大規(guī)模視頻智能化應(yīng)用體系建設(shè)的實(shí)踐與思考

莊唯 胡雷地 李響 奚雪峰

1.江蘇省蘇州市公安局2.蘇州科技大學(xué)

引言

隨著新型智慧城市的發(fā)展，公安部門通過信息技術(shù)為民生、公共安全、城市服務(wù)在內(nèi)的各種需求做出智能響應(yīng)，為人民群眾創(chuàng)造穩(wěn)定和諧的社會(huì)環(huán)境成為城市發(fā)展的重要需求[1]。但是基于普通高清視頻監(jiān)控布局的傳統(tǒng)城市安防體系漸漸落后于時(shí)代，無法滿足一線實(shí)戰(zhàn)需求，亟待提檔升級(jí)[2]。近年來，隨著人工智能應(yīng)用日趨成熟，特別是邊緣計(jì)算、深度學(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)視覺等技術(shù)的突破，加之運(yùn)算硬件成本持續(xù)降低，網(wǎng)絡(luò)性能大幅提升，大規(guī)模跨地域視頻智能化應(yīng)用具備了必要的技術(shù)基礎(chǔ)，迎來了新的發(fā)展契機(jī)。因此，蘇州市公安局推動(dòng)“城市盾牌”建設(shè)，即在蘇州全市域范圍內(nèi)，綜合運(yùn)用多種前沿科技，通過科學(xué)布建多道感知技術(shù)防線，搭建一體化智能防控平臺(tái)，形成合成化作戰(zhàn)機(jī)制，鍛造全國領(lǐng)先的公共安全城市防控體系。

一、現(xiàn)狀與需求

大數(shù)據(jù)背景下的城市安全防控體系建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜的大型系統(tǒng)工程，高度集成了物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等眾多新一代信息技術(shù)，與傳統(tǒng)城市安防體系相比，數(shù)據(jù)體量更大、形態(tài)更多、速度更快、范圍更廣、應(yīng)用形式更加多樣[3]。因此，大數(shù)據(jù)背景下的城市安全防控體系也將面臨更多的問題和挑戰(zhàn)。以蘇州公安為例，傳統(tǒng)城市安防體系存在如下工作痛點(diǎn)：（1）建設(shè)缺乏統(tǒng)籌。由于缺少頂層設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)支撐，城市安防體系涉及到的大量設(shè)備、數(shù)據(jù)、應(yīng)用接入缺乏規(guī)范性指導(dǎo)，給后續(xù)的管理和應(yīng)用埋下隱患；（2）數(shù)據(jù)多頭管理。由于缺乏數(shù)據(jù)中臺(tái)理念，使得數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分散，共享應(yīng)用困難，信息孤島林立；（3）條塊各自為戰(zhàn)。由于大規(guī)模的前端建設(shè)缺乏統(tǒng)籌推進(jìn)，使得各地各自為戰(zhàn)，跨區(qū)域、跨業(yè)務(wù)、跨系統(tǒng)協(xié)同困難；（4）運(yùn)維協(xié)同難度高。由于缺少運(yùn)維標(biāo)準(zhǔn)，特別是體系化運(yùn)維思路的缺失，使得運(yùn)維工作疲于奔命，顧此失彼，難以達(dá)到高可靠性的要求。

為了解決上述問題，就必須用體系化、標(biāo)準(zhǔn)化的思維來重構(gòu)整個(gè)體系，這個(gè)體系需要著重滿足如下幾個(gè)方面的需求：（1）要實(shí)現(xiàn)全市各類智能化感知設(shè)備的全接入，并對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行必要的全生命周期管理；（2）要實(shí)現(xiàn)感知數(shù)據(jù)的全面接入、匯聚和管理，并形成專業(yè)的數(shù)據(jù)中臺(tái)，全方位支撐，全體系應(yīng)用；（3）要形成一個(gè)穩(wěn)定、高效、共享的應(yīng)用生態(tài)，可以方便快捷的搭建各類應(yīng)用，支撐保障實(shí)戰(zhàn)體系長效運(yùn)作；（4）要建設(shè)有效的運(yùn)維機(jī)制，對(duì)整個(gè)體系進(jìn)行高效的運(yùn)維。

二、體系架構(gòu)

為了破解以上難題，蘇州公安借鑒操作系統(tǒng)的概念，采用標(biāo)準(zhǔn)化、體系化的方法，將“城市盾牌”體系架構(gòu)抽象歸納為四大核心系統(tǒng)（一機(jī)一檔管理系統(tǒng)、云接入系統(tǒng)、實(shí)戰(zhàn)管理系統(tǒng)、運(yùn)維管理系統(tǒng)）和六大工作體系（前端管理體系、數(shù)據(jù)管理體系、應(yīng)用建設(shè)體系、實(shí)戰(zhàn)管理體系、安全管理體系、運(yùn)維管理體系），具體如圖1所示。

在頂層架構(gòu)設(shè)計(jì)上，“城市盾牌”基于操作系統(tǒng)架構(gòu)，構(gòu)建了一套包含設(shè)備管理接口、數(shù)據(jù)總線協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)組件API、系統(tǒng)安全管理等操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的新一代安防體系，體系架構(gòu)如圖2所示。

（一）設(shè)備管理接口：一機(jī)一檔管理系統(tǒng)

“一機(jī)一檔”是全量感知前端設(shè)備信息建檔的管理工具，為全系統(tǒng)提供統(tǒng)一的前端設(shè)備增、刪、改、用管理服務(wù)?！耙粰C(jī)一檔”提供感知前端全息信息檔案，使用唯一的國標(biāo)ID作為前端索引，基于智能泛在感知網(wǎng)實(shí)IP地址為前端接入及聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)變化提供注冊(cè)服務(wù)，為后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)提供規(guī)范統(tǒng)一的前端識(shí)別信息、狀態(tài)信息以及位置檢索服務(wù)，并為運(yùn)維系統(tǒng)提供前端設(shè)備管理接口。

（二）數(shù)據(jù)總線協(xié)議：接入云平臺(tái)

接入云平臺(tái)是在“城市盾牌”整體架構(gòu)的基礎(chǔ)上，提供全網(wǎng)感知資源的統(tǒng)一接入、匯聚、分發(fā)的軟件系統(tǒng)，是為全網(wǎng)提供一個(gè)前端對(duì)接各類感知設(shè)備，后端對(duì)接各種智能應(yīng)用的全數(shù)據(jù)接入云服務(wù)。該系統(tǒng)提供各類前端感知設(shè)備接入和后端數(shù)據(jù)應(yīng)用的接口規(guī)范，同時(shí)提供各類感知數(shù)據(jù)匯聚、質(zhì)量管理以及形成感知資源庫，提供數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理以及應(yīng)用數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)。通過接入云平臺(tái)，簡(jiǎn)化了感知設(shè)備聯(lián)網(wǎng)過程，保證設(shè)備可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)接的方式，快速部署、快速對(duì)接、快速應(yīng)用，確保數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)在感知設(shè)備、實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用之間的靈活集成，降低跨網(wǎng)、跨層級(jí)的數(shù)據(jù)調(diào)用難度，支撐全網(wǎng)多維數(shù)據(jù)的融合應(yīng)用。

（三）標(biāo)準(zhǔn)組件API：實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用生態(tài)

依托“城市盾牌”數(shù)據(jù)總線協(xié)議，圍繞數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)建模和數(shù)據(jù)實(shí)戰(zhàn)構(gòu)建覆蓋“城市盾牌”全流程的標(biāo)準(zhǔn)組件API，目標(biāo)是建立一種開放式、高兼容性應(yīng)用建設(shè)環(huán)境，來快速支撐各類實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用開發(fā)工作。標(biāo)準(zhǔn)組件API降低了第三方廠商進(jìn)入“城市盾牌”應(yīng)用生態(tài)的門檻，縮短了新應(yīng)用開發(fā)周期，降低了開發(fā)成本，使實(shí)戰(zhàn)需求得以快速得到多方響應(yīng)，同時(shí)更有利于“城市盾牌”全流程運(yùn)維管理。

（四）系統(tǒng)安全管理：運(yùn)維與安全管理平臺(tái)

立足“城市盾牌”前端智能感知設(shè)備，以“全設(shè)備覆蓋、全問題檢測(cè)、全流程控制、全生命周期”為著眼點(diǎn)，采用人工智能領(lǐng)域中的計(jì)算機(jī)視覺識(shí)別技術(shù)，構(gòu)建起市、縣（區(qū)）兩級(jí)運(yùn)維與安全工作機(jī)制。通過可視化的運(yùn)維與安全機(jī)制，直觀、快速展示出各類智能前端的運(yùn)行狀態(tài)，縮短設(shè)備運(yùn)維故障周期，量化相關(guān)運(yùn)維與安全工作內(nèi)容，保證各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)高效運(yùn)行以及使用。

三、實(shí)施路徑

“城市盾牌”是一項(xiàng)龐大的體系工程，涉及前端建設(shè)、數(shù)據(jù)匯聚、數(shù)據(jù)建模、實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用、運(yùn)維及安全管理等一系列子工程，為了協(xié)同推進(jìn)，蘇州公安將“城市盾牌”劃分為前端管理體系、數(shù)據(jù)管理體系、應(yīng)用建設(shè)體系、實(shí)戰(zhàn)管理體系、安全及運(yùn)維管理六大體系，具體如下：

（一）構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化前端管理體系

在數(shù)據(jù)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化方面，制定“城市盾牌”前端設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，并將公安實(shí)戰(zhàn)關(guān)注的重點(diǎn)區(qū)域劃分為“N道防線”，分場(chǎng)景制定相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)接入規(guī)范。通過這些標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，為后續(xù)的全市范圍數(shù)據(jù)接入奠定基礎(chǔ)。

（二）構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)管理體系

依托接入云平臺(tái)構(gòu)建“城市盾牌”數(shù)據(jù)中臺(tái)，實(shí)現(xiàn)“城市盾牌”各類數(shù)據(jù)整合和管理、數(shù)據(jù)提煉和加工、數(shù)據(jù)資產(chǎn)化服務(wù)和業(yè)務(wù)價(jià)值變現(xiàn)，打造一套面向公安業(yè)務(wù)應(yīng)用的數(shù)據(jù)公共服務(wù)平臺(tái)。通過打造“城市盾牌”數(shù)據(jù)中臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全應(yīng)用生態(tài)快速支撐，使“城市盾牌”具備對(duì)實(shí)戰(zhàn)業(yè)務(wù)變化及創(chuàng)新的快速響應(yīng)能力。

（三）標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用建設(shè)體系

基于標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)管理體系，將“城市盾牌”各類數(shù)據(jù)加工并按照實(shí)戰(zhàn)業(yè)務(wù)封裝成公共的數(shù)據(jù)產(chǎn)品和服務(wù)，所有的系統(tǒng)和應(yīng)用都基于同一套數(shù)據(jù)開展應(yīng)用，使得這些應(yīng)用數(shù)據(jù)共享，功能互補(bǔ)，應(yīng)用間互聯(lián)互動(dòng)成為現(xiàn)實(shí)。由于整個(gè)軟件體系在頂層設(shè)計(jì)中，采用松耦合級(jí)聯(lián)的思路，任何一家廠商只要符合相關(guān)的接口規(guī)范就可以快速參與到“城市盾牌”的建設(shè)中。

（四）標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)戰(zhàn)管理體系

實(shí)現(xiàn)全市一體的比對(duì)預(yù)警的前提是要實(shí)現(xiàn)比對(duì)預(yù)警的業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化和管理標(biāo)準(zhǔn)化?！俺鞘卸芘啤被诖罅康膶?shí)戰(zhàn)應(yīng)用，逐步完善形成了分色預(yù)警和分發(fā)的業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，不同實(shí)戰(zhàn)處置要求對(duì)應(yīng)不同的預(yù)警等級(jí)，分紅、橙、黃、綠四色，并配置不同的處置策略和管理機(jī)制，抽象化的四色預(yù)警使新增的預(yù)警處置需求可以得到快速響應(yīng)支持。

（五）標(biāo)準(zhǔn)化安全及運(yùn)維管理體系

“城市盾牌”能夠高效平穩(wěn)有序的運(yùn)行，離不開標(biāo)準(zhǔn)化的安全及運(yùn)維管理體系建設(shè)。“城市盾牌”將所有運(yùn)維及安全處理的業(yè)務(wù)流程抽象為四個(gè)步驟即問題發(fā)現(xiàn)、問題確認(rèn)、業(yè)務(wù)處置分發(fā)和復(fù)核上線。任何安全管理和運(yùn)維處理流程都遵循這四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)步驟進(jìn)行處置，不同的問題類型處置流程是相同的，這使得所有的運(yùn)維管理和安全管理得以在一個(gè)平臺(tái)上開展流程化處置?；谶@一標(biāo)準(zhǔn)化處置流程，“城市盾牌”逐步形成了一系列問題發(fā)現(xiàn)的自動(dòng)化檢測(cè)機(jī)制，并由此發(fā)展出了針對(duì)前端設(shè)備的“四全運(yùn)維”和針對(duì)應(yīng)用體系的系統(tǒng)健康度分析，以確保“城市盾牌”效能持續(xù)穩(wěn)定輸出。

四、效能評(píng)估

（一）規(guī)模體量

截至2019年12月，在前端接入方面，蘇州“城市盾牌”已接入各類智能感知設(shè)備近5萬路，其中包括人像卡口1.7萬路、車輛卡口2.2萬路及其他物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)備1.1萬套，是全國規(guī)模最大的城市智能防控平臺(tái)之一；在數(shù)據(jù)匯聚方面，“城市盾牌”每日新增人像照片2300萬張、過車照片5500萬張及其他物聯(lián)信息3100萬條，數(shù)據(jù)總量超過400億條。

（二）效能評(píng)估

2019年全年，蘇州公安依托“城市盾牌”各類指令累計(jì)抓獲各類犯罪嫌疑人6662名，其中在逃人員1580名(占全市抓獲18%)，法院失信人員2948名(占全市抓獲90%)?！俺鞘卸芘啤崩塾?jì)發(fā)現(xiàn)和推送各類有價(jià)值信息超過30萬條，已經(jīng)成為蘇州公安價(jià)值信息獲取最重要的來源之一。

五、結(jié)語

基于體系化、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)思路，蘇州公安聚焦實(shí)戰(zhàn)，用一年的時(shí)間快速建設(shè)發(fā)展出一套由具體業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)，行之有效的大規(guī)模視頻智能化應(yīng)用體系“城市盾牌”，實(shí)現(xiàn)了全市范圍警務(wù)實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)協(xié)同，發(fā)揮出了顯著的實(shí)戰(zhàn)成效，充分驗(yàn)證了“城市盾牌”體系化建設(shè)思路的科學(xué)性，為目前全國各地正在開展的大規(guī)模視頻智能化建設(shè)提供了一種可復(fù)制和參考的建設(shè)模式。