智能感知視頻云在新型智慧城市中的應(yīng)用研究

張百珂　王麗　何敬明

摘? 要：近些年，隨著大數(shù)據(jù)的快速發(fā)展，新型智慧城市的建設(shè)取得了一定的成效。作為智慧城市的重要組成部分，視頻資源的應(yīng)用給城市管理帶來了極大的便利，智能感知視頻云的應(yīng)用更是使新型智慧城市的建設(shè)進(jìn)入一個全新的階段，但當(dāng)前對視頻資源的應(yīng)用總體上還處于一個較低的水平。文章研究智能感知視頻云系統(tǒng)架構(gòu)及其在新型智慧城市中的具體應(yīng)用，以期為新型智慧城市的精細(xì)化治理提供借鑒參考。

關(guān)鍵詞：新型智慧城市；智能感知視頻；視頻云

中圖分類號：TP391.4? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 文章編號：2096-4706（2023）19-0113-04

Research on Application of Intelligent Perception Video Cloud in New Smart City

ZHANG Baike1， WANG Li2， HE Jingming1

（1.Jining Big Data Center， Jining? 272000， China; 2.Jiaxiang County Vocational Secondary Vocational School， Jining? 272000， China）

Abstract： In recent years， with the rapid development of big data， the construction of new smart cities has achieved certain results. As an important component of smart cities， the application of video resources has brought great convenience to urban management. The application of intelligent perception video clouds has also entered a new stage in the construction of new smart cities. However， the current application of video resources is still at a relatively low level. This paper studies the architecture of intelligent perception video cloud system and its specific application in new smart cities， with the aim of providing reference for the refined governance of new smart cities.

Keywords： new smart city; intelligent perception video; video cloud

0? 引? 言

隨著經(jīng)濟(jì)、社會的高速發(fā)展，大數(shù)據(jù)時代已經(jīng)到來，城市管理對信息化的依賴程度逐漸增多，傳統(tǒng)的、被動式的城市管理模式已經(jīng)難以滿足信息化社會的需求，城市管理工作所面臨的壓力也越來越大。城市管理手段和管理方式上的不足，很大程度上制約了城市管理工作的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。由于常規(guī)管理手段難以較為全面的覆蓋，導(dǎo)致管理上存在一定的盲區(qū)，城市管理上較為被動。近年來，隨著新型智慧城市建設(shè)的推進(jìn)，城市管理的各方面都有了很大程度的提高，同時，也改善了城市居民的生活方式、生活質(zhì)量。新型智慧城市是集感知、分析、判斷、處理于一體的智能型城市綜合體[1]。目前，城市管理中視頻資源的智能應(yīng)用水平還不高，普遍存在對視頻資源僅存儲和查看的狀態(tài)，缺乏對視頻資源的綜合分析和場景應(yīng)用。然而，智能視頻云則能夠有效地解決上述問題，能夠充分利用視頻資源之間的共享和視頻能力的開放，通過相關(guān)的信息資源服務(wù)平臺進(jìn)行視頻資源的應(yīng)用支撐。智能感知視頻云則是新型智慧城市的一雙眼睛，在城市的發(fā)展過程中扮演著舉足輕重的作用，能夠?qū)⑵渌吹降膬?nèi)容進(jìn)行不斷的分析、研判，對出現(xiàn)的問題進(jìn)行及時的預(yù)警，尤其對于常規(guī)管理的一些盲區(qū)，能夠發(fā)揮更加有力的作用，提升城市運(yùn)行的感知力、基層資源的配置力、異常情形的預(yù)測力和突發(fā)事件的干預(yù)力，最終提升新型智慧城市智慧監(jiān)管能力。在智慧城市建設(shè)中，要想更好地發(fā)揮智能視頻云的作用，就需要考慮智能視頻云的規(guī)劃：要構(gòu)建智能感知視頻云平臺的基礎(chǔ)平臺和應(yīng)用平臺。除此之外，還要考慮智能感知視頻云系的統(tǒng)架構(gòu)，主要包括信息采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、基礎(chǔ)服務(wù)層、系統(tǒng)應(yīng)用層四個層級以及安全保障和運(yùn)維管理兩個體系。所以，為了更好地利用視頻資源解決城市治理問題，本文對智能感知視頻云平臺進(jìn)行介紹和應(yīng)用分析。

1? 城市智能感知視頻云定位

目前，視頻資源已經(jīng)應(yīng)用在了城市管理中，但是多為對視頻的簡單查看和存儲，現(xiàn)階段對于視頻資源的智能應(yīng)用還處于低水平狀態(tài)，缺乏一些強(qiáng)大的視頻資源分析手段，沒有較強(qiáng)的信息共享應(yīng)用手段。智能感知視頻云通過將視頻圖像資源與其他信息資源服務(wù)平臺進(jìn)行信息資源的共享交換，能實(shí)現(xiàn)對眾多視頻資源應(yīng)用能力的開發(fā)，從而支撐智慧城市建設(shè)中對城市管理以及社會治理的智能化。實(shí)際上，在智慧城市建設(shè)中，城市大腦是智慧城市的指揮中樞也是核心內(nèi)容，而視頻資源就是城市大腦的一雙“眼睛”，能夠感知城市的狀態(tài)和各種事件。智能感知視頻云平臺就是智慧城市重要的視頻感知部分，在目前視頻應(yīng)用規(guī)模逐漸擴(kuò)大的趨勢下，就要求智能感知視頻云要具備視頻大數(shù)據(jù)信息的采集、分析以及綜合分析能力，及時為城市管理提供大量的視頻應(yīng)用支撐。

2? 平臺總體應(yīng)用框架

本文所介紹的智能感知視頻云平臺主要由四個基礎(chǔ)平臺和兩個應(yīng)用平臺組成。其中，四個基礎(chǔ)平臺包括：基礎(chǔ)視頻應(yīng)用平臺、視頻資產(chǎn)管理平臺、視圖智能引擎平臺和視圖智能應(yīng)用平臺。這四個基礎(chǔ)平臺組成的基礎(chǔ)部分為應(yīng)用平臺提供算力、算法支撐。兩個應(yīng)用平臺包括資產(chǎn)管理平臺和能力開放平臺，分別對視頻資產(chǎn)和視頻能力進(jìn)行應(yīng)用。城市智能感知視頻云平臺的總體架構(gòu)如圖1所示。

2.1? 基礎(chǔ)視頻應(yīng)用平臺

基礎(chǔ)視頻應(yīng)用平臺主要負(fù)責(zé)提供視頻資源的接入能力，完成接入視頻資源與視頻網(wǎng)視頻平臺的對接，并提供視頻存儲能力、轉(zhuǎn)發(fā)能力、存儲服務(wù)、視頻標(biāo)簽等。包括一些人員卡口視頻資源接入、電子圍欄數(shù)據(jù)接入、報警資源聯(lián)動、視頻轉(zhuǎn)發(fā)、視頻存儲及地圖聯(lián)動，可以根據(jù)不同的需要場景將所需要的視頻資源部署和應(yīng)用。

2.2? 視頻資產(chǎn)管理平臺

視頻資產(chǎn)管理平臺分為運(yùn)維平臺和一機(jī)一檔平臺兩部分，負(fù)責(zé)視頻標(biāo)準(zhǔn)化治理、場景化管理，以及在離線狀態(tài)、視頻質(zhì)量運(yùn)維等。包括視頻設(shè)備的規(guī)劃、設(shè)備的管理、設(shè)備的接入以及視頻資源質(zhì)量的管理和運(yùn)維，從而實(shí)現(xiàn)視頻設(shè)備全生命周期的管理。

2.3? 視圖智能引擎平臺

視頻智能引擎平臺主要包括管理GPU分析服務(wù)器，管理各種算法，對算法進(jìn)行編排和管理，該平臺為智能視頻感知視頻云平臺的核心平臺。算法倉庫負(fù)責(zé)提供各種算法算力，提供算法調(diào)度功能和算法編排功能，完成具體的任務(wù)調(diào)度和視頻資源的調(diào)度。

2.4? 視圖智能應(yīng)用平臺

視圖智能應(yīng)用平臺：主要是對各種視頻資源進(jìn)行智能化應(yīng)用，包括人像應(yīng)用、車輛應(yīng)用及結(jié)構(gòu)化應(yīng)用功能。

2.5? 資源管理平臺

資源管理平臺：主要是統(tǒng)籌管理各種資源，實(shí)現(xiàn)各種資源的統(tǒng)一管理。包括設(shè)備管理、智能應(yīng)用管理、智能算法管理、用戶管理、組織管理、權(quán)限管理、日志中心、運(yùn)維中心等。

2.6? 能力開放平臺

能力開放平臺：對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合應(yīng)用展示，提供基礎(chǔ)視頻應(yīng)用能力，具有視頻申請審批流程、算力申請審批流程、解析任務(wù)管理、事件預(yù)警等功能，并能夠提供視頻資源運(yùn)營中，統(tǒng)一展示全市視頻資源點(diǎn)位分布、接入情況、算法目錄、解析任務(wù)、算力資源、支撐業(yè)務(wù)等全局概況。

3? 平臺系統(tǒng)架構(gòu)

智能感知視頻云系統(tǒng)架構(gòu)是基于智慧城市的體系構(gòu)建，以國家和地方相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)體系為基礎(chǔ)，以運(yùn)行維護(hù)和安全保障體系為支撐的層級架構(gòu)，整體架構(gòu)自下而上包括信息采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、基礎(chǔ)服務(wù)層、系統(tǒng)應(yīng)用層四個層級。另外，還包括安全保障和運(yùn)維管理兩個體系[2-4]。具體架構(gòu)如圖2所示。

3.1? 信息采集層

信息采集層由各種感知設(shè)備及無線傳感網(wǎng)組成，包括移動監(jiān)控視頻、公安機(jī)關(guān)掌握的視頻資源以及社會層面的各種資源。通過對視頻資源的采集，實(shí)現(xiàn)了對城市數(shù)據(jù)的匯聚及分類。信息采集層能夠充分利用各種傳感設(shè)備實(shí)現(xiàn)對城市進(jìn)行全方位實(shí)時監(jiān)測監(jiān)控[5，6]，并通過視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)將視頻、圖像數(shù)據(jù)匯聚并上傳到數(shù)據(jù)中心平臺。

3.2? 網(wǎng)絡(luò)傳輸層

網(wǎng)絡(luò)傳輸層支撐著前端視頻采集設(shè)備的接入以及數(shù)據(jù)的傳輸，是連接信息采集層與基礎(chǔ)服務(wù)層，并且承載監(jiān)測數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、控制信令的重要通道。網(wǎng)絡(luò)傳輸層的建設(shè)目標(biāo)是在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源的基礎(chǔ)之上不斷地進(jìn)行視頻資源的優(yōu)化升級，建設(shè)一個支持多終端設(shè)備接入的、信息安全的、有QoS保障的、互聯(lián)互通的、技術(shù)先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)傳輸層。

3.3? 基礎(chǔ)服務(wù)層

基礎(chǔ)服務(wù)層是智能感知視頻云平臺的服務(wù)支撐層，包括系統(tǒng)管理、用戶管理、資源管理、視聯(lián)網(wǎng)平臺等?；A(chǔ)服務(wù)層為上面系統(tǒng)應(yīng)用層提供數(shù)據(jù)支撐服務(wù)，同時對接下面的信息采集層的監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)。智能感知視頻云平臺的所有數(shù)據(jù)都會在該層上進(jìn)行統(tǒng)一的存儲、建模、檢索、分析以及發(fā)布和管理，并可以為不同的業(yè)務(wù)之間提供數(shù)據(jù)共享交換。同時，該層還能夠在應(yīng)用系統(tǒng)層實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的連貫性以及訪問的統(tǒng)一性，主要是通過為應(yīng)用層提供地理信息服務(wù)、工作流服務(wù)、數(shù)據(jù)訪問服務(wù)、視頻解碼服務(wù)以及統(tǒng)一權(quán)限管理服務(wù)等來完成的。

3.4? 系統(tǒng)應(yīng)用層

系統(tǒng)應(yīng)用層是直接面向最終用戶的，是城市感知的全能平臺。由多個應(yīng)用系統(tǒng)組成的綜合性層次，主要是基于應(yīng)用支撐平臺層服務(wù)的。該應(yīng)用層中包含視頻綜合治理平臺、智能AI分析中心、視頻云匯聚平臺以及人像對比服務(wù)等系統(tǒng)，能夠滿足政府各部分對城市治理的需求。

3.5? 安全保障體系

安全保障體系為智能感知視頻云平臺提供安全保障，主要包括應(yīng)用安全、云安全、數(shù)據(jù)安全以及網(wǎng)絡(luò)安全，通過先進(jìn)的安全技術(shù)架構(gòu)，形成能夠覆蓋虛擬化安全、云管理安全、網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)安全以及應(yīng)用安全等多個維度的立體式安全防護(hù)模型。

3.6? 運(yùn)維管理體系

建立智能感知視頻云平臺的運(yùn)維管理體系，包括資產(chǎn)管理、用戶管理、終端管理、網(wǎng)絡(luò)管理、應(yīng)用管理、數(shù)據(jù)管理及安全管理等。通過項(xiàng)目審核、指導(dǎo)，規(guī)范城市公共安全視頻建設(shè)、聯(lián)網(wǎng)和應(yīng)用工作，保障全市公共安全視頻圖像信息資源的“全時可用”。

4? 應(yīng)用及測試結(jié)果

智能感知視頻云平臺是基于計算機(jī)視覺技術(shù)對所獲取的視頻圖像內(nèi)容進(jìn)行智能分析，提取場景中的關(guān)鍵信息，并形成相應(yīng)事件和告警的監(jiān)控方式，是新一代基于視頻內(nèi)容分析的監(jiān)控系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)自動發(fā)現(xiàn)、自動告警、行為預(yù)警等智能化識別[7-9]?；谝陨蠈Τ鞘兄悄芨兄曨l云平臺的設(shè)計，本文利用該平臺對城市管理中的流動攤販管控、機(jī)動車違停檢測以及電瓶車違規(guī)入梯場景進(jìn)行實(shí)際的測試與驗(yàn)證，具體的測試結(jié)果如下。

4.1? 流動攤販管控場景

在城市已劃定禁止擺攤設(shè)點(diǎn)的區(qū)域，當(dāng)有商販在該區(qū)域內(nèi)擺攤設(shè)點(diǎn)時如果超出系統(tǒng)設(shè)定報警時間就會自動預(yù)警，并以報警的方式通知平臺，現(xiàn)場抓拍的照片、人臉照片、視頻以及報警記錄都將匯總成證據(jù)鏈，以備查證。通過對已掌握的無照攤販進(jìn)行建庫，結(jié)合人臉識別技術(shù)，對攤販人臉抓拍，進(jìn)行預(yù)警并提供身份、軌跡信息，明確屢犯人員，為執(zhí)法提供指導(dǎo)。圖3為流動商販占道經(jīng)營檢測結(jié)果。

4.2? 機(jī)動車違停檢測

在城市中已劃定禁止停放車輛的區(qū)域，當(dāng)有車輛在該區(qū)域內(nèi)停車時如果超出系統(tǒng)設(shè)定報警時間就會自動預(yù)警，并以報警的方式通知平臺，現(xiàn)場抓拍的照片、車牌信息、視頻以及報警記錄都將匯總成證據(jù)鏈，以備查證，極大地方便了對機(jī)動車亂停亂放的管理，圖4為機(jī)動車違停檢測結(jié)果。

4.3? 電瓶車違規(guī)入梯

城市中電瓶車充電具有極大的安全隱患，瞬間會發(fā)生爆燃，后果非常嚴(yán)重，當(dāng)平臺檢測到電瓶車進(jìn)入電梯后前端攝像機(jī)白光閃爍預(yù)警，并聯(lián)動語音進(jìn)行告警，播放阻止電瓶車進(jìn)入的語音[10，11]。保安在值班室發(fā)現(xiàn)有電瓶車進(jìn)入后，也可以立即發(fā)起遠(yuǎn)程對講，提醒相關(guān)人員，有效制止電瓶車入梯。事后可以根據(jù)前端通道、錄像類型、時間，快速檢索相關(guān)的圖片或錄像，回溯報警事件。圖5為電瓶車違規(guī)入梯檢測結(jié)果。

4.4? 平臺及APP應(yīng)用

城市智能視頻云感知平臺提供報警實(shí)時彈窗、視頻復(fù)核、遠(yuǎn)程對講，同時APP實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程報警推送（電話、短信服務(wù)選配），方便隨時隨地查看報警情況及快速處置。系統(tǒng)將記錄所有的報警信息，方便事后追溯。應(yīng)用界面如圖6所示。

5? 結(jié)? 論

綜合上述內(nèi)容，智能感知視頻云系統(tǒng)能夠通過所感知的城市各類信息，針對不同的場景進(jìn)行綜合分析、研判，及時發(fā)現(xiàn)存在的問題，及時推送預(yù)警消息。通過采用云計算大數(shù)據(jù)智能視頻分析等最新的技術(shù)，凸顯出智能感知視頻在智慧城市建設(shè)中作為城市視頻感官系統(tǒng)的智能化應(yīng)用，能夠?yàn)槌鞘泄芾砗兔裆?wù)提供更好的服務(wù)，讓城市更加的智慧化，為新型智慧城市的建設(shè)提供強(qiáng)有力的支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1] 甘勇.智慧城市視頻云建設(shè)應(yīng)用研究 [J].現(xiàn)代計算機(jī)，2019（17）：89-93.

[2] 陳靜棠.智慧城市智慧視頻感知系統(tǒng)建設(shè)方案探討 [J].通訊世界，2017（6）：3-4.

[3] 藍(lán)新波，鐘陽晶.智慧城市中視頻監(jiān)控大數(shù)據(jù)應(yīng)用研究與探索 [J].信息通信，2018（2）：153-155.

[4] 徐林， 廖暢.一種智慧城市安防云系統(tǒng)：CN114220052A [P].2022-03-22.

[5] 田欣.智慧城市中視頻監(jiān)控大數(shù)據(jù)的應(yīng)用探討 [J].數(shù)字通信世界，2022（5）：106-108.

[6] 何煒，周保林，王皓.視頻監(jiān)控技術(shù)在智慧城市中的應(yīng)用 [J].電子技術(shù)，2022，51（1）：40-41.

[7] 李澤華.基于深度學(xué)習(xí)的視頻監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng) [J].河北軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2022，24（4）：11-14.

[8] 劉樹軍，王穎，許志坤，等.大數(shù)據(jù)和云計算技術(shù)在智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用 [J].電子技術(shù)與軟件工程，2020（5）：188-189.

[9] 王健，姜國智，王為民.視頻大數(shù)據(jù)云平臺跨境應(yīng)用的研究與實(shí)踐 [J].數(shù)字通信世界，2023（2）：179-181.

[10] 文信翔.智慧城市視頻云方案研究與設(shè)計 [J].通信電源技術(shù)，2018，35（11）：149+154.

[11] 黎志展.智慧城市中的視頻綜合管理平臺 [J].中國公共安全，2019（9）：60-62.

作者簡介：張百珂（1986—），男，漢族，山東濟(jì)寧人，大數(shù)據(jù)系統(tǒng)開發(fā)工程師，碩士研究生，主要研究方向：大數(shù)據(jù)、電子信息、智慧城市建設(shè)；王麗（1989—），女，漢族，山東臨沂人，助理講師，碩士研究生，主要研究方向：計算機(jī)、數(shù)學(xué)等方面；何敬明（1989—），男，漢族，山東濟(jì)寧人，系統(tǒng)集成項(xiàng)目管理工程師，本科，主要研究方向：大數(shù)據(jù)、信息化、智慧城市建設(shè)。

收稿日期：2023-06-15