智能安防系統在燈桿物聯網中的應用

裴 勇，張 林，孟慶濤

（重慶光電信息研究院有限公司，重慶401120）

社會治安狀況和公共安全問題的日趨復雜，迫切要求加快發展以主動預防為主的智能安防系統。在公共安全需求和智能應用發展的推動下，全球專業視頻監控設備市場快速增長，2019年的增長率達到9.3%。延續2017年（9.3%）與2018年（8.7%）的強勁增長趨勢。在國際整體發展態勢下，中國視頻監控市場也呈現子網高增長的發展態勢。據IHSMarkit視頻監控信息服務的數據，2019年全球市場收入從2018年的182億美元增長到199億美元，是繼2017年增長9.3%，2018年增長8.7%之后的第三次大幅度增長。

中國視頻監控技術經歷了模擬監控、模數結合監控、網絡監控、智能監控4個發展階段。計算機、網絡及圖像處理、傳輸技術的飛速發展為智能視頻監控技術的創新帶來了生機與挑戰。智能攝像頭不但要看得見、看得清、看得遠，還要看得懂。未來，中國視頻監控市場將逐步從大規模布署轉向優化提升。

智慧路燈作為智慧城市的基礎設施在近年來發展迅猛，隨著國家相關政策、5G建設，以及上海、杭州、深圳、南京、廣州、湖南、貴州、成都等相繼出臺相關行業規范，越來越多的智慧路燈項目逐步落地。視頻監控作為智慧路燈的重要組成部分，具有重要作用，在路燈物聯網系統中融合視頻監控系統能高效地和其他系統有機聯動，從而迅速發現問題、解決問題。

1 問題分析

隨著社會經濟的快速發展，用戶不斷對視頻監控系統提出新的要求，推動視頻監控系統規模的擴大和功能的提升。從發展歷史來看，視頻監控系統的發展趨勢逐漸網絡化、高清化、智能化。結合燈桿物聯網的發展，目前視頻監控系統在應用中主要存在以下問題：

1）系統管理性差，功能應用少。系統很難實現對設備的集中管理，較少有系統管理平臺，現有管理平臺的管理性不強、功能少。

2）視頻智能化程度低。現有的視頻監控資源在路燈物聯網系統中多是單系統獨立運作，只能解決“看得見”的問題，無法解決“看得懂”的問題，增大了管理難度。

3）視頻碼流大，畫面不流暢。用戶在預覽視頻圖像時，經常出現卡頓現象，尤其是視頻碼流高、網絡環境差的系統，嚴重影響用戶的業務應用。

4）系統維護不方便，故障響應不及時。系統缺乏對前端設備故障的自動偵測與預警功能。

2 設計方案

2.1 設計原則

1）實用原則

以滿足實際應用需求為原則，堅持創新，兼容傳統，實現系統集成、系統互聯、資源整合與信息共享。把實用性放在第一位，邊建設邊應用，把系統建設成“實用工程”。

2）安全原則

網絡環境下信息傳輸和數據存儲要注重安全性，保障系統網絡的安全可靠，避免遭到惡意攻擊和數據被非法提取的現象。

3）開放性原則

系統建設必須按照開放性和標準性原則設計，提供全套的技術資料和全面的技術培訓，以滿足系統與其他系統協同運行以及系統功能擴展的需求。

4）擴展性原則

技術選型除了考慮先進、實用，還必須考慮系統的擴展性，系統容量應可持續發展。

5）穩定性原則

從系統結構、技術措施、設備性能、系統管理、技術支持及維修能力等方面保障系統的可靠性和穩定性。

6）先進性原則

系統的架構和技術均符合高新技術的發展趨勢，在滿足功能的前提下，在一定時間內能保持系統的先進性。

7）標準性原則

系統的標準化程度越高、開放性越好，則系統的生命周期越長。控制協議、傳輸協議、接口協議、視音頻編解碼、視音頻文件格式等需要符合相關國家標準或行業標準的規定。

2.2 設計方式

根據視頻監控系統現狀，將圍繞以下方面設計：

1）網絡化

視頻監控的網絡化指系統的結構由集成式向集散式過渡，集散式系統采用多層分級的結構形式，具有微內核技術的實時多任務、多用戶、分布式操作系統，以實現搶先任務調度算法的快速響應（見圖1）。對集散式視頻監控系統的硬件和軟件進行標準化、模塊化和系統化設計，視頻監控系統設備的配置具有通用性強、開放性好、系統組態靈活、控制功能完善、數據處理方便、人機界面友好，以及系統安裝、調試和維修簡單化，系統安全，容錯可靠等優點。

圖1 視頻監控系統的網絡化

2）智能化

視頻監控的智能化是在傳統的視頻監控基礎上引入智能算法，使視頻從過去的“看得清”轉變為現在的“看得明白”（見圖2）。隨著安防大時代的到來，視頻數據爆發式增長，這不僅對數據的存放產生壓力，也對數據的分析提出了更高的要求。同時，大量的無用視頻造成嚴重信息污染，使線索的提取變得更加困難，并造成帶寬及存儲資源的嚴重浪費。因此，有用信息的分析獲取效率至關重要。

圖2 視頻監控系統的智能化

3）系統集成化

視頻監控的網絡化在某種程度上打破了布控區域和設備擴展的地域和數量界限。系統網絡化使整個網絡系統硬件和軟件資源的共享及任務和負載的共享更便捷，是系統集成的一個重要概念（見圖3）。

圖3 視頻監控系統的集成化

3 開發實現

智能安防系統主要有異常行為甄別功能、視頻數據管理功能、云臺控制功能和GIS遠程監控功能。

異常行為甄別功能。智能安防系統平臺接收越界監測、移動偵測、視頻遮擋及入侵偵測等幾種行為的識別告警信息，可通過告警信息來查看抓拍的圖片和視頻，結合視頻設備的GIS信息精準定位，查看異常的具體情況，并通知管理人員介入處理。具體的功能界面如圖4所示。

圖4 安防告警界面圖

視頻數據管理功能。提供視頻畫面的實時監控和多路同時自動錄像，可設定錄像文件存放路徑及存放時間，也可手動錄像。錄像中途若發生設備、網絡、服務器等故障，當恢復后可自動繼續錄像。具有本地及遠程錄像查詢和回放功能，支持按時間和按計劃等查詢方式，支持暫停、快播、拖拽式的時間控制。具體的功能界面如圖5所示。

圖5 視頻管理功能

云臺控制功能。可通過后臺對前端球機進行水平360°或垂直90°旋轉，且能對圖像進行放大、縮小，放大、縮小后圖像清晰度不變。具體的功能界面如圖6所示。

圖6 云臺控制

GIS遠程監控功能。結合GIS電子信息地圖，實現視頻設備的遠程監控，通過電子地圖直觀監測和控制設備運行狀態。具體功能界面如圖7所示。

圖7 GIS遠程監控功能

4 結論

智慧燈桿落地可以更好地獲取數據資源，結合智能安防有效避免各部門各自為政的局面，未來政府也在探索購買服務的模式，加快城市精細化管理建設。

通過智慧路燈智能安防系統的建設，提升綜合管理監測的可視化、精細化、動態化、智能化水平，實現對人、地、事、物、組織等管理全要素的智能感知、實時傳輸、動態管理、高效應用。系統具備眾多智能化優勢，變被動式監控為主動型防范，提高視頻資源使用效率。借助智慧燈桿物聯網系統研發與應用示范項目的成果，介紹智能安防系統的功能。各基礎功能成功運行后可將基于路燈物聯網的成果應用于全區、全市乃至全國的各領域建設，建成不同規模的示范應用點，成為全國智慧路燈建設和運管的標桿。