安防視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

夏海濤 馬書賢 榮玉亮 韋玉紅

摘 要：視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析是智能安防發(fā)展的重要方向，城市攝像頭的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)是公安部門和安防服務(wù)企業(yè)最為關(guān)注的信息。以監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)視頻數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合其中的圖像、聲音、動(dòng)作等特征信息判別公共安全狀態(tài)是本文的研究重點(diǎn)。通過探討系統(tǒng)的總體架構(gòu)，分析重要子系統(tǒng)功能，詳細(xì)論述安防視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)的建設(shè)方案和工作原理，挖掘系統(tǒng)中采用的關(guān)鍵技術(shù)，并總結(jié)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，以期為當(dāng)代智能安防的建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：智能安防；監(jiān)控系統(tǒng)；大數(shù)據(jù)；物聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）16-0022-03

Big Data Analysis and Processing System of Security

Video Monitoring Network

XIA Haitao1 MA Shuxian2 RONG Yuliang2 WEI Yuhong2

（1.Henan Sanzhong Technology and Trade Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450001；2.Zhengzhou Municipal Public Security Bureau Changxing Road Branch，Zhengzhou Henan 450001）

Abstract： Big data analysis of security video monitoring network is an important direction for the development of intelligent security. The monitoring data of the city camera is the most concerned information of the public security department and the security service enterprise. Based on the monitoring of networked video data， combining the image， voice， motion and other characteristics of information to identify public safety status is the focus of this study. This paper mainly discussed the overall architecture of the system， analyzed the functions of the important subsystem， expounded the construction scheme and working principle of the security video monitoring network large data analysis and processing system in detail， excavated the key technologies used in the system， and summarized the relevant experience， in order to provide reference for the construction of contemporary intelligent security defense.

Keywords： intelligent security；monitoring system；big data；internet of things

建立完善立體化的社會(huì)治安防控體系，對(duì)維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定、促進(jìn)社會(huì)和諧、創(chuàng)造良好的社會(huì)環(huán)境具有極其重要的意義。隨著城市化的發(fā)展，社會(huì)居住空間集中，人口密度大，進(jìn)一步使得公安機(jī)構(gòu)務(wù)必要及時(shí)有效地應(yīng)對(duì)突發(fā)事件，減少損失。近年來，為響應(yīng)中央關(guān)于社會(huì)治安防控體系、平安城市建設(shè)等部署，全國(guó)各地大力開展視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用，在社會(huì)治安防控、社會(huì)綜合治理等工作中發(fā)揮了重要作用。眾多的攝像頭，龐大的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，瞬間就會(huì)產(chǎn)生海量的視頻圖像數(shù)據(jù)。視頻圖像已經(jīng)成為動(dòng)態(tài)化、信息化條件下創(chuàng)新社會(huì)治理、改進(jìn)公共服務(wù)模式的重要支撐。視頻數(shù)據(jù)具有多種特征，如圖像、聲音、動(dòng)作等。充分運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)，深化視頻圖像信息的智能分析處理，最大限度地發(fā)揮其應(yīng)用效能，成為新形勢(shì)下加強(qiáng)社會(huì)公共安全管理的重要課題，對(duì)維護(hù)國(guó)家安全和社會(huì)穩(wěn)定、預(yù)防和打擊暴力恐怖犯罪具有重要意義[1]。

1 系統(tǒng)功能

安防視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)要能實(shí)現(xiàn)以下功能。

①接處警管理。支持接處警管理、視頻聯(lián)動(dòng)、電子地圖和視頻預(yù)覽，方便值班人員在警情處理的同時(shí)查看地圖或視頻圖像。接處警系統(tǒng)頁面上集成了接警、處警信息界面。

②多級(jí)中心管理。當(dāng)前端用戶發(fā)出報(bào)警后，分中心會(huì)收到報(bào)警信息，并執(zhí)行一系列處警操作。對(duì)應(yīng)的這些報(bào)警信息及處警操作流程等信息都會(huì)通過網(wǎng)絡(luò)傳遞給總中心。總中心不會(huì)執(zhí)行具體的處警操作，但可以對(duì)分中心各項(xiàng)工作進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢管理。

③用戶資料管理。對(duì)用戶相關(guān)信息進(jìn)行記錄，對(duì)用戶記錄進(jìn)行關(guān)鍵字段邏輯組合查詢。同時(shí)，為了使管理更加方便，一個(gè)用戶下可以關(guān)聯(lián)多個(gè)設(shè)備，以把一個(gè)網(wǎng)點(diǎn)的主機(jī)和視頻設(shè)備添加到一個(gè)用戶下進(jìn)行管理。同時(shí)，平臺(tái)支持對(duì)設(shè)備的信息管理工作，可以支持報(bào)警主機(jī)、視頻報(bào)警主機(jī)、DVR及螢石等設(shè)備的管理。當(dāng)報(bào)警主機(jī)、視頻報(bào)警主機(jī)連接到平臺(tái)后，可對(duì)其進(jìn)行回控操作，包括布撤防、旁路、旁路恢復(fù)、消警和查看設(shè)備狀態(tài)等。

④查詢統(tǒng)計(jì)。主要包括資料查詢、事件查詢、單據(jù)查詢和其他查詢。查詢方式除了支持常見的快捷查詢外，還支持模糊查詢，根據(jù)不同的內(nèi)容進(jìn)行選擇查詢，查詢功能更強(qiáng)大，內(nèi)容更豐富。軟件支持對(duì)一些資料數(shù)據(jù)的查詢工作，主要包括用戶資料、設(shè)備資料、用戶狀態(tài)、防區(qū)資料、監(jiān)控點(diǎn)資料和計(jì)劃任務(wù)等。通過查詢這些信息，可以獲取到用戶和設(shè)備等相關(guān)信息，并對(duì)其進(jìn)行調(diào)整[2]。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

安防視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)架構(gòu)分為設(shè)備接入層、數(shù)據(jù)交互層、核心服務(wù)層、業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)層和業(yè)務(wù)表現(xiàn)層5個(gè)層次，詳細(xì)架構(gòu)如圖1所示。

①設(shè)備接入層。該層是為不同的前端設(shè)備包括報(bào)警設(shè)備、視頻設(shè)備、對(duì)講設(shè)備和存儲(chǔ)設(shè)備提供相應(yīng)設(shè)備接入的統(tǒng)一接口，使上層用戶能透明地訪問各種類型的設(shè)備，忽略底層的復(fù)雜物理特性，為系統(tǒng)整體管理、配置、檢索所有的設(shè)備提供統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

②數(shù)據(jù)交互層。該層負(fù)責(zé)平臺(tái)系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)的接收及管理，包括報(bào)警數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)和設(shè)備信息，可為上層應(yīng)用提供有效、統(tǒng)一、便捷的數(shù)據(jù)訪問接口，支持多種方式接入前端設(shè)備數(shù)據(jù)，包括信息流、音視頻流和回控指令等。

③核心服務(wù)層。該層提供平臺(tái)所有業(yè)務(wù)服務(wù)的功能模塊。這些模塊包括報(bào)警信息處理、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、設(shè)備控制、錄像存儲(chǔ)回放和用戶權(quán)限管理，綜合數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接口，所有的業(yè)務(wù)功能模塊構(gòu)成系統(tǒng)的核心處理部分，為上層用戶提供通用、可擴(kuò)展的服務(wù)接口。

④業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)層。功能實(shí)現(xiàn)層，平臺(tái)提供在一個(gè)統(tǒng)一的安防應(yīng)用軟件框架之上的各類應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)監(jiān)控管理功能，包括報(bào)警實(shí)時(shí)顯示、視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控、視頻存儲(chǔ)管理、視頻流媒體管理、計(jì)劃任務(wù)管理、錄像查詢回放、報(bào)警聯(lián)動(dòng)管理、訂閱配置、圖片復(fù)核顯示、電子地圖顯示、信息發(fā)布通告和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)查詢分析等。

⑤業(yè)務(wù)表現(xiàn)層。該層為用戶建立提供主觀能動(dòng)的控制接口，實(shí)現(xiàn)不同行業(yè)用戶的個(gè)性化服務(wù)，主要是指客戶端包括C/S客戶端和B/S客戶端手機(jī)客戶端[3]。

3 重要子系統(tǒng)建設(shè)

3.1 視頻結(jié)構(gòu)化分析系統(tǒng)

視頻結(jié)構(gòu)化分析系統(tǒng)為前端普通視頻的內(nèi)容理解提供支撐，對(duì)視頻內(nèi)容進(jìn)行分析、理解、自動(dòng)結(jié)構(gòu)化入庫(kù)，并提供統(tǒng)一檢索，采用云分析架構(gòu)解決大規(guī)模智能分析應(yīng)用性能瓶頸問題。其主要針對(duì)已建或新建的治安監(jiān)控、道路監(jiān)控、重點(diǎn)場(chǎng)所和社區(qū)監(jiān)控等已聯(lián)網(wǎng)的前端設(shè)備（包括智能化監(jiān)控前端所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)化圖片）進(jìn)行抽取、分析、結(jié)構(gòu)化入庫(kù)，可在研判工作中直接對(duì)該結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索和查詢，如目標(biāo)特征、人員特征和車輛特征等，使前端視頻監(jiān)控相機(jī)的作用發(fā)揮到極致[4]。視頻結(jié)構(gòu)化分析示意圖見圖2。

結(jié)構(gòu)化分析系統(tǒng)由多個(gè)結(jié)構(gòu)化智能分析單元組成，與傳統(tǒng)智能分析系統(tǒng)不同的是，能對(duì)現(xiàn)有前端已聯(lián)網(wǎng)的點(diǎn)位進(jìn)行視頻抽取、集中分析、分布式運(yùn)算，解決了智能分析CPU、GPU性能瓶頸問題，具備大規(guī)模智能分析運(yùn)算能力。此外，運(yùn)算識(shí)別精度也相較于傳統(tǒng)智能分析系統(tǒng)更高、更精細(xì)，分析結(jié)果自動(dòng)結(jié)構(gòu)化入庫(kù)，其是視頻結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)的核心組件[5]。

3.2 視頻圖像信息資源庫(kù)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

視頻圖像信息資源庫(kù)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)采集各監(jiān)控平臺(tái)產(chǎn)生的海量視頻圖像文件，并提取用戶關(guān)注的業(yè)務(wù)原始數(shù)據(jù)。系統(tǒng)提供人工標(biāo)注的方法從視頻圖像文件中標(biāo)注對(duì)象的結(jié)構(gòu)化信息，提供智能提取的技術(shù)從原始視頻文件中提取視頻畫面的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)對(duì)所有結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分類、建立索引、統(tǒng)一存儲(chǔ)，最終形成一個(gè)可快速有效支撐上層業(yè)務(wù)應(yīng)用的視圖庫(kù)。根據(jù)用戶的業(yè)務(wù)需求，通過不同的采集方式獲取視頻圖像數(shù)據(jù)；對(duì)采集到的視頻圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行有序的分類存儲(chǔ)管理；經(jīng)過各種視頻圖像處理技術(shù)處理之后形成視頻圖像信息[6]。

3.3 安防公共安全視頻圖像聯(lián)網(wǎng)共享平臺(tái)

平臺(tái)依托數(shù)據(jù)庫(kù)、中間件及基礎(chǔ)應(yīng)用框架技術(shù)，接入編/解碼設(shè)備及存儲(chǔ)設(shè)備，對(duì)外提供基礎(chǔ)視頻服務(wù)、傳輸服務(wù)、存儲(chǔ)服務(wù)、控制服務(wù)及事件服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了組織資源管理、實(shí)時(shí)預(yù)覽、云臺(tái)控制、錄像回放、錄像管理、語音對(duì)講、解碼上墻、報(bào)警管理、權(quán)限管理、安全鑒權(quán)、資產(chǎn)管理、接口管理和運(yùn)維管理等功能。在性能上，其支持單平臺(tái)50萬級(jí)別數(shù)量監(jiān)控點(diǎn)的視頻聯(lián)網(wǎng)需求。

平臺(tái)開發(fā)秉承模塊化、框架化、集群化和服務(wù)化的設(shè)計(jì)理念，以提高系統(tǒng)的可靠性、可擴(kuò)展性和可維護(hù)性，滿足不同系統(tǒng)對(duì)接整合、兼容應(yīng)用和可持續(xù)發(fā)展的需要[7]。

安防公共安全視頻圖像聯(lián)網(wǎng)共享平臺(tái)建成后能為各行各業(yè)的用戶提供相關(guān)視頻圖像應(yīng)用，提供視頻資源快速分類、權(quán)限劃分等基礎(chǔ)支撐服務(wù)；提供視頻基礎(chǔ)資源的推送、共享，實(shí)現(xiàn)視頻資源的全城共享應(yīng)用。

4 主要應(yīng)用接口設(shè)計(jì)

安防公共安全視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)采用國(guó)際接口標(biāo)準(zhǔn)，并通過《安全防范視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信息傳輸、交換、控制技術(shù)要求》（GB/T 28181—2011）與視頻監(jiān)控共享平臺(tái)或聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)接。

①采集接口。通過系統(tǒng)自動(dòng)或人工手動(dòng)采集攝像機(jī)的實(shí)時(shí)在線視頻圖像信息，通過采集接口輸入到視頻圖像解析中心系統(tǒng)，并通過采集接口查詢攝像機(jī)的狀態(tài)。

②級(jí)聯(lián)接口。將實(shí)時(shí)在線視頻圖像信息推送給各級(jí)公安機(jī)關(guān)的視頻圖像解析中心，通過級(jí)聯(lián)接口實(shí)行上下級(jí)級(jí)聯(lián)聯(lián)網(wǎng)。

③平臺(tái)服務(wù)接口。通過平臺(tái)服務(wù)接口開放視頻大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的各主要應(yīng)用服務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)可以根據(jù)自身業(yè)務(wù)特色需要開發(fā)特色化的實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用系統(tǒng)。

④大屏幕監(jiān)督指揮子系統(tǒng)和其他子系統(tǒng)接口。大屏幕監(jiān)督指揮子系統(tǒng)是整個(gè)安防視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)的顯示、監(jiān)督和指揮中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)、GIS電子地圖、GPS衛(wèi)星定位信號(hào)及各種計(jì)算機(jī)圖像信息的綜合顯示，形成一個(gè)查詢準(zhǔn)確、顯示全面、操作便捷、管理高效和美觀實(shí)用的信息監(jiān)控管理系統(tǒng)，各子系統(tǒng)的軟件接口必須符合相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)才能與大屏幕監(jiān)督指揮子系統(tǒng)無縫連接。

⑤GPS定位數(shù)據(jù)接口。GPS定位數(shù)據(jù)接口主要完成安防視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)與GPS定位終端設(shè)備間的對(duì)接，實(shí)現(xiàn)對(duì)處置人員、現(xiàn)場(chǎng)和車輛更加直觀、準(zhǔn)確的定位[8]。

5 結(jié)語

當(dāng)前，隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，構(gòu)建大數(shù)據(jù)資源共享平臺(tái)已成為高度信息化之后必不可少的舉措。以大數(shù)據(jù)為重點(diǎn)的建設(shè)，是當(dāng)今信息化發(fā)展的前沿趨勢(shì)。

安防視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)以“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)先進(jìn)、突出應(yīng)用、穩(wěn)定可靠、資源共享、信息安全”為目標(biāo)，以公共安全視頻圖像聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)共享平臺(tái)為核心，構(gòu)建城市公共安全大數(shù)據(jù)視頻信息聯(lián)網(wǎng)共享應(yīng)用系統(tǒng)，依托公共安全視頻專網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)，整合接入并管理各類監(jiān)控資源，包括政府各部門組織建設(shè)的公共區(qū)域視頻圖像信息、重點(diǎn)行業(yè)單位的監(jiān)控資源、社會(huì)監(jiān)控資源及重點(diǎn)場(chǎng)所監(jiān)控資源等，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)區(qū)域的全覆蓋。

安防視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)的建設(shè)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，必將成為新形勢(shì)下維護(hù)國(guó)家安全和社會(huì)穩(wěn)定、預(yù)防和打擊暴力恐怖犯罪的重要手段，對(duì)提升城鄉(xiāng)管理水平、創(chuàng)新社會(huì)治理體制具有重要意義[9]。

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