智能以太网I/O在数字化安防中的应用

导论
I/O于一般安防产业的应用已相当广泛，只是多数应用仍沿用RS-485通讯接口进行控制，然而随着Ethernet通讯的不可逆转的普及趋势，以Ethernet为通讯接口的I/O产品渐渐在欧美成为主力，取代传统RS485接口的I/O已成为现实。
1.        高通讯频宽

2.        高整合性S

3.        集中管理

4.        不受距离限制

5.        支持网络浏览器

为了让各位读者更容易了解Ethernet对安防产业的好处，让我们举一个应用案例来进行说明。试想，在一个国际机场，安全单位希望能够对飞机跑道及周界进行入侵侦测及视频监控。机场跑道占地广大，跑道周围必须驾设成百上千的摄像机、传感器及告警灯&号等，在视频监测应用上，传统的DVR架构仅能将机场进行切割，分区管理。入侵侦测应用上，传统RS485 I/O需搭配控制器对周边传感器进行监控，然而RS485 I/O必须仰赖控制器轮询采集，一旦发现传感器被触发，随即使用控制器触发警报，不过这样的轮询架构有着潜在的安全危机。因为轮询产生时滞，无法做到真正的实时，因而在轮询的通讯机制下容易出现漏报，而产生安全漏洞。

相反的Ethernet因为频宽较大，所有的影像及入侵告警讯号都可经由Ethernet集中管理，现今Ethernet网路频宽可达10Gbps，对于影像以及告警讯号处理是游刃有余。更重要，Ethernet作为多种通讯协议的载体，让主动发报的通讯策略的实现成为可能。这样的通讯技术给合I/O的控制，也就构成了今天我们的主角“智能以太网I/O”。回到我们刚刚的的例子，有了Ethernet与智能Ethernet I/O不仅影像可以集中在中控室进行管理，I/O告警讯号也可以主动发回中央控制端，避免轮询所产生的安全漏洞，I/O CGI command的功能轻松实现与数字摄像头的联动，大大提升视频监测的有效与实时性。

基于Ethernet数字安防系统的局限

虽说Ethernet频宽够大，但将所有影像讯号透过Ethernet传输仍难免会遭遇频宽消耗过大的问题，为了克服这样的事实，安防产业研发出许多影像压缩技术，以期减少频宽消耗。此外，为增加系统可靠性，安防系统一般会要求除频宽消耗外，也需注意终端主机系统资源消耗不可超过一定比例，也就是说除影像处理外，若能将I/O告警讯号及其控制能尽量依靠终端装置进行处理，将会有效的减轻系统资源消耗。为解决这样的问题，让我们进一步的介绍智能以太网I/O能为数字化安防系统解决些什么。

智能以太网I/O带来的好处

先前所提及的轮询的架构其实并不只存在传统的RS485 的I/O信号监控上，事实上多数市面上的Ethernet接口的I/O也是依靠前端控制器或者主机的轮询进行监控。不过Moxa的新一代的智能以太网I/O，它不但具有一般控制器所具有的前端逻辑控制能力（Event Response Logic）,可用于本地数据采集或者输出控制，还可以通过多种通讯协议主动发送告警讯号（定时&遇变发送策略），有效的减少频宽以及系统资源的消耗。

实验室实测结果如下：

以此前的机场周界及跑道的安防系统再作说明，该安防系统使用大量的数字摄像机以及PTZ，且这些摄像机往往需要与I/O告警信号进行联动，例如一个人企图入侵机场跑道，除现场告警灯、喇叭警告外，中央控制室的人员亦需知道该入侵事件的现场画面并对画面做出实时纪录，在一般的Ethernet I/O应用中，中央控制电脑在读到I/O告警事件后会对数字摄像机或者PTZ做出摄像或者转向命令，在一连串的动作中，这些信号的往返及轮询都将消耗频宽及系统资源且实时性非常差。倘若现在使用智能以太网I/O，将不只是主动的将告警信息透过Ethernet上传，同时也可以不通过中央监控主机进行对前端数字摄像机或者PTZ发布CGI(Common Gateway Interface)命令，直接进行转向或者摄像。

MOXA的解决方案示例如下：

针对一般使用网络浏览器进行监控的应用更可以利用这样的技术完成即时监控，并节省建置成本，其主要原因是智能以太网I/O可以主动的发送基于浏览器的CGI命令，因此不论是否跨网段或是跨Internet的应用均可轻松架设，无需担心轮询所造成的困扰。

结论：

随着以太网络的兴起，安防系统的逐渐走向网络化，使得安防系统得以整合集中管理。然而以太网络的安防架构也因为高度整合面临频宽及系统资源消耗的问题，如何享受以太网络为安防产业带来的好处的同时，兼顾系统资源消耗也成为重要的课题。智能以太网I/O为安防系统集成商以及用户提供了另一个更实时更省系统资源的选项。在欧美，这样的系统已经被许多大型公共建筑所采纳，相信在经济腾飞的中国，这样的系统将会为数字化安防的行业应用升级做出应有的贡献。

Source: ARC Advisory Group