基于多維數(shù)據(jù)智能感知的公安信息化應(yīng)用研究

◆朱颮凱 劉三滿 楊俊斌

（山西警察學(xué)院 山西 030401）

隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)[1]，人工智能，云計算和區(qū)塊鏈等技術(shù)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在經(jīng)歷了數(shù)次變革之后，已經(jīng)成為物理世界與網(wǎng)絡(luò)世界連接的有效橋梁[2-3]。物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)在公共安全領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了對人，對物，對案件的有效網(wǎng)絡(luò)接入，例如：人員管理、資產(chǎn)管理、信息溯源、非現(xiàn)場執(zhí)法、全程追蹤等[4]。如何有效地利用物聯(lián)網(wǎng)智能感知技術(shù)，實現(xiàn)警務(wù)技術(shù)中對案件、人員、物品信息的實時收集、動態(tài)管控和警情預(yù)判，提升公安機關(guān)的實戰(zhàn)能力，促進警務(wù)之間的多方面聯(lián)動和協(xié)同作戰(zhàn)，構(gòu)建主動防控、精準打擊和有效預(yù)測體系[5]。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為公安信息化建設(shè)過程中的數(shù)據(jù)獲取、快速反應(yīng)、合成作戰(zhàn)、信息支撐和綜合管理的核心技術(shù)。現(xiàn)階段我國警力不足，信息化建設(shè)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(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)與公安系統(tǒng)有效結(jié)合，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的有效連接、信息數(shù)據(jù)的共享、多種設(shè)備的智能兼容等工作的實施。因此，將智能感知技術(shù)引入公安物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)信息化建設(shè)中，對整體公安物聯(lián)網(wǎng)信息建設(shè)框架進行研究。

1 國內(nèi)外相關(guān)研究

Ahmed 研究員研究城市物聯(lián)網(wǎng)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(shù)據(jù)傳輸?shù)浇值乐髦行模ㄟ^因特網(wǎng)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到警務(wù)處，實現(xiàn)了社區(qū)警務(wù)對居民日常傳感數(shù)據(jù)的掌握[6]。Dandala 教授將車輛信息數(shù)據(jù)傳輸至警務(wù)處，并提醒警察巡邏檢測該車輛，減少了由于車輛異常導(dǎo)致交通事故造成人員的傷害[7]。Dashora 等研究者利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在汽車內(nèi)設(shè)計事故觸發(fā)設(shè)備裝置，當(dāng)駕駛員駕駛車輛發(fā)生事故且駕駛員無法及時呼叫救護車時，該報警裝置觸發(fā)醫(yī)院報警器[8]。公安部一所實現(xiàn)了物資的動態(tài)監(jiān)管[9]。南京市公安局將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與交通管理局數(shù)據(jù)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(jiān)所實現(xiàn)了全方位立體監(jiān)控[11]。國內(nèi)外研究團隊大多關(guān)注如何利用現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提高公安信息化程度，但是對于物聯(lián)網(wǎng)的核心環(huán)節(jié)感知部分研究較少，在公安物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的首要環(huán)節(jié)，信息感知層面缺少了信息獲取的豐富度和實時性。

2 建設(shè)的必要性

我國物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)起步較晚，尤其是物聯(lián)網(wǎng)在公安信息化建設(shè)應(yīng)用還未到成熟期。公安警務(wù)對數(shù)據(jù)的實時獲取要求較高，單一的數(shù)據(jù)獲取模式無法滿足現(xiàn)階段復(fù)雜案件的處置，高效利用數(shù)據(jù)能夠提高公安機關(guān)的戰(zhàn)斗力，提高公安工作的智能化水平，大幅度提高公安機關(guān)的動態(tài)管控能力。如果不及時利用新技術(shù)提高公安機關(guān)的作戰(zhàn)能力，公安工作將面臨更多的挑戰(zhàn)和越來越多的風(fēng)險。

（1）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以提高數(shù)據(jù)獲取的豐富性。物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)能夠?qū)崟r地將感知數(shù)據(jù)有效傳回，多種感知技術(shù)相互應(yīng)用，彼此相互支撐。當(dāng)傳輸數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中的敏感數(shù)據(jù)自發(fā)碰撞產(chǎn)生交集時，自動觸發(fā)報警。相比傳統(tǒng)的人工監(jiān)測或事后數(shù)據(jù)分析，感知技術(shù)將豐富數(shù)據(jù)傳回有效支撐了數(shù)據(jù)平臺，從單一感知提升為立體感知。（2）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r效性。隨著部署節(jié)點的增多，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)感知的范圍越來越大，對于區(qū)域內(nèi)基本無死角，相比傳統(tǒng)的視頻傳輸，不受視距干擾。節(jié)點之間利用多跳自組網(wǎng)的傳輸方式，實時地將感知數(shù)據(jù)發(fā)回。相比傳統(tǒng)的逐級上報，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)了智能化的實時感知，數(shù)據(jù)傳輸，自動識別，自動監(jiān)控等。（3）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠快速形成合成作戰(zhàn)。公安中各個警種能夠通過實時數(shù)據(jù)共享各類信息，對人員、裝備、技術(shù)手段形成協(xié)同作戰(zhàn)優(yōu)勢。

3 多維智能感知的公安信息化建設(shè)

從公安信息化建設(shè)的需求分析出發(fā)，重點關(guān)注“人、物、案件”等信息，利用傳感數(shù)據(jù)和公安信息網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部資源，對相關(guān)信息實現(xiàn)智能信息采集，采集數(shù)據(jù)高效傳輸，對數(shù)據(jù)進行清洗，融合，挖掘和分析，提高各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的相關(guān)性，公安物聯(lián)網(wǎng)相比傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)在技術(shù)架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)都相似，公安數(shù)據(jù)屬于特有數(shù)據(jù)，其子系統(tǒng)繁雜，各系統(tǒng)都是獨立部署，導(dǎo)致總系統(tǒng)部署龐大，對數(shù)據(jù)的安全性，數(shù)據(jù)的全面性，和信息的關(guān)聯(lián)性方面都有較高要求，多維數(shù)據(jù)智能感知的公安信息化系統(tǒng)建設(shè)框架如圖1。

圖1 建設(shè)框架

（1）在信息感知層面，感知識別是物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)，利用傳感設(shè)備對物質(zhì)性質(zhì)、環(huán)境狀態(tài)、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(jié)點是一次部署終身使用，為了提高感知設(shè)備的利用程度，系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)接收的時效性要求，分別采用有源和無源設(shè)備來進行部署。有源設(shè)備自身攜帶電池，傳輸數(shù)據(jù)量高，信息交換頻繁，能夠?qū)崟r地將感知數(shù)據(jù)，通過多跳的傳輸方式將數(shù)據(jù)發(fā)回。無源設(shè)備自身不攜帶電池，依靠接收器定期靠近無源設(shè)備，無源設(shè)備利用反向散射的通信方式，將感知數(shù)據(jù)發(fā)回至接收處。無源設(shè)備適用于對數(shù)據(jù)傳輸要求不高的場景，無源設(shè)備價格低廉，適合廣泛部署，且能夠?qū)崿F(xiàn)抗油污、夜間識別等。

（2）在網(wǎng)絡(luò)傳輸層面，感知的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)實時傳輸，網(wǎng)絡(luò)的暢通保證了數(shù)據(jù)傳遞的效率。在傳輸數(shù)據(jù)時，要將發(fā)生傳輸擁塞的可能性考慮在內(nèi)。公安數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生擁塞帶來的后果不可估量。同樣是視頻數(shù)據(jù)，利用有線網(wǎng)絡(luò)傳輸和利用無線網(wǎng)絡(luò)傳輸所遵守的協(xié)議不同。當(dāng)大量數(shù)據(jù)同時并發(fā)傳輸時，需要將重要的數(shù)據(jù)提高其優(yōu)先級，降低緩存數(shù)據(jù)和不重要數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先級。目前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還需要進一步發(fā)展，公安每個管轄區(qū)域內(nèi)的自然環(huán)境和基礎(chǔ)設(shè)施條件有很大區(qū)別，隨著各種感知單元的增加，大規(guī)模部署的節(jié)點顯然不適合采用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)感知方法，需要對有源節(jié)點數(shù)據(jù)多跳傳輸采用傳統(tǒng)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(jié)點并發(fā)數(shù)據(jù)智能感知方法；針對無源節(jié)點在感知中抗干擾性差的問題，利用節(jié)點狀態(tài)結(jié)合簇的特點，實現(xiàn)無源節(jié)點智能感知收集方法。

（3）在服務(wù)支撐層面，服務(wù)支撐層承擔(dān)著重要的作用，在高性能技術(shù)和海量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的推動下，服務(wù)支撐層將數(shù)據(jù)高效、可靠地組織起來，為上層決策應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。有些視頻數(shù)據(jù)如果不加選擇地實時發(fā)回，勢必會產(chǎn)生大量的無效數(shù)據(jù)。一方面降低了數(shù)據(jù)的有效性，一方面又占據(jù)了網(wǎng)絡(luò)帶寬，影響其他數(shù)據(jù)的傳輸。所以，服務(wù)支撐層面與感知層面要協(xié)調(diào)工作，很多數(shù)據(jù)在前端處理，傳輸?shù)胶蠖酥皇侵匾獢?shù)據(jù)，變化數(shù)據(jù)或是異常數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)傳輸?shù)妮d荷。

（4）在應(yīng)用決策層面，變“信息研判”為“情報生成”，以“警情”為中心，實現(xiàn)對物品管理，預(yù)警調(diào)度，信息實時采集與動態(tài)引導(dǎo)，為管理部門的決策應(yīng)用提供幫助，感知數(shù)據(jù)高效傳輸?shù)綉?yīng)用決策層，能夠極大地縮短各個指令發(fā)布時間，提高指揮室指揮效率，為突發(fā)事件的快速處置贏得了寶貴時間。應(yīng)用層接收到的數(shù)據(jù)都是處理過的高質(zhì)量數(shù)據(jù)，方便決策者對案發(fā)現(xiàn)場實時情況掌握，實現(xiàn)統(tǒng)一的決策部署和指令傳輸?shù)礁鲗蛹墶?/p>

以上體系建構(gòu)之間存在緊密的聯(lián)系，重點是在信息感知層，如何能夠?qū)崿F(xiàn)信息的智能感知，在保證傳輸實時的基礎(chǔ)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?shù)臄?shù)據(jù)都是有用數(shù)據(jù)，價值密度低的數(shù)據(jù)已經(jīng)在前端處理完畢。數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^程中要保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕槐环欠〝?shù)據(jù)劫持，同時加強公安、檢察院、法院之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行ч]環(huán)，即多家單位對數(shù)據(jù)共同監(jiān)管，共同利用，共同管理，共享共贏。公安機關(guān)執(zhí)法更加規(guī)范化，各個職能機構(gòu)合理有效利用平臺能夠推進執(zhí)法全流程化管理服務(wù)層面，如何能夠?qū)?shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性更好地結(jié)合，如何深層次地挖掘數(shù)據(jù)背后的關(guān)系。應(yīng)用決策實現(xiàn)動態(tài)引導(dǎo)，情報生成，警情研判，有效為公安機關(guān)案件處置提供有力保障。將并發(fā)思想引入有源節(jié)點智能感知中，使并發(fā)節(jié)點的數(shù)量維持在紅利區(qū)間，降低了節(jié)點之間的惡性競爭；將聚類分簇算法引入無源節(jié)點智能感知中，使無源節(jié)點在復(fù)雜環(huán)境下依然能夠?qū)崿F(xiàn)信息感知，運用感知技術(shù)實現(xiàn)人和物，物和物訊信息的交融，進一步推動物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在公安偵查工作的應(yīng)用。在同一層面上，數(shù)據(jù)為不同技術(shù)間的互補提供支撐；在不同層面上，數(shù)據(jù)為各種技術(shù)提供配置和組合，從而實現(xiàn)“縱向聯(lián)通，橫向共享”的信息化建設(shè)框架體系。

4 總結(jié)展望

物聯(lián)網(wǎng)中多維度智能感知將數(shù)據(jù)感知、傳輸、處理、研判、存儲等技術(shù)能夠應(yīng)用于公安信息化建設(shè)，提升了警務(wù)信息實時獲取能力和實戰(zhàn)能力，促進各警種有效聯(lián)動形成高效協(xié)同作戰(zhàn)、主動防控和精準打擊。在將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在公安信息化應(yīng)用的同時，要將物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)的多源異構(gòu)，傳輸協(xié)議的多樣性和節(jié)點算力有限等缺陷考慮在內(nèi)。未來企業(yè)高校和公安需要加大合作利用尤其是重點研發(fā)智能終端感知，制作特定類型節(jié)點感知信息收集，有效提高公安數(shù)據(jù)獲取的有效性，形成多節(jié)點協(xié)同作業(yè)，早日實現(xiàn)公安警務(wù)智能化。