浅谈“平安城市”技术应用的发展趋势

作者：陈晔  林立新

　　自2004年以来，全国平安城市项目陆续展开，如今各地平安创建工作已初具规模，并在公安机关打击犯罪、维护社会稳定的行动中起到越来越重要的作用。随着科技的更新和发展，平安城市项目在技术应用上也几经变迁，下文中对平安城市技术应用的趋势浅作分析。

　　现状：模数共存，高清应用拉开序幕

　　从最初的数模结合系统到后来的数字系统，再到现在业界热捧的高清系统，视频监控行业一直处于高速发展中。作为视频监控应用量最大、最典型的行业之一--平安城市项目，可以说也是伴随着视频监控的发展一路走来。目前，在平安城市项目中，模数结合系统和全数字系统仍然是比较主流的应用，并且在未来很长一段时间内还将共存。与此同时，随着高清技术的迅猛发展，越来越多的“平安城市”监控项目也开始采用高清监控方案，推动了平安城市高清化发展。

　　1.模数结合系统

　　数模结合平安城市解决方案采用模拟监控和数字监控相结合的技术理念，实现模拟视频采集、传输、显示与数字编码、存储、传输的无缝结合。前端视频信号的采集、传输、控制、显示均采用模拟信号；后端采用数字化技术进行编码和存储，其中编码设备多为DVR设备，存储设备为DVR或IPSAN/NAS集中存储设备。同时各级监控中心可以通过模拟矩阵或数字网络进行级联，充分实现数据共享和全程指挥。

　　系统功能和特性

　　1）视频信号的采集、传输、控制、显示均采用模拟信号，延时小，便于对前端摄像机进行实时操作，同步获取前端图像信息。

　　2）视频信号从采集到显示的全过程，无须经过编解码处理，最大程度保证图像无失真，获得高质量的实时监控图像。

　　3）可以通过模拟矩阵系统对前端视频进行快速灵活的控制，即在派出所监控中心直接对前端图像进行切换和控制云台，其输入输出端的数量根据系统规模和扩展要求进行配置。单个监控前端可以同时供任意多客户端浏览，满足了对突发事件的大量实时监视。
 

　　2.数字系统

　　数字化平安城市监控系统是一套图像采集后即进行编码，数字化信号通过IP专网进行传输，在监控中心进行视频解码、显示、控制、存储的网络视频监控系统。此系统在数模拟方案的基础上，通过IP网络传输接口突破了传输的限制，实现了传输信号的规格多样化、网络传输介质多样化，大大提升了监控效率。

　　系统功能和特性

　　1）在前端完成视频采集和数字化编码，后端进行视频解码、显示、控制、集中存储，实现一次编码全网传输，不存在多级级联导致图像质量下降的可能。

　　2）采用全数字化光纤传输和交换方式，提供一个集视频、音频、数据、以太网等信号于一体的高性价比的数字视频综合多业务光传输交换平台，集数字视频光纤传输网络和数字视频矩阵功能于一体，实现数字化无损耗传输，大大改善传输限制。

　　3）依托成熟的软件平台，可以对用户权限进行统一管理，系统管理员可以根据实际需要对用户权限进行设置，并保证高级用户的优先控制权。普通用户只有通过认证之后才能对权限范围内的监控点进行操作。使数据可以充分共享的同时，也保证了数据的安全性。
 

　　3.高清系统

　　传统标清系统的最高分辨率只能达到4CIF（704*576），约为40万像素。在实际应用中标清监控系统往往可以记录下事件发生的过程，但人脸、车牌等具有重要价值的信息却往往不够清晰。用户对图像清晰度的要求还在不断提升，这种需求促使各厂家纷纷推出130万、200万甚至500万像素的高清摄像机，不断将高清监控推向新的高点。

　　技术的不断发展，极大地扩展了高清的应用范围，并延伸到卡口、电警领域，加之车牌识别等技术的成熟应用，高清卡口和高清电警需求量正在不断攀升。

　　热点：卡口、电警进入高清时代

　　目前各地已经建成的卡口、电警多以标清为主，抓拍图片分辨率不高于40万像素，使用过程中往往遇到以下问题：

　　图片清晰度不够

　　标清摄像机拍摄的图片清晰度最高为704×576，所能容纳的视频信息很少，由于图片清晰度不够，会影响车牌自动识别的准确率，也无法看清司乘人员面部特征。

　　系统稳定性不高

　　标清卡口系统中现场处理设备多为工控机，在恶劣环境中运行不够稳定，尤其是因高温引起的死机时常发生，维护量较大，也难了保证系统7×24不间断布控拦截的作用。

　　智能化程度不高

　　系统智能化多体现为应用智能化和管理智能化。应用智能化更多地体现为人性化操作和便捷的应急指挥，管理智能化更多地体现在设备运行自动监测、数据自动备份、系统集中校时、维护和升级。由于信息孤岛的原因，城域级标清卡口系统的智能化程度相对较低。

　　新技术应用与系统功能扩展难度较大

　　随着公安业务需求不断深化，对治安卡口系统提出更多、更新的技术要求。标清卡口系统已经很难适应这种变化，在新技术应用和系统功能扩展方面显得力不从心。

　　根据以上问题，海康威视将高清及智能分析技术引入到卡口与电警当中，提出高清卡口与高清电子警察解决方案，为业主提供功能更加强大的业务系统。

　　1.高清卡口系统

　　海康威视高清卡口系统为公安业务开展提供更丰富、更准确的技术支撑。原因在于海康威视高清智能卡口系统按系统应用的思想进行设计，遵循国家相关技术标准，对公安业务需求进行大规模调研，让技术实现与业务开展高度契合，使系统技术服务于实战，为公安部门利用本系统取证现场细节、侦破案件变得高效、智能和便捷。

　　海康威视高清卡口系统引入高清图像处理技术、视频触发技术、高清车牌识别技术、车身颜色识别技术、混合数据传输技术、多元数据融合挖掘技术、电子地图动态影像呈现技术等，对传统卡口系统进行革命性升级换代。其网络拓扑结构如下：
 

　　1）外场系统

 　　由车检器（含地感线圈）、高清摄像机、补光灯、外场处理设备、路口交换机、光纤收发器、室外报警机柜及相关管线、辅材组成。其中，高清摄像机内置视频触发模块（作为地感线圈的备份）、车牌识别算法、车身颜色识别算法；补光灯既可采用闪光灯又可采用LED灯；外场处理设备既可采用以太网电接口也可采用光接口（省去光纤收发器）。

　　2）传输系统

　　传输系统包括路口交换机、外场至中心的通信链路和中心交换网络。其中，路口交换机选择工业级交换机以适应外场恶劣环境；外场至中心的通信链路多采用光纤收发器加裸光纤方式构建星型传输网；中心交换网由接入层交换机和核心交换机构建双核心双链路组网模式，接入层交换机用于连接外场系统，核心交换机用于连接平台服务器。

　　3）管理平台

　　管理平台由服务器安装平台软件模块组成，包括：数据库服务器、管理服务器、应用服务器、Web服务器和时钟服务器，照片存储设备支持IP SAN或FC SAN。其中，数据库服务器安装数据库软件保存系统各类数据信息；管理服务器安装管理模块负责系统综合管理；应用服务器安装应用处理模块负载布控、比对、报警转发、上下级通讯等；Web服务器安装Web Server负责向B/S用户提供访问服务；时钟服务器安装GPS加NTP校时软件负责全网设备统一校时。

　　2.高清电子警察系统

　　电子警察系统和卡口系统在原理上相似，高清电子警察系统同样引入了高清图像处理、智能车牌识别、混合数据传输等技术。它与卡口系统的区别在于电子警察只对闯红灯车辆进行抓拍，并要求记录下机动车闯红灯过程中两至三个位置的信息，以反映机动车闯红灯违法过程。其中第一个位置的信息应能清晰辨别闯红灯时间、车辆类型、红灯信号、机动车车身未越过停止线的情况；第二和第三个位置的信息应能清晰辨别闯红灯时间、车辆类型、红灯信号和整个机动车车身已经越过停止线并且在相应红灯相位继续行驶的情况；并且至少有一个位置的信息能够清晰辨别号牌号码。

　　高清电子警察系统的网络拓扑如下：
 

　　电子警察系统包含外场系统、图像专网和监控中心三大部分。

　　1）外场系统

　　外场系统按路口作为界定单元，即1个路口定义为1套外场系统。1套外场系统所包含设备数量需要根据现场车道数量而定，一般来说每个路口需要一台道口管理主机；每个车道需要一套高清抓拍单元和一台车辆检测器；每个方向需要一套高清摄像单元和一套信号灯转换器。

　　道口管理主机接收来自高清抓拍机的照片和高清全景机的视频。并按照国家标准将闯红灯行为产生的3张照片合成一张照片，并将其与视频关联打包。道口管理主机内置硬盘，保存图片数据的同时还能将数据主动上传。信号灯转换器实时检测红灯信号，将红灯维持状态、红灯切换至绿灯脉冲信号、绿灯切换至红灯脉冲信号，发送给高清抓拍机。

　　2）传输网络

　　所有路口的外场系统全部采用独立光纤进行数据传输，同时，也可选配CDMA、3G等无线传输方式为光纤传输提供冗余通信线路。

　　3）监控中心

　　监控中心部署电子警察中心平台软件（含服务器）、操作终端、打印机等。中心平台软件集中管理全网电子警察外场设备，操作终端用于违法人工处理，打印机用于打印违法罚单。

　　由于内嵌车牌识别比对等智能算法，高清卡口和高清电子警察系统不但能够提供高清晰度的视频图片，还能提供车牌信息，并以此为基础扩展出很多切合公安、交警执法流程的功能。如果在实际应用中将卡口、电警系统接入公安视频专网，构建“大情报”系统，便可以综合利用各类视频资源，使系统的整体功效最大化。

　　大联网：网络时代的视频监控

　　如今各地“平安城市”项目建设都已初具规模，部分经济较发达地区视频监控覆盖区域甚至已经延伸到了农村。这种大背景下，不少省市公安业主把更多的精力投入到系统的高效运用与统一调度上。加之运营商的网络布局已经相当完整，各类视频监控系统互联、互通、互控的时机已经成熟。

　　下一步“平安城市”视频监控系统的总体建设目标应该是：按照“整体布局网络化、局部区域闭合化、重点路口全摄入、重要部位全覆盖”的要求，建设覆盖城市重点区域的视频监控系统，结合移动视频监控，整合各种社会视频资源，提高监控密度，扩大监控规模，采用全数字网络构架方式，建设统一的视频信息管理平台，实现公安、交警、市政视频资源的应用和共享。
 

　　1）固定治安监控点覆盖城市重要部位

　　在城市重点部位、公共场所、主要路口路段、城市出入口、案件多发地带等区域设置监控点，采用光纤网络快球和高清网络摄像机，实现24小时实时监控，提高城区治安防范、打击各种违法犯罪行为和处理突发事件的能力。

　　2）车载和单兵移动取证执法系统灵活响应和机动调动

　　采用车载和单兵移动取证执法系统能快速部署到城市及其周边的各个区域，对应急事件做到快速响应，通过各级指挥中心远程调度和指挥，增强了城市治安管理的灵活性和机动性，使城市应急指挥和城市治安管理更具有执行力和战斗力。

　　3）高清智能卡口管控城市主要出入口

 　　在城市主要出入口设高清智能卡口车辆智能监测记录系统，采用一体化嵌入式高清网络摄像机对过往车辆进行自动监测和数据处理。系统采用线圈检测、视频检测、雷达测速相结合的方式，记录车辆照片、前排司乘人员面目特征、识别车牌号码和车身颜色等信息。同时，每个卡口的全景监控图像实时传回监控中心，接入治安监控系统平台。

　　4）重要道路十字路口部署高清电子警察系统

　　在城市主要路口设置高清电子警察系统，对市区道路交通进行自动监测和数据处理。采用地感线圈检测方式，采用高清抓拍单元记录违章车辆高清晰照片和视频，自动识别违章车辆车牌号码。同时安装路口快球摄像机，实时摄录路口交通情况，公安、交通、市政的相关部门可以远程监控路口视频图像。

　　5）社会资源的接入

　　充分利用现已建成的政府部门视频图像资源和社会单位视频图像资源，以及政府和公共信息通信基础设施，实现视频管理系统的互联互通和信息共享。
 

　　只有最大限度实现跨地区、跨部门视频监控资源共享和互联互通互控，保证联网的视频传输的质量，提供一个视频信息资源的统一监控检索系统，才能充分发挥视频监控系统在加强社会管理，提升警务效率、组织群防群治、预防和打击违法犯罪等方面的作用。

　　其中，视频综合管理平台的作用至关重要。真正意义上的视频综合管理平台不但能够管理各类视频资源，还要对各类视频、图像、语音、文字信息进行分类整理与挖掘，使丰富的信息资源能够得到高效的使用，而不像传统的视频监控网络，大部分时间成为追查的工具。

　　1、中心管理服务器

　　中心管理服务器是整个系统的核心组件，提供统一的认证、授权、管理服务。作为认证服务器，支持AAA、PKI/PMI的集成；作为管理服务器，支持系统内的用户、角色、权限、视频监控设备、报警设备、各种服务器（报警管理服务器、存储管理服务器、流媒体服务器、网管服务器、电视墙服务器等）进行集中配置管理；作为应用服务器，支持各类安防监控业务，提供完善的日志管理和审计功能。

　　2、流媒体转发服务器

　　流媒体转发服务器用于多用户复用相同现场图像的流媒体转发管理和现场流媒体带宽限制管理，限制管理的策略包括路数、用户优先级和事件优先级等。

　　3、存储管理服务器

　　通过虚拟存储管理技术，支持DAS、NAS、IP-SAN各种存储设备；支持集中存储管理模式，也支持DVR存储的分布式存储方式；支持PB级海量音视频数据存储、快速检索及智能后检索；支持灵活的备份策略；支持数据自动修复技术（数据补录）；支持报警集中存储和重要事件集中备份管理。

　　4、接入服务器

　　通过接入服务器，为所有IP设备提供统一信息获取、转化和代理服务，有效解决了设备兼容性的问题，便于视音频流媒体信息统一接口管理。

　　5、报警管理服务器

　　报警管理服务器主要实现系统各种内部、外部报警事件的转发，以及与联网报警系统、GPS系统、治安卡口系统、110接处警系统和GIS系统的集成信息的分发与上传服务。报警服务器提供完善的报警日志管理，方便事后查询检索。

　　视频信息平台增值业务功能的实现除了服务模块与基础应用功能支撑外，还针对公安部门业务需要，整合其它资源，提高整体作战能力。

　　1、信息资源整合

　　将监控点视频、单兵移动视频、车载移动视频、卡口照片、电警照片、相关数据信息等都整合到指挥平台，接受统一存储、管理、查询、追溯。在公安、交警业务处理流程中，上述组合数据将为业务处理服务。

　　2、可视化指挥模式

　　信息节点均呈现在多层电子地图上，可通过电子地图调看治安监控点图像、交通监控点图像、卡口过车图片、电警过车图片、单兵/车载移动监控点图像，并可根据车牌号码在电子地图上追踪车辆、刻画车辆运行轨迹。借助GPS定位和警务通实现路面警力调度，实现集群作战。

　　3、全网统一布控

　　通过与公安信息库（车管库、驾管库等）对接，实现黑名单布控、超速布控、单双号通行布控、限时通行布控、单行线布控等手段实现区域布控、全网布控等。一方面实时监测盗抢车辆、抓捕重大嫌疑犯，另一方面取证处罚交通违法车辆，治理交通违法行为。

　　4、智能分析与数据挖掘

　　通过智能分析技术及时发现重点区域异常入侵、危险品遗弃物、上访人员聚集、车辆违章行驶等，同时辅以数据挖掘技术，实现基于车牌颜色识别和车身颜色识别的套牌车分析、跟车关联性分析、路径关联性分析等等。

　　5、分级分域告警中心

　　与110接警系统互连，实现报警信息的分级分域处理机制。告警处理机制、流程与公安处警业务流程相匹配，符合操作习惯。对告警处理过程、处理状态、处理人员进行全程记录。

　　6、案件管理系统

　　全面支持案件录入、案件备案、案件共享，对案件描述、报警人、当事人、嫌疑人、处理人、处理结果具备详细记录。案件类型与公安内部事件类型相匹配。支持关联录像、关联照片查询、追溯。

　　7、人员管控系统

　　未来可扩展二代身份证集成管理功能，通过与宾馆、网吧、机场、银行等地联网监测，获取二代证信息和人员面部特征视频，对人员进行市域范围内的全面管控。与公安信息关联报警。

　　8、设备运维与资产管理

　　对系统中所有运行的设备进行集中维护、统一管理，可按建设批次详细罗列设备状态、保修期状态、厂家信息等，设备信息一目了然；同时能实时动态监测设备运行状态、及时发现异常情况，并对设备进行远程重启、远程升级、远程修改参数等等。

　　9、数字化、网络化实现资源共享

　　这是一套真正意义的数字化、网络化的信息系统，前端各种采集设备所捕获的数据信息都能被数字化、网络化，借助IT信息传输技术实现真正意义上的跨层级、跨部门、跨业务的信息资源共享！

　　“大情报”系统：高效的实战视频监控

　　“大情报”系统的理念符合公安的实战要求。为此，公安部副部长张新枫曾表示，将加快建设“大情报”系统，全面提高公安机关维护国家安全和社会稳定的能力、水平。

　　“大情报”系统是一个集预案、视频、图片、语音、地理位置等信息为一体，以信息网络为基础，各系统有机互动为特点的城市信息化基础设施。通过集成的视频监控系统、GIS信息系统、网络通讯系统和应急联动系统将公安、消防、卫生、交通等应急指挥与调度集成在一个管理体系中，通过共享指挥平台和信息平台，实现集中接警、及时研判、快速响应、统一指挥、联合行动，不但可以为公安机关提供执法依据，打击违法犯罪，还能为市民提供更加便捷的紧急救援服务，为政府妥善应对各种重大灾害和公共事件提供技术保障，为相关部门统筹调度各种应急资源提供信息平台。

　　视频监控系统作为“大情报”系统一个重要组成部分，为系统提供视频、图片和部分语音信息。这些信息将为具有足够权限的部门共享，将系统的功能由维护社会治安转变为提升城市综合管理能力，真正将监控系统的建设重心从“建”转移到“用”。

　　“大情报”系统的建设以及物联网的兴起将把视频监控系统的建设推向新的高潮，同时也会将令视频监控系统的应用扩展到新的领域。可以预计，视频监控系统将在社会生活中发挥更加重要的作用，为民众提供更多便利的服务，这也是未来视频监控系统的发展趋势。  （作者单位：海康威视）