武漢公安智慧新視頻建設與發展

王煒 馬勇 陳瀟 童振軍 湖北省武漢市公安局

引言

隨著我國社會經濟的發展和城市化進程的不斷加快，違法犯罪、群體性事件、暴恐襲擊等社會不安定因素也隨之增加。為探索科學有效的管理方法，不斷提高社會治安防控能力，武漢市公安局運用先進的科技監控手段，建立了一套技術先進、質量可靠、經濟實用、方便管理的新型城市視頻監控體系，打造智慧新視頻，有力維護了武漢社會治安穩定，保障了人民群眾的生命財產安全。

一、武漢市公共安全視頻建設歷程和現狀

（一）公共安全視頻監控系統的建設歷程

武漢市公共安全視頻監控系統始于上世紀90年代。2000年開始，市綜治委主導開展平安社區建設，分三年在全市883個社區建設視頻監控系統，建設攝像機11978個。2005年開始，武漢市被公安部列為22個城市報警與監控建設試點城市之一。截至2008年，全市建設監控攝像頭10.2萬個，其中社會面監控探頭近9萬個，出租車、公交車攝像機1.3萬個。2008年開始，武漢市公安局先后開展了三期社會治安視頻監控建設，全方位推進視頻監控前端、網絡、安全和平臺升級，全市共建有視頻監控100萬個，聯網可調用視頻監控達10萬余個，整體技術架構、建設規模和應用成效全國領先。

（二）視頻監控系統的建設特點

1. 科學布局

前端設備布點堅持全域覆蓋、統籌應用、兼顧內外的原則，按照“圈、塊、格、點”布局模型，統籌規劃全市視頻監控點位，通過對城市邊界各出入口封圈，利用城市內各主干道劃塊分格，對重點商圈、重點場館、重點水域、重點安防區域等場所、部位定點覆蓋，初步形成全市一張地面視頻封控網，實現“區域全面監控、時空無縫銜接、目標全程追蹤”。“圈、塊、格、點”布局，構建了城域級視頻監控系統建設的布局模型，徹底改變了過去僅憑經驗設置監控點的傳統模式，實現了對社會面由大到小、由疏變密的精確控制，有效提高了攝像頭布放效率。

2. 全數字化

首先，瞄準技術前沿，率先采用數字組網。自建全光纖城域級視頻專網來承載視頻監控系統。參照級聯與互聯[2]的標準規范和聯網結構要求，橫向實現各警種、政府各部門、社會面視頻資源匯聚共享，縱向確保省、市、區三級平臺互聯互通，視頻數據共享應用，構建“橫向互聯，縱向貫通”的聯網架構。其次，采用云存儲技術實現海量存儲。按照物理上分散、邏輯上集中的原則，采用集中分布式架構的云存儲技術，設立17個存儲中心，對全網視頻存儲資源進行統一管理、智能查找，服務實戰應用。此外，依托PGIS地圖實現可視化管理。研發二維和實景GIS系統，在前端設備配置GPS采集模塊，采用負載均衡、虛擬化等技術，對全市視頻資源進行可視化管理。

3. 自動運維

研發自動運維管理系統。系統由基礎監控與采集、IT資源配置管理、運維服務流程管理三部分組成，包括前端設備監控、業務服務器和存儲設備監控、網絡設備監控、服務流程管理等內容。基于GIS地圖實景展現，實現狀態監測、故障報警、工單流轉、遷建管理等功能。可實現發現、報警、維修的快速聯動，確保一、二類攝像機在線率穩定保持在95%以上。

4. 安全管理

建設安全管理平臺，搭建防病毒、防入侵、漏洞掃描等安全系統，實現對全網安全的統一監測和管理。通過安全邊界接入平臺，實現與其他政府部門或單位的資源數據互聯共享和安全傳輸。在終端層面統一使用民警數字證書、文員證書或專用數字證書（如USB Key等）[3]登錄視頻監控平臺，實現授權管理，水印防翻拍，操作全程可追溯。

二、武漢市公共安全視頻建設新發展

（一）全面拓展前端點位局部和采集維度

1. 優化完善前端布局模型

在前期“圈、塊、格、點”的邏輯布局基礎上，新增“線、面、體”的布局模型，進一步優化完善前端點位布局。

“連線”：在“劃塊分格”的基礎上，在重點線路、市內快速路、省道、國道、地鐵進行連線加密，沿線監控，掌握各線路情況。

“顧面”：在“劃塊”的基礎上，通過江面、一場四站、商圈、中小學等區域范圍形成防控面。

“筑體”：三環內主要道路及交叉路口，選取制高點布置視頻設備，通過視頻接力，形成城市上空“空中棋盤”立體監控，構筑立體化城市視頻監控體系。同時在重點區域使用混合現實技術，周邊每50米布設一個視頻監控槍機，結合4K高點高清攝像機，通過高低聯動的三維實景融合，構建三維實景融合監控[4]，實現對目標的全程無縫追蹤，高空全域覆蓋。

2. 拓展前端采集新維度

大數據發展日新月異，消防、水、電、燃氣、溫度、濕度、Wi-Fi嗅探、電子圍欄等數據的重要性日益增大，單一的視頻監控數據已無法滿足日益復雜的公共安全需求。武漢公安依托現有視頻監控系統，采用點位復用的方式，向前端智能采集、物聯網數據采集系統方向開始了新的建設與發展。

3. 構筑全天候雙光江面覆蓋

在漢口、武昌、漢陽江灘沿線按照鋸齒交叉覆蓋的原則，布置紅外、可見光設備，對長江核心（長江二橋至楊泗港長江大橋之間）江面進行紅外雙光全封控，對水域實現雙光全天候覆蓋。

（二）夯實加固傳輸通道和數據中心基礎保障

1. 全面轉型環狀網

按照前端接入及骨干網同步建設的總體思路，充分利用前期網絡光纖資源，依托5環21射建設視頻專網骨干網，實現由星狀網向環狀網的轉型，保障各區分局兩條以上物理接入鏈路。

2. 引入波分復用技術

隨著前端采集設備建設數量的增加，城市級視頻專網骨干鏈路的帶寬已超過10G并向更高發展，而鏈路跨度也在不斷增加，物理距離甚至超過了80km。因此大容量低衰耗長距離的波分利用技術[5]成為城市視頻監控專網建設的必要選擇。骨干傳輸網引入波分復用（WDM）大帶寬大容量設備，實現遠距離數據傳輸無衰減，雙纖容量由10G/40G向400G/800G及更高提升，提高骨干鏈路對視頻圖像業務的承載能力。

3. 構建IPv6網絡

針對互聯網協議第四版（IPv4）面臨網絡安全隱患大、服務質量難以保證等問題，對全市視頻監控系統進行IPv6升級改造，打造國內首個城域級IPv6網絡，推動視頻網向物聯網快速轉型。

4. 搭建多數據中心架構

進一步完善“一中心多匯聚”的數據匯聚解析架構，“一中心”是指以漢陽技術大樓為基礎，建設“武漢城市視頻監控中心”。以漢口片區市局機房、金銀湖電信機房為基礎，形成漢口片區視頻數據骨干匯聚點，形成網絡流量合理分流、主要數據互為備份的多數據中心架構。

（三）構建完善智慧應用體系

打造以視頻監控系統、視頻“互聯網+”平臺為基礎，視頻偵查作戰平臺、視頻實時對抗平臺為核心，以多網絡多系統多屏視頻偵查作戰艙為操作終端，以獵鷹警務移動端、警用無人機、移動采集單兵、室內三維實景現場勘查設備和視頻偵查車為線下端，集“線上到線下、空中到地面、網內到網外”的全方位立體式視頻智慧應用體系。

（1）構建蜂巢大數據平臺：引入最新的北斗統一時空編碼，研究基于SMT（空間-事件-時間）的蜂巢大數據平臺，對感知資源、感知目標、解析數據（人、車、Wi-Fi 等）進行統一管理，構建視頻感知時空大數據平臺，為發現犯罪線索趨勢及視頻軌跡偵測提供支撐。

（2）算法融合：搭建動、靜態人臉識別算法超市，全市形成架構統一、算法多樣、分級采集、數據融合的人臉識別解析應用架構，為全警提供一網布控的千萬級人像大數據分析處理能力。

（3）空中作戰：搭建國內首個全天候空地一體化警用無人機偵查作戰平臺，通過打造高速網絡、多維傳輸通道、全時空信息采集，實現空中應用平臺與各視頻應用系統無縫對接，創新空中偵查新模式，實現全天候空地一體化綜合作戰。

（4）互聯網應用：建設“互聯網+”平臺，整合社會面視頻資源，推進“雪亮工程”聯網共享。構建互聯網視頻偵查模塊，支撐實兵巡控、安保運維。

（5）直播警務：基于視頻巡控、視頻移動偵查等平臺，將警務視頻直播、短視頻發布納入警務實戰平臺，對空中、地面、手機、監控攝像采集到的視頻圖像進行播放，并與地面巡控力量相結合，實時支撐實兵巡控、安保運維、反恐維穩等警務工作。

（6）偵查研判：新建應急突發事件視頻調度平臺和街頭犯罪打擊平臺，完善案事件遠程會商調度系統，研究軌跡偵查平臺，實現視頻網各類感知數據流式實時解算，構建視頻大數據研判、軌跡分析預警模型。

（7）現場勘查：建設視頻現場勘查平臺，對天空、地面、室內、室外等地理信息數據及視頻監控數據進行匯聚整合、統一管理、分類展示，實現對視頻現場的數據采集、管理和應用。

（8）視頻中心：以視偵支隊巡控大廳為基礎，采用分步建設模式，建設武漢市城市視頻監控中心，逐步完善視頻監控綜合應用。

（四）建立視頻技戰法實戰模型

視頻偵查技戰法是以圍繞空間（Space）、事件（Message）、時間（Time）三要素進行的視頻追蹤為基礎，以關聯為核心，有效應用其他信息資源進行案（事）件偵查的一系列技術、方法、經驗的總結。以空間、事件、時間來構建案（事）件發生、發展過程，指導案（事）件偵查工作的模型，就是我們需要研究的空間-事件-時間模型，簡稱SMT模型。在應用系統建設中，以此模型為指導，以三要素之間兩兩結合的基本關系為基礎，遵循線頭、追蹤、關聯、歸檔的視頻偵查流程，實現由經驗總結向技戰法形成機理和構建實戰模型方向發展。

（五）提升安全運維精細化管理能力

在現有安全運維體系的基礎上，建立以虹膜識別技術為核心的安全認證新機制。虹膜識別是目前最精確、最難偽造的認證方式，針對現有數字證書認證存在的安全隱患問題，引入最新的基于芯片算法的虹膜認證機制，建立國內首個虹膜授權中心，全面提升身份認證等級。

按照“雪亮工程”視頻聯網共享、安全等保三級的要求，升級視頻專網安全防護體系。建設前端安全準入網關，綜合采集坐標、溫度、濕度等信息，建立與安全運維后臺的雙向認證機制，實現前端設備的可信安全接入，各類運維數據的實時監控采集。對標部、省考核要求，升級運維管理平臺，建立運維大數據分析模型，實現各類運維數據的一圖展現、綜合分析、全流程控制，提高安全運維工作的精細化管理水平。

三、以視頻為核心的智慧平安小區建設

隨著平安城市建設的深入，智慧平安小區建設將是下一步以視頻為核心的治安防控體系建設的著力點。

（一）梳理體系化理念

在建設理念上，通過構建形象化、體系化的“智慧平安樹”，統籌信息化建設應用，解決信息化建設內容繁雜、重點不突出、思路不清晰等問題，服務支撐智慧平安小區建設。

“智慧平安樹”樹根：利用公安信息網、視頻專網等網絡開展廣泛的多維數據信息采集；樹干：數據資源實時匯聚傳輸融通，成為精準防控源動力；樹枝：深入各項業務工作，創新實戰應用體系，健全配套機制，按照“打、防、管、控、服”五大應用板塊歸總，服務實戰。通過“水分蒸發”，基礎數據整合上公安云。通過警務云共享使用公安部、省廳、市局其他部門資源庫數據服務，對接市局各大綜合應用平臺，構建和諧共存、可成長、可持續發展的信息化生態圈，形成開放、可擴展的智慧警務體系。

（二）智慧平安小區建設規劃

1. 前端布局模型

（1）“沙漏”模型

在小區大門、停車場出入口、單元門處采用“沙漏”模型，布局前端設備建設，實現對智慧平安小區關鍵節點的全方位實時視頻監控。

（2）“圈、塊、格、點”布局模型

參考城市級視頻監控系統前端布局模型，在小區內部采用“圈、塊、格、點”布局模型建設前端采集設備。

“封圈”：針對目標小區周界，按照“沙漏”模型的布局方式進行前端點位部署，依托主要道路，對小區車庫進出口、人員進出口等關鍵點，進行卡口、視頻封控，掌握人、車、物進出社區信息，構筑小區邊界封控圈。

“切塊”：將“圈”中的小區按主要道路進行“切塊”，通過在小區主要道路上部署卡口和視頻攝像機，對小區各“塊”區域進行視頻全封控。

“分格”：在小區“塊”的基礎上，通過在交叉路口、小路、支路部署卡口和視頻攝像機，進一步織密小區監控“格”網。

“定點”：在小區內的各樓棟單元進出口、物業、車庫等重點部位，部署卡口和視頻攝像機，實現對小區重點區域全覆蓋。

（3）前端設備安全接入

參考城市級視頻監控系統，在前端網絡設備處配置安全運維可信認證網關設備，前端采集設備通過該設備接入網絡，防止非法接入，提高網絡接入的安全性。同時，創新研發了多維數據安全接入網關，以小區為單元，將小區局域網內居民基本信息、居民入住信息、門禁刷臉信息、機動車出入信息、周界防護、小區視頻監控、電子巡查、信息發布、緊急報警、消防能源監測、抓拍人像信息、樓棟信息等12類多維數據通過安全接入網關全面實時接入公安視頻專網。

2. 系統建設新思路

搭建智慧平安小區“三級平臺”，實現“四級應用”。結合市局治安管理支隊、分局和小區/警務室實際，依托視頻專網搭建三級工作應用平臺，構建三級聯網架構，依托新一代的人像識別、車牌識別、多維數據融合分析等技術，支撐市局、分局、派出所、小區四級應用。立足多網傳輸數據，小區本地存儲全量數據，圖片及結構化數據通過視頻網由分局平臺上傳至公安網市局平臺上云，視頻等非結構化數據通過視頻網由分局平臺上傳至視頻解析中心。通過前端感知、智能解析、實時傳輸等技術，實現智慧采集、關聯聚合、全景分析、實時預警、精準推送、在線監管，推動小區管理格式化、安防設施標準化、社區警務規范化。

四、結語

武漢公安智慧新視頻建設中，應遵循“智慧平安樹”的體系化建設思路，不斷優化前端“圈、塊、格、點、線、面、體”布局模型，夯實承載網絡、數據中心，深度創新視頻應用新思路、新思維，推動落實以視頻為核心的智慧平安小區建設規劃，構建立體化社會治安防控體系。