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        智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)在城市監(jiān)管中的應(yīng)用

        2022-05-30 10:48:04高欣
        中國新通信 2022年11期
        關(guān)鍵詞:鐵塔大數(shù)據(jù)

        摘要:依托所部署的監(jiān)測點位周邊的現(xiàn)有鐵塔資源,利用鐵塔不間斷的電力保障和便捷的通信條件,以及鐵塔集中監(jiān)控平臺及專業(yè)化運維手段,部署安裝不同距離的晝夜監(jiān)測攝像設(shè)備,綜合運用云處理、大數(shù)據(jù)分析、AI等新技術(shù),實現(xiàn)城市國土管理工作的全面覆蓋,使國土資源綜合監(jiān)管更加直觀透明。

        關(guān)鍵詞:智能視頻監(jiān)控;鐵塔;大數(shù)據(jù)

        一、引言

        近年來,某市國土資源遭受違法濫用現(xiàn)象普遍,黃河沿岸非法采沙,礦產(chǎn)資源濫挖盜采,違法占用土地建筑施工,森林資源亂砍濫伐,山林火災(zāi)時有發(fā)生,土地合理利用問題日益顯現(xiàn)。加強國土資源的管理,對各類上述違法行為等事件,及時發(fā)現(xiàn)及時處理,提高國土監(jiān)察的工作效率,已經(jīng)迫在眉睫。過去,某市政府相關(guān)部門已經(jīng)采取了人工巡查的方式對違法建筑進行監(jiān)控整治,但僅僅靠人力巡查,不但耗費時間長,也無法做到實時監(jiān)控。也就是說靠人工巡查的監(jiān)察方式早已滿足不了當(dāng)今社會改革發(fā)展的需求。為了進一步推進某市國土生態(tài)綜合治理項目建設(shè),規(guī)范網(wǎng)格化監(jiān)督工作,在全市縣區(qū)域架設(shè)攝像頭,結(jié)合三維地圖和衛(wèi)星資源,對違規(guī)用地、非法盜采、森林火災(zāi)等突出的違規(guī)違法問題進行大數(shù)據(jù)識別和研判。

        二、系統(tǒng)特性

        現(xiàn)如今新技術(shù)伴隨著社會信息化極速發(fā)展。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具備可靠性、先進性、可擴展性、易管理和維護性以及安全性等特性的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),能夠做到支持后續(xù)系統(tǒng)應(yīng)用的不斷升級和更新,滿足社會實際需求不斷發(fā)展。

        (一)可靠性

        可靠性是本系統(tǒng)運行的靈魂所在,沒有可靠的系統(tǒng)支撐,一切應(yīng)用無處可尋。系統(tǒng)架構(gòu)遵循可靠性的原則,技術(shù)成熟,容錯性強,恢復(fù)能力良好,同時防雷抗磁電干擾。

        (二)先進性

        本系統(tǒng)所采用的技術(shù)具有當(dāng)今先進水平,其中,系統(tǒng)前端運用先進視頻智能分析技術(shù)、圖像編碼壓縮技術(shù),中間環(huán)節(jié)運用先進傳輸技術(shù),系統(tǒng)后臺采用先進控制技術(shù)、存儲技術(shù);另外系統(tǒng)還具有可延續(xù)性,針對信息化技術(shù)發(fā)展選擇設(shè)備形態(tài),能夠保障系統(tǒng)未來的可持續(xù)發(fā)展。

        (三)擴展性

        在相關(guān)技術(shù)的國際、國內(nèi)和行業(yè)標準指導(dǎo)下,秉持標準化設(shè)計原則,本系統(tǒng)具有可擴展性,互聯(lián)互通性,和與其他系統(tǒng)之間連接的透明性。系統(tǒng)設(shè)備采用模塊化設(shè)計結(jié)構(gòu),后期擴容升級系統(tǒng)簡單便捷。

        (四)易管理性和維護性

        本系統(tǒng)操作方便且靈活,負責(zé)管理系統(tǒng)人員能夠通過簡潔清晰的中文界面、可視化圖形軟件來監(jiān)控、管理、維護整個視頻監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)配置軟硬件運行穩(wěn)定,無需再額外輔助維護工具,降低了日常維護成本,節(jié)約系統(tǒng)的運行維護投資。

        (五)安全性

        系統(tǒng)前端部分充分考慮前端攝像頭設(shè)備物理安全。在攝像頭與大屏監(jiān)控指揮中心之間的通信網(wǎng)絡(luò)安全,防范對系統(tǒng)設(shè)備的非法入侵行為。前端攝像頭配有存儲卡、指揮中心集中式存儲或云端存儲,兩者的存儲管理方式相結(jié)合,做好數(shù)據(jù)訪問的權(quán)限控制,備好快速響應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案和日志記錄。

        三、技術(shù)特性

        依托鐵塔資源,7×24小時電力保障和得天獨厚的通信條件,同時兼具集中監(jiān)控及專業(yè)化運維手段。

        (一)實時監(jiān)控,全天在線

        利用現(xiàn)有通信鐵塔優(yōu)勢,前端根據(jù)地理形態(tài)安裝不同類型的攝像頭裝置,建立起具有高分辨率的監(jiān)測立體網(wǎng)絡(luò)。后臺根據(jù)前端設(shè)備裝置所采集到的視頻錄像,進行圖像數(shù)據(jù)的實時分析,能夠快速地判別出是否為非法行為,同時建立監(jiān)測采集數(shù)據(jù)庫,能夠全方位立體化的感知,同時還能得到不間斷電源的支撐保障。

        (二)即時預(yù)警,上下聯(lián)動

        系統(tǒng)后臺通過上傳的視頻圖像,進行數(shù)據(jù)判別分析,即時將判讀出的違法行為事件信息,包含事件的時間、地點、行為能力,提出預(yù)警信息發(fā)送至執(zhí)法人員所持終端,指揮中心能夠?qū)崟r下達命令,進行任務(wù)處置,實現(xiàn)線上和線下任務(wù)統(tǒng)一聯(lián)動。

        (三)自動巡查,精準研判

        系統(tǒng)針對前端攝像頭設(shè)定的監(jiān)測范圍轄區(qū),自動對監(jiān)測轄區(qū)內(nèi)所拍到的視頻圖像等數(shù)據(jù)進行巡查,在一定范圍內(nèi)篩出重點區(qū)域進行數(shù)據(jù)輪詢,并且對拍到的視頻圖像行為進行精準研判。

        (四)精確取證,高效執(zhí)法

        系統(tǒng)通過前端攝像頭所采集到各個轄區(qū)的視頻圖片,與形成的數(shù)據(jù)庫圖片數(shù)據(jù)進行分析比較,能夠較快速的判別出違法行為,系統(tǒng)智能化取證,高效執(zhí)法。采集圖片保留證據(jù),為執(zhí)法提供有效依據(jù)。

        (五)電子派單,閉環(huán)管理

        系統(tǒng)智能化取證、判別違法行為,下達命令進行任務(wù)處置,完成違法現(xiàn)場執(zhí)法任務(wù),并通過所持終端填報處理結(jié)果,完成執(zhí)法任務(wù),實現(xiàn)任務(wù)閉環(huán)管理。

        四、系統(tǒng)架構(gòu)

        (一)總體架構(gòu)

        某市智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)以國土資源執(zhí)法監(jiān)管為應(yīng)用核心,建設(shè)應(yīng)急監(jiān)控指揮中心,智能監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)分布在各個現(xiàn)場,通過運營商網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)各類國土資源的有效覆蓋,對接省市自然資源“一張圖”進行業(yè)務(wù)實戰(zhàn)化應(yīng)用。總體架構(gòu)見圖1所示。

        (二)業(yè)務(wù)流程

        通過智能檢測預(yù)警實時對違法問題做到自動告警,對國土違規(guī)違法和森林火災(zāi)做到及時發(fā)現(xiàn)、及時處理。使監(jiān)察執(zhí)法工作任務(wù)由過去的“人為防控”變?yōu)椤叭藶榉揽?技術(shù)防控”,提高監(jiān)察的工作效率,實現(xiàn)任務(wù)的閉環(huán)管理。業(yè)務(wù)流程見圖2所示。

        (三)前端監(jiān)控部分

        1.點位的部署與安裝

        結(jié)合鐵塔公司豐富的高點資源和便利的無線、有線通信條件,鐵塔點位選取設(shè)計時應(yīng)充分考慮現(xiàn)有鐵塔部署攝像頭的合理性、實用性和高效性。其中利用雙光譜云臺攝像機覆蓋半徑為3公里的點位有260個、利用普通50倍以上攝像機覆蓋半徑為3公里的點位有650個。

        (1)用現(xiàn)有通信鐵塔安裝

        如果監(jiān)控點位附近有現(xiàn)成通信鐵塔,在通信鐵塔上面合適位置安裝一個視頻攝像頭,從后臺指揮中心可以實時監(jiān)控。利用現(xiàn)有通信塔,就近解決設(shè)備供電和網(wǎng)絡(luò)傳輸問題,方便設(shè)備的安裝架設(shè)。

        (2)建桅桿架設(shè)

        通信鐵塔不能覆蓋的區(qū)域重新立桿,一般通過自建一根桿長大約在12米左右的桅桿,在桅桿上面合適位置安裝一個視頻攝像頭,設(shè)備箱可以安裝在鐵桿上,后臺指揮中心可以實時監(jiān)控。

        自建桅桿,電源利用太陽能+蓄電池方式供電,網(wǎng)絡(luò)傳輸利用無線網(wǎng)橋方式解決,從而可以全面解決任何環(huán)境下的實時視頻監(jiān)管難題。

        2.全覆蓋建設(shè)方案

        智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)重點覆蓋某市縣轄區(qū),結(jié)合本市鐵塔資源分布情況和本期監(jiān)控點位的覆蓋半徑,優(yōu)選出910個監(jiān)控點位。其中利用雙光譜云臺攝像機覆蓋半徑為3公里的點位有260個、利用普通50倍以上攝像機覆蓋半徑為3公里的點位有650個。因此選擇適合監(jiān)控點位的910座高塔,可實現(xiàn)對整個某市的全覆蓋工作,提供某市的國土整體視野。根據(jù)點位覆蓋面積,點位覆蓋率預(yù)計達到69%。

        3.網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)

        鐵塔公司得天獨厚的基站機房條件,可以利用基站機房中運營商的有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行數(shù)據(jù)傳輸。另外智能檢測球機自帶4G模塊,通過現(xiàn)場配置SIM卡,可以實現(xiàn)4G傳輸,方便快捷的實現(xiàn)視頻圖片及信令傳輸。所以本系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸采用有線+無線+4G結(jié)合的方式,以解決偏遠地區(qū)因地勢復(fù)雜而布放線纜困難的情況,節(jié)省成本。采用分層的組網(wǎng)方式,前端攝像頭將采集的數(shù)據(jù)進行單點上傳,接至匯聚交換機,通過運營商的有線網(wǎng)絡(luò)上傳至系統(tǒng)平臺。備份傳輸數(shù)據(jù)可采用無線匯聚的方式和無線接入終端的方式。

        五、系統(tǒng)平臺及硬件

        (一)系統(tǒng)功能

        智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以對國土用地動態(tài)進行監(jiān)測,其中包括農(nóng)村亂占耕地建房監(jiān)測、礦產(chǎn)資源開發(fā)利用監(jiān)測、鐵路沿線違法建筑整治監(jiān)測、非法占用綠地監(jiān)測、違規(guī)開發(fā)、建設(shè)監(jiān)測、林地破壞監(jiān)測、違占耕地監(jiān)測;對林火進行監(jiān)測預(yù)警;可視化監(jiān)控執(zhí)法。

        提高智能監(jiān)測效果,系統(tǒng)前端攝像頭不僅僅具備高清監(jiān)控、遠距離準確識別的功能,還能夠?qū)κ录臅r間、地點、行為能力等自動檢測、精準定位。保證攝像頭具有穩(wěn)定性高、耗能低、防雷抗風(fēng)等性能。通過運營商網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻圖像以及控制信號,至系統(tǒng)后臺進行管理、存儲和監(jiān)控。

        系統(tǒng)平臺能夠?qū)崿F(xiàn)的基礎(chǔ)功能包括:實時監(jiān)視功能、云臺控制功能、輪巡任務(wù)功能、錄像回放功能、報警管理功能、GIS電子地圖操作管理功能、指揮調(diào)度功能、運維管理功能、用戶鑒權(quán)管理功能、智能識別功能、數(shù)據(jù)庫的建立功能以及相關(guān)其他功能。

        1.三維GIS服務(wù)

        獲取和處理某市高分辨率衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù),制作某市高分辨率衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)成果。結(jié)合現(xiàn)有的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ),在數(shù)據(jù)庫、地理信息技術(shù)的支持下,對現(xiàn)有某市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)成果及新獲取的數(shù)據(jù)成果進行加工、整理、入庫形成資源數(shù)據(jù)庫,最后進行三維GIS服務(wù)平臺的開發(fā)應(yīng)用。

        2.視頻圖像服務(wù)

        基于當(dāng)?shù)赝ㄐ盆F塔架設(shè)攝像頭,構(gòu)建視頻圖像服務(wù)子系統(tǒng),通過網(wǎng)絡(luò)將攝像頭拍攝的畫面實時回傳至系統(tǒng),可以對有攝像頭的區(qū)域進行實時查看,利用視頻圖像的自動比對技術(shù),通過對每個攝像頭自動抓拍的照片進行自動比對分析,同時結(jié)合業(yè)務(wù)邏輯自動分析和分發(fā)。主要包括站點管理、數(shù)據(jù)查詢、圖像分析、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計等。

        3.衛(wèi)星遙感影像

        首先對攝像頭影像源數(shù)據(jù)進行獲取和分析。繼而對滿足質(zhì)量要求的原始影像進行正射糾正。嚴格按照控制點采集原則,對應(yīng)多光譜影像進行配準。校正高分辨率影像后需要進行融合處理。對相鄰相同分辨率遙感影像進行鑲嵌,鑲嵌后的影像色調(diào)、色彩信息會有不一致的情況,則需要調(diào)色處理。

        (二)系統(tǒng)硬件設(shè)施

        1.大屏顯示系統(tǒng)

        大屏顯示系統(tǒng)采用瀏覽器/服務(wù)器模式架構(gòu),LAN網(wǎng)絡(luò)中的某一臺計算機都可以通過IE瀏覽器進行設(shè)置操作和訪問,無需下載其他軟件進行操作,防止單一專用的電腦,出現(xiàn)故障而造成系統(tǒng)無法正??刂七\行。手機作為執(zhí)法人員的控制終端,可以對大屏顯示系統(tǒng)進行移動操作。

        2.云處理及存儲系統(tǒng)

        前端攝像頭采集的監(jiān)控視頻采用直接存儲的方式,存至攝像頭所帶內(nèi)存卡中,而需要上傳數(shù)據(jù)后則采用磁盤陣列的方式存儲,提高了數(shù)據(jù)的可靠性。大屏指揮中心配置大容量的磁盤陣列設(shè)備,監(jiān)控點位前端攝像頭采集的視頻圖像數(shù)據(jù)通過運營商網(wǎng)絡(luò)上傳至存儲服務(wù)器,在磁盤陣列進行備份,對所保存的數(shù)據(jù)進行隨時調(diào)閱。

        視頻監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控點位部署密集且可能存在后期擴展,攝像頭采集的視頻圖像數(shù)據(jù)并發(fā)寫入,而且會存在多臺服務(wù)器同時讀取數(shù)據(jù),所以采用集中式存儲,數(shù)據(jù)在每個服務(wù)器中間共享,提高工作效率,降低系統(tǒng)運維成本。保證高度集中的數(shù)據(jù)安全,結(jié)合系統(tǒng)的軟硬件配置,相應(yīng)增加備份和容災(zāi)的功能,進一步提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)的可靠性。同時,隨著系統(tǒng)的持續(xù)運行,檢測點位視頻圖像等數(shù)據(jù)量的增加也必然導(dǎo)致要考慮到存儲系統(tǒng)的擴展性。采用云端處理更加靈活,數(shù)據(jù)集中化存儲管理,適合遠程監(jiān)控。

        六、安全保障體系

        在智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)過程中,系統(tǒng)的安全保障體系建設(shè)是一個必不可少的環(huán)節(jié)。協(xié)議層次、安全服務(wù)和系統(tǒng)單元都是要在系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)階段考慮到全面的安全保障體系。為系統(tǒng)的安全防護措施和安全管理等留有系統(tǒng)接口和擴容余地,以滿足后期安全措施的升級加載。

        “深度安全防御戰(zhàn)略”安全保障框架,它提出了信息保障時代信息基礎(chǔ)設(shè)施的全套安全需求。強調(diào)人、技術(shù)、操作這三個核心原則,關(guān)注四個信息安全保障領(lǐng)域:保護網(wǎng)絡(luò)和基礎(chǔ)設(shè)施、保護邊界、保護計算環(huán)境、支撐基礎(chǔ)設(shè)施。這些給安全分析、安全設(shè)計和安全防護人員提供了思考問題和處理問題的方法。在本系統(tǒng)的軟硬件技術(shù)和管理部分中的安全性控制與對策,可以借鑒以上“深度安全防御戰(zhàn)略”的思想和方法。

        七、結(jié)束語

        智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)實施,能夠解決國土日益突出的違法用地行為、礦產(chǎn)濫挖盜采、非法采沙、森林防火等問題;通過利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)搭載設(shè)施,采用先進的視頻監(jiān)管技術(shù),對城區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的重點區(qū)域發(fā)生某行為事件進行不間斷的巡查研判;若發(fā)現(xiàn)違法行為,初期就遏制事件中止,提高執(zhí)法效率,有理有據(jù)的降低執(zhí)法中產(chǎn)生的不必要矛盾;資源數(shù)據(jù)共享,可進行深度挖掘和二次利用,具有可擴展性,為后期項目建設(shè)提供依據(jù),奠定城市管理科學(xué)化基石,提高城市管理精細化水平。

        作者單位:高欣? ? 山西信息規(guī)劃設(shè)計院有限公司

        參? 考? 文? 獻

        [1] 黃凱奇,陳曉棠,康運鋒,譚鐵牛. 智能視頻監(jiān)控技術(shù)綜述[J].計算機學(xué)報,2014(09).

        [2]丁建偉,張琪.智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)綜合實驗設(shè)計[J].實驗技術(shù)與管理,2021(06).

        [3]張海玲.路超.淺析升級視頻監(jiān)控共享交換平臺建設(shè)[J].廣播電視網(wǎng)絡(luò),2021(03).

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