高空拋物智能追溯系統(tǒng)在智慧社區(qū)中的應(yīng)用

張玲

（廈門柏事特信息科技有限公司）

1 引言

在人口密集、高樓林立的區(qū)域，時常發(fā)生高空墜物事故，給人們的生命財產(chǎn)安全帶來了威脅。媒體時有報道高空墜物致傷、致死和造成車輛被毀等事故，但由于缺乏證據(jù)無法找到行為人，最后只能由建筑物使用人給予補償，造成高層居住者均需承擔(dān)賠償風(fēng)險。對于物業(yè)管理人員來講，高空墜物不僅會造成環(huán)境臟污，也會引發(fā)火災(zāi)等安全隱患。由于高空墜物行為難以被及時發(fā)現(xiàn)和追溯，造成“取證難”的局面，給行為規(guī)制帶來難題。在智慧社區(qū)建設(shè)過程中，開發(fā)智能追溯系統(tǒng)加強高空墜物行為監(jiān)管，能夠為法規(guī)落實和人員安全提供有力支持。

2 智慧社區(qū)高空拋物智能追溯系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)功能架構(gòu)

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計需求，系統(tǒng)功能應(yīng)包含墜物行為檢測、運動目標(biāo)追蹤、墜物軌跡判斷、報警及取證、監(jiān)控視頻回放幾大部分。通過連接智慧社區(qū)的監(jiān)控設(shè)備，對設(shè)備圖像進(jìn)行處理，能夠完成墜物行為檢測，并對墜物樓層、區(qū)域進(jìn)行定位。利用運動目標(biāo)追蹤功能，可以對拋落物體的運動軌跡進(jìn)行判斷，并根據(jù)后續(xù)監(jiān)控圖像進(jìn)行軌跡匹配分析，做到實時監(jiān)控墜物區(qū)域狀況。利用墜物軌跡判斷功能對墜物運動軌跡展開分析，完成墜物最終落下位置判斷和顯示，也能方便人員及時找尋。系統(tǒng)根據(jù)墜物行為檢測結(jié)果，將及時通過互聯(lián)網(wǎng)向管理人員發(fā)出報警，并自動錄制運動目標(biāo)視頻，在系統(tǒng)取證數(shù)據(jù)庫中存儲。利用視頻監(jiān)控回放功能，對數(shù)據(jù)庫中視頻進(jìn)行選擇后，系統(tǒng)將自動解碼，點擊后即可播放，方便人員查看。從系統(tǒng)總體功能架構(gòu)來看，能夠完成高空墜物行為的自動檢測、識別，并對墜物運動軌跡進(jìn)行分析和追蹤，提醒人員前往現(xiàn)場處理，做到全天候監(jiān)測和自動報警。

2.2 系統(tǒng)模塊設(shè)計

為簡化系統(tǒng)開發(fā)，可以采取模塊化設(shè)計方法，完成多個功能模塊設(shè)計，確保系統(tǒng)各項功能可以順利實現(xiàn)。具體需要完成圖像采集、數(shù)據(jù)傳輸、智能分析和數(shù)據(jù)管理等模塊設(shè)計，解決系統(tǒng)智能追溯算法實現(xiàn)難題。設(shè)計圖像采集模塊需要對各樓層現(xiàn)場實況進(jìn)行獲取，并通過前端算法對高空墜物行為圖像進(jìn)行識別和跟蹤抓拍。引入計算機視覺技術(shù)和落體檢測算法，能夠?qū)Υ嬖趬嬄滹L(fēng)險的物體進(jìn)行檢測，同時排除飛鳥、玻璃反射光等因素干擾，在判斷為墜落物體后立即進(jìn)行目標(biāo)全程跟蹤，并觸動報警器提醒現(xiàn)場人員注意高空墜物[1]。設(shè)計數(shù)據(jù)傳輸模塊，可以利用有線或無線方式進(jìn)行圖片、視頻傳輸，同時能夠確保系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳輸至WEB端、移動端等平臺上，通過小區(qū)物業(yè)平臺彈出高空拋物預(yù)警處理提示，方便物業(yè)、社區(qū)街道等部門查看和管理。通過將視頻傳輸至后端云平臺，并將相關(guān)信息推送至人員移動端，可以保證事件被及時處理。設(shè)計智能分析模塊，需要通過分析圖片進(jìn)行目標(biāo)運動軌跡分析、預(yù)測和墜物判斷等操作，控制監(jiān)控設(shè)備實現(xiàn)目標(biāo)行為追溯，并生成報警、視頻錄制、保存等指令，達(dá)到取證目的。在實際分析時，平臺分析和判斷將受到氣象、陽臺衣物飄動、畫面品質(zhì)等各種因素干擾，需要引入AI算法實現(xiàn)圖像自動學(xué)習(xí)，生成判斷條件算法規(guī)則，做到科學(xué)分析和判斷。此外，設(shè)計數(shù)據(jù)管理模塊，需要對系統(tǒng)生成各項數(shù)據(jù)信息進(jìn)行管理，將高空墜物視頻等數(shù)據(jù)與日常監(jiān)控視頻等數(shù)據(jù)分類存儲，為數(shù)據(jù)調(diào)用提供有力支持。通過備份取證數(shù)據(jù)，可以在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)異?；蛳到y(tǒng)斷電時自動將數(shù)據(jù)存儲在硬盤中，直至系統(tǒng)恢復(fù)后回傳至后端平臺數(shù)據(jù)庫，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全。

3 高空拋物智能追溯系統(tǒng)在智慧社區(qū)的應(yīng)用實現(xiàn)

3.1 項目概況

某小區(qū)包含18幢高層建筑及配套用房，最高為33層，外立面相對規(guī)則。小區(qū)定位為智慧社區(qū)，配備監(jiān)控系統(tǒng)、智能門禁系統(tǒng)、物業(yè)管理系統(tǒng)等多種系統(tǒng)，利用社區(qū)內(nèi)5G網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一接入到綜合服務(wù)云平臺，在物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)支撐下實現(xiàn)各種系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換，為小區(qū)提供安全保障和優(yōu)質(zhì)服務(wù)。但小區(qū)高空墜物事件頻發(fā)，為保證居民安全，決定引進(jìn)高空墜物智能追溯系統(tǒng)，通過對社區(qū)進(jìn)行全時空、全要素監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)和處理高空墜物事件，加強社區(qū)治理，在充分體現(xiàn)社區(qū)智慧化特征的同時，為居民創(chuàng)造安全生活圈。

3.2 系統(tǒng)軟硬件配置

在系統(tǒng)建設(shè)階段，結(jié)合社區(qū)現(xiàn)有情況和系統(tǒng)功能實現(xiàn)目標(biāo)進(jìn)行軟硬件配置，做到充分利用現(xiàn)有資源。從總體上來看，需要做好前端設(shè)備和后端系統(tǒng)配備。前端需選用高空墜物智能檢測攝像機，要求覆蓋不同樓層。利用局域網(wǎng)接入?yún)R集交換機后，可以通過光纖連接核心交換機，接入到小區(qū)云平臺進(jìn)行管理。由于小區(qū)原本管理平臺能夠?qū)﹂T禁系統(tǒng)、報警系統(tǒng)等進(jìn)行無縫對接，實現(xiàn)整個社區(qū)智能化管理，因此可以滿足系統(tǒng)后端平臺運行管理需求。系統(tǒng)軟件采用平臺自帶管理軟件，無需專門配置，能夠運用大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)為智能分析算法實現(xiàn)提供支持。在系統(tǒng)前端配置實踐中，選擇球機，可以通過計算機對監(jiān)控圖像進(jìn)行拉遠(yuǎn)拉近處理，但可能存在泄漏住戶隱私的隱患。針對各樓層監(jiān)控角度和圖像抓拍難度差異，最終決定讓攝像機選擇不同焦距，即利用定焦槍機對低樓層進(jìn)行覆蓋，并利用變焦槍機對中高樓層進(jìn)行覆蓋，通過仰角安裝方式全面覆蓋建筑立面，同時不會探射至居民家中，在有效監(jiān)視高空墜物行為的同時，不對居民隱私造成侵害，徹底消除居民顧慮。針對低中樓層，實際選用800萬像素全智能標(biāo)準(zhǔn)槍網(wǎng)絡(luò)攝像機，并配置焦距在3.7mm～16mm之間的變焦鏡頭，同時配備紅外防護(hù)罩，能夠通過自動調(diào)節(jié)焦距進(jìn)行精準(zhǔn)拍攝。針對中高樓層，選用800萬像素全智能一體機，焦距在2.7mm～12mm間可調(diào)，能夠達(dá)到最大120m的紅外檢測距離。配備的攝像機可以支持120dB寬動態(tài)，并具備背光補償功能，可以在光線復(fù)雜且強烈環(huán)境下獲得良好監(jiān)控效果。設(shè)備采用“AI智能算法”，能夠通過對圖像進(jìn)行預(yù)處理進(jìn)行拋物行為實時識別。在物體初始成像面積達(dá)到4個像素以上，同時物體在畫面識別區(qū)中運動持續(xù)0.6s，下落軌跡與畫面中豎線夾角不超45°時，攝像機將被觸發(fā)，并通過移動偵測做到即時發(fā)出告警，并將數(shù)據(jù)傳輸至后臺實時分析，完成目標(biāo)軌跡預(yù)測和墜物判別，為行為追溯提供支持。此外，需要配備TB級別存儲設(shè)備，用于24h存儲監(jiān)控視頻錄像，每月清理一次，方便物業(yè)中心全天候查看監(jiān)視視頻及實時錄像畫面。攝像機各路視頻碼流可以達(dá)到8Mpbs，實際需要配備容量達(dá)3TB的存儲設(shè)備，達(dá)到月存儲容量需求。

3.3 系統(tǒng)監(jiān)控點位及網(wǎng)絡(luò)布置

在方案實施階段，需做好監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)布置，在不侵犯居民隱私的同時，做到監(jiān)控全覆蓋。在實踐中，可以根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)控點的布設(shè)位置進(jìn)行不同焦距的組合，達(dá)到對不同區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控的目的。在樓梯周圍綠化帶或空地上布置攝像機立桿，并在樓面中軸線位置安裝部署，同時在小區(qū)外墻附近布置監(jiān)控設(shè)備，能夠?qū)菞澾M(jìn)行全面監(jiān)控[2]。立桿距離地面、墻面約3.5m，與建筑保持15m～30m距離，在立桿伸出位置固定攝像機。做好支架旋轉(zhuǎn)角度調(diào)節(jié)后，根據(jù)具體應(yīng)用場景調(diào)節(jié)焦距和旋轉(zhuǎn)角度。建筑高度在100m左右，通過布置兩個攝像機分別監(jiān)控2層～8層和9層及以上高度。在組網(wǎng)方面，需要采用有線和無線兩種接入方式，形成雙層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。通過有線交換機可以與核心交換機連接，將數(shù)據(jù)上傳至管理服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機、客戶端、解碼器和大屏等后端設(shè)備上[3]。針對無法采取有線接入的位置，需要布置無線AP或無線網(wǎng)橋，通過接入交換機連接后端平臺。在現(xiàn)場布置過程中，要求無線AP覆蓋半徑達(dá)到數(shù)十米，網(wǎng)橋能夠達(dá)到數(shù)千米傳輸距離，保證數(shù)據(jù)能夠順利傳遞至云平臺。

3.4 系統(tǒng)應(yīng)用效果

自系統(tǒng)建設(shè)和試運行以來，拋物識別準(zhǔn)確率高達(dá)80%，能夠有效進(jìn)行高空拋物行為智能追溯，有效降低了社區(qū)內(nèi)相關(guān)事件的發(fā)生幾率。通過前端攝像頭，在夜晚和20m安裝距離下能夠成功檢測到瓶蓋、煙頭等墜物，消除飛鳥、陽臺衣物等95%以上因素干擾。依靠系統(tǒng)軌跡追溯功能，系統(tǒng)在識別墜物和發(fā)出報警的同時，會對軌跡進(jìn)行刻畫，為快速定位目標(biāo)行為人提供依據(jù)。依靠系統(tǒng)超強算力，可以對攝像頭視野內(nèi)目標(biāo)運動行為進(jìn)行跟蹤，并將相關(guān)圖像、數(shù)據(jù)發(fā)送至管理人員，提醒人員盡快到達(dá)現(xiàn)場處理。利用Web瀏覽器和移動客戶端，可以登錄系統(tǒng)平臺回放監(jiān)控視頻。根據(jù)系統(tǒng)反饋，管理人員通過平臺顯示時間、地點可以對監(jiān)控點的錄像進(jìn)行查看，直接調(diào)取高空墜物視頻記錄，抓取重要畫面留證，通過慢放或單幀播放找尋線索。查看歷史記錄，能夠?qū)Ξ惓Ｊ录M(jìn)行回溯，鎖定經(jīng)常出現(xiàn)事件的片區(qū)，能夠有針對性地開展小區(qū)管理工作。鎖定錄像，下載至本地存儲設(shè)備中，可以防止錄像被刪除或覆蓋，及時轉(zhuǎn)交給執(zhí)法人員處理。管理人員日常對小區(qū)進(jìn)行巡查，也可以直接利用監(jiān)控中心視頻墻完成視頻流解碼，發(fā)現(xiàn)異常情況放大屏確認(rèn)，有效預(yù)防安全事故發(fā)生。

4 結(jié)語

智慧社區(qū)引進(jìn)了互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等各種技術(shù)，能夠為高空墜物智能追溯系統(tǒng)建設(shè)奠定良好基礎(chǔ)。在把握系統(tǒng)功能架構(gòu)和模塊化設(shè)計思路的基礎(chǔ)上，通過合理配備軟硬件設(shè)備和完成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)布置可實現(xiàn)墜物行為檢測、目標(biāo)追蹤等各項功能，通過全天實時在線監(jiān)控為社區(qū)民眾安全提供保障，滿足社區(qū)建設(shè)發(fā)展需求。