智能視頻監控系統在城市監管中的應用

摘要：依托所部署的監測點位周邊的現有鐵塔資源，利用鐵塔不間斷的電力保障和便捷的通信條件，以及鐵塔集中監控平臺及專業化運維手段，部署安裝不同距離的晝夜監測攝像設備，綜合運用云處理、大數據分析、AI等新技術，實現城市國土管理工作的全面覆蓋，使國土資源綜合監管更加直觀透明。

關鍵詞：智能視頻監控;鐵塔;大數據

一、引言

近年來，某市國土資源遭受違法濫用現象普遍，黃河沿岸非法采沙，礦產資源濫挖盜采，違法占用土地建筑施工，森林資源亂砍濫伐，山林火災時有發生，土地合理利用問題日益顯現。加強國土資源的管理，對各類上述違法行為等事件，及時發現及時處理，提高國土監察的工作效率，已經迫在眉睫。過去，某市政府相關部門已經采取了人工巡查的方式對違法建筑進行監控整治，但僅僅靠人力巡查，不但耗費時間長，也無法做到實時監控。也就是說靠人工巡查的監察方式早已滿足不了當今社會改革發展的需求。為了進一步推進某市國土生態綜合治理項目建設，規范網格化監督工作，在全市縣區域架設攝像頭，結合三維地圖和衛星資源，對違規用地、非法盜采、森林火災等突出的違規違法問題進行大數據識別和研判。

二、系統特性

現如今新技術伴隨著社會信息化極速發展。智能視頻監控系統應具備可靠性、先進性、可擴展性、易管理和維護性以及安全性等特性的網絡體系結構，能夠做到支持后續系統應用的不斷升級和更新，滿足社會實際需求不斷發展。

（一）可靠性

可靠性是本系統運行的靈魂所在，沒有可靠的系統支撐，一切應用無處可尋。系統架構遵循可靠性的原則，技術成熟，容錯性強，恢復能力良好，同時防雷抗磁電干擾。

（二）先進性

本系統所采用的技術具有當今先進水平，其中，系統前端運用先進視頻智能分析技術、圖像編碼壓縮技術，中間環節運用先進傳輸技術，系統后臺采用先進控制技術、存儲技術;另外系統還具有可延續性，針對信息化技術發展選擇設備形態，能夠保障系統未來的可持續發展。

（三）擴展性

在相關技術的國際、國內和行業標準指導下，秉持標準化設計原則，本系統具有可擴展性，互聯互通性，和與其他系統之間連接的透明性。系統設備采用模塊化設計結構，后期擴容升級系統簡單便捷。

（四）易管理性和維護性

本系統操作方便且靈活，負責管理系統人員能夠通過簡潔清晰的中文界面、可視化圖形軟件來監控、管理、維護整個視頻監控系統。系統配置軟硬件運行穩定，無需再額外輔助維護工具，降低了日常維護成本，節約系統的運行維護投資。

（五）安全性

系統前端部分充分考慮前端攝像頭設備物理安全。在攝像頭與大屏監控指揮中心之間的通信網絡安全，防范對系統設備的非法入侵行為。前端攝像頭配有存儲卡、指揮中心集中式存儲或云端存儲，兩者的存儲管理方式相結合，做好數據訪問的權限控制，備好快速響應的應急預案和日志記錄。

三、技術特性

依托鐵塔資源，7×24小時電力保障和得天獨厚的通信條件，同時兼具集中監控及專業化運維手段。

（一）實時監控，全天在線

利用現有通信鐵塔優勢，前端根據地理形態安裝不同類型的攝像頭裝置，建立起具有高分辨率的監測立體網絡。后臺根據前端設備裝置所采集到的視頻錄像，進行圖像數據的實時分析，能夠快速地判別出是否為非法行為，同時建立監測采集數據庫，能夠全方位立體化的感知，同時還能得到不間斷電源的支撐保障。

（二）即時預警，上下聯動

系統后臺通過上傳的視頻圖像，進行數據判別分析，即時將判讀出的違法行為事件信息，包含事件的時間、地點、行為能力，提出預警信息發送至執法人員所持終端，指揮中心能夠實時下達命令，進行任務處置，實現線上和線下任務統一聯動。

（三）自動巡查，精準研判

系統針對前端攝像頭設定的監測范圍轄區，自動對監測轄區內所拍到的視頻圖像等數據進行巡查，在一定范圍內篩出重點區域進行數據輪詢，并且對拍到的視頻圖像行為進行精準研判。

（四）精確取證，高效執法

系統通過前端攝像頭所采集到各個轄區的視頻圖片，與形成的數據庫圖片數據進行分析比較，能夠較快速的判別出違法行為，系統智能化取證，高效執法。采集圖片保留證據，為執法提供有效依據。

（五）電子派單，閉環管理

系統智能化取證、判別違法行為，下達命令進行任務處置，完成違法現場執法任務，并通過所持終端填報處理結果，完成執法任務，實現任務閉環管理。

四、系統架構

（一）總體架構

某市智能視頻監控系統以國土資源執法監管為應用核心，建設應急監控指揮中心，智能監控系統建設分布在各個現場，通過運營商網絡，實現各類國土資源的有效覆蓋，對接省市自然資源“一張圖”進行業務實戰化應用。總體架構見圖1所示。

（二）業務流程

通過智能檢測預警實時對違法問題做到自動告警，對國土違規違法和森林火災做到及時發現、及時處理。使監察執法工作任務由過去的“人為防控”變為“人為防控+技術防控”，提高監察的工作效率，實現任務的閉環管理。業務流程見圖2所示。

（三）前端監控部分

1.點位的部署與安裝

結合鐵塔公司豐富的高點資源和便利的無線、有線通信條件，鐵塔點位選取設計時應充分考慮現有鐵塔部署攝像頭的合理性、實用性和高效性。其中利用雙光譜云臺攝像機覆蓋半徑為3公里的點位有260個、利用普通50倍以上攝像機覆蓋半徑為3公里的點位有650個。

（1）用現有通信鐵塔安裝

如果監控點位附近有現成通信鐵塔，在通信鐵塔上面合適位置安裝一個視頻攝像頭，從后臺指揮中心可以實時監控。利用現有通信塔，就近解決設備供電和網絡傳輸問題，方便設備的安裝架設。

（2）建桅桿架設

通信鐵塔不能覆蓋的區域重新立桿，一般通過自建一根桿長大約在12米左右的桅桿，在桅桿上面合適位置安裝一個視頻攝像頭，設備箱可以安裝在鐵桿上，后臺指揮中心可以實時監控。

自建桅桿，電源利用太陽能+蓄電池方式供電，網絡傳輸利用無線網橋方式解決，從而可以全面解決任何環境下的實時視頻監管難題。

2.全覆蓋建設方案

智能視頻監控系統重點覆蓋某市縣轄區，結合本市鐵塔資源分布情況和本期監控點位的覆蓋半徑，優選出910個監控點位。其中利用雙光譜云臺攝像機覆蓋半徑為3公里的點位有260個、利用普通50倍以上攝像機覆蓋半徑為3公里的點位有650個。因此選擇適合監控點位的910座高塔，可實現對整個某市的全覆蓋工作，提供某市的國土整體視野。根據點位覆蓋面積，點位覆蓋率預計達到69%。

3.網絡傳輸系統

鐵塔公司得天獨厚的基站機房條件，可以利用基站機房中運營商的有線網絡設備進行數據傳輸。另外智能檢測球機自帶4G模塊，通過現場配置SIM卡，可以實現4G傳輸，方便快捷的實現視頻圖片及信令傳輸。所以本系統的網絡傳輸采用有線+無線+4G結合的方式，以解決偏遠地區因地勢復雜而布放線纜困難的情況，節省成本。采用分層的組網方式，前端攝像頭將采集的數據進行單點上傳，接至匯聚交換機，通過運營商的有線網絡上傳至系統平臺。備份傳輸數據可采用無線匯聚的方式和無線接入終端的方式。

五、系統平臺及硬件

（一）系統功能

智能視頻監控系統可以對國土用地動態進行監測，其中包括農村亂占耕地建房監測、礦產資源開發利用監測、鐵路沿線違法建筑整治監測、非法占用綠地監測、違規開發、建設監測、林地破壞監測、違占耕地監測;對林火進行監測預警;可視化監控執法。

提高智能監測效果，系統前端攝像頭不僅僅具備高清監控、遠距離準確識別的功能，還能夠對事件的時間、地點、行為能力等自動檢測、精準定位。保證攝像頭具有穩定性高、耗能低、防雷抗風等性能。通過運營商網絡傳輸視頻圖像以及控制信號，至系統后臺進行管理、存儲和監控。

系統平臺能夠實現的基礎功能包括：實時監視功能、云臺控制功能、輪巡任務功能、錄像回放功能、報警管理功能、GIS電子地圖操作管理功能、指揮調度功能、運維管理功能、用戶鑒權管理功能、智能識別功能、數據庫的建立功能以及相關其他功能。

1.三維GIS服務

獲取和處理某市高分辨率衛星遙感影像數據，制作某市高分辨率衛星遙感影像數據成果。結合現有的基礎地理信息數據庫為基礎，在數據庫、地理信息技術的支持下，對現有某市基礎地理信息數據成果及新獲取的數據成果進行加工、整理、入庫形成資源數據庫，最后進行三維GIS服務平臺的開發應用。

2.視頻圖像服務

基于當地通信鐵塔架設攝像頭，構建視頻圖像服務子系統，通過網絡將攝像頭拍攝的畫面實時回傳至系統，可以對有攝像頭的區域進行實時查看，利用視頻圖像的自動比對技術，通過對每個攝像頭自動抓拍的照片進行自動比對分析，同時結合業務邏輯自動分析和分發。主要包括站點管理、數據查詢、圖像分析、數據分析、數據統計等。

3.衛星遙感影像

首先對攝像頭影像源數據進行獲取和分析。繼而對滿足質量要求的原始影像進行正射糾正。嚴格按照控制點采集原則，對應多光譜影像進行配準。校正高分辨率影像后需要進行融合處理。對相鄰相同分辨率遙感影像進行鑲嵌，鑲嵌后的影像色調、色彩信息會有不一致的情況，則需要調色處理。

（二）系統硬件設施

1.大屏顯示系統

大屏顯示系統采用瀏覽器/服務器模式架構，LAN網絡中的某一臺計算機都可以通過IE瀏覽器進行設置操作和訪問，無需下載其他軟件進行操作，防止單一專用的電腦，出現故障而造成系統無法正常控制運行。手機作為執法人員的控制終端，可以對大屏顯示系統進行移動操作。

2.云處理及存儲系統

前端攝像頭采集的監控視頻采用直接存儲的方式，存至攝像頭所帶內存卡中，而需要上傳數據后則采用磁盤陣列的方式存儲，提高了數據的可靠性。大屏指揮中心配置大容量的磁盤陣列設備，監控點位前端攝像頭采集的視頻圖像數據通過運營商網絡上傳至存儲服務器，在磁盤陣列進行備份，對所保存的數據進行隨時調閱。

視頻監控系統的監控點位部署密集且可能存在后期擴展，攝像頭采集的視頻圖像數據并發寫入，而且會存在多臺服務器同時讀取數據，所以采用集中式存儲，數據在每個服務器中間共享，提高工作效率，降低系統運維成本。保證高度集中的數據安全，結合系統的軟硬件配置，相應增加備份和容災的功能，進一步提高系統數據的可靠性。同時，隨著系統的持續運行，檢測點位視頻圖像等數據量的增加也必然導致要考慮到存儲系統的擴展性。采用云端處理更加靈活，數據集中化存儲管理，適合遠程監控。

六、安全保障體系

在智能視頻監控系統的建設過程中，系統的安全保障體系建設是一個必不可少的環節。協議層次、安全服務和系統單元都是要在系統設計開發階段考慮到全面的安全保障體系。為系統的安全防護措施和安全管理等留有系統接口和擴容余地，以滿足后期安全措施的升級加載。

“深度安全防御戰略”安全保障框架，它提出了信息保障時代信息基礎設施的全套安全需求。強調人、技術、操作這三個核心原則，關注四個信息安全保障領域：保護網絡和基礎設施、保護邊界、保護計算環境、支撐基礎設施。這些給安全分析、安全設計和安全防護人員提供了思考問題和處理問題的方法。在本系統的軟硬件技術和管理部分中的安全性控制與對策，可以借鑒以上“深度安全防御戰略”的思想和方法。

七、結束語

智能視頻監控系統實施，能夠解決國土日益突出的違法用地行為、礦產濫挖盜采、非法采沙、森林防火等問題;通過利用現有的基礎搭載設施，采用先進的視頻監管技術，對城區鄉鎮的重點區域發生某行為事件進行不間斷的巡查研判;若發現違法行為，初期就遏制事件中止，提高執法效率，有理有據的降低執法中產生的不必要矛盾;資源數據共享，可進行深度挖掘和二次利用，具有可擴展性，為后期項目建設提供依據，奠定城市管理科學化基石，提高城市管理精細化水平。

作者單位：高欣? ? 山西信息規劃設計院有限公司

參? 考? 文? 獻

[1] 黃凱奇，陳曉棠，康運鋒，譚鐵牛. 智能視頻監控技術綜述[J].計算機學報，2014（09）.

[2]丁建偉，張琪.智能視頻監控系統綜合實驗設計[J].實驗技術與管理，2021（06）.

[3]張海玲.路超.淺析升級視頻監控共享交換平臺建設[J].廣播電視網絡，2021（03）.