基于視頻智能化分析的智慧城管平臺

葉逢春 楊興浩

（余姚市融媒體中心 浙江省余姚市 315400）

1 引言

近年來隨著我國城市化規模的不斷擴大，為各地經濟發展提供了幫助，但是也帶來了一定的弊端，城市管理工作人員的隊伍有限，不能隨時處理系統各項業務，雖然管理部門也對組織結構、信息化系統、管理方法、應用工具進行改進和完善，而且也提出了新的思路，但是收獲不大，很多問題仍然沒有解決。智慧城管平臺是近年來各地提出和發展的新型信息化管理系統，系統部署和推出以后受到了廣大用戶的歡迎和認可，可以有效地解決城市內部管理難、信息落后等問題，提高了政府管理部門的工作水平[1]。尤其近年來公共安全越來越受到人們的關注，預防和打擊犯罪成為時代的主體，使用功能完善的視頻監控系統對于提高城市管理水平，有著積極的意義[2][3]。特別是物聯網技術和云計算技術出現以后，大大改進了現有的管理平臺，使得城市平臺向著智慧化管理的方向邁進[4]。從技術層面上考慮，智慧城管平臺的出現是對傳統城市管理方法的改進，在新的管理平臺中，視頻監控和分析是關鍵，借助不斷完善的天眼系統，對城市內部主要干道和街道進行監控，最大化的采集周邊環境的數據，利用現有的視頻資源，對采集的數據分析和處理，這對于未來城市的發展有積極的意義。

2 系統概述及設計架構

2.1 系統業務現狀分析

早在2005年我國已經有了數字城管的管理模式，這種模式在當時行之有效并且廣泛推廣[5]，解決了城市管理過程中存在的信息落后、管理被動等情況，也客觀上提高了城市的管理水平，但是隨著時代的發展和技術水平的不斷提高，這種方式已經不能滿足用戶的需求，城市管理已經逐步向智慧平臺的方向發展。

傳統的城管系統要求工作人員按要求在指定區域進行巡邏，對發現的違法行為采用手持設備進行記錄，并將這些數據上傳到數據庫系統中，從而形成了一套完整的執法過程數據，工作人員能夠對這些數據維護和處理[6]。通過執法工作的進行能夠提高城市管理的水平，使得城市街道變得整潔、違法違規行為減少，對于城市的穩定有積極的意義。

隨著近年來視頻監控技術的發展，城管人員不到現場也可以得到第一手的記錄，視頻監控逐漸成了城管平臺不可缺少的部分，在各類業務中都得到了廣泛的應用。但是通過實際使用和調研分析，現有的系統仍存在以下不足：

（1）整個執法監控視頻中有很多的數據，大多屬于沒有價值的數據，而現有的執法系統因缺乏自動化分析功能，是人為進行判斷和分析，面對錯綜復雜的數據容易出現偏差，對于關鍵的證據點可能無法發現；

（2）雖然有視頻監控系統，但城管人員長時間使用視頻監控很難進行，因而其實際使用程度比較低，日常的操作過程中，主要是在事后進行查看和分析。

（3）視頻分析需要人工進行分析，這需要工作人員從大量的數據中進行分析判斷，不僅工作效率低下，而且數據的準確性也難以得到保證。

2.2 系統設計架構

基于視頻智能化分析的智慧城管平臺采用的是大數據和物聯網支撐的平臺，包括計算機資源、存儲資源、網絡資源等。物聯網進行視頻監控和通信平臺之間的數據傳輸和交互，其中監控平臺具有視頻智能分析功能，功能結構如圖1所示。系統對視頻數據進行識別，識別功能包含了機動車亂停、無照經營和跨門占道經營、違規廣告牌、暴露垃圾、積存垃圾渣土及施工廢棄料、非機動車占道違停、人員聚集和犬類、定制不少于四個應用場景等八個功能模塊，可以對相關數據進行自動識別分析。

智慧城管平臺在開發和設計過程中采用了經典的三層次架構開發模式，這種模式可以滿足用戶設計的需求，包含了三個部分：一是表示層，用戶可以利用管理平臺軟件界面操作，發起個人請求，表示層為用戶提供了人機交互界面，通過命令下發到業務邏輯層；二是業務邏輯層，用戶的命令和請求傳輸到業務邏輯層以后，會調用相關的算法，對業務進行處理和分析；三是數據管理層，業務邏輯層分析計算以后，從數據庫中調取數據，將計算分析的結果顯示給用戶。具體架構如圖2所示。

圖1：視頻智能分析系統功能架構圖

圖2：系統邏輯架構圖

3 前端采集系統

前端采集系統包含括監控位置和網絡傳輸兩個部分的設計。

3.1 監控位置的設計

根據城市內部管理特點，在重點路段、街道中設置攝像頭，通過對關鍵位置的信息采集和分析，快速了解城市內部各類行為，幫助城市進行管理。前端監控布置按照不同的場景設置監控范圍，如城市內部市容環境監控、城市綜合執法監控、市政設施監控、環衛設施監控、其他公共設施監控、河道監控等。

3.2 網絡傳輸設計

針對城市內部已有的網絡部署情況改進網絡的傳輸設計，前端采集采用現有的視頻專用網絡，將數據快速傳輸到后臺管理系統。后臺管理系統通過智能化的分析及時發現違規行為，并及時向城管隊員發出信息提醒。網絡傳輸需要采取一系列的安全措施，并考慮到執法人員和被執法人員的隱私，建立獨立運行的體系。

4 后臺分析系統

4.1 視頻管理模塊

視頻管理模塊能夠對采集的視頻監控信息數據進行分析和處理，同時可以做到統一的數據資源管理，為視頻智能化分析提供支撐。視頻管理平臺在使用時可以實現信息共享，考慮到外部業務的使用，系統提供了可以調用的接口方法，用戶能夠通過管理平臺調用，并設置視頻權限共享，實現各類事件的標準化操作。視頻管理模塊也是城管執法人員所需要使用的關鍵功能，借助這個功能模塊城管執法人員能夠錄制違法視頻，也可以利用標準數據庫語言完成增刪查找等相關操作。

4.2 視頻分析模塊

視頻分析技術采用了AI深度學習和分析方法，這是目前最先進的技術之一，近年來在很多方面都有廣泛的應用，在數據挖掘、機器翻譯和多媒體學習等很多領域都獲取了很好的效果，尤其在分析數據方面有很大的優勢，通過使用人工智能技術有了更快速的進步。這種技術能夠對各種設置的場景進行自動化的分析和處理，通過學習樣本數據內在規律和表示層次，對已經獲得的圖像和視頻數據等信息進行深入處理，通過深度分析技術實現機器可以和人一樣進行事務的分析。深度學習屬于智能化的分析方法，尤其是在語言、圖像識別所取得的效果，超過了以往獲取的技術。

深度學習近年來在很多方面都有廣泛的應用，尤其是在數據挖掘、機器翻譯和多媒體學習等，在很多領域都獲取的很好的效果，在分析數據方面有很大的優勢，通過使用使得人工智能技術有了快速的進步。

本文采用了深度學習技術，利用該技術能夠有效識別城管工作中的違法違規問題，對于亂倒垃圾、經營占道、違規廣告、違規停車等情況進行識別，并告知管理人員采取措施。

4.3 業務處理流程

視頻分析系統可以及時識別出警告信息，并將結果發送到對應的系統中進行處理和操作，進而完成業務流程的閉環。流程的處理需要滿足一定的條件，只有符合相關條件以后，才可以推送到相關責任人。

處理流程分為三個類型：

（1）接收報警消息以后，在一定時間段內累計次數大于累計次數閾值，如果大于，這個時候就會自動生成一個事件，將事件推送到監控區域負責人；

（2）接收報警消息以后，最近一次報警時間小于有效時間間隔，如果小于，這個時候就會自動生成一個事件，將事件推送到監控區域負責人；

（3）接收報警信息以后，系統會判斷事件是否在有效推送的時間內，如果在，那么就會自動生成一個事件，將事件推送到監控區域負責人。

事件推送到城管執法人員后，執法人員首先查看信息范圍，判斷信息是否屬于違規行為、是否在管轄范圍；如果判定系統推送的信息正確，那么就接受信息，并采取一定的方式進行處置，處置完成以后將結果上報到系統，若沒有處理完就標記為“處理中”。

4.4 管理決策分析

系統部署和運行以后能夠展示整個轄區內部所有視頻監控的具體位置和分布情況，并且能夠分析出當天發生的報警信息數量、報警信息的顯示情況等數據。為便于用戶處理和操作，系統還提供了統計分析功能，幫助系統管理人員了解分管區域內的詳細情況。系統還可以將一段時間內的統計數據、事件發生時間等上報到系統，系統可以根據歷史數據進行預測，為城市管理人員提供數據預警，降低違規事件發生的情況。

4.5 執法數據分析

城管人員執法分為現場執法和事后執法。現場執法可以根據違法情況進行口頭警告、監督整改、現場處罰等；事后執法可以沒收占道經營的物品、商品等，當事人需要在城管部門接受處罰。因此系統需要提供執法記錄的證據，將這些數據記錄在系統中，一是便利后續的查詢和分析；二是在商販對于執法有異議的情況下可以作為證據。執法數據的記錄也可以作為統計的依據，判斷現在城市違規事件的發生情況，給予城市管理層提供建議。

5 總結

實現城市智慧化管理是今后發展的方向和目標。本文針對城市管理難、占道經營多等問題提出了一種基于AI視頻的智慧化管理解決思路，能夠實現各系統的無縫對接，不僅僅對于現有的視頻監控系統有一定的繼承，也有很好的通用性。系統部署以后可以對違規事件進行智能分析和判斷，解決城市內部數據管理難等問題。此外還構建了業務模型，能夠通過模型為管理人員提供決策，提高城市管理人員的水平。