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

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?？傮w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

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