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热刺凯恩孙兴慜:2019年中國安防行業發展概況、2019年下半年安防市場發展前景分析及AI技術給安防行業帶來的機遇和挑戰分析[圖]

2019年09月06日 13:58:21字號:T|T

热刺足球场 www.uqilnk.com.cn     近年來,為了順應城市化進程,我國出臺了平安城市等一系列政策,著力打造平安和諧城市,加大對安防重要性的宣傳力度,人們安防意識不斷增強,這極大地促進了我國安防行業的發展。隨著大數據等技術的產生和應用,我國安防行業向著多樣化發展,安防市場和領域不斷擴大,安防產品種類越來越齊全,形成了一套完整的產業鏈。通過最近幾年的發展,我國安防行業在一些領域取得了令人矚目的成就,成為了世界的標桿,為我國的和諧、穩定發展提供了重要保障。

    一、安防的概念

    安防簡單來說就是安全防范,通過提前做好準備,達到規避風險、確保自身安全的目的。在我國,人們一般認為安防是通過利用網絡、計算機及電子設計等技術,將傳統人防和先進技防進行結合,形成一套全方位、無死角的防護體系,實現對社會生產、人們生活的保障。

    安防產業經過很長一段時間的發展,逐漸形成了一套完整的產業鏈。本文將安防產業鏈分為以下四個環節:零件和芯片的供應、設備的制造、中間運營商、政府和民用領域的運用。

    二、行業發展面臨的一些突出矛盾和問題

    我們應該看到,中國安防行業在保持較快發展的同時,也面臨許多新的矛盾和新的困難。

    1.企業發展產業升級不平衡

    隨著我國安防行業增速的減緩下滑,目前已比較接近我國制造業的平均水平,進入增長的新常態。但與此同時,龍頭企業快速崛起,技術研發、市場、資金、人才等產業要素加快向領軍企業集中,大型企業在技術產品先進性、解決方案形成能力、更新速度,以及產品推廣能力、議價能力、品牌影響力等方面與中小企業之間的差距越來越大。而一些技術落后、規模小的中小企業生存環境進一步惡化,面臨轉型升級、技術跟進及市場拓展的巨大壓力。以視頻監控為例,近年來國內市場年需求增長額一般在100-150億元之間,而2016年僅???、大華等少數安防上市大企業的年銷售的增長額就達到了100億元以上。因此,未來發展強者俞強、弱者淡出的競爭態勢還會延續甚至加重。

    2.報警運營服務業到了轉折期

    隨著社會經濟的發展和新技術、新商業模式的迅速興起,傳統意義上的報警運營服務已經開始出現萎縮與競爭加劇并存的現象。一是隨著電子商務、移動支付等技術和商業模式的創新,使報警運營最主要的服務對象如沿街商鋪、銀行終端等開始大量減少;二是家庭用戶雖然存在巨大的市場潛力,但由于各種原因還沒有真正發展起來,處于“不溫不火”的狀態;三是有些企業為了保住客戶,利用降低收費、壓低成本等手段進行惡性競爭,反而增加了客戶的不信任感,給行業長遠發展帶來不利的影響。

    3.行業管理法規亟待出臺

    在行業管理方面,國家立法滯后,各地出臺管理法規要求不一,市場監管不到位。如在系統集成和工程領域,存在明顯的地域性特點,加上企業資質管理不統一,造成了制度性的障礙,影響了全國統一市場的形成。安防報警運營服務、運維服務亟待打破市場地域分割、經營者小而分散的發展狀況,摸索出規?;?、品牌化發展新路。

    4.行業應用創新能力有待加強

    部分核心技術及元器件研發創新能力相對不足,在與國際大牌企業競爭中處于劣勢。行業長遠發展、前瞻性技術研究、行業標準制定等方面話語權不高。

    三、2019年下半年安防市場前景預測

    預計下半年逐季向好。在國民經濟長期向好的態勢不會改變的大環境下,我國安防行業近幾年仍將保持中高速增長的態勢。中國安防協會預計下半年安防行業的發展速度將達到13%,其中視頻監控市場增長15%左右,防盜報警及運營服務增長10%左右,出入口控制增長12%左右,實體防護增長10%左右,社區居民安防增長13%以上,國外市場的增長率預計為12%。

2019年下半年中國安防行業及細分領域增長率預測

數據來源:公開資料整理

    四、AI助力,安防行業煥發新的生機與活力

    1、AI技術助力安防行業智能化升級

    人工能+安防應運而生。隨著GPU等硬件設備的研發和人工智能相關軟件算法的成熟,人工智能逐漸被大規模應用各個領域,而安防行業對實時性、準確性要求極高,人工能+安防應運而生。在安防產業鏈中,硬件設備制造、系統集成及運營服務是產業鏈的核心,渠道推廣是產業鏈的經脈。未來安防產業的運營升級勢在必行,通過物聯網、大數據與人工智能技術提供整體解決方案是眾多企業的發展趨勢。

AI融入安防產業鏈

數據來源:公開資料整理

    安防是人工智能最理想的落地行業之一。隨著深度學習、大數據等技術持續突破,“人工智能+”已成為我國經濟增長的新引擎。人工智能的產業化是“AI+垂直行業”的一場變革。安防行業的海量數據以及事前預防、事中響應、事后追查的訴求與人工智能訓練需求及技術邏輯完全吻合,是人工智能最理想的落地行業之一。“AI+安防”已經從概念普及、技術比拼,進入到產品、場景、實戰應用和生態構建階段。

    智能安防云邊結合成為新趨勢。目前安防系統中,常見的中心計算架構問題已經日趨嚴重,主要體現為網絡傳輸帶寬問題、及時性問題得不到有效解決。邊緣計算的出現有效緩解了上述問題。云計算聚焦非實時、長周期數據以及業務決策場景,而邊緣計算在實時性、短周期數據以及本地決策等場景方面有不可替代的作用。這使得云端邊緣端結合成為新趨勢:一些需要集中式處理的計算繼續交由大型云計算中心,如大數據挖掘、大規模學習;大量實時的需要交互的計算、分析在邊緣節點完成。

智能安防云邊結合示意圖

數據來源:公開資料整理

    2、智能安防剛進入初級階段,AI占比低于1%,未來有望快速滲透

    但是目前AI在安防領域的滲透率不高,處在發展階段,具有較好的發展前景?!?018年中國AI+安防行業發展研究報告預告版》的報道中指出,人工智能在安防領域的應用早在2012年就已經取得一定成就,但是無論是人臉識別、結構分析等其他定制化服務,也就2016-2017年左右才稍有起色。安防領域智能攝像頭應用率1%。智能攝像頭無疑在智能安防領域充當著最基礎也最重要的眼睛作用,單單就智能攝像頭來說,我國一年有5000萬個攝像頭需求。實際上我們只有50萬不到智能攝像頭進入到安防領域應用,用率也就剛剛達到1%而已。

    AI攝像機在公安動態識別系統滲透率0.4%。2018年市場較為理性,從鋪設速度看,AI攝像機在公安動態識別系統項目中滲透約達到16.6%,而若考慮全國近2300萬路現存公安監控攝像頭,則滲透率約0.4%,從設備能力看,符合應用場景可用指標為核心準則。

2018年中國AI攝像機建設邏輯與發展概況

數據來源:公開資料整理

    2018-2020年智慧安防高速增長。在安防領域,智能化逐漸成為行業轉型升級的方向,智能安防在安防行業占比也逐步提升。2018年中國安防行業市場規突破六千億元,其中,智慧安防行業市場規模約2001億元,預計到2022年智慧安防行業市場規模將達到4514億元,2018-2022年均復合增長率達到22.6%。

中國智慧安防市場規模預測

數據來源:公開資料整理

    中國AI+安防市場高速增長。2018年市場規模達135億元,預計2019年市場仍將保持高增速,到2020年增速開始穩定,屆時市場規??紗锏?53億元,從2017年到2020年CAGR達到125.5%。

    2018年中國AI+安防軟硬件市場約135.3億元的產值中,視頻監控占據絕大部分,份額近90%,成為AI+安防的主賽道。其中,端側市場規模超過38億元,占28.3%,中心側市場規模超過74億元,占54.8%。而在AI+安防的核心戰場公安領域,總市場規模約93.1億元,其中端側市場規模約13.8億元,占14.8%,中心側市場規模約66.5億元,占71.4%,邊緣側滲透有限,占比較小,約3.8%。出入口控制的主要產品如人臉識別閘機、門禁等,門檻相對較低,與監控人臉識別具備相通之處,因此絕大部分安防產品與解決方案提供商均涉足這部分業務,其市場相對較大。值得注意的是,知識圖譜與安防智能機器人業務起步時間短、份額較小,但發展潛力強,隨著結構化信息池的豐富,大規模布控、社會治理場景中知識圖譜將成為剛需,而機器人由于支持復雜場景的產品成熟仍需較長時間,爆發時點會相對稍晚。

2017-2020年中國AI+安防軟硬件市場規模

數據來源:公開資料整理

2018年中國AI+安防軟硬件細分市場占比

數據來源:公開資料整理

    2018年安防AI產品營收在前端營收占比中增長100%,后端增長70%。2017年和2018年人工智能開始真正落地安防場景,其中2018年更是飛速發展的一年。按前端產品、后端產品、中控產品、工程施工和其他劃分的營收結構在這兩年中基本沒有發生變化,而AI產品的營收在前端營收占比中增長了100%,在后端營收占比中增長了70%(注:圖中藍色區域AI產品占比為前端產品或后端產品中的占比,并非整體營收占比。),說明在符合已有市場需求結構的基礎上,AI產品越來越受到市場的重視與歡迎,雖然整體占比還很小,但在公安部門“新建一批、利舊一批、淘汰一批”的準則下,2019年AI產品在安防廠商視頻監控業務中的占比增速不會低于2018年。

2017年安防廠商視頻監控業務收入占比

數據來源:公開資料整理

2018年安防廠商視頻監控業務收入占比

數據來源:公開資料整理

    AI、安防企業有望整合。新興AI企業比部分安防上市企業要更早推出智能安防產品,且在技術方面更領先一些,但AI需要通過數據進行機器學習,AI創企在數據方面稍遜,若沒有數據支撐難以實現更大的突破,而大量數據都在政府國安手里,若沒有數據支撐也難以有更大的突破;大型安防上市企業盡管早已提出結合深度學習、AI技術的研發策略,且擁有大數據和綜合指揮平臺優勢,但大部分在2017下半年才真正推出智能安防產品。這也就形成了資源與技術不能很好地匹配,有資源的手里缺AI技術,而AI產品難以規?;τ?。

AI公司在安防行業中的商業模式及策略。

數據來源:公開資料整理

    3、快速發展中的智能安防產業鏈

    智能安防產業鏈,包括上游零組件供應商、算法和芯片供應商等;中游為軟硬件設備設計、制造和生產環節,主要包括前端攝像機、后端存儲錄像設備、音視頻產品、顯示屏供應商、系統集成商、運營服務商等;下游為產品分銷及終端的城市級、行業級和消費級客戶應用。上游零部件供應商,代表企業有華為海思、索尼、中星微,還有視頻算法提供商ObjectVideo等;中游軟硬件供應商、系統集成商的主力廠商包括???、大華等。下游為終端客戶,主要涉及到政府、公共行業、民用行業等。

智能安防產業鏈

數據來源:公開資料整理

    芯片算法是智能安防發展基礎。在智慧城市的普及下,安防市場容量持續增加,安防產品的智能化程度不斷提高,數字監控技術日益成熟,人工智能技術在安防市場上的應用大規模落地,推動傳統安防產業進化革新,從而帶動了安防產業市場規模的擴大。智慧安防產業鏈中,上游的算法、芯片和其他零組件供應環節屬于技術集成部分,是智能安防產業的發展基礎。算法-中國廠商快速崛起。算法環節主要包括圖像處理、視頻壓縮和內容識別三個分類。計算機視覺、深度學習、集成算法等重要的人工智能算法的引入和革新,助力安防產品適應大眾不斷增長的安防需求。在安防領域智能算法的運用主要體現在,利用無間歇工作的智能算法對視頻畫面進行監控,以彌補人力無法長時間保持監控狀態的缺失;利用生物識別技術解決人臉、指紋、語音等生物特征被盜用的情況;提高安防產品保密和防御級別,確保場所安防布控。此前,算法的基礎框架的研發幾乎被國外企業壟斷,但近年來,伴隨人工智能深度學習算法的快速成熟,中國芯片設計公司和設備產品廠商都致力于在基礎算法上進行改進和優化,培養自己獨有的算法技術,部分優質的圖像內容識別、算法供應商陸續出現。

人工智能安防涉及的主要算法

數據來源:公開資料整理

    芯片-高性能的深度學習算法加速器芯片仍由國外芯片廠商提供。在智能安防監控領域,芯片是硬件設備中成本占比最高的零組件之一,也是安防視頻監控設備的核心部件,通過前端攝像機內置人工智能芯片,可實時分析視頻內容,檢測對象,識別人、車屬性信息,并通過網絡傳遞到后端人工智能的中心數據庫進行存儲。因此芯片的性能直接影響系統的圖像質量、碼流控制能力、智能識別效率、信息穩定性等性能表現。目前,安防視頻設備中所需要的處理器芯片主要包括網絡攝像機中的SoC芯片、后端DVR/NVR中的SoC芯片以及深度學習算法、加速器芯片以及前端模擬攝像機中的ISP芯片四種類型。目前,高性能的深度學習算法加速器芯片仍由國外芯片廠商提供,但其余三類處理器芯片已實現了較大程度的國產化替代。伴隨芯片國產化的崛起和技術路線創新,中國安防監控設備的平均價格逐漸降低,應用規模不斷擴大,進一步推動了智能安防產業市場規模的擴張。

安防監控四類主要芯片

數據來源:公開資料整理

    前端模擬攝像機ISP芯片。前端模擬攝像機用到的芯片主要為ISP芯片,用于承載視頻圖像處理功能。2010年前后,前端模擬攝像機中CMOS圖像傳感器開始大范圍替代CCD圖像傳感器,芯片廠商富瀚微開發出基于CMOS圖像傳感器的ISP芯片,首先通過華南地區的中小安防監控設備廠商占據了一定的市場,后繼其產品成功導入??低?,進一步替代了國外廠商(例如Nextchip)的份額。

    DVRSoC芯片。DVRSoC芯片將CPU處理器、內存、DSP或ASIC芯片、外設接口等進行整合,集合錄像機、畫面分割器、云臺鏡頭控制,報警控制和網絡傳輸等功能于一身,具有接口豐富、功耗低、可靠性高等特點。DVRSoC芯片廠商以海思、德州儀器為主,海思占據絕大部分市場份額。前端網絡攝像機IPCSoC芯片。前端網絡攝像機中通常使用IPCSoC芯片,IPCSoC芯片主要集成ISP技術和視頻編解碼技術,具備高壓縮比的視頻編解碼技術的IPCSoC芯片價格逐步占領市場,提供支持H.265編解碼算法的芯片廠商為主要競爭者,以華為海思為代表的國產廠商依靠性價比優勢和更好的本地化服務實現了對海外廠商(德州儀器、安霸)份額的快速替代,占據較大市場份額。

    NVRSoC芯片。NVR是完全基于網絡的全IP視頻監控解決方案,其接收前端數字化處理后IP碼流,進行集中錄像存儲、管理和轉發,隨著IPC+NVR方案組合成為主流,NVR芯片迎來高速增長。目前主流NVR芯片解決方案廠商包括海思、德州儀器、邁威爾等。由于該領域芯片研發需要大量投入,競爭壁壘較高。

    AI芯片-目前安防領域最主流的深度學習芯片方案是GPU。但GPU存在成本、效率、功耗等瓶頸,現已有針對安防產業開發的FPGA/ASIC智能芯片,如深鑒科技的DPU芯片(FPGA)、北京君正的NPU協處理器(ASIC)、寒武紀的AI服務器芯片(ASIC等)。當前安防智能化進程中,算法層面已經接近成熟,宏觀架構上云邊融合(即云端計算和邊緣計算的融合)的理念成為行業共識,雖然具體場景的解決方案層面需要通過大量前期項目進行摸索,但政府部門和大企業客戶對于安防智能化的趨勢已經有較為充分的認知,而當下對智能化落地的進度最為關鍵的影響因素便是芯片的成本。

    在安防領域,GPU芯片幾乎被英偉達壟斷。為了實現智能化的功能(即運行深度學習算法),安防監控系統的前端和后端設備中需要加入英偉達或是英特爾等國際大廠所設計的GPU、FPGA或者ASIC加速芯片,與原有的承擔圖像處理和編解碼功能的主處理器芯片一起構成雙芯片方案,而采用這些芯片一般要為安防監控設備新增高額成本(2017年僅前端攝像機中采用的AI加速器芯片的成本就高達上百美元),因此導致智能化設備的成本普遍偏高,在很大程度上影響了智能化的大面積應用。未來隨著根據應用場景定制的專用SoC智能監控芯片的逐漸成熟(安霸、海思的方案已經在小排量測試,而??蕩蠡捕莢誑⒆匝兄悄薌囁豐oC芯片),高性價比的專用芯片對通用芯片的替代將使得智能監控設備的成本有望大幅降低,安防監控智能化進程在未來加速落地可期。

    AI+安防產業鏈公司眾多,系統廠商有??低?、大華股份,芯片公司有英偉達、華為海思、寒武紀,AI公司有商湯科技、依圖科技、云從科技等。

AI+安防產業圖譜

數據來源:公開資料整理

    從2017年中國智能安防行業下游需求分析中可以看出,平安城市、智能交通是智能安防崛起的主因,目前這些領域均處于快速發展期,此外,智能安防企業在物流、旅游、能源等領域開辟了新的應用,未來智能安防無疑擁有非常大的發展空間。

    四、超高清視頻產業發展計劃出臺,5G時代安防迎來發展新機遇2022年,我國超高清視頻產業總體規模超過4萬億元。2019年3月1日,工業和信息化部、國家廣播電視總局、中央廣播電視總臺聯合印發了《超高清視頻產業發展行動計劃(2019-2022年)》,明確將按照“4K先行、兼顧8K”的總體技術路線,大力推進超高清視頻產業發展和相關領域的應用。2022年,我國超高清視頻產業總體規模超過4萬億元。同時發展目標中提到:到2020年,4K攝像機、監視器、切換臺等采編播專用設備形成產業化能力;4K超高清視頻用戶數達1億;在文教娛樂、安防監控、醫療健康、智能交通、工業制造等領域開展基于超高清視頻的應用示范。超高清視頻是繼視頻數字化、高清化之后的新一輪重大技術革新,或將預示著4K超高清技術在監控行業中的革新應用。

    4、4K超高清視頻技術給安防行業帶來的機遇和挑戰

    4K超高清市場的快速發展,將給安防產業帶來新一輪機遇,4K監控是一個整體系統,從前端采集編碼到網絡傳輸,再到后端解碼、存儲以及顯示,都需要配套產品。4K給視頻監控系統帶來新需求。對于4K技術在視頻監控系統中的運用狀況,高清化是視頻監控的發展的大方向,高清化為智能化提供了先決條件,高清監控帶來的海量數據對存儲與管理提出了更高的要求。對于目前主流的高清網絡攝像機分辨率為130萬(720p)和200萬(1080p),監控市場上最高分辨率可達800萬時。時下熱門的4K千萬像素分辨率,容量過于龐大,利用現有的H.264算法恐難達到較為理想的碼率壓縮,為了解決這一問題,H.265應運而生。

    4K攝像機面臨哪些挑戰?4K超高清的分辨率必然帶來了更高的碼流帶寬,在目前200萬像素高清攝像機的碼流普遍在4-6Mbps的情況下,4K超高清網絡攝像機的碼流預計應該在10-15Mbps左右,那么要想應對更高的碼流帶寬,勢必就要提高網絡中無論是接入層交換機還是核心交換機所需的交換和處理能力,高性能的網路交換設備所帶來的就是高額的成本。

    在碼流傳輸方面有難度,4K攝像機廠商需考量的是,有沒有辦法在保證4K圖像質量的情況下降低碼流的帶寬,或者說在某些傳輸的環節或鏈路上降低碼流帶寬了?對于前者的應對方式。目前看來H.265的應用會是比較好的選擇,但H.265編碼技術當前還比較新穎,市場化程度比較低,相關的軟硬件的成本都相對較高昂,而且還需要投入大量的研發和人力進行開發和測試;對于后者的解決方式,也就是說將傳輸鏈路環節進行改善,因為攝像機的碼流一般來說要么是先發送到流媒體服務器或存儲服務器,然后再發送到解碼器或客戶端,或者是直接發送到解碼器或客戶端。雖然4K監控產品線還處于起步階段,但視頻監控與4K技術的結合,是監控系統高清化發展的必然趨勢。4K帶來全新的技術與極致的視覺體驗,能捕捉更多細節。隨之而來的高額成本,人們是否愿意為之買單?隨著技術的發展和用戶的體驗,必將帶動安防行業其他4K相關設備和產品的發展,也為安防人帶來更大的挑戰。

    相關報告:智研咨詢發布的《2019-2025年中國安防行業市場潛力現狀及投資戰略研究報告

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