network-attached storage(NAS)存儲設備應用為主。兩者的主要差異在其應用推動的業者不同,以企業市場來說,多由保全服務或系統整合供應商為主要推動角色,而在家庭安全監控市場,則由保全服務業者與電信或網路服務業者的套裝服務為商品來源,當然也有極少數的DIY市場。

在產品設計方面,企業用戶會以防盜與避免入侵為主要市場需求,負責採集影像的數位攝影機在影像品質持續提升,而數位化影像的優勢搭配H.264高效能壓縮技術,便於企業集中監控錄像的維運與管理,新一代的網路攝影機亦整合智慧監控功能,例如,移動物、遺留物主動感知通報,或是虛擬安全邊界的安全監控,搭配環境溫濕度感測、車牌文字辨識...等進階監控功能。

家庭市場需求會以中/低階低成本解決方案為主,搭配透過固網、行動通訊網路整合方案進行推廣,提供使用者居家安全監控、遠端控制等安全監控服務,甚至透過行動電話的數據服務遠端檢視監控現場的現況,由電信業者提出整體解決方案,搶攻家庭用戶青睞。

無線傳輸技術持續提升 監控設備安裝難度降低

安控數位化的趨勢下,將有線的設置方式逐漸轉為無線網路支援,也是其發展的重要關鍵。因為有線設置在監控網路的系統架設,仍與類比網路會有線路設置的成本,而有線化的IP數位攝影機與傳統CCTV會有定點設置的安防安全漏洞,有心人易於透過場地觀察,得以避開監控的重點場域,造成花了大錢設置的安全監控網路僅徒具心理嚇阻作用,而無實質建置效益。

無線傳輸技術導入數位監控系統後,在前端專責採集影像的數位攝影機可以內建無線寬頻網路晶片,而後端的記錄設備或影像伺服器,則可配備無線網卡,全程透過無線網絡進行視訊採集、記錄與壓縮儲存的工作,不僅採集影像的攝影機可以隨機動態更改監控角度與位置,安控系統少了實線架設成本,建構監控網路的彈性與速度也更加快速,若不計無線數位攝影機目前成本仍稍高於有線版本的成本差異,整體安全監控網路的建置成本無線化設置將有效降低系統建構成本。

目前無線網路的傳輸標準已有IEEE802.11n,在行動網路支援方面,現已發展趨於成熟的3G數位行動網路,也具有相當程度的系統傳輸效能與穩定性,3G行動網路目前發展至HSDPA/HSUPA傳輸技術,其傳輸效能已足以應付透過H.264壓縮的監控畫面傳輸目的,也是市場可用的無線化解決方案之一,至於發展中的WiMAX和4G行動數據網路,目前沒有3G系統成熟,相對保守的安控產業的整合產品較為少見。

採集端透過H.264技術 減低監控網路的頻寬負荷

即便有線或是無線數據傳輸技術持續精進,但面對多視訊資料採集點的建置需求時,例如,大樓、廠區、學校...等監控建置專案,若傳輸網路將共用一網路系統,甚至附掛於原有的資訊網路線路上,其資料採集傳回的視訊資料,就會因採集點數量而產生網路瓶頸,即便在智慧型攝影機多半可搭配動態感應達到採集畫面有變動才進行攝影、傳輸的節約傳輸頻寬設計,但實際上仍會因為控制信號與實際的畫面訊號數位資訊過多,而出現網路傳輸瓶頸。

目前視訊壓縮的主流技術以H.264為主,部分中/低階產品可能還有支援MPEG-4壓縮技術,但依壓縮效能論仍舊以H.264在壓縮與傳輸效率的業界採用最多。以H.264壓縮協議為例,若將640*480(VGA)視訊內容以H.264進行壓縮傳輸,穩定傳輸不產生Lag的前提是必須在網路部分預留 300kbps的保證頻寬,若是採320*240(QVGA)格式以H.264壓縮,則需75Kbps,在壓縮比部分H.264的壓縮率比MPEG-4多了近一倍,若以前述的頻寬傳輸相同的畫面內容,表示採MPEG-4壓縮的採集畫面,將僅有15 frame/s以下的畫面,遠低於24 frame/s視訊流暢度的最低標準。