5G时代智能视频监控在智慧城市建设中的发展与应用契机

　　随着5G 手机的发布,标志着5G商用从运营商市场的供给侧到消费者终端市场的需求侧的建立。从移动互联网的发展历程来看,2G解决了人找人打电话的问题,3G解决了手机上网的问题,4G解决了人与人的沟通方式问题,使移动互联网成为了人的社会属性,手机成为了移动的“器官”。 5G更偏向于以物为中心,让任何物体都有可能成为智能终端,包括手机,电视、汽车、移动充电站、安防视频监控、智能家居等,达到万物互联。

　　一、5G时代,智能视频监控面临的发展与应用变革

　　对于安防来说,5G绝不是4G加1G这么简单。2.3Gbps 的数据下载速率、1毫秒网络延时,5G将会给安防产业带来质的改变,万物开始进入互联互通场景,以往困扰着行业发展的诸多问题将迎刃而解,行业应用将进一步拓展。毫无疑问,5G商用将开启安防新阶段,它将是企业“掘金”的绝佳高地,也是玩家弯道超车的顶尖赛道。 5G的呼之欲出,视频监控将是天然应用场,相比4G,5G传输速率提升10~100倍,峰值传输速率达到10Gbit/s,这意味着下载一部1G的电影仅需要10s就可以完成。 届时,视频监控领域的三类点建设、社会视频监控的接入联网应用将会产生井喷式增长。在传统平安城市、雪亮工程建设中仅以垂直建设领域覆盖的补点建设为例,包含重点场所、重点地区,如加油站、医院、桥梁、码头、涵洞、隧道、楼宇、场馆、火车站、机场等重点地区为主,覆盖以道路视频监控为主的各类高速公路、BRT城市快速路、城市路网及县乡道路等。而5G应用带来了两大激素:一是以人口红利复用终端使用的家庭及个人用户增长;二是以特斯拉为代表的新能源车辆及各类交通载具,如共享单车、汽车、公交路网的发展带来的移动式爆炸式增长。

　　对于监控设备来说,5G技术可以更快地传输更多的超高清监控视频资源,视频监控将不再局限于固定网络,后端智能数据处理能力加快,减少网络传输和多级转发带来的延迟损耗。摄像头采集的视频可以进行本地分流,大幅度降低网络传输宽带资源占用,缓解移动互联网核心网络拥堵的问题。5G网络正式商用后,监控设备将进一步走进8K分辨率时代,这意味着更高清的画面,更丰富的视频细节,视频监控分析价值更高,市场机会更多。5G的服务对象将由“人”向“人与物”拓展,让“无处不在,万物可连,万物可控”成为可能,这意味着网络、业务、产业发展及行业管理都会发生质的变化。传统的有线视频监控行业必须提前认识到这一革命性技术即将带来的改变,认识到以传统的“硬盘录像机物理中心”转变为“去物理中心化”的核心变化,明晰有线监控网络与无线视频监控共生的定位,以开辟创新细分产品的思路,及早研究和布局新时代的视频监控业务发展与服务。从设定之初,5G技术便被定义为面向超高速、高可靠、低时延等特性而开展研制,系列特性恰到好处的满足了新一代智能安防发展所提出的诉求。此外,与前四代移动通讯技术不同,此次5G技术不仅专为移动通讯而设定,在5G被定义的三大运用情景当中有两个主要的运用情景是面向于物联网运用。物联网需要连接更多的感知节点,而且所需面对的运用场景也更加复杂多变。基于此,5G网络架构在设计过程中便在软件层面采用了大量的云和网络虚拟化技术,这一举措有效解决了物联网在面向运用的过程中通讯传输层面的系列问题,使得5G技术在设置之初就具备了面向物联网运用的特性。而智能视频监控作为物联网最主要的一个运用场景,其与5G技术的结合也成为了顺理成章的事情。从一定层面上来说,5G与安防的结合是具有其必然性的,5G技术诸多特性能够很好的满足当下视频监控发展所提出的诸多需求,这也为它们之间的深度结合促成了新的必要性。作为安防行业的重要风向标的前端设备,视频监控摄像头成为最先参与变革的前端设备。作为一门新兴的通讯技术,5G与安防之间的结合是必然也是必要的,这预示了智慧安防的进一步发展将与5G技术发生更加深度的融合。但在这个不断深入融合的发展过程当中,哪一特定产业环节将会首先与5G发生融合并被深度改变,值得人们思考。

　　二、5G时代,智能视频监控面临的发展机遇

　　从整个安防产业的角度来看,安防主要包括智能监控系统、防盗报警系统、智能门禁、红外周界报警系统、电子围栏、智能门锁等,这其中视频监控在整个安防市场占据了半壁江山。从体量上来看,视频监控是整个安防领域最为主要的一个组成部分。此外,由于视频监控系统涉及到整个监控过程中的数据采集、传输、存储以及最终的控制以及显示,是整个安防系统的基础支撑,很多子系统都需要通过与其相结合才能发挥出自身的功能。5G技术作为下一代通讯技术,首先保障的是通讯传输的问题,而在整个智能安防环节中,以视频监控为主的监控系统环节涵盖了整个安防产业当中最为主要的数据传输环节,同时也是整个安防领域中市场份额最大也最为核心的一个环节。所以伴随着5G技术不断的深入融合到整个安防产业当中,最先受到影响并被变革且发展机遇最大的的一个领域必然是视频监控。

　　视频监控行业中传输方式分为有线传输和无线传输。目前占主导的有线传输视频监控领域产品和技术正在经历高清、智能化快速发展。伴随着5G的到来,无线视频监控更易于部署、更便利的优势将得到更大的发挥,也将得到更大的发展,甚至与有线传输监控分庭抗礼。移动视频正成为移动通信基础网络运营商数据流量飞涨的最大推动力量,中国联通视频业务的流量从约2017年的不到20%,已经上升到目前接近80%。虽然移动、联通、电信等移动通信基础网络运营商都为此纷纷推出免流量服务、定向流量包产品等,但基础网络进行扩容升级的压力越来越大,CDN(内容分发网络)下沉的布局成本越来越高,视频消费的需求与网络供给能力之间的鸿沟仍然较大。

　　5G作为一个万物互联时代的通讯技术,必须要有超高的网络速率作为支撑.5G作为下一代通信网络,其理论传输速度峰值能达到10Gbps,比当前4G网络的理论传输速度要快上百倍,也就是相当于10000M 带宽的宽带。毋容置疑,在网速上5G秒杀传统有线网络,也有很多论调表示在5G时代来临以后,传统的有线视频监控摄像头将遂步淘汰,彻底拥抱移动互联网时代,去物理中心化成为视频监控首选方案,单点扩容将更加灵活.

　　传统的视频监控是基于有线的监控技术,需要有固定的架设地点和网线,且需要配套建立中心机房,完成视频解码与转发,投入成本相对较高,那么传统的有线摄像头和NVR硬盘录像机未来会被淘汰吗?随着无线网络技术的成熟,似乎基于物理中心化的有线视频监控方式退出历史舞台是必然的,只要解決好以下几个关键问题,无线视频监控必将彻底取代有线视频监控.第一个关键问题是流量资费和设备问题。5G网络的速度快到极致,相应的流量需求也会变大很多,即使流量费用比现在降低三五倍,流量资费成本依然不小。视频监控使用5G流量方案:一种选择就是采用运营商的无限流量卡资费,超过一定量的临界点开始降速至4G网络;另一种沿用集团客户的共享流量池方案,多终端多设备共享一个大的流量池,单点设备使用流量不限制速率。但是5G网络要通过无线终端接入室内环境,就必须要有相应的室内分布5G基站设备,但这样网络建设成本过高,目前5G室内全覆盖似乎是很难现实的,因此消灭5G盲区将耗时很长一段时间。第二个关键问题是稳定性和信号覆盖的问题。从信号稳定性上来看,有线宽带的稳定性更强。5G作为无线信号,有着先天不足,必须加持AI智能管理技术。 运营商对于有线宽带的管理、分配和控制更加成熟,哪怕在使用高峰期也能保证有线宽带的基本网络水平得到保持,而移动网络常常会因为接入用户过多导致基站超负荷而影响用户使用。工信部发布的数据显示,全国有线网络覆盖率已达88%,三大运营商有线网络用户总数已达3.48亿。5G因为频率更高,单个基站覆盖的面积更小,且成本更高,5G想要达到这么高的用户和区域覆盖率,需要经过若干年的经营和布局.

　　三、5G时代,智能视频监控技术将会面临的挑战

　　视频监控作为遍布城市的视觉传感器,在物联网时代即将来临之际,将发挥更大的作用。而就当前的城市基础设施和技术应用现状而言,视频物联网存在四大主要特征和五大技术挑战.

　　四大主要特征:

　　1.无处不在的物联网感知。从传统的标量感知到新型的多媒体感知,从传统的简单感知到嵌入式感知+处理。

　　2.空时动态的物联网功能。从空间分布的传统物联网节点部署到空时动态的视频物联网宽带联网。3.视频物联网的全天候数据产生。高性能处理能力的需求需要覆盖全链路,形成可计算式路网等新型5G高频应用,强化边缘计算。

　　4.破解信息孤岛困境。促进视频物联网数据在不同的网络中共享以获得全局视野。

　　五大挑战:

　　1.感知部分如何智能化。 传统物联网的感知,具有视觉传感器的非常少见,传统的感知和联网基础设施基本上不能支持视频传感器,数据分析仅限于稀疏和低占空比的传感器数据,物联网平台还经常受限于能源和功能的棘手问题。视频有直观化优势,计算机给它任务,采集到数据和图片会首先做出分析,比如看看这个是谁,什么行为,这些特定指向的分析人工智能可以实现,但是遇到模糊问题还无法解决。新一代视频物联网多数由智能化视觉传感器组成,新型的传感器具有相对完善的图像、视频获取功能。图像和视频一般具有直观的特性,适合于人机交互,机器识别难度高,而新型的视频前端有智能,有计算机,可以安装嵌入式视频分析功能。智能感知部分广泛应用于智慧交通、物流仓储、智能家居等领域,这些领域的共同特点是超大规模数据量、全天候数据、大面积的控点。现代视频监控摄像头大范围联网,每个智能手机都是物联网视频传感器,应用空间不可估量。2.物联网通讯链接能力。可靠和自适应的物联网通讯链接能力,才可以保证图像和视频数据在联网的大环境下充分得到应用。以前传感器都是单一设计,交叉路口监控只能抓取单一数据在本地存储,很少到云上。联网以后大范围数据可以分析,视频大数据跑在5G网络上是必然的选择.

　　3.集成平台设计功能。具有视频数据压缩和视频数据分析的集成平台设计才能够提供有效的基于视频物联网应用的有效搜索与检索。

　　4.网络安全和个人隐私的恰当平衡,才能保障视频直观敏感的视觉传感器数量的共享和分布式处理。5.视频物联网标准平台的建设。建立视频物联网的标准平台是最后的关键,也是破解信息孤岛现象到全系统优化的必要条件。 其中视频嵌入式处理非常重要,不仅要可靠而且要自适应,可以做到搜索和检索适当平衡,具有视频物联网标准平台,信息可以共享。5G是连接机器人和视频物联网的纽带,具有视觉能力的工业机器人可以通过5G网络进行云端适配提供更高端的服务;5G的低延时联网可以实时控制视觉增强的工业机器人的视频传感器和其它先进硬件;5G的可靠覆盖能力可以使视觉增强的工业机器人在更大范围内执行任务.

　　四、5G时代,智能视频监控在智慧城市建设中的应用契机

　　5G时代的到来,将给移动监控带来显著的应用优势,首先网络带宽将会进一步加大,这也将会使其在智慧城市的应用带来更大的契机。当前4G网络有一个明显的缺陷,一旦在人员密集聚集的场景,上网速度就会变得很慢,这是因为4G网络现有的带宽容量不足以支撑大量用户同时上网的并发量,而5G的到来将很好的解决带宽受限的问题。尤其在大型突发性事件现场的移动监控应用,5G所带来的用户体验将更为良好。其次是5G将进一步提升移动网络的稳定性,保障视频画面质量。移动监控因为多应用在移动执法办公的场景当中,比如车载执法监控、执法记录仪、移动警务终端或者无人机,而在移动场景下,视频在传输的过程中波动性就会比较明显,导致视频凹面出现卡顿、马赛克等图像质量问题。而5G也将进一步改善这个问题,提供更稳定的移动网络,保障视频传输过程中的图像质量的稳定性。

　　5G时代的即将到来,其本身最明显的发展方问就是进一步推进万物互联应用场景的形成,现在的物联网主要拓展的还主要是RFID近场通信的应用领域,随着5G技术的到来,带宽以及网络传输稳定性等方面的强化,围绕着物联网的应用,5G将助力更远距离传输的物联网应用场景的开发和崛起。在这样的技术趋势背景之下,可以想象,5G所拥有的更卓越的无线网络性能优势,将助推移动监控走向更多元化的应用场景,激发移动监控更深层次的应用价值。从当前阶段市场需求以及产业的技术发展情况来看,可以预估接下来的移动监控将迎来多个方面的升级与变革,包括产品形态和技术应用趋势。1.首先是智能化。目前移动监控一系列产品都在往终端智能化的方向演进,包括移动警务终端、执法记录仪、4G布控球、车载执法监控系统等,这主要得益于AI技术在终端设备的赋能和应用;2.其次是小型化、便携化。移动监控相对于固定监控的首要优势在于其可使用方便,可实现灵活部署。目前于移动监控终端设备而言,更轻量化的产品形态将使其便携优势进一步凸显;3.防抖应用。在目前的实际应用场景当中,移动监控如单兵设备、警务终端或执法记录仪等,通常是被执法人员随身携带,在执法人员现场执法记录的过程中,随着人员的身体运动,移动监控的画面很容易受到抖动影响。车乾执法监控设备也会随着车辆运行有抖动现象,车载즈台摄像机光学变焦的应用环节,轻微的抖动都会极大地影响画面的稳定性,即使是无人机也要充分考虑因风力的影响造成的画面抖动问题。 对于移动监控明场景而言,防抖成为移动监控的重要课题。

　　以公安行业为例,5G将成为AI+警务应用的赋能助推器,移动抓拍必成治安良药,智能车载记录仪让电子警察跑起来(电警+),让人民的眼睛转起来(雪亮+),把群众的积极性调动起来(群防群治+),将人员管理的触角从宾馆、旅店延伸至机动车。在人工智能的加持下,移动抓拍设备让城市交通变得“明亮”起来。随着技术的发展,自学习功能的日趋成熟,各类违法行为已从手动抓拍逐步向智能抓拍迭代。5G时代逐渐到来,移动抓拍在5G技术的发展下,必将实现视频、车辆、人员数据向云端传输、处理、解析,并结合业务进行比对、预警、布控、查处。同时随着网络化、智能化车载主机的部署,为车路协同系统提供硬件支撑,有望成为智慧城市交通管理的治安良药。

　　结语

　　5G为安防带来的价值将不可估量,但同时这也是一条从未走过的路,鲜花伴随着荆棘。在这条通过5G的道路上,安防企业需要以更开放的心态拥抱新技术,努力成为5G时代建设“主力军”。

作者：徐建明

编辑：广翰楼