基于5G技術的城市管理移動視頻監控系統的應用

張俊哲 吳勝華 王駿哲 賈強

摘要：隨著網絡技術的發展，移動視頻監控系統已成為城市管理中必不可少的手段。5G技術的快速發展，為城市管理移動視頻監控系統的應用提供了更廣闊的發展空間。因此，本文闡述了5G技術，分析了5G技術下的城市管理移動視頻監控系統的結構，并論述了5G技術對城市管理移動視頻監控系統的促進作用。

關鍵詞：5G技術;城市管理;移動視頻監控系統

中圖分類號：TP311 ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）31-0125-02

Application of Mobile Video Surveillance System for Urban Management based on 5G Technology

ZHANG Jun-zhe， WU Sheng-hua， WANG Jun-zhe， JIA Qiang

（Radar NCO School of Air Force Early Warning Academy， Wuhan 430345， China）

Abstract： With the development of network technology， mobile video surveillance systems have become an indispensable means for urban management. The rapid development of 5G technology provides a broader development space for the application of urban management mobile video surveillance systems. Therefore， this article expounds 5G technology， analyzes the structure of urban management mobile video surveillance system with 5G technology， and discusses the promotion of 5G technology for urban management mobile video surveillance system.

Key words： 5G Technology; Urban Management; Mobile Video Surveillance System

近年來，隨著城市經濟與城市建設的快速發展，環衛和執法車輛等城市管理裝備一直在持續增加，而現有的城市管理指揮體系缺乏有效的信息化手段進行支撐，城市管理工作面臨著網格化定位不準、執法指令下達滯后、實時監控困難、協同作戰不力、現場反應被動等問題。基于5G技術下的移動視頻監控技術可以幫助城市管理人員及時將管理監督工作中的前端圖像回傳到監控中心，使監控中心對現場管理的各項舉動實現有效的實時監控[1]。一方面，對于管理者來說，城市管理移動視頻監控系統可以有效解決對一線城市管理人員的監督問題，客觀記錄城市管理現場的全景信息，為后期追責提供視頻證據。另一方面，對于被管理者而言，移動視頻監控系統可以實現事故發生后的現場搜索、圖像記錄等功能，便于保障自身利益。因此，基于5G技術的城市管理移動視頻監控系統不僅能夠有效解決目前城市管理工作中的監督問題，幫助提高城市管理工作效率，同時也有助于提升城市安全系數。

1 5G技術

5G，即第五代移動通信技術，相比于前四代移動通信技術而言，5G技術具備更強的網絡能力、基礎共性能力和行業共性能力。

1.1 5G網絡能力

5G網絡能力主要體現在三個方面：增強型移動寬帶（eMBB，簡稱大帶寬）、海量機器類通信（mMTC，簡稱大連接）及低時延高可靠通信（uRLLC，簡稱低時延）。大帶寬主要滿足用戶對高數據速率的業務需求，大連接使5G具備面向物聯網業務的能力，低時延是5G區別于前四代移動通信技術的差異化能力。

1.2 5G基礎共性能力

5G技術的基礎共性能力包括人工智能、物聯網、云計算、大數據和邊緣計算五種能力。物聯網是將各種信息傳感設備互聯起來形成的網絡，云計算為物聯網平臺和大數據提供基礎的存儲和計算能力，為人工智能算法提供強大的人工智能計算能力，人工智能是對人類智能的啟發式模擬，大數據是需要專門軟件處理的海量規模的數據，邊緣計算將遠離用戶的云端存儲和計算能力向用戶邊緣遷移，為 5G 應用提供比云計算更低時延的能力。

1.3 5G行業共性能力

5G技術的行業共性能力包括超高清視頻、視頻監控、VR/AR、無人機、機器人等。超高清視頻的典型特征就是高速率與大數據量，按照產業主 流標準，4K、8K視頻傳輸速率一般在50Mbps與200Mbps 以上，4G 網絡已無法完全滿足。5G網絡的大帶寬能力成為解決該場景需求的有效手段。視頻監控能通過攝像頭和傳輸網絡，將采集的視頻信息傳送到視頻監控云平臺或邊緣計算平臺（提升響應時間），與人工智能融合，可用于目標與環境識別。VR/AR是近眼現實、感知交互、渲染處理、網絡傳輸和內容制作等信息 技術相互融合的產物。5G 網絡賦予無人機超高清視頻傳輸（50-150Mbps）、低時延控制（10-20ms）、遠程聯網協作和自主飛行等重要能力，可以實現對無人機設備的監視管理、航線規范、效率提升。

目前，國內安防產業快速向規模化、自動化、智能化轉型升級，而安防產業的核心系統——視頻監控系統利用5G的大帶寬和低時延能力，結合邊緣計算等技術，可以有效地改善傳統視頻監控系統反應遲鈍、監控效果差等問題，以更快的速度提供更加精確的監控數據[2]。同時，5G的大連接能力也使得視頻監控范圍進一步擴大，通過機器人、無人機等方式獲取更豐富的監控數據，為城市管理部門提供更周全、更多維度的參考數據。

2 5G技術下城市移動管理視頻監控系統的應用構成

本系統主要包括前端采集設備、傳輸網絡、監控運營平臺三部分。如圖1所示。

2.1 前端采集設備

本系統前端采集設備主要對城市管理過程中的音頻和視頻進行采集，并通過5G網絡上傳到監控中心。其由支持國標視頻專網的多媒體信息終端、數字式云集群指揮調度終端、多媒體信息傳輸模塊、車載前端數據集控終端四部分組成。

2.1.1多媒體信息終端

通過車載高線攝像機、音視頻編解碼模塊、加速度數據采集模塊和無線傳輸模塊等相關的無線數字視頻傳輸功能可以將管理現場實時的音頻視頻等數字化信息通過多媒體信息傳輸模塊傳輸至監控平臺，使得監控平臺可以實時觀察管理現場。

2.1.2數字式云集群指揮調度終端

通過數字式云集群指揮調度終端中內置的定位模塊，獲取車輛當前的位置信息，包括當前經緯度、當前速度、當前工作速度矢量方位角、當前時間等傳輸至平臺。

2.1.3多媒體信息傳輸模塊

多媒體信息傳輸模塊將現場音頻經由數字化處理壓縮的方式通過視頻專網將語音信息傳輸至監控平臺，并形成全雙工的云集群對講功能。

2.1.4 車載前端數據集控終端

根據車輛移動監控的實際需求特別定制的數據集控終端配有無線數據傳輸通道，可以通過5G網絡進行數據傳輸，保證城市管理車輛在移動過程中數據、語音和視頻的正常通信。

2.2 傳輸網絡

城市管理移動視頻監控系統中，傳輸網絡的主要作用是實現前端設備和監控平臺之間的有效連接。由于傳輸網絡需要傳輸各類音頻和視頻信號以及動態圖像信號，而這一類信號普遍信息量大、實時性強、頻帶較寬，因此需要大帶寬、低時延和穩定性強的傳輸網絡。隨著5G技術的發展，傳輸網絡通過超密集異構網絡、自組織網絡、信息中心網絡等技術極大提高其在傳輸過程中的靈活性、傳輸速率和網絡覆蓋范圍，從而使得信息傳輸更便捷和安全[3]。本系統中的傳輸網絡由信號放大器、光纖和接口等部分組成，通過數據網和交換網對信息進行傳輸和交換，5G網絡技術提升了信息處理的質量和效率。

2.3 監控運營平臺

監控運營平臺在城市管理移動視頻監控系統中主要起到管理和協調的作用，是整個監控系統的核心。平臺的主要功能包括實時監控、音頻視頻存儲管理、移動偵測以及遠程對講等。5G技術的大帶寬、低延時和大數據可以使城市管理視頻監控系統突破有線網絡無法達到的帶寬限制，大幅度降低了網絡布線的高額成本，實現實時監控功能，打破圖像、音頻及視頻的同步傳輸所受地理條件的限制，極大地壓縮了傳輸時間[4]。本監控系統通過拼接LED屏幕實現在多個顯示終端上同時顯示多個動態畫面的功能，結合5G移動網絡，實現圖像的無損傳輸。

3 5G技術對城市管理移動視頻監控系統的促進作用

5G技術帶來的自組織網絡結構、超密集網絡架構和信息傳輸和共享能力等方面的應用，對城市管理移動視頻監控系統有促進作用，主要體現在如下兩個方面：

3.1 擴大了城市管理移動視頻監控系統的應用范圍

5G技術所具備的網絡能力、基礎共性能力和行業共性能力，可以實現移動視頻監控系統的全面發展，從而提高系統的應用效率，因而可以全面推廣到城市管理工作中的方方面面，擴大其應用范圍，有利于進一步打通城市管理工作中各部門間的壁壘，提升工作效率。

3.2 促進了城市管理移動視頻監控系統的智能化發展

城市管理移動視頻監控系統不僅需要通過車載設備實現車輛的精準定位，傳輸實時現場高質量視頻信息，還需要搭建監控平臺隨時掌握車輛狀態[5]。5G技術的引入極大地激發了系統結構上的變化，優化了早期系統中存在的技術問題，使得系統朝著智能化的方向不斷發展。

4 結論

隨著 5G 技術的快速發展和全面應用，城市管理移動視頻監控系統與5G 技術的結合將是大勢所趨。5G技術為城市管理移動視頻監控系統提供了更廣闊的發展空間，同時也可以使應用場景更為豐富，能夠為以城市管理為代表的諸多行業的發展提供支持。隨著5G技術和移動視頻監控系統的不斷發展和完善，相信未來的城市管理工作將更高效、更精準和更安全。

參考文獻：

[1] 賈慶民.5G移動通信網絡中緩存與計算關鍵技術研究[D].北京：北京郵電大學，2019.

[2] 呂振國，尹萍.5G技術與移動視頻監控技術在城市執法中的聯合應用[J].中國安防，2021（3）：88-91.

[3] 姜楠.基于5G網絡的物聯網視頻監控系統的應用[J].通信電源技術，2020，37（10）：209-211.

[4] 李沛鋒.基于5G的智能視頻監控系統設計研究[J].中國新通信，2020，22（14）：68.

[5] 楊騁.數字視頻監控系統的智能化應用[J].集成電路應用，2020，37（12）：56-57.

【通聯編輯：梁書】

收稿日期：2021-08-02

作者簡介：張俊哲（1990—），女，碩士研究生，空軍預警學院雷達士官學校，助教，主要研究醫療設備開發、傳感器開發。