公安視頻偵查應(yīng)急臨控專用網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的研究

彭小平 劉凱 湖北省武漢市公安局

引言

隨著“3111試點工程”、平安城市、天網(wǎng)工程、雪亮工程等建設(shè)的不斷推進和深入，全國各省市公安機關(guān)基本上都建立了公共安全視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。根據(jù)聯(lián)網(wǎng)圖像資源、承載網(wǎng)絡(luò)、共享需求的不同，平臺分為視頻聯(lián)網(wǎng)平臺、視頻共享平臺兩大類。其中，聯(lián)網(wǎng)平臺在公安信息網(wǎng)內(nèi)部署，通過公安網(wǎng)直接與上級聯(lián)網(wǎng)平臺進行級聯(lián)，主要用于與同級共享平臺對接并整合公安網(wǎng)內(nèi)圖像、信息等資源，實現(xiàn)與公安網(wǎng)內(nèi)各業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)進行信息共享；共享平臺在視頻專網(wǎng)部署，主要用于統(tǒng)一管理視頻專網(wǎng)內(nèi)的圖像資源及匯接社會圖像資源。

但是，不管是公安網(wǎng)、視頻專網(wǎng)都是相對來說獨立的網(wǎng)絡(luò)，無法像互聯(lián)網(wǎng)那樣做到無處不在；同時基于安全出發(fā)，原先的臨控點位建設(shè)基本上依托于視頻專網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋或運營商VPN網(wǎng)絡(luò)而實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，選擇靈活性、進度高效性均無法保障。如何基于互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)安全、穩(wěn)定、可靠的視偵應(yīng)急臨控專用網(wǎng)絡(luò)，更好地服務(wù)警務(wù)實戰(zhàn)顯得十分必要和迫切。

一、現(xiàn)狀與需求

2019年以來，武漢市公安局隨著視頻三期項目及軍運會安保項目相繼開工，以視頻建設(shè)為基礎(chǔ)，不斷推進公安信息化建設(shè)，深入開展物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)應(yīng)用的探索研究，以視頻偵查技術(shù)手段為例，基本完成了由“圈、塊、格、點”到“圈、塊、格、點、線、面、體”的升級跨越。同時，武漢視偵“視頻解析中心”、“視頻共享平臺”、“視頻偵查作戰(zhàn)平臺”三大應(yīng)用平臺“鐵三角”也建成并投入實戰(zhàn)應(yīng)用。湖北省廳在武漢市公安局視頻偵查支隊掛牌成立了“全省R識別比對破案支撐點”，視頻偵查技術(shù)一級實驗室建設(shè)工作也即將完成，視頻偵查技術(shù)手段戰(zhàn)斗力得到空前提升。以“R識別技術(shù)”（即人臉識別技術(shù)，是一種運用人工智能深度學(xué)習(xí)，對人臉面部生物特征進行包括圖像攝取、人臉定位、圖像預(yù)處理以及識別實現(xiàn)身份確認或者查找的技術(shù)）為代表的視偵專業(yè)技術(shù)手段得以普遍應(yīng)用，成為全市公安機關(guān)維穩(wěn)處突、破案打擊、治安管理、為民服務(wù)等公安業(yè)務(wù)的重要支撐。以2019年為例，截至11月底，全市公安機關(guān)運用視頻圖像比對抓獲“盜、搶、騙”嫌疑人1750余人，自7月底運用視頻偵查技術(shù)支撐公安部“云劍”行動追逃工作以來，半月內(nèi)就抓獲網(wǎng)上逃犯近60人，平均每日抓獲逃犯4人。

視頻偵查技術(shù)手段應(yīng)用成效凸顯的同時，技術(shù)支撐需求也與日俱增。

從需求單位來看：除全市公安機關(guān)各分局、業(yè)務(wù)單位，省內(nèi)兄弟單位，政府（軍隊）部門、司法部門、監(jiān)察機關(guān)等均有此類支撐需求；

從需求手段來看：視頻查看調(diào)取、R識別及軌跡排查、視頻資料增強處理、視頻設(shè)備臨控安裝等需求量較大；

從需求事項來看：維穩(wěn)處突、臨控任務(wù)、執(zhí)法辦案、服務(wù)群眾支撐工作需求較大。

需求面的不斷拓寬和實戰(zhàn)、實效要求的不斷提高，促使公安科技工作者不斷在實戰(zhàn)中總結(jié)經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)問題，探索創(chuàng)新。目前來看，視頻偵查業(yè)務(wù)工作能夠滿足日常業(yè)務(wù)及公安實戰(zhàn)要求，但是，視頻偵查技術(shù)的深度應(yīng)用仍需加強。以視頻專網(wǎng)為基礎(chǔ)的三大應(yīng)用平臺及R識別技術(shù)應(yīng)用平臺在工作中發(fā)揮了巨大成效，但專網(wǎng)以外視頻監(jiān)控、智能感知設(shè)備及視偵專業(yè)設(shè)備的應(yīng)用，因網(wǎng)絡(luò)安全和數(shù)據(jù)接入的要求限制，無法有效與視頻專網(wǎng)內(nèi)大量結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)碰撞分析，導(dǎo)致前端感知采集設(shè)備與解析中心之間鏈路不暢，數(shù)據(jù)隔斷，效能降低。

綜上，目前全市視頻基礎(chǔ)建設(shè)及應(yīng)用平臺均已形成規(guī)模，達到高效高能的實戰(zhàn)標(biāo)準(zhǔn)，各類前端設(shè)備配備充足，但無法形成一個由外（互聯(lián)網(wǎng)）至內(nèi)（視頻專網(wǎng)）的安全、穩(wěn)定、高效的數(shù)據(jù)鏈路，直接影響了視頻偵查技術(shù)手段戰(zhàn)斗力，特別是針對維穩(wěn)處突、應(yīng)急響應(yīng)的急難險重工作任務(wù)的實戰(zhàn)效能。因此，探索建設(shè)視頻偵查應(yīng)急臨控專用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是大勢所趨，勢在必行。

二、視頻偵查應(yīng)急臨控專用網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)

（一）建設(shè)思路

2019年6月以來，通過引入“互聯(lián)網(wǎng)+”思維，圍繞“視頻偵查應(yīng)急臨控專用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境建設(shè)”，在充分調(diào)研聯(lián)網(wǎng)及共享平臺當(dāng)前建設(shè)情況的前提下，支隊組織相關(guān)建設(shè)、應(yīng)用大隊及技術(shù)合作單位，走訪了相關(guān)分局、市局相關(guān)業(yè)務(wù)部門，開展了需求調(diào)研、可行性評估、技術(shù)測試等環(huán)節(jié)工作，初步探索形成了“通過視頻偵查應(yīng)急臨控專用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境建設(shè)，推進視頻偵查手段的深度應(yīng)用”的工作思路。

一方面，可通過視頻偵查應(yīng)急臨控專用網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)，對視頻、圖片、信令等各類數(shù)據(jù)制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)并開放接口，以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)承載網(wǎng)絡(luò)，使得在針對不同場景下的臨控點位可根據(jù)實際情況選擇對應(yīng)的前端感知采集設(shè)備；另一方面，后續(xù)可以接入海量的小微企業(yè)、物業(yè)社區(qū)、商鋪超市、娛樂場所以及民用安防視頻資源，在獲得用戶授權(quán)后可通過視頻共享平臺對此類視頻資源、圖片等數(shù)據(jù)資源進行聚集統(tǒng)一管理及應(yīng)用，在不增加投資的前提下，極大豐富公安機關(guān)獲得社會數(shù)據(jù)資源的手段，助力立體化治安防控系統(tǒng)建設(shè)。

（二）建設(shè)設(shè)計

視頻偵查應(yīng)急臨控專用網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的主要內(nèi)容分為網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和設(shè)備接入兩個部分。

1.網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的主要任務(wù)是建設(shè)一條由外至內(nèi)的專用網(wǎng)絡(luò)，前端感知采集設(shè)備的數(shù)據(jù)由互聯(lián)網(wǎng)接入視頻專網(wǎng)，實現(xiàn)網(wǎng)外采集，網(wǎng)內(nèi)應(yīng)用。主要的方式是部署數(shù)據(jù)及視頻“擺渡”平臺，前端感知采集設(shè)備數(shù)據(jù)通過多種網(wǎng)絡(luò)（5G網(wǎng)絡(luò)、4G網(wǎng)絡(luò)、有線/無線寬帶網(wǎng)絡(luò)、專線網(wǎng)絡(luò)等）將數(shù)據(jù)資源統(tǒng)一接入至互聯(lián)網(wǎng)擺渡服務(wù)器，經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)安全邊界單向傳輸至視頻專網(wǎng)，在保障視頻專網(wǎng)信息安全基礎(chǔ)上，將數(shù)據(jù)及視頻等信息資源接入視頻專網(wǎng)內(nèi)各應(yīng)用系統(tǒng)平臺使用。

（1）視頻偵查應(yīng)急臨控專用網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)

視頻偵查應(yīng)急臨控專用網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)基于Linux平臺開發(fā)，采用微服務(wù)架構(gòu)高并發(fā)高可用，具備強大的數(shù)據(jù)吞吐擺渡轉(zhuǎn)發(fā)能力，支持GB/T 28181、GA/T 1400、HTTP、FTP等協(xié)議進行視頻、圖片等數(shù)據(jù)資源傳輸，提供標(biāo)準(zhǔn)API接口，具備足夠的開放性和開放能力。

（2）數(shù)據(jù)安全性

視頻、圖片、數(shù)據(jù)等進入視頻偵查應(yīng)急臨控專用網(wǎng)絡(luò)后通過視頻安全邊界、數(shù)據(jù)安全邊界接入公安視頻專網(wǎng)。

所有數(shù)據(jù)資源均單向傳輸，通過安全網(wǎng)閘邊界系統(tǒng)實現(xiàn)與公安視頻專網(wǎng)間的物理隔離和數(shù)據(jù)安全交換共享，保證公安視頻專網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)邊界安全，確保不因外部網(wǎng)絡(luò)的接入產(chǎn)生安全風(fēng)險。同時，采用入侵防御、漏洞掃描、Web防護、安全審計等多種安全措施，保證視頻偵查應(yīng)急臨控專用網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)應(yīng)用安全，確保視頻圖像數(shù)據(jù)不會發(fā)生外泄。

為了安全和便于管理，需要將MAC地址與端口進行綁定，即MAC地址與端口綁定后，該MAC地址的數(shù)據(jù)流只能從綁定端口進入，不能從其他端口進入。該端口可以允許其他MAC地址的數(shù)據(jù)流通過。即，將視頻終端的MAC綁定到平臺中，才能上傳數(shù)據(jù)、圖片或視頻。

（3）加密手段

視頻，采用RTMP/RTMPT/RTMPE加密；RTMP是Real-Time Messaging Protocol（實時消息傳送協(xié)議）的縮寫，它是播放器和服務(wù)器之間音頻、視頻和數(shù)據(jù)傳輸開發(fā)的協(xié)議。RTMPT是RTMP的變種，此協(xié)建立在HTTP協(xié)議之上，是通過HTTP封裝后的RTMP協(xié)議，RTMP的變種；RTMPE是一個加密版本的RTMP，和RTMPS不同的是RTMPE不采用SSL加密，RTMPE加密快于SSL，并且不需要認證管理。

圖片，先將二維圖片轉(zhuǎn)換成一維數(shù)據(jù)，再采用傳統(tǒng)加密算法進行加密。與普通的文本信息不同，圖片具有時間性、空間性、視覺可感知性，還可進行有損壓縮，這些特性使得為圖片設(shè)計更加高效、安全的加密算法成為可能。總結(jié)起來，圖片加密技術(shù)的概念是：利用數(shù)字圖片的特性設(shè)計加密算法，以提高加密的安全性和運算效率的一種技術(shù)。圖片加密技術(shù)可分為兩類，即空域圖片加密技術(shù)和壓縮圖片加密技術(shù)。

空域圖片加密技術(shù)在未壓縮的圖片上進行加密，其特征是將圖片看作二維數(shù)據(jù)進行操作。空域圖片加密技術(shù)的典型方法是采用離散混沌加密技術(shù)。

壓縮圖片加密技術(shù)則基于某種壓縮格式或壓縮技術(shù)進行加密，如JPEG、算術(shù)編碼、小波壓縮技術(shù)等。

數(shù)據(jù)，對關(guān)鍵性、敏感性的數(shù)據(jù)采用國密算法SM4進行加密；此算法是一個分組算法，用于無線局域網(wǎng)產(chǎn)品。該算法的分組長度為128比特，密鑰長度為128比特。加密算法與密鑰擴展算法都采用32輪非線性迭代結(jié)構(gòu)。解密算法與加密算法的結(jié)構(gòu)相同，只是輪密鑰的使用順序相反，解密輪密鑰是加密輪密鑰的逆序。

（4）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

說明：

·各種視頻終端通過互聯(lián)網(wǎng)將相關(guān)數(shù)據(jù)、圖片、視頻上傳到指定IP、端口；

·經(jīng)過硬件防火墻過濾，再將信息流傳至單向擺渡網(wǎng)閘(入)；

·經(jīng)路由器傳至加解密服務(wù)器加密，并經(jīng)管理服務(wù)器調(diào)試到相關(guān)職能服務(wù)器中；

·另外，內(nèi)部專網(wǎng)客戶端需訪問資源時，由路由器將已解密后的信息流傳至單向擺渡網(wǎng)閘（出）；

·再經(jīng)集線器發(fā)至指定內(nèi)部客戶端。

2.設(shè)備接入

以“專用網(wǎng)絡(luò)”為基礎(chǔ)，選擇各類前端感知采集設(shè)備。如高清、星光、紅外等攝像機前端，智能感知設(shè)備及其它專業(yè)采集設(shè)備。按任務(wù)需求，選擇適當(dāng)外場感知采集設(shè)備，快速搭建工作環(huán)境，實現(xiàn)視頻、臨控等機動任務(wù)。

（1）視頻接入

臨控選用的感知采集攝像機均要求支持GB/T 28181協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，直接接入在互聯(lián)網(wǎng)視頻基礎(chǔ)接入平臺后，通過視頻安全邊界接入公安視頻專網(wǎng)與視頻共享平臺對接，實現(xiàn)統(tǒng)一應(yīng)用；同時，可再通過視頻安全邊界接入公安網(wǎng)視頻聯(lián)網(wǎng)平臺，實現(xiàn)社會資源面向公安各警種的綜合應(yīng)用。

（2）數(shù)據(jù)接入

對非視頻類的信息制定了請求方式為post的統(tǒng)一接口要求，圖片、傳入?yún)?shù)等進行標(biāo)準(zhǔn)一致性規(guī)范。對結(jié)合實戰(zhàn)需求經(jīng)常使用的前端感知采集設(shè)備進行了接口聯(lián)調(diào)，實現(xiàn)最大限度跨系統(tǒng)、跨廠家的信息整合和共享。

3.與其他系統(tǒng)的對接應(yīng)用

完成將智能感知采集設(shè)備的抓拍圖片、點位信息、抓拍時間等數(shù)據(jù)與應(yīng)用平臺A、應(yīng)用平臺B等R識別技術(shù)平臺的對接，將通過專用網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)幕ヂ?lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)均已提供給相應(yīng)的應(yīng)用平臺使用，實現(xiàn)了信息整合和共享；同時也在同步測試通過專用網(wǎng)絡(luò)“視頻”類接入的可靠穩(wěn)定性，實現(xiàn)與視頻共享平臺的對接。

（三）實戰(zhàn)案例

1.互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器

·現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)發(fā)送到視偵互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器

調(diào)用功能接口時候，通過Spring的AOP同步執(zhí)行，將接口傳遞的數(shù)據(jù)寫入txt文件，放在視偵視頻專網(wǎng)服務(wù)器的指定目錄下

2.視頻專網(wǎng)服務(wù)器

·視頻專網(wǎng)服務(wù)器讀取數(shù)據(jù)保存

邊界系統(tǒng)會將互聯(lián)網(wǎng)的txt數(shù)據(jù)文件傳送到視頻專網(wǎng)的指定文件夾下，通過定時任務(wù)，讀取數(shù)據(jù)文件并判斷數(shù)據(jù)類型，保存到數(shù)據(jù)庫。

·設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和圖片傳入其他平臺

視偵互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器的圖片和數(shù)據(jù)會通過數(shù)據(jù)邊界服務(wù)器傳送到視頻專網(wǎng)服務(wù)器的指定路徑，并啟用定時任務(wù)，每分鐘掃描一次該路徑下的文件夾，每個文件夾名對應(yīng)一臺設(shè)置的唯一標(biāo)識符（設(shè)備SN或MAC地址或其他）。根據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用的實際情況設(shè)置不同的規(guī)則將數(shù)據(jù)傳輸至各視頻專網(wǎng)內(nèi)的各專業(yè)應(yīng)用子系統(tǒng)，應(yīng)用截圖如圖3所示。

·設(shè)備實時視頻接入視頻共享平臺

臨控的實時視頻圖像會通過互聯(lián)網(wǎng)視頻匯接系統(tǒng)基于GB/T 28181要求通過視頻邊界服務(wù)器單向傳輸安全接入視頻專網(wǎng)內(nèi)的視頻共享平臺，使得臨控點位能與視頻專網(wǎng)內(nèi)大量結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)碰撞分析，實現(xiàn)統(tǒng)一應(yīng)用，提高實戰(zhàn)效能，應(yīng)用截圖如圖4所示。

三、測試工作成果

一是基本完成互聯(lián)網(wǎng)至公安視頻專網(wǎng)“擺渡”平臺的搭建。已在支隊機房內(nèi)架設(shè)了4臺服務(wù)器硬件設(shè)備，可將數(shù)據(jù)、視頻信息安全可靠高效地單向傳輸至視頻專網(wǎng)，共享給內(nèi)網(wǎng)內(nèi)已建設(shè)的各項專業(yè)平臺使用。互聯(lián)網(wǎng)至公安視頻專網(wǎng)“擺渡”平臺的建設(shè)用以解決支隊在維穩(wěn)處突、臨控任務(wù)、執(zhí)法辦案等工作開展過程中視頻專網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)資源覆蓋不全而導(dǎo)致監(jiān)控點位與各專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)平臺鏈路不暢、數(shù)據(jù)隔斷的問題；同時可有效避免互聯(lián)網(wǎng)與視頻專網(wǎng)直接連接，對視偵專網(wǎng)及公安內(nèi)網(wǎng)的安全造成極大危險的可能性。

二是完成了安全邊界接入。目前，智能感知采集設(shè)備的抓拍圖片、試點“智慧平安小區(qū)”的門禁、通行等數(shù)據(jù)均已正常通過安全邊界接入方式，由互聯(lián)網(wǎng)傳輸至公安視頻專網(wǎng)。

三是完成了應(yīng)用平臺的對接。完成將智能感知采集設(shè)備的抓拍圖片、點位信息、抓拍時間等數(shù)據(jù)與視頻解析中心內(nèi)的R識別技術(shù)應(yīng)用平臺的對接，將通過專用網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)幕ヂ?lián)網(wǎng)抓拍數(shù)據(jù)均已提供給相應(yīng)的應(yīng)用平臺使用，實現(xiàn)了信息整合和共享；同時也在同步測試通過專用網(wǎng)絡(luò)“視頻”類接入的可靠穩(wěn)定性，實現(xiàn)與視頻共享平臺的對接。

四是完成了前端接入的測試。已結(jié)合實戰(zhàn)需求對部分前端設(shè)備（如R識別技術(shù)抓拍攝像機、警用智能眼鏡、警用車載卡口系統(tǒng)等）進行接入測試，將各類數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化處理，實現(xiàn)最大限度跨系統(tǒng)、跨廠家的信息整合和共享。

五是進行了實戰(zhàn)測試。根據(jù)辦案需求完成一路智能感知臨控點位的安裝建設(shè)，對目標(biāo)人員住處開展R識別技術(shù)臨控。經(jīng)實戰(zhàn)應(yīng)用，抓拍圖片數(shù)據(jù)能接入至視頻專網(wǎng)內(nèi)的R識別技術(shù)平臺，實現(xiàn)布控及報警。

四、結(jié)語

根據(jù)目前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的搭建及數(shù)據(jù)接入情況來看，此應(yīng)用方案符合公安部網(wǎng)絡(luò)安全標(biāo)準(zhǔn)，能夠有效健全視頻偵查實戰(zhàn)中網(wǎng)絡(luò)傳輸應(yīng)用，使傳輸方式更完善，前端設(shè)備接入更豐富，可實現(xiàn)的實戰(zhàn)應(yīng)用方案更全面。依托武漢視偵“視頻解析中心”“視頻共享平臺”“視頻偵查作戰(zhàn)平臺”、三大應(yīng)用平臺，進一步提升視頻偵查實戰(zhàn)特別是視頻應(yīng)急臨控任務(wù)的實戰(zhàn)效果。

此網(wǎng)絡(luò)搭建近兩年來，在國保、經(jīng)偵、刑偵、禁毒等40余起重點案件及重點人員管控實戰(zhàn)中應(yīng)用，發(fā)揮了重要作用。同時利用此網(wǎng)絡(luò)環(huán)境搭建測試平臺，廣泛開展前端測試，引入一批實戰(zhàn)、實用、實效的高新技術(shù)裝備，不斷提升視偵技術(shù)手段戰(zhàn)斗力。通過網(wǎng)絡(luò)“由外至內(nèi)”數(shù)據(jù)接入的實現(xiàn)，探索社會信息資源（如民政、醫(yī)療、金融等行業(yè)數(shù)據(jù)，智慧平安小區(qū)數(shù)據(jù)等）的接入利用，不斷豐富視偵基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的整合和深度挖掘。