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城市网络化报警与监控系统的构建

来源:动视网 责编:小OO 时间:2025-09-26 04:27:34
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城市网络化报警与监控系统的构建

城市网络化报警与监控系统的构建■刘健文洪兵宣伟良为什么要建设城市报警与监控系统?怎样建设城市报警与监控技术系统?如何确保投资巨大的城市报警与监控系统技术路线的正确性?如何实现城市报警与监控技术系统的可持续发展?……正在全国各地如火如荼开展城市报警与监控技术系统建设的今天,这一系列问题已经成为各级和机关关注的焦点。应该清醒地认识到,投资所要构建巨大的城市报警与监控技术系统在为机关治安管理实现“全面控制、重点防范、快速反应、精确打击”提供现代化手段的同时,也为城市现代化管理打下了基础。
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导读城市网络化报警与监控系统的构建■刘健文洪兵宣伟良为什么要建设城市报警与监控系统?怎样建设城市报警与监控技术系统?如何确保投资巨大的城市报警与监控系统技术路线的正确性?如何实现城市报警与监控技术系统的可持续发展?……正在全国各地如火如荼开展城市报警与监控技术系统建设的今天,这一系列问题已经成为各级和机关关注的焦点。应该清醒地认识到,投资所要构建巨大的城市报警与监控技术系统在为机关治安管理实现“全面控制、重点防范、快速反应、精确打击”提供现代化手段的同时,也为城市现代化管理打下了基础。

城市网络化报警与监控系统的构建
■刘健 文洪兵 宣伟良

为什么要建设城市报警与监控系统?怎样建设城市报警与监控技术系统?如何确保投资巨大的城市报警与监控系统技术路线的正确性?如何实现城市报警与监控技术系统的可持续发展?……正在全国各地如火如荼开展城市报警与监控技术系统建设的今天,这一系列问题已经成为各级和机关关注的焦点。

应该清醒地认识到,投资所要构建巨大的城市报警与监控技术系统在为机关治安管理实现“全面控制、重点防范、快速反应、精确打击”提供现代化手段的同时,也为城市现代化管理打下了基础。我们可以从社会发展的角度来认识这个系统建设的意义:实施城市报警与监控技术系统建设是加强城市基础设施建设、提升城市安全水平、实现城市数字化管理的基础工程;是提升城市品位,改善投资环境,促进经济发展的保障工程;是维护社会稳定,构建社会治安综合防控体系,保障人民群众安居乐业的民心工程;是提高应对突发事件、群体事件、恐怖事件,重大灾害事故的处置能力和对社会的管理驾驭能力,构建城市应急联动体系实现危机管理的重点工程;是坚持“稳定压倒一切”的方针,维护好战略机遇期社会稳定,建设平安城市,构建和谐社会的保障工程。如何利用现代信息技术和网络视频监控技术,构建城市报警与监控的“信息化大安防”体系,是安防企业面临的重大挑战。

一、整体建设思路

城市报警与监控技术系统是集安全防范、计算机应用、网络通信、视频压缩传输、访问控制等高新技术为一体的庞大系统,是总体投资大、技术要求高、涉及用户广、链接环节多的系统工程。因此,科学规划技防网络、整合社会技防资源,构建城市统一的远程视频监控报警综合信息服务平台,实现视频监控报警信息的充分共享,为城市应急系统提供可视化图像资源,这是城市报警与监控技术系统建设的目标和任务。城市报警与监控技术系统建设的建设原则可以这样来确定:以需求为导向,以应用为核心,坚持需求与应用相一致,规划与标准相一致,实用性与先进性相一致,科技创新与持续发展相一致的原则。

1、统一标准,规范设计

城市报警与监控技术系统建设要采用开放式架构,确定可行、支持持续发展的技术路线;支持数字视频技术、人工智能技术能够平滑融入已经建设完毕的系统;选用标准化接口和协议,并应具有良好的可扩展性。系统建设将遵循国家和行业有关标准与规范,并有一定的技术前瞻性。应充分考虑和利用现有的报警监控资源、传输资源,在整合基础上实现系统互联、资源整合、信息共享。城市远程视频监控报警信息服务平台要使用统一的技术标准,彻底解决不同技术标准的系统不能互联、互通的问题。同时,为原有报警系统、视频监控系统融入本系统提出解决方案。系统选用的技术和设备以满足需求、注重实用为基本原则,构建的系统将与警务工作紧密结合,在系统建设和应用的过程中,逐步探索新形势下电子警务模式和城市数字化管理模式。

2、统一建设,信息共享

城市报警与监控网络是基于城市IP城域网构建的网络,是以层面构建的城市可视化管理的共享网络,是城市应急联动体系的基础工程。在发生突发和重大事件时,可以通过管理平台将所有与事件相关的视频信息全部纳入应急站点,省市、及各相关部门可作为客户端接入网络共享视频信息。在正常情况下,网络可以为入网行业和用户提供可视化管理、电视会议、远程监控等网络视频服务。

3、推进,市场运作

城市报警与监控技术系统的建设应本着“推动、先进科技引领、机关管理、社会投资、保险行业参与、市场规律运作”的建设原则。市、区(县)是建设全市监控报警系统中公共安全网的投资主体。主要建设项目是城市机关的市局、区(县)分局和派出所三级监控中心建设;监控报警网络基础设施建设;三口(城际间出入口、重点路口、治安卡口)三区(案件高发区、商业繁华区、人员集中区)视频监控系统建设。社会报警监控技防网是城市报警与监控技术系统中前端视频采集的基础。要通过指导,要求风险单位、要害部位、企事业单位、医疗卫生、党政机关、娱乐场所、市场商店、繁华街道、居民小区、学校幼儿园等必须按照统一的技术和建设标准投资安装监控报警系统并接入全市报警与监控技术网络。

4、确保安全,运行稳定

系统能满足可靠性要求,能够长时间不间断运行。对关键的数据、接口和设备采取冗余设计,具有故障检测、故障服务、系统自愈合、系统恢复以及系统健康状态检查等功能;本系统采用VPN隧道技术对传输通道进行加密;使用用户身份认证以及访问控制技术等多种技术对用户的各种操作和涉密文件的存取实行认证和,以保证系统的安全。以光纤方式接入的摄像机可以采取前端视频分配的方式,接入指挥中心视频矩阵并采用网络视频编码技术“按需”接入信息网。同时将分配出来的视频信号经视频编码接入全市视频监控报警服务平台,确保自建的视频监控信号既能与信息网实现联通,又能通过平台管理实现视频信息的充分共享。

5、加强管理,突出实效

城市报警与监控技术系统将为机关实现快速反应、协同作战提供技术支撑。利用这个系统,机关可以形成打、防、控、管和服务社会的一体化网络体系,进而提高机关在第一时间获取情报信息、第一时间采取防范措施、第一时间有效控制局势、第一时间实现精确打击的能力。该系统是在领导下由机关管理的社会面监控系统,可以通过市场化运作开展建设,专业化维护保障运行,制度化管理提升运行质量。

二、建设主要任务

城市报警与监控技术系统可以归纳为两个子系统:公共安全视频监控网络和社会报警技防网络。(附图)

1.公共安全视频监控网络

公共安全视频监控网络是指在“三口”、“三区”建设的以高速快球型摄像机为主要视频采集设备、辅以车辆牌号自动识别、卡口、违法违章抓拍、治安事件电子取证、便民可视报警装置等系统集成的视频监控报警系统。

目前全国各城市开展的城市报警与监控技术系统建设基本处于这个层面。基本上是采用视频图像光缆传输、视频信号矩阵分配切换、监控图像电视显示的模拟监控技术。建设的方式是由电信运营商先期投资建设,依靠线路租费回收成本锁定利润。这种建设方式在技术实现上没有任何障碍,在确保工程和设备质量的前提下使用单位(机关)可以获得无损的模拟电视图像,在资金紧缺的情况下可以利用电信运营商而减少先期建设费用,电信运营商也可以通过长期出租线路资源绑定大用户而获得满意的经济回报。

单纯采用模拟视频技术建网主要存在三个方面的问题:一是系统在技术实现上不便也很难做大,不利于可持续发展。系统在只有几百只摄像机的情况下还可以支撑,数千只就难以为继。同时,由于系统的不断扩充,租金会成倍的增加,长此以往地方财政将难以应对。二是设备资源和视频信息难以共享。用这种方式建设的系统是基于机关独家应用的前提下构建的,传输网络多是信息网,受到网络安全的,其他相关部门很难共享公共安全网的视频信息,由此会引发不应有的重复建设。由于受到专网带宽的,在机关内部的其他使用部门也难以共享视频信息。三是浪费通信资源。电信运营商在IP城域网建设初期敷设了大量的光缆,形成了传输资源的大量冗余。电信运营商目前利用冗余的资源开展有利于社会稳定的报警监控系统建设并从中获取一定的利润的做法只是一种临时的方法。随着城市IP城域网的不断扩展、电信业务的不断发展,这些目前处于“冗余”状态的光缆日后将是电信运营商扩展其业务的主要通道,从这点意义上来看,光缆资源是有限度的。因此,如果一个城市把上千条光缆仅用于视频监控,以电信运营商的长远考虑还是得不偿失。同样,在一个城市内建设数量有限前端图像采集点的公共安全视频监控网络仅能部分满足机关重点防范的要求,还不能完全实现警方对社会治安“全面控制、重点防范、快速反应、精确打击”的管理目标,而不断的扩充系统又会受到建设资金的严重制约,即使资金充足,其投入和产出也是不成比例的,这正是目前南方经济发达城市已经花费巨资而建设的报警监控系统收效甚微而感到困惑的主要问题。

2.社会技防报警监控网络

社会技防报警监控网络是指由社会各单位已经安装或新安装的视频监控与报警系统。这种系统以定点摄像机为主,紧急报警按钮和入侵报警系统为辅。摄像机主要安装在单位的出入口、收银台、重要物资仓库等地,配合安装入侵报警系统。充分利用并整合社会技防资源,将各自单位运行的系统统一在城市联网运行的远程视频监控报警服务平台,通过两网的融合,不仅极大的扩充了社会监控面,又为社会各单位安防系统接入机关监控中心提供了报警服务的便利。同时,通过视频监控报警综合信息服务平台和城市视频监控报警网络,可以在机关网络管理“授权”的前提下获得所需的视频信息。入网用户通过电话报警与视频报警联动,提高了报警的可靠性和及时性,在发生紧急事件时警方可以立即得到现场图像,根据现场图像分析事件性质、嫌疑人特征、逃逸方向等关键信息,迅速布置警力,将事件控制在最小的范围,从而在真正意义上实现“全面控制、重点防范、快速反应、精确打击”的目的。因此,社会报警监控技防网络的建设是整个城市报警与监控技术系统的一个非常重要的环节。

我们通过调研,认为可以在以下企事业单位和公共事业单位组织开展报警监控系统建设:

1、 行业系统监控报警设施建设

2、 娱乐场所监控报警设施建设

3、 特种行业监控报警设施建设

4、 商业监控报警设施建设

5、 人员集中区监控报警设施建设

6、 重点部位监控报警设施建设

7、 企事业单位监控报警设施建设

8、 居民社区监控报警设施建设

9、 餐饮服务业监控报警设施建设

10、 其他单位的监控报警设施建设

社会各单位报警与监控技术系统的建设必须由按照法律法规的规定实施强力推进,大力倡导“花钱买平安”的公众平安意识,宣传“谁投资,谁受益”的企业平安理念。机关要支持并扶持有经济技术实力的专业报警服务企业(例如:保安服务公司,报警服务公司等)开展视频监控报警网络的运营服务。

我们认为,城市报警与监控技术系统必须具有和体现“大安防”和“信息化安防”的概念。公共安全网络建设和社会技防网络整合两者是相辅相成的不可偏废。通过网络技术和网络视频技术完成社会技防系统和公共安全网络融会贯通,实现安防信息化。只有这样才能建设一个有效率、有效果、可实施、可扩展的城市报警与监控技术系统,才能为机关的打、控、防、管和服务社会一体化提供科技支撑,为城市应急联动系统可视化建设打下坚实的基础,为构建社会治安综合防控体系提供技术保障。

三、技术方案

1.总体结构

无论是公共安全网络还是社会技防网络,就其总体结构来讲可以归纳为四层结构。(见图1)

设备接入层 设备接入层是指来自前端的摄像机视频信号和报警信号接入到整个网络的方法和传输媒介。设备接入层一般由前端摄像机、入侵报警系统、传输线缆、本地记录、视频编解码等设备组成,有些系统可能还包含有模拟视频矩阵。

一个城市报警与监控技术系统应该支持多种传输方式和传输媒介。(见图2)

网络传输层 网络传输层是指接入到网络的摄像机视频信号和报警信号的转发和流通媒介。

网络传输层内包含一个非常重要的组成部分--信息加密。前文我们提到城市报警与监控技术系统实际上是一个大型网络系统,由于这个网络传输内容的特殊性,该网络系统以专网方式存在。专网可以是单独搭建的网络,也可以是在已有网络构架上使用VPN技术搭建的虚拟专网,利用隧道技术对传输的视频图像信息、报警信息进行封装,达到信息加密目的。

应用管理层 应用管理层是指整个网络系统的信息资源调配和管理中心。应用管理层一般由计算机服务器、数据库、大容量存储设备、大屏幕显示设备等硬件设备以及核心管理软件组成。

应用管理层主要完成如下的任务:

1) 访问控制—各种接入与应用请求的审核。

2) 分发和转发—视频信息和报警信息的分发和转发。

3) 配置和巡检—设备参数配置和健康状态检查。

4) 存储和检索—信息的存储和快速检索。

5) 故障服务—保证系统内局部的故障不至于在整个系统内蔓延。

第三方接口层 第三方接口层是指通过应用管理层将相关的信息转换为指挥系统能够识别和接收的信息格式,将图像信息、报警信息发送到指挥系统的方法和媒介。

2.管理策略

城市报警与监控技术系统具有网络形态,是一个网络系统,并通过网络使用TCP/IP协议以及一些特殊的策略完成视频信息、报警信息的传递、分发、存储、检索以及在管理中心的管理下对系统健康状态检查,保证系统安全、可靠、稳定运行。一个城市内可能安装有数百只、数千只、数万只甚至数十万只摄像机,这些摄像机以分布式的形态分散于城市的各个位置,并且这些摄像机的图像信息并不是仅仅停留在某一个终端,它们会“按需”分配给位于不同物理位置的相关部门,也就是说这些图像信息是“流通”的。我们不能设想单纯依靠传统模拟视频矩阵联网的低效率方式以及使用信息网的有限的带宽资源传输和管理海量的数字视频信息和报警信息(最起码目前的技术不能保证在某个单一物理网络内承载如此海量的视频信息),因此,城市报警与监控技术系统原则上以构建于电信运营商的公用IP城域网为宜,充分利用IP城域网已经网格化的资源、IP城域网巨大的“海绵式”承载能力、IP城域网技术的不断发展以及专业的网络运营商的技术和资金实力,采用和吸收IPTV的技术构架的优点搭建城市视频监控报警综合信息服务平台,同时采用VPN技术保证信息传输通道安全。如果电信运营商能够提供的专网最佳。

作为一个城市级别的数字视频监视系统必须具有一定的对视频流、设备的合理管理策略。普通的TCP/IP协议不能满足复杂的城市级别、大量的数字视频联网需求。在本章中,我们以辽宁省鞍山市为例介绍城市级网络化视频监控报警系统联网应该采取的策略。

1)分布式、多服务结构

整个系统分为三级结构,逐级管理,区域归属,在大的联网控制和同步通讯前提下可运行。拓扑图见图3:

2)多级目录服务

目录(Directory )是整个系统所有配置信息的中心存取库,平台目前使用SQL2000 Server数据库。目录服务在整个系统中负责各种应用的分配,可以理解为一个消息中心或控制中心,类似于电话交换系统的总机。

在一个城市级的网络化视频监视系统中,目录服务不仅仅是一个,而应该是多个,并以多级的形态存在,具有树状结构。平台内存在一个主目录服务,所有的从目录服务通过与主目录服务保持同步的方式协同工作。(见图4)

3)故障服务

整个系统具有故障服务能力(简称FOS=fail over service)。故障服务包括故障发生时的切换服务和故障修复后的系统自愈合能力。

故障切换服务就软件技术来讲分为三个方面:一是目录服务故障切换服务;二是转发、存储故障切换服务;三是设备接入服务故障切换。(见图5、6、7)

故障切换服务保证了系统内的各种应用在出现故障时仍然可以继续工作,在故障排除后,系统自动(或)手动恢复到故障前的状态。

4)特殊的设备寻址能力

对于一个运行于IP城域网的城市报警与监控技术系统来讲,其所面临的网络环境要较单一物理网络复杂得多,它可能不仅仅是一个城域网,还有可能是城域网与自建私网的组合。同时整个系统容纳的视频流的数量是巨大的,集中式的视频流管理和处理机制就会面临动态IP问题、组播问题、设备过路由跨NAT(网络地址转换)问题、视频流管理和转发服务器处理能力问题以及因网络“聚焦效应”带来的网络瓶颈问题等等。在这种复杂网络环境下,除前面提到的软件管理平台必须有分布式、多服务(或多中心)、故障服务能力之外,编码设备也需要具有特殊的机制以适应大规模、复杂环境下视频流传输工作。

这个特殊的机制就是“前端编码设备主动寻址”。

目前的网络视频管理平台(软件系统)绝大多数使用被动寻址的方式在管理服务器和编码设备之间建立联系,即服务器要知道前端编码设备(如PC-DVR,嵌入式DVR或网络视频服务器)的IP地址或由DDNS(动态域名解析)提供前端设备的IP地址。

目前就PC-DVR、嵌入式DVR还有绝大多数的视频编码器来讲,使用的都是这个机制。我们可以看到,这种机制还不能将若干台编码设备与若干个接收终端联系在一起。

为解决若干编码设备或一群编码设备联网问题,我们需要建立一个中间件-视频流管理和转发服务器(Stream Server)。这个服务器具有强行“唤醒”能力,完成与每一个编码器强行建立联系的任务,同时负责将视频流按需发送到观看目的地,我们称之为转发。

拓扑图8:

通过上面的拓扑图我们可以发现,在编码设备处于动态IP环境时,中间件服务器(Stream Server)是否能够找到编码设备取决于第三方的DDNS服务。

通过上面的理论分析,我们可以得出这样的结论:这种依赖于“第三方服务的联网方式”的可靠性完全取决于第三方的DDNS服务器的工作状态。如果这个DDNS服务器服务出现问题,所有的编码设备就全部在系统内消失了。因此,这种被动式的联网方式不适用于完全部署于IP城域网的城市级别报警与监控技术系统,仅适用于单一物理网络内的联网任务。当然,除这个主要因素之外,这种联网方式不能部署多服务(多中心),故而不能有效地分散网络“聚焦效应”带来的网络瓶颈问题以及不支持故障服务切换等特殊的管理策略。

解决大型联网系统的关键技术是“主动寻址”服务。

拓扑图9:

通过上图可以看到,编码设备始终寻找一个固定的IP地址,这个IP地址处有视频流管理服务器(我们称为网关服务、转发服务和目录服务)。这个IP地址事先保存在每一个编码器程序内,我们称之为远程IP(Remote IP)。通过这种机制,我们甩掉了第三方的DDNS服务,系统的可靠性由过去的不可控变为可控。这种机制对于网络视频来讲具有性的意义。

编码器具备这种机制后,很多困扰依赖第三方服务的联网方式中的问题就迎刃而解了。如DDNS服务问题、编码设备过NAT问题、多服务(多中心)问题、故障服务问题等等。(见图10、11、12、13)

5)网络存储服务

在公用IP城域网的IDC机房内,原则上拟通过网络存储构架(IP-SAN、NAS等)为所有的视频流(CIF=352x288分辨率)提供平均7天的大容量网络存储。同时,在这个位置使用网络存储构架为二级平台、三级平台以及行业用户提供虚拟存储空间,存储空间的管理由平台管理中心和专业存储设备制造厂商提供的存储管理系统共同负责。总体的存储容量预计为88TB。将适用SAN(存储网络)解决大容量存储带来的图像检索、负载均衡以及重要图像备份等问题,同时使用生命周期管理(ILM)对存储的图像信息进行使用频率分析,提高存储效率。存储方案中将采用磁盘存储和磁带存储相结合的方法,在保证存储时间、效率、可靠性前提下有效减少投资。

6)电话线报警和网络报警相互关联

对于有视频监视摄像机和前端报警系统的技防系统,平台将对单一报警源提供电话线报警和网络报警两种报警模式,通过对一个单一报警源提供两种报警通道的方式提高报警的可靠性。两个系统的关联在二级平台进行,结构功能示意图如图14:

四、建设方案

城市报警与监控技术系统是一个非常复杂的系统工程,具有涉及单位多、覆盖面广、信息流通等特点。城市有规模大小之分、有经济发达和欠发达之分、有不同之分,有地理地貌不同之分。因此,城市报警与监控技术系统应根据具体城市的特点,综合考虑各种有利因素和不利因素,充分发挥各级和社会各部门的积极性,采用不同的技术路线和实施方法完成自己的城市报警与监控技术系统的建设。我们通过一年多的实践摸索将系统的建设从技术实现上归纳为两种模式,即:模拟-数字混合模式(下称数模混合模式)和全数字模式。

1.数模混合模式的视频监控报警系统

城市报警与监控技术系统的基层也是最重要的信息应用和接收单位是城区派出所。辖区内摄像机视频图像和报警信息只有接入派出所才能够完成机关快速反应、精确打击的目的,才能够最大限度发挥城市报警与监控技术系统的效能。因此,城市报警与监控技术系统的建设原则上应采取“自下而上”的技术路线和实施策略。目前各地机关正在进行机构改革,有些城市的机关已经变三级(市局、分局、派出所)管理为二级(市局、分局)管理,其中分局是以三队一室为主要编制可以看成是强化和壮大了的派出所。不同的机构设置对城市报警与监控技术系统的最终接入具有不同的要求。

无论是何种机构设置,模拟-数字混合模式实际上是公共安全网络建设的一个阶段,是城市报警与监控技术系统的一个前期工程。这个前期工程具有实施简单、技术要求较低、政治业绩明显等特点,全国大多数城市的城市报警与监控技术系统的建设一般都处在这个阶段。

篇幅所限,下面简要介绍盘锦市所进行的城市报警与监控技术系统。

盘锦市具有典型的管理机构形态,由市局、城区分局(县)和基层派出所组成。因此,第一期公共安全网络建设的重点是前端摄像机、派出所监控中心、分局监控中心、市局监控中心。建设方式是以派出所为模拟视频传输中心,通过视频编码进入信息网络。

拓扑图见图15:

2.全数字模式的视频监控报警系统

建设城市报警与监控技术系统对于机关来讲,最终目标是利用公共安全网络和社会技防网络的图像资源和报警资源完成机关以最直观的方式掌控城市社会治安状态,真正实现“全面控制、重点防范、快速反应、精确打击”的目标。我们曾经多次提到城市报警与监控技术系统实际上是一个网络系统,而网络系统实际上就是一个纯数字系统。一个城市级的城市报警与监控技术系统应该以网络的形态出现,实现海量视频信息、报警信息的“流通”、共享和可靠管理,进而通过使用“行为分析技术”等新的数字图像识别技术实现摄像机的“智能化”,在一些需要人类高度集中注意力的应用环境下,让“聪明的摄像机”代替容易疲劳和分散注意力的人类的视觉;在完成为机关掌控社会治安目的的同时,为城市应急系统提供最底层的可视化基础;为城市管理提供可视化和智能化的手段;为城市防恐提供一种新型的预警技术。因此,城市报警与监控技术系统应体现“大安防”理念,使用也必须使用网络视频技术构建一个信息化的城市安防系统。

无论机关的机构如何设置,数字模式实际上是城市报警与监控技术系统的最终建设目标。数字模式具有覆盖范围广、涉及单位多、技术复杂等特点,目前,国内除北京先进视讯科技有限公司、辽宁道亨视讯科技有限公司提出的iDVR3.5城市报警与监控技术系统管理平台之外,还没有发现其他公司可以提供城市级网络化大型管理平台。我们相信,随着城市报警与监控项目的不断开展以及深入进行,会有越来越多的城市着眼于“大安防”和“信息化安防”的格局,建设自己的城市报警与监控技术系统。

由于篇幅所限,不能详细介绍作为第二批城市报警与监控技术系统建设试点城市之一的辽宁省鞍山市社会治安动态视频监控系统数字模式的特点和实施办法。

《鞍山市社会治安动态视频监控报警系统建设技术方案》(将会另文介绍)和《鞍山市社会治安动态视频监控报警系统建设实施方案》(将会另文介绍)已经于2006年3月28日通过“3111城市报警与监控技术系统” 项目专家组的评审和论证,并得到领导和专家高度评价。

五、资源共享

前文我们提到城市监控与报警技术系统是城市应急系统的可视化基础工程。城市监控与报警技术系统内部蕴含了大量的社会面摄像机监控图像,很多相关部门如、城建、消防、电力、、交通、交管等在工作中也需要这些图像信息以支持和完善城市功能。因此,一个城市级的监控与报警技术系统不仅为机关治安管理提供服务,还应该实现信息的充分共享,为、的其他部门服务,为城市应急联动救援系统服务,为数字化城市管理服务。

1.图像信息的深入挖掘

网络视频技术同样也按照著名的“摩尔定律”随着大规模集成电路技术的发展而不断地发展。目前最新的、可投入商业化的数字视频技术为“智能行为分析技术”。其中的代表产品为美国Object Video公司的“VEW”软件和硬件产品以及美国Verint System以这个技术衍生出来的Nextiva产品和技术。

1)Nextiva技术介绍

“行为分析技术”的技术原理是将一个视频图像(场景)内的运动目标与背景分离,然后利用计算机的高速运算能力和特殊的算法分析运动目标的各种可能发生的行为,通过对这些可能行为的归纳总结出一些通用性的规则。利用这些事先可知的规则,我们可以对需要关注的场景注入规则,当场景内运动的目标违反这些规则时,系统发出告警。目标和背景剥离、分析行为的原理见图16:

Nextiva采用了美国Objectvideo专利技术配合网络视频设备实现”芯片级”对图像的分析工作。Nextiva技术非常复杂,在这里只能以应用的层面作简单的介绍。

Nextiva由IntelliView软件和具有前端分析能力网络视频服务器硬件组成。IntelliView有二种分析能力:一个是“IntelliView: 智能实时在线处理”;另一个是“Forensics:后期资料处理分析”。

● Nextiva Analytics (通称为IntelliView) 软件分析实时视频信号并且自动地: 

● Detects and ldentifies(发现和识别)关注的目标

● Tracks(跟踪) 这个目标,根据用户事先定义的规则决定这些目标是否会造成恐怖威胁 

● Trigger Alerts(触发告警) 通过预先定义的方法将告警传送给这个地区的安全值班人员 

● IntelliView的Forensics 分析处理器

● 允许搜索存储在处理过的视频信号中的事先定义以及事后定义的事件

● 在数秒到数小时内快速搜索和找回各种事件

图17为Nextiva分析原理图。

IntelliView可以帮助我们在罪犯试图或者有意接近警戒区域和围墙时、从围墙外或者围墙内扔东西时提前对各种企图发出预警,有效阻止罪犯的下一步行动。(见图18)

Forensics可以帮助我们对事后的事件进行分析,快速的找到关键的内容。

2)Nextiva所能完成的工作

“行为分析技术”的这种能力,目前已经在美国开始使用于地铁、机场、港口以及军事目标的视频监视系统。“行为分析技术”为传统的摄像机提供了“智能”。Nextiva目前能够完成的工作有6大类,包括如下的内容(可商业销售部分):

Single TripWire(单绊网)

在图像的固定场景(静止图片)上任意划一条线,同时确定物体穿越这条线的方向,在按照这个方向穿越时,提出告警。

Double TripWire(双绊网)

在图像的固定场景(静止图片)上任意划二条线,同时确定物体穿越这条线的方向,规定其在穿越这两条线时的时间,在发生违反这些条件(规则)时,提出告警。在穿越第一条线时,系统发出预告警。

Enters(进入)

在图像的固定场景(静止图片)上任意一个框,同时确定物体进入这个框的方向,在发生违反这个条件(规则)时,提出告警。“Enters”在这里的英文意思是指“目标事先并不在摄像机场景内,并全部进入事先制订的框内”。

Exits(退出)

规则指定的过程同“Enters”。触发条件为“全部穿越框”。“Exits”在这里的英文意思是指“目标原来就在摄像机场景内,并全部进入事先制订的框内”。

Is Inside(在场景内的各种行为)

(目前这个规则涵盖的内容较多,描述起来较繁锁。大体的意思是:指在摄像机场景内发生的所有事件和适用的规则)。

Appears in Scene Through(在一个运动目标穿越场景时,摄像机场景内多出物体)

可以理解为:一个运动目标在监视摄像机场景内运动,在运动的过程中摄像机场景内出现了多余的物体。如一个人在经过一个场景时丢下一个物品,系统报警。

Disappears from Scene Through(在一个运动目标穿越场景时,摄像机场景内少了物体)

可以将这个规则理解为与“Appears in Scene Through”是逻辑的“非”关系。

Taken away from(从场景中取走)

在摄像机的场景内少了一个东西。可以理解为:在一个监视摄像机的场景内少了一个物体,但物体遗失的时间超过了规则定义的时间,系统提出告警。

Left Behind in(放置在场景中一个东西)

在摄像机的场景内出现一个物体。可以理解为:在一个监视摄像机的场景内出现一个静止的物体,但这个物体的停留时间超过了规则定义的时间,系统提出告警。

Loiters in(在场景内徘徊)

在摄像机场景内划定一个区域,运动目标在这个区域内滞留的时间超过了规则制定的时间,系统告警。在运动目标进入区域时,系统预告警。

Automatic Rule selection based on camera view at up to 6 PTZ presets(6个预置位的不同规则使用)

可以为具有预置位置的摄像机提供6个预置位场景的告警。每个预置位对应的场景可以使用一个规则,不同的预置位可以使用不同的规则。

从上面的描述中我们可以发现,Nextiva可以在网络视频环境下帮助我们做很多人的能力的事情,如对敏感区域的控制。对于那些需要人类长时间高度集中注意力的场景,我们可以使用Nextiva技术以克服人类注意力不易长时间集中问题。Nextiva可用于地铁、机场、影剧院大型体育场馆等人员集聚地点,为在这些地点及时发现可疑物品、人员进入不该进入的区域提供预警和即时报警。

数字视频图像蕴含有丰富的信息,这些信息仅仅依靠人类的肉眼不能发现,需要依靠数字图像处理技术、计算机技术来分析。以电视监视技术层面而言,一个城市仅仅依靠增加摄像机的数量和摄像机安装的密度试图解决所有社会治安问题和监视问题是非常困难也是一件不现实的事情。解决这个问题的有效途径就是使用“行为分析技术”为城市报警与监控技术系统增加“智能”,为重点位置的摄像机增加“智能”。

北京先进视讯科技有限公司已经与美国Verint System公司就Nextiva产品和技术融入本公司iDVR3.5城市报警与监控技术系统管理平台达成协议,在今年第三季度iDVR3.5将支持Nextiva技术,为城市报警与监控技术系统增加智能。届时,有iDVR3.5管理的城市报警与监控技术系统将可以为城市管理、城市防恐服务。已经安装的iDVR3.5系统可以平滑地过渡到具有“行为分析能力”的iDVR4.0系统中。

确定的全国城市报警与监控技术系统试点建设至2003年开始的第一批四个试点城市建设到2006年确定的22个第二批试点城市历时已有3年,每一个城市的系统建设都具有自己的特点。随着系统建设的深入开展,在系统建设中也暴露很多问题,如投资渠道、投资回报、如何建立大联网格局、报警与视频监控联动以及电视监控系统的效率等问题。实际上这些都可以归纳为在建设初期如何确定正确的技术路线、如何确定正确的实施方案问题。北京先进视讯科技有限公司、辽宁道亨视讯科技有限公司于2005年历时近一年的时间在吉林春市支持吉林一夫智能科技有限公司实施“吉林省社会治安动态视频监控报警平台项目”,这个项目获得了科技局领导以及科技局专家的高度好评,同时我们也获得了宝贵的技术实践、项目建设实施经验以及如何在一个城市以及全省范围内开展报警与监控技术系统社会化运营经验。

文档

城市网络化报警与监控系统的构建

城市网络化报警与监控系统的构建■刘健文洪兵宣伟良为什么要建设城市报警与监控系统?怎样建设城市报警与监控技术系统?如何确保投资巨大的城市报警与监控系统技术路线的正确性?如何实现城市报警与监控技术系统的可持续发展?……正在全国各地如火如荼开展城市报警与监控技术系统建设的今天,这一系列问题已经成为各级和机关关注的焦点。应该清醒地认识到,投资所要构建巨大的城市报警与监控技术系统在为机关治安管理实现“全面控制、重点防范、快速反应、精确打击”提供现代化手段的同时,也为城市现代化管理打下了基础。
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