高空拋物智能追溯系統在智慧社區中的應用

張玲

（廈門柏事特信息科技有限公司）

1 引言

在人口密集、高樓林立的區域，時常發生高空墜物事故，給人們的生命財產安全帶來了威脅。媒體時有報道高空墜物致傷、致死和造成車輛被毀等事故，但由于缺乏證據無法找到行為人，最后只能由建筑物使用人給予補償，造成高層居住者均需承擔賠償風險。對于物業管理人員來講，高空墜物不僅會造成環境臟污，也會引發火災等安全隱患。由于高空墜物行為難以被及時發現和追溯，造成“取證難”的局面，給行為規制帶來難題。在智慧社區建設過程中，開發智能追溯系統加強高空墜物行為監管，能夠為法規落實和人員安全提供有力支持。

2 智慧社區高空拋物智能追溯系統設計

2.1 系統功能架構

根據系統設計需求，系統功能應包含墜物行為檢測、運動目標追蹤、墜物軌跡判斷、報警及取證、監控視頻回放幾大部分。通過連接智慧社區的監控設備，對設備圖像進行處理，能夠完成墜物行為檢測，并對墜物樓層、區域進行定位。利用運動目標追蹤功能，可以對拋落物體的運動軌跡進行判斷，并根據后續監控圖像進行軌跡匹配分析，做到實時監控墜物區域狀況。利用墜物軌跡判斷功能對墜物運動軌跡展開分析，完成墜物最終落下位置判斷和顯示，也能方便人員及時找尋。系統根據墜物行為檢測結果，將及時通過互聯網向管理人員發出報警，并自動錄制運動目標視頻，在系統取證數據庫中存儲。利用視頻監控回放功能，對數據庫中視頻進行選擇后，系統將自動解碼，點擊后即可播放，方便人員查看。從系統總體功能架構來看，能夠完成高空墜物行為的自動檢測、識別，并對墜物運動軌跡進行分析和追蹤，提醒人員前往現場處理，做到全天候監測和自動報警。

2.2 系統模塊設計

為簡化系統開發，可以采取模塊化設計方法，完成多個功能模塊設計，確保系統各項功能可以順利實現。具體需要完成圖像采集、數據傳輸、智能分析和數據管理等模塊設計，解決系統智能追溯算法實現難題。設計圖像采集模塊需要對各樓層現場實況進行獲取，并通過前端算法對高空墜物行為圖像進行識別和跟蹤抓拍。引入計算機視覺技術和落體檢測算法，能夠對存在墜落風險的物體進行檢測，同時排除飛鳥、玻璃反射光等因素干擾，在判斷為墜落物體后立即進行目標全程跟蹤，并觸動報警器提醒現場人員注意高空墜物[1]。設計數據傳輸模塊，可以利用有線或無線方式進行圖片、視頻傳輸，同時能夠確保系統將數據傳輸至WEB端、移動端等平臺上，通過小區物業平臺彈出高空拋物預警處理提示，方便物業、社區街道等部門查看和管理。通過將視頻傳輸至后端云平臺，并將相關信息推送至人員移動端，可以保證事件被及時處理。設計智能分析模塊，需要通過分析圖片進行目標運動軌跡分析、預測和墜物判斷等操作，控制監控設備實現目標行為追溯，并生成報警、視頻錄制、保存等指令，達到取證目的。在實際分析時，平臺分析和判斷將受到氣象、陽臺衣物飄動、畫面品質等各種因素干擾，需要引入AI算法實現圖像自動學習，生成判斷條件算法規則，做到科學分析和判斷。此外，設計數據管理模塊，需要對系統生成各項數據信息進行管理，將高空墜物視頻等數據與日常監控視頻等數據分類存儲，為數據調用提供有力支持。通過備份取證數據，可以在網絡出現異常或系統斷電時自動將數據存儲在硬盤中，直至系統恢復后回傳至后端平臺數據庫，保證系統數據安全。

3 高空拋物智能追溯系統在智慧社區的應用實現

3.1 項目概況

某小區包含18幢高層建筑及配套用房，最高為33層，外立面相對規則。小區定位為智慧社區，配備監控系統、智能門禁系統、物業管理系統等多種系統，利用社區內5G網絡統一接入到綜合服務云平臺，在物聯網、大數據等技術支撐下實現各種系統數據交換，為小區提供安全保障和優質服務。但小區高空墜物事件頻發，為保證居民安全，決定引進高空墜物智能追溯系統，通過對社區進行全時空、全要素監測，及時發現和處理高空墜物事件，加強社區治理，在充分體現社區智慧化特征的同時，為居民創造安全生活圈。

3.2 系統軟硬件配置

在系統建設階段，結合社區現有情況和系統功能實現目標進行軟硬件配置，做到充分利用現有資源。從總體上來看，需要做好前端設備和后端系統配備。前端需選用高空墜物智能檢測攝像機，要求覆蓋不同樓層。利用局域網接入匯集交換機后，可以通過光纖連接核心交換機，接入到小區云平臺進行管理。由于小區原本管理平臺能夠對門禁系統、報警系統等進行無縫對接，實現整個社區智能化管理，因此可以滿足系統后端平臺運行管理需求。系統軟件采用平臺自帶管理軟件，無需專門配置，能夠運用大數據、云計算等技術為智能分析算法實現提供支持。在系統前端配置實踐中，選擇球機，可以通過計算機對監控圖像進行拉遠拉近處理，但可能存在泄漏住戶隱私的隱患。針對各樓層監控角度和圖像抓拍難度差異，最終決定讓攝像機選擇不同焦距，即利用定焦槍機對低樓層進行覆蓋，并利用變焦槍機對中高樓層進行覆蓋，通過仰角安裝方式全面覆蓋建筑立面，同時不會探射至居民家中，在有效監視高空墜物行為的同時，不對居民隱私造成侵害，徹底消除居民顧慮。針對低中樓層，實際選用800萬像素全智能標準槍網絡攝像機，并配置焦距在3.7mm～16mm之間的變焦鏡頭，同時配備紅外防護罩，能夠通過自動調節焦距進行精準拍攝。針對中高樓層，選用800萬像素全智能一體機，焦距在2.7mm～12mm間可調，能夠達到最大120m的紅外檢測距離。配備的攝像機可以支持120dB寬動態，并具備背光補償功能，可以在光線復雜且強烈環境下獲得良好監控效果。設備采用“AI智能算法”，能夠通過對圖像進行預處理進行拋物行為實時識別。在物體初始成像面積達到4個像素以上，同時物體在畫面識別區中運動持續0.6s，下落軌跡與畫面中豎線夾角不超45°時，攝像機將被觸發，并通過移動偵測做到即時發出告警，并將數據傳輸至后臺實時分析，完成目標軌跡預測和墜物判別，為行為追溯提供支持。此外，需要配備TB級別存儲設備，用于24h存儲監控視頻錄像，每月清理一次，方便物業中心全天候查看監視視頻及實時錄像畫面。攝像機各路視頻碼流可以達到8Mpbs，實際需要配備容量達3TB的存儲設備，達到月存儲容量需求。

3.3 系統監控點位及網絡布置

在方案實施階段，需做好監控網絡布置，在不侵犯居民隱私的同時，做到監控全覆蓋。在實踐中，可以根據現場監控點的布設位置進行不同焦距的組合，達到對不同區域進行監控的目的。在樓梯周圍綠化帶或空地上布置攝像機立桿，并在樓面中軸線位置安裝部署，同時在小區外墻附近布置監控設備，能夠對樓棟進行全面監控[2]。立桿距離地面、墻面約3.5m，與建筑保持15m～30m距離，在立桿伸出位置固定攝像機。做好支架旋轉角度調節后，根據具體應用場景調節焦距和旋轉角度。建筑高度在100m左右，通過布置兩個攝像機分別監控2層～8層和9層及以上高度。在組網方面，需要采用有線和無線兩種接入方式，形成雙層網絡架構。通過有線交換機可以與核心交換機連接，將數據上傳至管理服務器、網絡硬盤錄像機、客戶端、解碼器和大屏等后端設備上[3]。針對無法采取有線接入的位置，需要布置無線AP或無線網橋，通過接入交換機連接后端平臺。在現場布置過程中，要求無線AP覆蓋半徑達到數十米，網橋能夠達到數千米傳輸距離，保證數據能夠順利傳遞至云平臺。

3.4 系統應用效果

自系統建設和試運行以來，拋物識別準確率高達80%，能夠有效進行高空拋物行為智能追溯，有效降低了社區內相關事件的發生幾率。通過前端攝像頭，在夜晚和20m安裝距離下能夠成功檢測到瓶蓋、煙頭等墜物，消除飛鳥、陽臺衣物等95%以上因素干擾。依靠系統軌跡追溯功能，系統在識別墜物和發出報警的同時，會對軌跡進行刻畫，為快速定位目標行為人提供依據。依靠系統超強算力，可以對攝像頭視野內目標運動行為進行跟蹤，并將相關圖像、數據發送至管理人員，提醒人員盡快到達現場處理。利用Web瀏覽器和移動客戶端，可以登錄系統平臺回放監控視頻。根據系統反饋，管理人員通過平臺顯示時間、地點可以對監控點的錄像進行查看，直接調取高空墜物視頻記錄，抓取重要畫面留證，通過慢放或單幀播放找尋線索。查看歷史記錄，能夠對異常事件進行回溯，鎖定經常出現事件的片區，能夠有針對性地開展小區管理工作。鎖定錄像，下載至本地存儲設備中，可以防止錄像被刪除或覆蓋，及時轉交給執法人員處理。管理人員日常對小區進行巡查，也可以直接利用監控中心視頻墻完成視頻流解碼，發現異常情況放大屏確認，有效預防安全事故發生。

4 結語

智慧社區引進了互聯網、大數據等各種技術，能夠為高空墜物智能追溯系統建設奠定良好基礎。在把握系統功能架構和模塊化設計思路的基礎上，通過合理配備軟硬件設備和完成監控網絡布置可實現墜物行為檢測、目標追蹤等各項功能，通過全天實時在線監控為社區民眾安全提供保障，滿足社區建設發展需求。