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一直到現在,安防界的權威人士對安防監控技術的學科性質還認識不清,因而制訂安防專業的教學計劃時,都沒有開設光電信息技術這一安防技術的基礎課程,所以在安防領域的專家與技術人員撰寫的文章與安防書籍中。
現代技術綜合應用的科學
安防監控技術是現代技術綜合應用的科學技術
眾所周知,一直以來,安全防范技術涉及的學科領域多、范圍廣,過去一直是將光電、電子、計算機等學科技術和設備拿來構成安全防范系統,因此它是光電等學科技術的一門應用技術。尤其是光電信息技術學科,如安全防范系統的前端的圖像傳感器、防盜、防火探測器主要是CCD和CMOS光電成像器件,以及各種光電與熱電探測器件(現進一步發展到各種光纖傳感器),其終端的記錄與顯示是光電存儲器和各種電光轉換器件與發光器件構成的顯示設備,以及可見與不可見光照明光源,還有傳輸圖像信息用的光纖、紅外光傳輸,夜視,以及光電圖像的視頻處理、識別與跟蹤系統等,都是光電信息技術中的內容,所以,安防技術實質上主要是光電信息技術在安全技術防范系統中的一門應用科學技術。當然,安防系統的控制部分,要用到計算機技術,電路部分要用到電子技術,設備的裝配、定位與機殼的設計制備又牽涉到機械技術等。因此,安防技術可以說是,一個集光電、電子、計算機、通信、機械等為一體的多學科的邊緣和多學科交叉的綜合性應用的高新技術。廣義地說,安防監控技術是現代技術綜合應用的科學技術;狹義地說,安防監控技術是光電信息技術的應用科學技術。
目前,傳統的學科界限和專業界限變得越來越淡化,各種高新技術的交叉滲透和融合,將是一門新技術如安防監控技術未來發展的總趨勢。因此,安防監控系統的設計者,要密切注意各領域科學技術的發展,要不斷釆用先進而成熟的技術,不斷充實智能化功能,以完善系統的設計。值得指出的是,在綜合應用各種新技術的同時,必須要注意探測、響應、延遲三個基本要素的協調;技防、物防、人防三種基本手段的配合,這樣才能真正有效地達到安全防范的目的。
隨著光電信息技術、微電子、微計算機及數字視頻技術的發展,安防監控技術已由傳統的模擬式而走向高度集成的小型化、數字化、網絡化,并正向著集成化、高清化、智能化的方向發展。目前,安防監控技術已從前臺管理走向后臺處理。在許多數字視頻設備中,將具有圖像特征提取、處理與識別的功能,如通過圖像分析實現運動探測和報警、人與車輛等的異常行為的探測與報警等,使安防技術具備智能化。目前,安防技術已從應用各學科技術的經典模式向以圖像處理、識別與跟蹤為核心的安防技術本身特點所需的現代智能化模式的轉變。因此,也可以說,安全防范技術學科巳由光電等其他學科的應用技術,發展成為一專門的學科技術。下面就論述一下這一學科的發展與形成。
安全防范技術學科的發展與形成
大家知道,一個完整的安防監控系統應具有以下三個最基本的要素。
(1)入侵探測。即能及時發現防范區域內的各種異常現象。安防系統探測的對象主要是人及其行為。非法的行為我們稱為入侵,所以安防系統的探測又稱為入侵探測。實現探測的設備為報警(探測)器,紅外探測和微波探測是最常用的探測技術。早期探測器設計得很簡單,如被動紅外探測器,與門控用和節水用的紅外傳感器沒有什么差別,因此、誤報警率很高。其他一些報警器也是如此,所以誤報警率高,成了困擾早期安防系統的一大難題。
(2)視頻監控。安防系統要能對探測的結果做出評價(判斷其真偽),要能控制事件發生的過程,了解事件處置的結果,必須具備監控的手段。在早期安防系統中用聲音來進行監控較多,成本也比較低廉。隨著電視技術的成熟和普及,視頻圖像監控成了主要的手段。由于圖像信息量大、實時性好,并具有主動探測的能力,逐漸成了安防系統的核心技術,因而在安防系統中占有很大的比重。現在只要有安防,就必有視頻監控,這已成了定式。
(3)周界管理和出入控制。周(邊)界是安防系統需要明確的防范區域,即通過各種物理的、技術的手段,組成一個封閉的周界,并通過與周界結合的出入口,對人、物的出入進行管理和控制。安防系統應保證合法出入防范區域的人和物的通暢,有效發現和阻止非法的出入。顯然,門禁是適合出入控制的常用設備。高強度的門,配高安全的(防盜)鎖是最古老的門禁設備,釆用電子或光電技術的方法控制、釆用特征識別技術的系統是現代門禁的典型方式,但兩者的構成要素是相同的。
當安全表現為一種明顯的社會需求,釆用拿來主義,借鑒和應有相關的技術,很快實現安全的基本要素,滿足社會的安全需求是自然的事,是必然的過程。但是這種方式一定會陸續發現一些嚴重的問題和不足。就像上面提到的誤報警率高的問題。于是,人們開始改造這些拿來的技術,形成安防技術的研究方向,從而開始出現安防特有的技術和產品。這就是安防技術發生、發展的軌跡。下面我們做一簡單的歸納和總結。
一項技術(產品)被用于安全的目的,由此產生了功能、結構,以及系統運行管理上的特點,這些特點是由安全目標的特殊性、安防系統探測對象的特殊性所決定,它包括特殊的功能和性能要求、特定的體系結構(應用模式),以及特別的評價標準和方法。為適應這些特點所進行的研究,成為安防技術研究的一個方向,這種一個個的方向,就構成了安防技術的體系,從而產生了安防系統的專用的技術與產品。
視頻監控就是一門被用于安全的技術,早期的應用就是實時監視,作為報警系統的復核手段,如同一般工業電視系統。逐漸地,人們開始開發它更多的功能,以滿足安全特殊的要求。利用視頻監控人在特殊環境下獲得圖像信息,于是岀現了日/夜轉換、紅外攝像、特殊的防護裝置等高靈敏度、適應嚴酷環境的安防專用攝像設備;而數字視頻技術的出現,極大地促進了視頻監控在安防系統中的應用,從而產生了專門應用于安防系統的產品和系統,如數字視頻記錄設備(DVR)、視頻網關、遠程視頻監控系統等。這些產品和應用模式是安防系統所獨具的,是為滿足安全需求而產生的。隨著數字視頻應用的深入,實時監控已不能滿足安全的需求了,對圖像的自動分析、理解、識別,使之具有探測和預警功能,而成為視頻監控技術主要的研究方向,也成為拉動安防技術發展的主導技術。因此,雖然可以說安防系統是電視技術的一個重要的應用領域,但也可以說,視頻監控(特別是上述的專用技術和產品)己是安防技術的一個重要的或者主要的部分。
其他一些技術也是如此,如紅外探測技術是最早應用在安全領域的探測手段,但是安防系統的特殊要求(探測的真實性)促使安防科技人員進行了探測單元結構、信號處理技術上的改進和專業化的設計,使之成為獨具特色的入侵探測設備和系統。
一門應用技術的發展,除了要充分利用其他通用技術提供的基礎外,注意突出自己的特點是很重要的。凡事預則立,不預則廢,突出了特點,就找到了方向,就會有許多課題擺在我們面前。以往,我們比較注意強調安全應用的特點,或強調安全應用目的的重要性,用一種神秘感和特殊性把安防技術隱蔽起來。這樣會忽略了去尋找和建立(形成)技術上的特點,從而影響了安防技術自身的發展。
突出安防技術的特點,就是要深層次地理解安全的需求。要探索安全領域潛在的需求,加強應用基礎研究,加強前沿學科的研究和探索,實現技術導向,促進安防技術的發展。安防技術是在其他學科的基礎上,在通用的技術環境下(技術、平臺、芯片等)發展起來的,逐漸地形成了自己的產品和系統,形成了自己的特點和專門的技術方向。在這些方向上開展的基礎研究、應用基礎研究,將會產生安防所特有的技術、平臺、芯片等。這時我們會說,安防技術是一門獨立的學科,而這個學科最主要的特點是處于其他學科的邊緣和多學科交叉。
隨著光電信息技術、微電子、微計算機及數字視頻技術的發展,安防技術已由傳統的模擬式而走向高度集成的小型化、數字化、網絡化,并正向著高清化、智能化發展。并且,已開始從前臺管理向后臺處理等方面發展。不久,在許多數字視頻設備中將具有圖像識別和特征提取的功能,如通過圖像分析實現運動探測和報警、人與車輛等的異常行為的探測與報警等,使安防技術具備智能化。尤其美國9-11,以及英國爆炸案等事件的發生,更加促使安全防范技術學科的誕生和發展。目前,安防技術己從應用各學科技術的經典模式向以圖像處理、識別與跟蹤為核心的安防技術本身特點所需的現代智能化模式的轉變。安全防范技術學科已由光電等其他學科的應用技術,發展成為一專門的獨立的學科技術。
所謂安防技術,即安全防范(SecurityProtection,SP)技術的簡稱,其技術系統經歷了由簡單到復雜、由分散到組合與集成的發展變化。目前,安全防范技術系統是,集視頻監控、入侵探測與防盜防火報警、岀入口目標識別與控制、樓宇對講與訪客査詢、保安巡更與治安管理、電子警察與智能交通、實體防護與安檢、汽車場管理,以及系統綜合的網絡化高清化智能化的監控與管理的安防技術體系。因此,安防技術學科實際上主要由視頻監控技術、入侵探測與防盜防火報警技術、出入口目標識別與控制技術三大部分組成。至于綜合系統后面的幾項,均可分別納入這三大部分之中。如樓宇對講與訪客査詢、電子警察與智能交通可納入視頻監控技術;保安巡更與治安管理可納入入侵探測與防盜防火報警技術;實體防護與安檢、汽車場管理可納入岀入口目標識別與控制技術之中等。
光電信息技術
安防監控技術的基礎是光電信息技術
由上可知,雖然安防技術可以說是,一個集光電、電子、計算機、通信、機械等為一體的多學科的邊緣和多學科交叉的綜合性應用的高新技術。但是,它實際上主要是光電信息技術學科的應用學科技術。因為你翻開光電信息工程專業的光電信息技術課的教材,其中每一章都與安防監控技術有關,是安防監控設備與系統的核心,是學好安防監控技術的基礎(而電子、計算機等專業找不到任何課程是這樣)。如果先學好了這一基礎課程,再去學安防監控設備與系統,就簡單而容易多了:并且也絕對不會出現說:可見光的波長是0?720ns之間;紅外波長是大于700MM,0.7uM;CCD是光耦器件;被動紅外探測器用來感光的是CCD;鏡頭是傳感的、輪巡的、監控的……等可笑錯誤(參見后面的150條)。
大家知道,過去與現在從事安防技術的工作人員,大多是一些學電子技術與計算機技術等專業的,而幾乎沒有光電信息技術類專業的畢業生。這一方面是電子或計算機專業是老專業,畢業的學生多;而光電信息是邊緣學科的新專業,畢業的學生少。另一方面是,各安防公司的老總也未看清安防技術最主要是光電信息技術的應用技術,因而造成安防技術的工作幾乎沒有光電信息技術類專業的人員。所以,這些人員缺乏光電信息技術的基本理論知識,因而在說話、寫文章、甚至未經嚴格審查的產品說明與出版的書籍等中,都出現這樣那樣的概念混淆與錯誤。尤其在安防雜志與網站的技術文章中,因為是各安防公司有相當地位甚至還可能被安上"專家”的技術人員寫的文章,其他人員再轉抄,加上搞傳媒編輯的人員大多是學文科的,而某些雜志又不像一些專業核心期刊那樣,把技術文章送真正的專家審核把關,編輯們又看不懂有否技術問題,也只能在文字與格式上做一點修改,就是有錯誤也照登,所以錯誤就一犯再犯,使傳媒雜志與網站的技術質量不高(一般,凡是期刊的技術稿件,都應請技術專家審核把關)。