基于多維數據智能感知的公安信息化應用研究

◆朱颮凱 劉三滿 楊俊斌

（山西警察學院 山西 030401）

隨著大數據技術[1]，人工智能，云計算和區塊鏈等技術的不斷發展，物聯網技術在經歷了數次變革之后，已經成為物理世界與網絡世界連接的有效橋梁[2-3]。物聯網相關技術在公共安全領域實現了對人，對物，對案件的有效網絡接入，例如：人員管理、資產管理、信息溯源、非現場執法、全程追蹤等[4]。如何有效地利用物聯網智能感知技術，實現警務技術中對案件、人員、物品信息的實時收集、動態管控和警情預判，提升公安機關的實戰能力，促進警務之間的多方面聯動和協同作戰，構建主動防控、精準打擊和有效預測體系[5]。

物聯網技術已經成為公安信息化建設過程中的數據獲取、快速反應、合成作戰、信息支撐和綜合管理的核心技術。現階段我國警力不足，信息化建設程度較犯罪分子層出不窮的犯罪手段相對滯后。同時，如何將物聯網體系結構與公安系統有效結合，實現網絡的有效連接、信息數據的共享、多種設備的智能兼容等工作的實施。因此，將智能感知技術引入公安物聯網技術信息化建設中，對整體公安物聯網信息建設框架進行研究。

1 國內外相關研究

Ahmed 研究員研究城市物聯網的公安信息化傳輸問題，提出一種新的方案，將居民家中的各種傳感數據傳輸到街道主中心，通過因特網將數據轉發到警務處，實現了社區警務對居民日常傳感數據的掌握[6]。Dandala 教授將車輛信息數據傳輸至警務處，并提醒警察巡邏檢測該車輛，減少了由于車輛異常導致交通事故造成人員的傷害[7]。Dashora 等研究者利用物聯網技術，在汽車內設計事故觸發設備裝置，當駕駛員駕駛車輛發生事故且駕駛員無法及時呼叫救護車時，該報警裝置觸發醫院報警器[8]。公安部一所實現了物資的動態監管[9]。南京市公安局將物聯網技術與交通管理局數據進行深度融合，促進了智能交通時代的到來，為群眾出行提供了便利[10]。公安監所實現了全方位立體監控[11]。國內外研究團隊大多關注如何利用現有物聯網技術提高公安信息化程度，但是對于物聯網的核心環節感知部分研究較少，在公安物聯網應用的首要環節，信息感知層面缺少了信息獲取的豐富度和實時性。

2 建設的必要性

我國物聯網建設起步較晚，尤其是物聯網在公安信息化建設應用還未到成熟期。公安警務對數據的實時獲取要求較高，單一的數據獲取模式無法滿足現階段復雜案件的處置，高效利用數據能夠提高公安機關的戰斗力，提高公安工作的智能化水平，大幅度提高公安機關的動態管控能力。如果不及時利用新技術提高公安機關的作戰能力，公安工作將面臨更多的挑戰和越來越多的風險。

（1）物聯網技術可以提高數據獲取的豐富性。物聯網感知技術能夠實時地將感知數據有效傳回，多種感知技術相互應用，彼此相互支撐。當傳輸數據與數據庫中的敏感數據自發碰撞產生交集時，自動觸發報警。相比傳統的人工監測或事后數據分析，感知技術將豐富數據傳回有效支撐了數據平臺，從單一感知提升為立體感知。（2）物聯網技術提高數據傳輸的時效性。隨著部署節點的增多，物聯網技術感知的范圍越來越大，對于區域內基本無死角，相比傳統的視頻傳輸，不受視距干擾。節點之間利用多跳自組網的傳輸方式，實時地將感知數據發回。相比傳統的逐級上報，物聯網技術實現了智能化的實時感知，數據傳輸，自動識別，自動監控等。（3）物聯網技術能夠快速形成合成作戰。公安中各個警種能夠通過實時數據共享各類信息，對人員、裝備、技術手段形成協同作戰優勢。

3 多維智能感知的公安信息化建設

從公安信息化建設的需求分析出發，重點關注“人、物、案件”等信息，利用傳感數據和公安信息網絡內部資源，對相關信息實現智能信息采集，采集數據高效傳輸，對數據進行清洗，融合，挖掘和分析，提高各個業務系統之間的相關性，公安物聯網相比傳統的物聯網在技術架構和網絡架構都相似，公安數據屬于特有數據，其子系統繁雜，各系統都是獨立部署，導致總系統部署龐大，對數據的安全性，數據的全面性，和信息的關聯性方面都有較高要求，多維數據智能感知的公安信息化系統建設框架如圖1。

圖1 建設框架

（1）在信息感知層面，感知識別是物聯網的核心技術，利用傳感設備對物質性質、環境狀態、行為模式等開展實時，長期的信息獲取，增加信息的豐富程度和時效性。很多節點是一次部署終身使用，為了提高感知設備的利用程度，系統根據數據接收的時效性要求，分別采用有源和無源設備來進行部署。有源設備自身攜帶電池，傳輸數據量高，信息交換頻繁，能夠實時地將感知數據，通過多跳的傳輸方式將數據發回。無源設備自身不攜帶電池，依靠接收器定期靠近無源設備，無源設備利用反向散射的通信方式，將感知數據發回至接收處。無源設備適用于對數據傳輸要求不高的場景，無源設備價格低廉，適合廣泛部署，且能夠實現抗油污、夜間識別等。

（2）在網絡傳輸層面，感知的數據通過網絡實時傳輸，網絡的暢通保證了數據傳遞的效率。在傳輸數據時，要將發生傳輸擁塞的可能性考慮在內。公安數據傳輸發生擁塞帶來的后果不可估量。同樣是視頻數據，利用有線網絡傳輸和利用無線網絡傳輸所遵守的協議不同。當大量數據同時并發傳輸時，需要將重要的數據提高其優先級，降低緩存數據和不重要數據傳輸的優先級。目前物聯網技術還需要進一步發展，公安每個管轄區域內的自然環境和基礎設施條件有很大區別，隨著各種感知單元的增加，大規模部署的節點顯然不適合采用傳統的數據感知方法，需要對有源節點數據多跳傳輸采用傳統的沖突避免機制帶來的信道利用率下降的問題，利用沖突容忍思想適用于有源節點并發數據智能感知方法；針對無源節點在感知中抗干擾性差的問題，利用節點狀態結合簇的特點，實現無源節點智能感知收集方法。

（3）在服務支撐層面，服務支撐層承擔著重要的作用，在高性能技術和海量數據存儲技術的推動下，服務支撐層將數據高效、可靠地組織起來，為上層決策應用提供數據支撐。有些視頻數據如果不加選擇地實時發回，勢必會產生大量的無效數據。一方面降低了數據的有效性，一方面又占據了網絡帶寬，影響其他數據的傳輸。所以，服務支撐層面與感知層面要協調工作，很多數據在前端處理，傳輸到后端只是重要數據，變化數據或是異常數據等。這其中涉及邊緣計算，尤其是輕量級的智能邊緣計算的有效利用，會較少數據傳輸的載荷。

（4）在應用決策層面，變“信息研判”為“情報生成”，以“警情”為中心，實現對物品管理，預警調度，信息實時采集與動態引導，為管理部門的決策應用提供幫助，感知數據高效傳輸到應用決策層，能夠極大地縮短各個指令發布時間，提高指揮室指揮效率，為突發事件的快速處置贏得了寶貴時間。應用層接收到的數據都是處理過的高質量數據，方便決策者對案發現場實時情況掌握，實現統一的決策部署和指令傳輸到各層級。

以上體系建構之間存在緊密的聯系，重點是在信息感知層，如何能夠實現信息的智能感知，在保證傳輸實時的基礎上，減少信息冗余。同時，感知的信息通過前端有效處理，做到智能感知，即感知傳輸的數據都是有用數據，價值密度低的數據已經在前端處理完畢。數據在傳輸的過程中要保證數據傳輸的安全性，不被非法數據劫持，同時加強公安、檢察院、法院之間數據傳輸的有效閉環，即多家單位對數據共同監管，共同利用，共同管理，共享共贏。公安機關執法更加規范化，各個職能機構合理有效利用平臺能夠推進執法全流程化管理服務層面，如何能夠將數據之間的關聯性更好地結合，如何深層次地挖掘數據背后的關系。應用決策實現動態引導，情報生成，警情研判，有效為公安機關案件處置提供有力保障。將并發思想引入有源節點智能感知中，使并發節點的數量維持在紅利區間，降低了節點之間的惡性競爭；將聚類分簇算法引入無源節點智能感知中，使無源節點在復雜環境下依然能夠實現信息感知，運用感知技術實現人和物，物和物訊信息的交融，進一步推動物聯網技術在公安偵查工作的應用。在同一層面上，數據為不同技術間的互補提供支撐；在不同層面上，數據為各種技術提供配置和組合，從而實現“縱向聯通，橫向共享”的信息化建設框架體系。

4 總結展望

物聯網中多維度智能感知將數據感知、傳輸、處理、研判、存儲等技術能夠應用于公安信息化建設，提升了警務信息實時獲取能力和實戰能力，促進各警種有效聯動形成高效協同作戰、主動防控和精準打擊。在將物聯網技術在公安信息化應用的同時，要將物聯網中數據的多源異構，傳輸協議的多樣性和節點算力有限等缺陷考慮在內。未來企業高校和公安需要加大合作利用尤其是重點研發智能終端感知，制作特定類型節點感知信息收集，有效提高公安數據獲取的有效性，形成多節點協同作業，早日實現公安警務智能化。