數字多媒體技術在智慧城市中的應用探索

文｜ 上海理想信息產業（集團）有限公司 于 清

1 前言

智慧城市利用新一代信息技術和寬帶網絡的資源，發揮信息通信優勢，來構建城市發展的智慧環境，為城市管理與運營提供高效、靈活的支撐手段，為公眾提供更人性化、更便捷的服務模式，提高人們美好生活感知度。其中數字多媒體的應用在智慧城市中將發揮重要作用。

2 數字多媒體在智慧城市中的作用

城市中現有的各種功能系統，還無法滿足智慧城市的發展要求，在傳統的信息化、智能化的設施上，增加感知、交互、智能判斷、協同運作等能力，使得城市設施具備可監控、可管理、可控制的能力，是實現智慧城市的必要條件。

2.1 打造城市的“智慧之眼”

智慧城市需要智能化的視頻監控系統，構成城市管理者的眼睛，實現對道路交通、公共場所、重點區域的有效監控，為城市的管理和公眾生活提供服務和幫助。

現有的城市視頻監控系統主要存在以下不足：以區域部署為主，聯網程度不高，共享能力不強；視頻監控的智能化程度不高，主要依賴人眼監視；服務公眾的視頻監控業務不多。

數字視頻監控系統將有效解決城市監控的難點，在數字監控平臺上可以遠程共享視頻內容，使用戶的不同部門、不同地區和不同層次的人員充分掌握所需視頻信息，大大提高監控資源的利用率，取得較好的效益。同時，數字視頻系統也在不斷開發智能化的應用，可以對數字視頻圖像進行分析、處理和識別，實現面容比對、車牌識別、人群密度檢測、行為動態分析、入侵檢測等，當被監控的目標圖像一旦發生可疑行為或入侵設定的范圍，系統即可發出告警。

隨著電信3G網絡的應用發展，無線視頻監控業務可以逐步為公眾提供服務。用戶可通過3G手機查看家庭安防、熱點區域、公共道路等視頻監控的圖像，為公眾的生活帶來便利。

數字視頻技術還正在不斷朝著高清化、智能化的方向發展，可以預見在智慧城市中的數字視頻監控有著廣泛的應用前景。

2.2 建設城市的“智慧之窗”

在現代化的城市大街上、社區中、公交車輛里、商務大樓內到處都設有各種各樣的信息屏、廣告屏、互動屏等，發布著大量的信息和廣告，成為人們了解城市運行狀態、文化潮流、時尚消費等的窗口。其中絕大多數是非聯網的獨立屏幕，信息的更新靠人工完成，工作量巨大，發布的信息和受眾的需求匹配度不高。

網絡型的數字媒體信息發布系統能較好地實現信息的實時更新，同時實時監控屏幕的顯示內容和工作狀態，并能根據受眾的不同及時調整展示內容，這樣大大提高了信息發布的效率與效果。

隨著城市光網的推進和社區智能化的建設，社區與居民家里逐步配置了電信魔屏、有接受信息功能的可視對講屏等終端，將這些用戶家中的屏幕和數字媒體信息發布平臺結合，可以針對每家每戶的不同需求發送有針對性的服務信息，給人們生活帶來極大的便利和幫助。

2.3 推進城市的“智慧之聲”

現在城市里的企業、社區、公共場所、部分道路都有各自獨立的公共廣播系統，可以在本地區實現緊急廣播、發布通知、消防告警等功能。隨著城市信息化的發展，信息通達的要求不斷提升，需要在整個地區，甚至整個城市的范圍內構建一體化的廣播系統，實現遠程、多級的廣播信息發布和管理。

數字廣播系統通過網絡可對各個廣播終端實現遠程的管理和控制，并根據需要針對不同的廣播終端喇叭播放不同的廣播信息，可在公安交通管理、安保監控管理以及重大活動管理等方面發揮重要的作用。

圖1 世博園區數字視頻監控系統拓撲圖

3 數字多媒體技術在世博會的應用

隨著多媒體技術向數字化、網絡化的不斷發展與完善，數字多媒體音視頻系統已經逐步應用到社會的信息服務、社區管理、商業展示等方面，在上海世博會期間，園區建設了多套數字多媒體系統并獲得成功應用，成為最具亮點的展示之一。

3.1 數字視頻監控系統

程視頻傳輸與回放、自動異常檢測、結構化的視頻數據存儲等功能。

世博園區的數字視頻監控的系統包括前端攝像系統、傳輸網絡、監控服務平臺等組成。前端攝像機攝取的視頻信號以及主控設備向前端設備傳送的控制信號等，通過網絡傳輸媒體進行傳送。監控服務平臺具有業務管理功能，對傳送過來的視頻流進行轉發、分發、顯示和存儲，對報警進行聯動處理。世博園區數字視頻監控的拓撲圖如圖1所示。

世博園區數字視頻監控系統共建設3000多個視頻監控終端，覆蓋5.28km2，平臺設計了多層次的控制和管理體系，實現了監控信息的資源共享。系統主要有以下應用特點：

（1）強大的擴展能力和可控性。數字視頻監控系統的前端監控設備可利用網絡覆蓋范圍進行布點，實施簡便，有較強的擴展能力，監控平臺對每臺終端設備通過地址進行識別和控制，系統有較強的操控能力。

（2）提供遠程訪問實現資源共享。用戶通過遠程網絡連接到數字視頻服務器，經身份認證后即可實現視頻圖像的調閱和對攝像機進行管理和控制，系統可同時供多用戶使用，實現資源共享。

（3）需要較高的網絡帶寬和設備性能。根據運行經驗，為獲得較好的監控圖像，每一路視頻至少需要1M帶寬，高清視頻需要4M甚至更多。這樣對主機設備和存儲也帶來較高的性能要求，如果帶寬和設備性能不夠，會造成視頻監控系統的數據丟失、圖像不流暢、監控停頓等狀況。

（4）可實現智能視頻分析。系統中對部分終端采用了視頻分析技術，實現人流密度分析、越界告警等功能，實現視頻監控的智能化應用。

3.2 數字媒體信息發布系統

數字媒體信息發布系統采取集中控制、統一管理的方式，將文字、圖片、動畫、音頻、

數字視頻監控系統是以數字視頻處理技術為核心，結合了計算機多媒體技術、通信及自動控制技術的一種新型監控系統。除了具有傳統視頻監視的所有功能外，還具有遠視頻及滾動字幕等各類媒體文件組合成多媒體節目，通過網絡傳輸到數字媒體控制器，然后由數字媒體控制器按照控制規則在相應的顯示設備上進行有序的播放和控制。

世博園區數字信息發布系統包括三個主要部分：中心控制系統、終端顯示系統和網絡平臺[1]。

中心控制系統具有資源管理、播放設置、終端管理及用戶管理等主要功能，可對播放內容進行編輯、審核、發布、監控，同時設定各個終端的顯示模板。中心對每一臺播放終端的工作狀態進行自動檢測，能及時發現播放終端的異常情況，并對所有播放終端進行統一管理和控制。

終端顯示系統包括媒體播放機、視音頻傳輸器、顯示終端，主要通過媒體播放機接收和存儲傳送過來的視頻、圖片、文字等多媒體信息，并按照設定的顯示模板將信息內容展示在LED、PDP等顯示終端上。

網絡平臺利用世博園區已有業務網絡系統，構建信息發布系統VPN，為系統的可靠運行提供保證。世博園區數字媒體信息發布系統拓撲圖如圖2所示。

世博園區數字媒體信息發布系統利用園區業務專網，覆蓋了3.28km2的園區范圍，可以管理和控制上網的每一個終端。系統能根據不同區域和受眾群體，做到分級分區管理，有針對性地發布信息，使得信息發布安全、準確、快捷。本系統在世博會其間為各類游客發布了21萬多條信息和180多個視頻文件，在世博組織管理和運營中發揮了重要作用。

3.3 數字廣播系統

數字廣播系統采用IPAudio技術，將音頻信號以標準IP包形式在網絡上進行傳送，根據用戶對廣播功能的要求，通過計算機來控制、管理、播放的廣播系統。數字廣播系統涵蓋了傳統廣播系統的所有功能，并充分利用網絡資源，只需將數字音頻終端接入網絡即可擴展數字化廣播系統，每個接入點無需單獨布設音頻線路，系統設備使用簡單，安裝擴展方便，每個終端有獨立的IP地址，因而可以控制任意一個終端播放不同的節目。真正實現廣播內容針對不同地域、不同人群的可達、可控。

上海世博會園區數字廣播系統是業內應用范圍最廣、規模最大的數字廣播系統。園區廣播系統構建了3200多個廣播終端，覆蓋了5.28km2的世博園區，形成三級垂直管理模式。世博園區廣播系統拓撲圖如圖3所示。

圖2 世博園區數字媒體信息發布系統拓撲圖

圖3 世博園區數字廣播系統拓撲圖

世博園區的廣播系統分為總控、片區、地塊三個層次進行管理控制[2]。總控機房的廣播是園區廣播的最高優先級別，可對單個或者多個片區機房的系統進行控制，實現不同區域發布不同的廣播信息，并可對這些區域進行優先級廣播。片區機房可以實現本片區各地塊的獨立廣播或組合廣播，也可向總控系統主機上傳音頻信息或從系統主機調出音頻節目，實現強大的互動功能。整個系統可通過網絡進行遠程監控和管理維護，總控中心可操作和監控到每個片區設備的工作狀況，監控各個終端的播放內容，并可對系統進行遠程升級維護。

世博園區整個數字廣播系統性能穩定、使用便捷，每天播放各種信息幾千次，在世博會的運營期間發揮了重要作用。該系統的主要特點如下：

（1）系統可擴展能力強，依靠網絡資源，廣播終端直接連入網絡，系統可覆蓋范圍廣。

（2）系統具有通過網絡實現遠程監控、遠程診斷和遠程軟件升級的功能。

（3）廣播系統多種分區廣播功能可自由設定，包括矩陣分區、每終端可重復分區、自由組合、獨立廣播、多區廣播、全體廣播、定時廣播等，也可對任意終端進行獨立廣播。

4 結論與展望

智慧城市采用先進的信息化技術打造安全、高效、便捷的生活、工作和管理模式，為公眾提供精確化、智能化的服務。數字多媒體技術在城市管理和運行服務中已經逐步發揮作用，隨著數字多媒體在智能化、無線化、高清化技術方面的不斷發展，其應用也將成為智慧城市重要的管理和服務手段。正在進行的多個智慧城鎮的規劃中，數字視頻監控、數字媒體發布和數字廣播系統成為智慧城鎮的重要應用。我們可以期待，不久的將來數字媒體技術將為人們生活提供更多的智慧服務。

1 中國2010年上海世博會信息化工程.東方出版中心.2011.6

2 于清，黃漢貴.論上海世博園區公共廣播工程.智能建筑.2010.11