天地偉業數碼科技有限公司的監控設備通用模塊化結構設計獲得國家知識產權局頒發的發明專利。該專利為實現矩陣內部各類功能模塊的靈活搭配組合，提供了先進完整的解決方案，拓展了矩陣的應用領域，更統一規范了產品的結構，在業界尚屬首創。

　　國內市場現狀

　　安防系統根據不同的客戶需求以及技術實現方式，細分為多個功能模塊，包括：音視頻切換、前端云鏡控制、報警采集聯動、數字錄像存儲、網絡遠程傳輸、門禁控制管理和數據傳輸轉發等等。每個功能模塊經過多年演變發展，已經成為各自獨立的行業和產品線。在以視頻監控為控制核心的一個典型安防項目中，涉及到的具體應用產品一般包括：視頻矩陣、音頻矩陣、硬盤錄像機、網絡視頻服務器、報警信號處理器、門禁控制器等。每種設備實現不同的功能，起到不同的作用，滿足用戶相對獨立的需求，因此設計成不同的功能板卡和硬件結構，機箱的大小規格和外觀工藝也各不相同。這種狀況一直延續了幾十年，但是在it技術瞬息萬變、全方位競爭日益激烈的大環境下，安防企業在做產品戰略規劃時，都不禁面對兩個問題：一是在專注行業化解決方案的趨勢下，如何整合多個不同類別的產品，為用戶提供高集成度/使用便捷/運維高效的一體化產品/系統；二是為應對價格競爭，必須實現成本壓縮和質量控制的產業化要求。原先市場需求平緩的時代，安防企業撓頭的問題就是產品種類多產量少，每類產品都對應一種甚至多種硬件結構，致使設備板卡機箱多種多樣且彼此間并不通用，無法保證統一采購批量生產和品質檢驗。而模塊化結構設計作為最有效的解決手段正深刻地影響著監控產品研發制造和市場趨勢的發展方向。

　　矩陣作為比較典型的模塊化結構設計產品，充分體現了這一理念的初始構想。其最初的訴求不外乎兩點：一是由于監控系統的視頻點位會隨著系統擴容而增加，同時出于保障用戶投資的考慮，必須要求矩陣的輸入/輸出能夠根據實際要求任意組合擴展；二是由于監控系統為7×24小時連續工作，為降低各類故障的出現對系統宕機的影響，并實現快速現場維護，必須要求矩陣的功能板卡模塊化。于是，矩陣的硬件構成通常包括：機架式機箱、總線背板、cpu控制單元、電源模塊、視頻輸入模塊、視頻輸出模塊以及字符疊加模塊、切換模塊、丟失檢測模塊、數據緩沖模塊等板卡，只是由于每個廠家的設計原理不同，才各有區分和特點。而總線制報警主機雖然系統結構不同，但從實現方式上看，也是分為報警主機、總線驅動模塊、8防區擴展模塊、單/雙防區輸入模塊和報警輸出模塊等。

　　技術發展變革

　　但仔細分析就會發現，即便是矩陣這類較早實現模塊化結構設計的產品，也存在著較大的局限性，比如每種功能板卡只能安插在背板上的固定插槽，無法靈活組合，而且只有視頻輸入輸出模塊支持擴展，無法為系統擴充增加新的功能單元。隨著視頻監控系統點位容量和覆蓋面的快速提升、視頻監控與周界報警復核聯動的迅猛增加、以及音視頻信息網絡化共享的逐漸普及，客戶面臨著系統擴展板卡復雜困難、部署安裝運維成本提高、新功能需求無法滿足升級等問題。

　　為解決這一難題，天地偉業于2007年在業界率先提出了通用化模塊結構設計理念，創造性地開發出msip平臺技術，并將這一先進技術先后移植到智能網絡矩陣、多業務光端機、網絡視頻服務器和多個行業化產品線中。其核心設計思想是將音視頻輸入輸出、字符疊加、全交叉切換管理、光接收發射、報警輸入輸出、網絡視頻編解碼、門禁控制管理等各功能模塊按照標準協議統一硬件接口和底層協議棧，通過標準機架式機箱的內嵌式導軌卡槽組裝到通用總線背板上。各種功能模塊根據統一的標準屬性類別編碼，能夠依照實際需求靈活搭配，內置到通用總線背板的任意插槽，板卡數量位置無須地址限定，系統自動掃描識別后快速上線運行，日后客戶可自行擴展升級維護各類功能模塊，系統部署成本降低至少20%。安裝使用更加方便快捷，規模生產質量更加穩定。

　　以基于msip創新專利技術的tc-87l系列智能網絡矩陣為例，標準機型中，cpu單元、碼分器、網絡交換機、電源模塊、視頻輸入模塊、視頻輸出模塊全部內置，單機箱可支持最大256路模擬視頻輸入64路模擬視頻輸出，為提高安裝部署和維護效率，更采用了高集成度的芯片封裝技術，將視頻輸入緩沖、視頻全交叉切換、視頻丟失檢測功能全部集成到視頻輸入模塊中，將視頻輸出緩沖、字符疊加功能全部集成到視頻輸出模塊中，而且視頻輸入/輸出模塊采用單插板設計，進一步壓縮容積優化結構。此外，基于通用高速總線背板的擴展組件結構，智能網絡矩陣可以內置多個32路報警信號輸入模塊，支持開路/閉路/電平報警，還可以支持網絡視頻輸出模塊，可設為4路cif輸出或者1路d1輸出，用戶在網絡內任意節點即可通過客戶端遠程瀏覽控制前端圖像場景，目前還在開發網絡視頻輸入模塊，將支持多路數字視頻信號輸入顯示，從而實現模擬數字視頻信號的混合切換控制。眾多的基準功能模塊和擴展功能模塊必須基于一個核心結構管理，智能網絡矩陣通過創新的web集控網頁功能，以音視頻信息流為數據參照主線，綁定網絡視頻輸入輸出、報警輸入聯動、報警分區控制、用戶權限管理、前端操作級別仲裁等各項設置子項，使得多業務模塊得以一體化集成，用戶無需復雜連接和繁瑣調試即可安裝使用，而基于標準協議接口的網絡鍵盤和集控平臺軟件也為用戶提供了方便靈活的人機交互界面。

　　既然以音視頻信息流為關聯主體，則多模塊集成的主要作用就在于能夠實現與聲音圖像的綜合聯動，比如周界報警探測器觸發報警后關聯預設的一路或多路視頻切換顯示和錄像存儲，音頻信號超過設定分貝閾值后關聯預設的視頻切換顯示，視頻場景感知設定區域有物體移動后關聯預設的視頻切換顯示，如果前端攝像機是云臺變焦攝像機，則會啟動預設的預置位和巡航軌跡。對于綜合聯動的智能預設處理，完全可以借助宏指令實現快捷編輯和自定義調用。宏是一個用戶自定義的操作指令，以替代人工進行的一系列費時而難以記憶的重復性鍵盤操作，自動完成預設的各種操作，提供對緊急事態的應急預案處理。比如利用宏的強大功能，系統可以自動在不同監視器上同時調用切換不同的圖像，同時調用不同多個攝像機的預置位，同時控制多個報警點的布撤防，同時打開和關閉多個輔助開關等。而智能網絡矩陣內置的增強型中文宏指令，系統支持1024條宏指令，42個宏動作，涵蓋了最常用的操作功能，每條宏指令可編輯128個動作，用戶可根據實際情況定制出復合自己需求的監控系統。為便于學習使用，系統提供了中文編程環境，用戶無需安裝任何設置軟件，既可通過智能網絡鍵盤進行指令編輯，也可通過ie瀏覽器進行網絡遠程設置，同時每個宏動作均提供中文操作說明，每條宏指令可編輯中文注釋，方便記憶和管理。為解決多用戶同時登錄操作的調用，系統設定每個用戶對宏指令的不同調用權限。開放式的編程環境植入了智能邏輯判斷架構，支持嵌套調用、模塊循環、日期時間預定和事件觸發（矩陣開機、矩陣關機、用戶登錄、視頻丟失、觸點報警、觸點消警等），不再限于常規宏指令對簡單動作的順序式命令行操作。宏就像一個友好的人機交互界面，將需求輸入，通過簡單的配置，就可以讓系統自動實現對各個擴展功能模塊的統一調用和關聯操作，用戶無需關心底層的硬件設備如何實現指令互通和數據交換。究其根本就在于所有功能模塊均采用了統一的協議棧和標準的接口設計，從而組成高度智能的一體化集成設備。

　　一些國內一線矩陣廠商也先后發力，開始推出類似架構的集成型產品，比如誒比的ms/ts系列存控系統和英飛拓的usp多業務網絡交換平臺，各有特點優勢。

　　應用方向突破

　　模塊化結構設計僅是作為矩陣在傳統視頻監控領域的技術改進么？只是在矩陣增加網絡視頻編解碼模塊、增加數字錄像模塊、增加光纖收發模塊就可以么？在安防產業深入行業化的今天，不能將眼光局限于傳統的監控安保應用領域，我們必須為行業用戶提供模塊組合集成度更高、更符合實際業務需求、全功能視頻綁定的一體化產品。

　　比如天地偉業面向機房監控管理推出的tc-w9系列行業專用主機，基于智能網絡矩陣的機架式機箱、cpu單元和高速總線背板，配置了視頻輸入模塊（16路模擬輸入）和網絡視頻輸出模塊（4路h.264壓縮、本地存儲），同時還增加了門禁管理模塊（四門區出入刷卡控制）、8路模擬量輸入采集模塊（各類電壓電流傳感器）、供電模塊（48v直流供電）、數據交換模塊（6路串行數據接口擴展）、報警模塊（16路開關量輸入、8路開關量輸出）。

　　這類產品雖然具備了矩陣切換圖像和控制前端云臺鏡頭的功能，但實際上已經脫離了簡單意義上的視頻監控系統范疇。盡管是嵌入式的系統架構，但是擴展了變量采集模塊和數據交換模塊后，外界環境的溫濕度、水浸、電壓電流、ups、新風空調、數字電表等狀態數據就可以通過傳感器或專用接口，傳輸到主機進行記錄存儲，并連同本地重要場景的音視頻信息，通過網絡視頻編碼模塊，傳輸到網絡任意節點的服務器上，實現遠程監控。不但可以在視頻圖像上實時疊加顯示采集到的各類數據，而且在后臺的數據庫管理界面可以設定閾值和圖表監測。為防止現場有人闖入和破壞，通過擴展報警模塊，可以實現各類報警探測器的報警聯動圖像切換/抓拍/錄像/燈光打開和短信通知；為加強內部防范管理，通過擴展門禁管理模塊，可以實現刷卡聯動圖像切換/抓拍/錄像和短信通知，刷卡記錄可脫機存儲，并支持刷卡布撤防。設備可內置硬盤，實現對抓拍錄像資料的本地存儲。系統的客戶端管理軟件，可通過網絡遠程管理監控前端的多臺主機，現場視頻圖像和數據一目了然，風險監測萬無一失。

　　不難發現，通過豐富強大的擴展功能模塊，原本簡單孤立的視頻監控系統一旦與用戶的業務流程和實際需求緊密結合，就能夠發揮出圖像采集真實可靠的優勢，從而為安全管理提供有力依據資料。該系列產品可應用的場合包括：能源行業（電力行業變電站/升壓站，水利行業變電站/泵站），以視頻監控+報警為主；通信行業（電信/移動/聯通機房/基站，計算機/網絡機房），以視頻監控+供電管理（含ups）+門禁+報警為主；倉儲行業（軍隊/武警倉庫，糧庫/煙草庫/冷庫，醫藥/食品倉庫/文物倉庫/危險品倉庫），以視頻監控+門禁/巡更+溫濕度為主；環保行業（重大污染源監控，高污染場所，高危場所），以視頻監控為主；軌道交通（鐵路/地鐵/輕軌沿線變電室/機房），以視頻監控+供電管理（含ups）+門禁+報警為主；圖書館/檔案館/資料館/博物館/美術館/展覽館，以視頻監控+門禁/巡更+溫濕度為主。

　　結語：

　　通用模塊化結構設計獲得創新專利并大批量投入正式商用，是矩陣類監控設備架構解決方案的重大革新，真正實現了中國監控設備廠商從跟隨到領先的跨越式蛻變。這應歸因于其技術的領先性和創新性，及對于監控行業發展做出的積極影響和卓越貢獻。該形態結構完全改變了傳統插卡式機箱模式，為模擬切換到模擬數字混合切換乃至全數字切換帶來了全新的技術革命。在安裝運維人力配套資源節省、視頻圖像質量等方面都具有明顯優勢，可幫助客戶實現投入產出比的最大化。天地偉業對通用模塊化結構的持續投入和大規模商用確保了持續明顯的領先優勢。截至2009年6月，通用模塊化結構設備出貨累計超過30萬路，廣泛應用于平安城市、監獄看守所、車站港口、等重點項目。