由矩阵变革透析监控设备模块化设计方向

　　近日，天地伟业数码科技有限公司的监控设备通用模块化结构设计获得国家知识产权局颁发的发明专利。该专利为实现矩阵内部各类功能模块的灵活搭配组合，提供了先进完整的解决方案，拓展了矩阵的应用领域，更统一规范了产品的结构，在业界尚属首创。

　　国内市场现状

　　安防系统根据不同的客户需求以及技术实现方式，细分为多个功能模块，包括：音视频切换、前端云镜控制、报警采集联动、数字录像存储、网络远程传输、门禁控制管理和数据传输转发等等。每个功能模块经过多年演变发展，已经成为各自独立的行业和产品线。在以视频监控为控制核心的一个典型安防项目中，涉及到的具体应用产品一般包括：视频矩阵、音频矩阵、硬盘录像机、网络视频服务器、报警信号处理器、门禁控制器等。每种设备实现不同的功能，起到不同的作用，满足用户相对独立的需求，因此设计成不同的功能板卡和硬件结构，机箱的大小规格和外观工艺也各不相同。这种状况一直延续了几十年，但是在IT技术瞬息万变、全方位竞争日益激烈的大环境下，安防企业在做产品战略规划时，都不禁面对两个问题：一是在专注行业化解决方案的趋势下，如何整合多个不同类别的产品，为用户提供高集成度/使用便捷/运维高效的一体化产品/系统；二是为应对价格竞争，必须实现成本压缩和质量控制的产业化要求。原先市场需求平缓的时代，安防企业挠头的问题就是产品种类多产量少，每类产品都对应一种甚至多种硬件结构，致使设备板卡机箱多种多样且彼此间并不通用，无法保证统一采购批量生产和品质检验。而模块化结构设计作为最有效的解决手段正深刻地影响着监控产品研发制造和市场趋势的发展方向。

　　矩阵作为比较典型的模块化结构设计产品，充分体现了这一理念的初始构想。其最初的诉求不外乎两点：一是由于监控系统的视频点位会随着系统扩容而增加，同时出于保障用户投资的考虑，必须要求矩阵的输入/输出能够根据实际要求任意组合扩展；二是由于监控系统为7×24小时连续工作，为降低各类故障的出现对系统宕机的影响，并实现快速现场维护，必须要求矩阵的功能板卡模块化。于是，矩阵的硬件构成通常包括：机架式机箱、总线背板、CPU控制单元、电源模块、视频输入模块、视频输出模块以及字符叠加模块、切换模块、丢失检测模块、数据缓冲模块等板卡，只是由于每个厂家的设计原理不同，才各有区分和特点。而总线制报警主机虽然系统结构不同，但从实现方式上看，也是分为报警主机、总线驱动模块、8防区扩展模块、单/双防区输入模块和报警输出模块等。

　　技术发展变革

　　但仔细分析就会发现，即便是矩阵这类较早实现模块化结构设计的产品，也存在着较大的局限性，比如每种功能板卡只能安插在背板上的固定插槽，无法灵活组合，而且只有视频输入输出模块支持扩展，无法为系统扩充增加新的功能单元。随着视频监控系统点位容量和覆盖面的快速提升、视频监控与周界报警复核联动的迅猛增加、以及音视频信息网络化共享的逐渐普及，客户面临着系统扩展板卡复杂困难、部署安装运维成本提高、新功能需求无法满足升级等问题。

　　为解决这一难题，天地伟业于2007年在业界率先提出了通用化模块结构设计理念，创造性地开发出MSIP平台技术，并将这一先进技术先后移植到智能网络矩阵、多业务光端机、网络视频服务器和多个行业化产品线中。其核心设计思想是将音视频输入输出、字符叠加、全交叉切换管理、光接收发射、报警输入输出、网络视频编解码、门禁控制管理等各功能模块按照标准协议统一硬件接口和底层协议栈，通过标准机架式机箱的内嵌式导轨卡槽组装到通用总线背板上。各种功能模块根据统一的标准属性类别编码，能够依照实际需求灵活搭配，内置到通用总线背板的任意插槽，板卡数量位置无须地址限定，系统自动扫描识别后快速上线运行，日后客户可自行扩展升级维护各类功能模块，系统部署成本降低至少20%。安装使用更加方便快捷，规模生产质量更加稳定。

　　以基于MSIP创新专利技术的TC-87L系列智能网络矩阵为例，标准机型中，CPU单元、码分器、网络交换机、电源模块、视频输入模块、视频输出模块全部内置，单机箱可支持最大256路模拟视频输入64路模拟视频输出，为提高安装部署和维护效率，更采用了高集成度的芯片封装技术，将视频输入缓冲、视频全交叉切换、视频丢失检测功能全部集成到视频输入模块中，将视频输出缓冲、字符叠加功能全部集成到视频输出模块中，而且视频输入/输出模块采用单插板设计，进一步压缩容积优化结构。此外，基于通用高速总线背板的扩展组件结构，智能网络矩阵可以内置多个32路报警信号输入模块，支持开路/闭路/电平报警，还可以支持网络视频输出模块，可设为4路CIF输出或者1路D1输出，用户在网络内任意节点即可通过客户端远程浏览控制前端图像场景，目前还在开发网络视频输入模块，将支持多路数字视频信号输入显示，从而实现模拟数字视频信号的混合切换控制。众多的基准功能模块和扩展功能模块必须基于一个核心结构管理，智能网络矩阵通过创新的WEB集控网页功能，以音视频信息流为数据参照主线，绑定网络视频输入输出、报警输入联动、报警分区控制、用户权限管理、前端操作级别仲裁等各项设置子项，使得多业务模块得以一体化集成，用户无需复杂连接和繁琐调试即可安装使用，而基于标准协议接口的网络键盘和集控平台软件也为用户提供了方便灵活的人机交互界面。