以太網報警主機在視頻監控系統中的一體化應用

文｜天津天地偉業數碼科技有限公司 鄧 曄

1 報警主機的發展趨勢

防盜報警系統的作用是在防護監測區域內利用微波、紅外等技術，自動探測入侵行為并產生報警信號，將警情信息傳送至控制中心的管理主機，聯動發出聲光報警并提供警情位置信息，輔助提示安保人員啟動應急對策預案。

防盜報警系統一般由探測器、防區控制器和報警管理主機組成。防區控制器是防盜報警系統重要的管理節點，其作用是接收報警探測器的信號，控制延時報警時間，驅動報警輸出動作。而報警管理主機能將指定區域內所有的探測器組合起來形成防區，一旦出現警情，及時顯示警報來源位置并根據預設編程聯動繼電器輸出動作。報警探測器與防區控制器之間采用開關量信號傳輸，比較適合于現場靈活搭配使用和布線安裝的需要。報警管理主機和防區控制器之間大多通過RS485或CAN BUS方式的專用總線通信，節點間距離一般能達到幾百米，而且受通信速率限制，如果相距較遠，就需要增加總線驅動模塊，而每個模塊支持的防區控制器地址也是有限的。

防盜報警系統發展的最終目標是對入侵信號的探測快速響應、精準判斷和智能聯動、便捷獲取。除了通過應用各類先進的光電生物技術和智能過濾分析算法來提升報警探測器的指標外，還可以通過與視頻監控系統集成的圖像復核手段快速準確地判斷警情。隨著矩陣、DVR、DVS以及視頻管理軟件在報警處理聯動管理上的功能強化（比如矩陣的宏指令功能、DVR的報警管理模板功能、DVS的視頻智能分析功能），原先采用的，獨立部署報警主機的核心管理作用將進一步弱化，由具備多種偵測功能的視頻監控主機取而代之。報警管理主機的聯動處理功能將被移植到視頻監控主機中，防區控制器轉發的對象也將變成視頻監控主機。目前很多視頻監控設備都自帶報警接入端口或提供報警信號接入設備，用戶只要根據系統實際需求選擇主控設備，即可實現常規的報警功能（包括集成聯動、視頻復核和聯網管理等功能）。

雖然監控報警一體化的設計應用思路已經在很多產品上得以體現（如快球、DVR、DVS、矩陣大多提供了多路報警輸入/輸出接口），但這并不意味著報警系統將徹底消亡，退出市場。由于在實際應用中，報警探測器的安裝比視頻攝像機更加靈活，局部區域的部署密度也有很大差別，使得報警防區控制器作為采集轉發聯動的核心節點作用反而凸顯了出來。如何強化本體功能，適于多系統融合將是報警系統發展演變的一個主要內容和研究方向，這需要報警系統業者解決三個問題：

（1）報警防區控制器與控制中心主機之間采用哪種聯網方式？防盜報警系統的平均點位數量從原先的幾個、十幾個增加到了上百個、數百個，防范區域面積不斷擴大、施工布線日趨復雜、探測器擴容和分布位置后期調整的要求不斷提高，這些都對防盜報警系統的控制管理方式乃至系統架構的設計提出了新的要求。分布在各個區域的報警控制器必須有完善先進的通信網絡支撐，才能使控制中心的安保人員對系統內的所有探測器的報警狀態一目了然，因此報警防區控制器與控制中心主機之間采用哪種聯網方式便成了決定系統是否穩定健壯，能否靈活擴展的關鍵。

（2）報警防區控制器能否直接觸發聯動矩陣/DVR/DVS等視頻監控設備？包括視頻復核聯動功能在內的多系統多平臺集成已經成為安防系統發展的一個主要方向。一般情況下，安保人員無法在監控區域內出現警情時迅速出現在現場，更不可能在同時出現多處警情時分身去多個地方。如果防盜報警系統能夠聯動視頻監控系統，就可以使安保人員在控制中心即時觀察報警現場的實時情況，準確識別復核是否有入侵行為還是發生誤報，還可以自動記錄報警時間和位置信息、進行視頻抓拍和錄像并通知相關執法部門。

（3）能否建立一種以報警信息為觸發事件的標準數據流，在多個系統間實時傳輸共享，在獨立運行的各安防子系統間建立起面向緊急事件的關聯模式？傳統防盜報警系統與視頻監控系統的集成大多是通過硬件聯動完成開關量觸點的報警信息轉發，不便于多平臺多系統集成所需的底層信息數據的傳遞和共享。而完善的報警綜合管理系統不僅能顯示警情關聯區域附近所有的視頻監控圖像并錄像，而且能聯動門禁系統鎖死相關門區、進行電子地圖自動示警、啟動周界強電照明系統、建立報警信息數據庫以便快速檢索和分析。

由此可見，區域聯網化、聯動集成化、信息共享化已經成為報警主機的發展趨勢，而將防區控制器與報警管理主機之間聯網通信IP化，不僅可以優化系統架構設計、減輕系統部署實施的難度，還可以降低警情數據在傳輸過程中受到的誤報干擾。

2 以太網報警主機的技術優勢

IP化的技術風潮已經席卷了各安防子系統，防盜報警系統也要應需而變，將入侵行為以數字化信息的形式提供給其他子系統進行綜合處理。目前大多數平臺系統的數據接口還是傳統的RS232/485/422格式，在實時性、準確性、可靠性、交互性等方面均有不足，而以太網通信技術對于串口通信而言是一種比較徹底的技術革新。以太網的優勢在于不僅傳輸距離不限、數據傳輸速率高、采用標準的通信協議，而且在網絡底層具有CRC校驗、重發機制，在協議上層增加了可靠的握手協議，保證了數據的可靠性。在網絡上傳輸時，通信數據采用加密傳輸，同時對發送數據端進行身份識別，隔離外界的干擾，保障通信的穩定。將報警信息用標準的TCP/IP協議封裝后，由于指令規范，與監控、消防、樓控、門禁等平臺的集成融合更靈活、更先進。基于TCP/IP方式的網絡通信，還可以通過在線檢測縮小故障范圍，快速排查問題節點。

如果報警防區控制器具備IP接口，就可以進一步將報警主機的部分管理功能剝離出來，移植到報警防區控制器中，使得控制器能夠實現在線布防/撤防、脫機聯動和延時報警等功能，使得控制器發出的網絡報警信息，可以發送到指定IP的主機端口，從而建立起分布式系統結構。該結構的優勢在于將系統風險分散到每個防區控制器單元，使得即便某幾處節點的控制器出現故障，也不會影響整個報警系統的運行。而總線制報警系統的正常運行則必須依賴于一根通信線路的準確傳輸和每個模塊的完好運行，雙總線架構的優化改進方案也只是多預留了一條備用數據鏈路。此外，組建大型防盜報警系統時，需要報警主機對各分支節點的報警防區控制器協同管理。系統功能強大的同時帶來總線通信數據量的倍增，RS485/CAN BUS總線接口的通信速度無法保證高速并發控制時的數據實時性和可靠性，勢必成為束縛系統的瓶頸。而基于TCP/IP方式的網絡通信則沒有這一局限性。

具備以太網數據交換能力的報警防區控制器（簡稱以太網報警主機）不僅數據傳輸可靠、即時，還具備安裝靈活快捷的優勢。通過網絡傳輸，不但數據擴展及通信能力不受限制，而且利用交換機就可連接到現有網絡的任意節點，不受設備距離和空間環境的限制，這就為實現系統的簡捷控制提供了無限的可能性。而使用串口方式通信，需要設置許多轉接，如果現場控制點數龐大，還需要很多物理連線，更可能出現通信異常。

以天地偉業推出的以太網報警主機（網絡并行報警信號處理器，如圖1所示）為例，該產品具備多路開關量輸入接口（最小8路，最大64路），可以接收來自報警探測器的常開、常閉、電平輸入信號，并將其轉換為網絡信號，通過以太網與矩陣、硬盤錄像機等主控設備通信，實現報警觸發聯動圖像切換、攝像機預置位等特定動作。此外，該產品還提供1路報警輸出，可聯動觸發繼電器吸合控制現場燈光、警號等設備，聯動時間0～240s可設。目前，已有可以配合其網絡報警協議的矩陣和硬盤錄像主機推出。借助以太網，網絡矩陣和硬盤錄像機可以接收來自指定IP的網絡型報警信號處理器的報警信息，不但極大地擴展了管理報警探測區域的范圍，做到了多點報警狀態即時準確傳輸，而且使主控設備提供的智能聯動模版可以實現警情相關多場景切換顯示和錄像抓拍，簡化安保人員的處警操作，提高安保人員的響應速度。

圖1 8路/16路/64路以太網報警主機

由于能夠大幅減少用戶布線施工的難度，并提高報警信息傳輸的準確性和實時性，目前，搭配該產品的視頻監控系統已經在監獄、勞教所、居民社區和智能樓宇項目中得到批量應用，此外，對無人值守電力機房的遠程管理也提供了幫助。

3 以太網報警主機的典型應用

以太網報警主機具備獨立的IP地址，可以通過網絡向16臺不同IP地址的視頻監控主機發送報警信息，滿足用戶多平臺多系統共享警情數據的要求。它不僅可以開放報警協議，以便第三方平臺軟件的集成開發；還提供基于Web方式的IE設置環境，使用戶無需安裝軟件，通過IE瀏覽器即可登錄到以太網報警主機的設置頁面，進行手動/自動布撤防操作，令用戶的遠程管理更為方便靈活。

通過Web方式，用戶可以輕松維護網絡內的任何一臺以太網報警主機；通過操作記錄功能，用戶可以在主機內部存儲1000條各類操作信息，包括開機時間、關機時間、報警布防、報警撤防、用戶登錄。這些信息也可導出為“.CSV”格式，導入到各類數據庫文件中。

當系統中接入多臺以太網報警主機時，每臺主機都可以根據設置參數進行獨立布防、撤防、記錄報警、聯動操作，而各報警主機之間以及與視頻監控主機之間需要以標準的時鐘作為參照，才能保證系統的準確性和實時性。以太網報警主機可以方便地實現網絡時鐘校準功能，采用計算機通用的時鐘協議可以根據指定IP地址的主機（或矩陣、計算機）時鐘進行全系統時鐘統一。

（1）以太網聯網通信模式

以太網聯網通信模式即將以太網報警主機和視頻監控主機均接入到局域網中，如圖2所示。為保證警情數據的保密性和可靠性，比較可行的方式是將綁定的IP地址作為信息發送的依據，即在以太網報警主機Web頁面的設備管理中添加注冊視頻監控主機的IP地址，在視頻監控主機Web頁面的設備管理中添加注冊以太網報警主機的IP地址。為滿足多平臺、多設備、多系統的多樣化需求，一臺以太網報警主機可以將警情數據轉發給多臺視頻監控主機，而一臺視頻監控主機也可以接受多臺以太網報警主機的警情數據。

圖2 以太網聯網通信模式示意圖

（2）RS485聯網通信模式

網絡通信雖然比較方便，但在實際使用中，也存在通信矩陣受限、戶外鋪設不便、IP地址分配資源不足的問題；所以，在提供以太網接口的同時，以太網報警主機還應設有RS485級聯接口以提供輔助的總線式通信，從而適應不具備網絡環境的安裝現場。多個以太網報警主機可以通過RS485串口級聯的模式，連接到視頻監控管理主機。其工作原理是借助RS485總線將多個以太網報警主機的報警輸入板卡虛擬映射為一個IP地址，通過該IP統一管理所有的報警主機（最近端的以太網報警主機須通過網絡接到視頻監控主機），如圖3所示。

圖3 RS485聯網通信模式示意圖

（3）與視頻矩陣的集成聯動

如圖4所示。

圖4 以太網報警主機與視頻矩陣集成聯動的示意圖

（4）與工控式DVR的集成聯動

如圖5所示。

（5）與嵌入式DVR的集成聯動

如圖6所示。

4 結束語

圖5 以太網報警主機與工控式DVR集成聯動的示意圖

圖6 以太網報警主機與嵌入式DVR集成聯動的示意圖

依托于科技強警和平安城市建設的顯著成果，很多單位和地區已初步建立起“覆蓋到面、監測到線、控制到點”的全天候、多功能科技防范網絡體系，以太網報警主機的興起和矩陣、DVR、綜合管理軟件等主控設備平臺在智能化聯動處理方面的功能的完善，簡化了集成管理視頻復核的復雜度和難度。然而，應用以太網報警主機不僅需要占用一定的信息點和IP資源，還要改變工程商基于RS-485總線的使用習慣；因此，以太網報警主機的普及尚需時日，需要相關標準協議的規范和統一以及更多報警主機廠家和視頻監控廠家的共同參與和引導。