安防监控技术的学科性质

1.安防监控技术是现代技术综合应用的科学技术

安防监控系统
众所周知,一直以来,安全防范技术涉及的学科领域多、范围广,过去一直是将光电、电子、计算机等学科技术和设备拿来构成安全防范系统,因此它是光电等学科技术的一门应用技术。尤其是光电信息技术学科,如安全防范系统的前端的图像传感器、防盗、防火探测器主要是CCD和CMOS光电成像器件,以及各种光电与热电探测器件(现进一步发展到各种光纤传感器),其终端的记录与显示是光电存储器和各种电光转换器件与发光器件构成的显示设备,以及可见与不可见光照明光源,还有传输图像信息用的光纤、红外光传输,夜视,以及光电图像的视频处理、识别与跟踪系统等,都是光电信息技术中的内容,所以,安防技术实质上主要是光电信息技术在安全技术防范系统中的一门应用科学技术。当然,安防系统的控制部分,要用到计算机技术,电路部分要用到电子技术,设备的装配、定位与机壳的设计制备又牵涉到机械技术等。因此,安防技术可以说是,一个集光电、电子、计算机、通信、机械等为一体的多学科的边缘和多学科交叉的综合性应用的高新技术。广义地说,安防监控技术是现代技术综合应用的科学技术;狭义地说,安防监控技术是光电信息技术的应用科学技术。

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目前,传统的学科界限和专业界限变得越来越淡化,各种高新技术的交叉渗透和融合,将是一门新技术如安防监控技术未来发展的总趋势。因此,安防监控系统的设计者,要密切注意各领域科学技术的发展,要不断釆用先进而成熟的技术,不断充实智能化功能,以完善系统的设计。值得指出的是,在综合应用各种新技术的同时,必须要注意探测、响应、延迟三个基本要素的协调;技防、物防、人防三种基本手段的配合,这样才能真正有效地达到安全防范的目的。
随着光电信息技术、微电子、微计算机及数字视频技术的发展,安防监控技术已由传统的模拟式而走向高度集成的小型化、数字化、网络化,并正向着集成化、高清化、智能化的方向发展。目前,安防监控技术已从前台管理走向后台处理。在许多数字视频设备中,将具有图像特征提取、处理与识别的功能,如通过图像分析实现运动探测和报警、人与车辆等的异常行为的探测与报警等,使安防技术具备智能化。目前,安防技术已从应用各学科技术的经典模式向以图像处理、识别与跟踪为核心的安防技术本身特点所需的现代智能化模式的转变。因此,也可以说,安全防范技术学科巳由光电等其他学科的应用技术,发展成为一专门的学科技术。下面就论述一下这一学科的发展与形成。

2.安全防范技术学科的发展与形成

大家知道,一个完整的安防监控系统应具有以下三个最基本的要素。
(1)入侵探测。即能及时发现防范区域内的各种异常现象。安防系统探测的对象主要是人及其行为。非法的行为我们称为入侵,所以安防系统的探测又称为入侵探测。实现探测的设备为报警(探测)器,红外探测和微波探测是最常用的探测技术。早期探测器设计得很简单,如被动红外探测器,与门控用和节水用的红外传感器没有什么差别,因此、误报警率很高。其他一些报警器也是如此,所以误报警率高,成了困扰早期安防系统的一大难题。
(2)视频监控。安防系统要能对探测的结果做出评价(判断其真伪),要能控制事件发生的过程,了解事件处置的结果,必须具备监控的手段。在早期安防系统中用声音来进行监控较多,成本也比较低廉。随着电视技术的成熟和普及,视频图像监控成了主要的手段。由于图像信息量大、实时性好,并具有主动探测的能力,逐渐成了安防系统的核心技术,因而在安防系统中占有很大的比重。现在只要有安防,就必有视频监控,这已成了定式。
(3)周界管理和出入控制。周(边)界是安防系统需要明确的防范区域,即通过各种物理的、技术的手段,组成一个封闭的周界,并通过与周界结合的出入口,对人、物的出入进行管理和控制。安防系统应保证合法出入防范区域的人和物的通畅,有效发现和阻止非法的出入。显然,门禁是适合出入控制的常用设备。高强度的门,配高安全的(防盗)锁是最古老的门禁设备,釆用电子或光电技术的方法控制、釆用特征识别技术的系统是现代门禁的典型方式,但两者的构成要素是相同的。
当安全表现为一种明显的社会需求,釆用拿来主义,借鉴和应有相关的技术,很快实现安全的基本要素,满足社会的安全需求是自然的事,是必然的过程。但是这种方式一定会陆续发现一些严重的问题和不足。就像上面提到的误报警率高的问题。于是,人们开始改造这些拿来的技术,形成安防技术的研究方向,从而开始出现安防特有的技术和产品。这就是安防技术发生、发展的轨迹。下面我们做一简单的归纳和总结。

项技术(产品)被用于安全的目的,由此产生了功能、结构,以及系统运行管理上的特点,这些特点是由安全目标的特殊性、安防系统探测对象的特殊性所决定,它包括特殊的功能和性能要求、特定的体系结构(应用模式),以及特别的评价标准和方法。为适应这些特点所进行的研究,成为安防技术研究的一个方向,这种一个个的方向,就构成了安防技术的体系,从而产生了安防系统的专用的技术与产品。

视频监控就是一门被用于安全的技术,早期的应用就是实时监视,作为报警系统的复核手段,如同一般工业电视系统。逐渐地,人们开始开发它更多的功能,以满足安全特殊的要求。利用视频监控人在特殊环境下获得图像信息,于是岀现了日/夜转换、红外摄像、特殊的防护装置等高灵敏度、适应严酷环境的安防专用摄像设备;而数字视频技术的出现,极大地促进了视频监控在安防系统中的应用,从而产生了专门应用于安防系统的产品和系统,如数字视频记录设备(DVR)、视频网关、远程视频监控系统等。这些产品和应用模式是安防系统所独具的,是为满足安全需求而产生的。随着数字视频应用的深入,实时监控已不能满足安全的需求了,对图像的自动分析、理解、识别,使之具有探测和预警功能,而成为视频监控技术主要的研究方向,也成为拉动安防技术发展的主导技术。因此,虽然可以说安防系统是电视技术的一个重要的应用领域,但也可以说,视频监控(特别是上述的专用技术和产品)己是安防技术的一个重要的或者主要的部分。
其他一些技术也是如此,如红外探测技术是最早应用在安全领域的探测手段,但是安防系统的特殊要求(探测的真实性)促使安防科技人员进行了探测单元结构、信号处理技术上的改进和专业化的设计,使之成为独具特色的入侵探测设备和系统。
一门应用技术的发展,除了要充分利用其他通用技术提供的基础外,注意突出自己的特点是很重要的。凡事预则立,不预则废,突出了特点,就找到了方向,就会有许多课题摆在我们面前。以往,我们比较注意强调安全应用的特点,或强调安全应用目的的重要性,用一种神秘感和特殊性把安防技术隐蔽起来。这样会忽略了去寻找和建立(形成)技术上的特点,从而影响了安防技术自身的发展。
突出安防技术的特点,就是要深层次地理解安全的需求。要探索安全领域潜在的需求,加强应用基础研究,加强前沿学科的研究和探索,实现技术导向,促进安防技术的发展。安防技术是在其他学科的基础上,在通用的技术环境下(技术、平台、芯片等)发展起来的,逐渐地形成了自己的产品和系统,形成了自己的特点和专门的技术方向。在这些方向上开展的基础研究、应用基础研究,将会产生安防所特有的技术、平台、芯片等。这时我们会说,安防技术是一门独立的学科,而这个学科最主要的特点是处于其他学科的边缘和多学科交叉。
随着光电信息技术、微电子、微计算机及数字视频技术的发展,安防技术已由传统的模拟式而走向高度集成的小型化、数字化、网络化,并正向着高清化、智能化发展。并且,已开始从前台管理向后台处理等方面发展。不久,在许多数字视频设备中将具有图像识别和特征提取的功能,如通过图像分析实现运动探测和报警、人与车辆等的异常行为的探测与报警等,使安防技术具备智能化。尤其美国9-11,以及英国爆炸案等事件的发生,更加促使安全防范技术学科的诞生和发展。目前,安防技术己从应用各学科技术的经典模式向以图像处理、识别与跟踪为核心的安防技术本身特点所需的现代智能化模式的转变。安全防范技术学科已由光电等其他学科的应用技术,发展成为一专门的独立的学科技术。
所谓安防技术,即安全防范(SecurityProtection,SP)技术的简称,其技术系统经历了由简单到复杂、由分散到组合与集成的发展变化。目前,安全防范技术系统是,集视频监控、入侵探测与防盗防火报警、岀入口目标识别与控制、楼宇对讲与访客査询、保安巡更与治安管理、电子警察与智能交通、实体防护与安检、汽车场管理,以及系统综合的网络化高清化智能化的监控与管理的安防技术体系。因此,安防技术学科实际上主要由视频监控技术、入侵探测与防盗防火报警技术、出入口目标识别与控制技术三大部分组成。至于综合系统后面的几项,均可分别纳入这三大部分之中。如楼宇对讲与访客査询、电子警察与智能交通可纳入视频监控技术;保安巡更与治安管理可纳入入侵探测与防盗防火报警技术;实体防护与安检、汽车场管理可纳入岀入口目标识别与控制技术之中等。

3.安防监控技术的基础是光电信息技术

由上可知,虽然安防技术可以说是,一个集光电、电子、计算机、通信、机械等为一体的多学科的边缘和多学科交叉的综合性应用的高新技术。但是,它实际上主要是光电信息技术学科的应用学科技术。因为你翻开光电信息工程专业的光电信息技术课的教材,其中每一章都与安防监控技术有关,是安防监控设备与系统的核心,是学好安防监控技术的基础(而电子、计算机等专业找不到任何课程是这样)。如果先学好了这一基础课程,再去学安防监控设备与系统,就简单而容易多了:并且也绝对不会出现说:可见光的波长是0〜720ns之间;红外波长是大于700MM,0.7uM;CCD是光耦器件;被动红外探测器用来感光的是CCD;镜头是传感的、轮巡的、监控的……等可笑错误(参见后面的150条)。
大家知道,过去与现在从事安防技术的工作人员,大多是一些学电子技术与计算机技术等专业的,而几乎没有光电信息技术类专业的毕业生。这一方面是电子或计算机专业是老专业,毕业的学生多;而光电信息是边缘学科的新专业,毕业的学生少。另一方面是,各安防公司的老总也未看清安防技术最主要是光电信息技术的应用技术,因而造成安防技术的工作几乎没有光电信息技术类专业的人员。所以,这些人员缺乏光电信息技术的基本理论知识,因而在说话、写文章、甚至未经严格审查的产品说明与出版的书籍等中,都出现这样那样的概念混淆与错误。尤其在安防杂志与网站的技术文章中,因为是各安防公司有相当地位甚至还可能被安上"专家”的技术人员写的文章,其他人员再转抄,加上搞传媒编辑的人员大多是学文科的,而某些杂志又不像一些专业核心期刊那样,把技术文章送真正的专家审核把关,编辑们又看不懂有否技术问题,也只能在文字与格式上做一点修改,就是有错误也照登,所以错误就一犯再犯,使传媒杂志与网站的技术质量不高(一般,凡是期刊的技术稿件,都应请技术专家审核把关)。

由于安防又是一个新的技术门类,尽管与光电、音视频传输、网络、通信等技术有一定的关联性或者说是这些技术的延伸,但又不完全等同于这些技术。由于安防技术还不是一个独立的技术门类,也没有成立技术学会,因而过去始终得不到社会的重视,大专院校或科研机构也没有专门的安防技术专业(现在只有中国人民公安大学、厦门安防科技职业学院、浙江安防职业技术学院与几个警官与政法职业学院有开办,但均未开设光电信息技术基础课)或研究机构,因而安防行业的研发人才多由电子、计算机或通信等行业转行而来,尤其缺乏光电信息技术,因此真正的高层次的研发人才十分匮乏。所以,安防研发队伍的整体水平亟待提高,急需要高等院校对口专业培养的一批真正是有光电信息技术基础的安全防范技术学科的专业人才。

综合本节所述,安防监控技术的学科性质全面而确切地应该是,在光电信息技术基础上的一门多学科交叉的前沿学科的综合性的应用科学技术。

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