武漢公安智慧新視頻建設與發(fā)展

王煒 馬勇 陳瀟 童振軍 湖北省武漢市公安局

引言

隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展和城市化進程的不斷加快，違法犯罪、群體性事件、暴恐襲擊等社會不安定因素也隨之增加。為探索科學有效的管理方法，不斷提高社會治安防控能力，武漢市公安局運用先進的科技監(jiān)控手段，建立了一套技術(shù)先進、質(zhì)量可靠、經(jīng)濟實用、方便管理的新型城市視頻監(jiān)控體系，打造智慧新視頻，有力維護了武漢社會治安穩(wěn)定，保障了人民群眾的生命財產(chǎn)安全。

一、武漢市公共安全視頻建設歷程和現(xiàn)狀

（一）公共安全視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設歷程

武漢市公共安全視頻監(jiān)控系統(tǒng)始于上世紀90年代。2000年開始，市綜治委主導開展平安社區(qū)建設，分三年在全市883個社區(qū)建設視頻監(jiān)控系統(tǒng)，建設攝像機11978個。2005年開始，武漢市被公安部列為22個城市報警與監(jiān)控建設試點城市之一。截至2008年，全市建設監(jiān)控攝像頭10.2萬個，其中社會面監(jiān)控探頭近9萬個，出租車、公交車攝像機1.3萬個。2008年開始，武漢市公安局先后開展了三期社會治安視頻監(jiān)控建設，全方位推進視頻監(jiān)控前端、網(wǎng)絡、安全和平臺升級，全市共建有視頻監(jiān)控100萬個，聯(lián)網(wǎng)可調(diào)用視頻監(jiān)控達10萬余個，整體技術(shù)架構(gòu)、建設規(guī)模和應用成效全國領(lǐng)先。

（二）視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設特點

1. 科學布局

前端設備布點堅持全域覆蓋、統(tǒng)籌應用、兼顧內(nèi)外的原則，按照“圈、塊、格、點”布局模型，統(tǒng)籌規(guī)劃全市視頻監(jiān)控點位，通過對城市邊界各出入口封圈，利用城市內(nèi)各主干道劃塊分格，對重點商圈、重點場館、重點水域、重點安防區(qū)域等場所、部位定點覆蓋，初步形成全市一張地面視頻封控網(wǎng)，實現(xiàn)“區(qū)域全面監(jiān)控、時空無縫銜接、目標全程追蹤”?！叭ΑK、格、點”布局，構(gòu)建了城域級視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設的布局模型，徹底改變了過去僅憑經(jīng)驗設置監(jiān)控點的傳統(tǒng)模式，實現(xiàn)了對社會面由大到小、由疏變密的精確控制，有效提高了攝像頭布放效率。

2. 全數(shù)字化

首先，瞄準技術(shù)前沿，率先采用數(shù)字組網(wǎng)。自建全光纖城域級視頻專網(wǎng)來承載視頻監(jiān)控系統(tǒng)。參照級聯(lián)與互聯(lián)[2]的標準規(guī)范和聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)要求，橫向?qū)崿F(xiàn)各警種、政府各部門、社會面視頻資源匯聚共享，縱向確保省、市、區(qū)三級平臺互聯(lián)互通，視頻數(shù)據(jù)共享應用，構(gòu)建“橫向互聯(lián)，縱向貫通”的聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)。其次，采用云存儲技術(shù)實現(xiàn)海量存儲。按照物理上分散、邏輯上集中的原則，采用集中分布式架構(gòu)的云存儲技術(shù)，設立17個存儲中心，對全網(wǎng)視頻存儲資源進行統(tǒng)一管理、智能查找，服務實戰(zhàn)應用。此外，依托PGIS地圖實現(xiàn)可視化管理。研發(fā)二維和實景GIS系統(tǒng)，在前端設備配置GPS采集模塊，采用負載均衡、虛擬化等技術(shù)，對全市視頻資源進行可視化管理。

3. 自動運維

研發(fā)自動運維管理系統(tǒng)。系統(tǒng)由基礎監(jiān)控與采集、IT資源配置管理、運維服務流程管理三部分組成，包括前端設備監(jiān)控、業(yè)務服務器和存儲設備監(jiān)控、網(wǎng)絡設備監(jiān)控、服務流程管理等內(nèi)容。基于GIS地圖實景展現(xiàn)，實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測、故障報警、工單流轉(zhuǎn)、遷建管理等功能。可實現(xiàn)發(fā)現(xiàn)、報警、維修的快速聯(lián)動，確保一、二類攝像機在線率穩(wěn)定保持在95%以上。

4. 安全管理

建設安全管理平臺，搭建防病毒、防入侵、漏洞掃描等安全系統(tǒng)，實現(xiàn)對全網(wǎng)安全的統(tǒng)一監(jiān)測和管理。通過安全邊界接入平臺，實現(xiàn)與其他政府部門或單位的資源數(shù)據(jù)互聯(lián)共享和安全傳輸。在終端層面統(tǒng)一使用民警數(shù)字證書、文員證書或?qū)Ｓ脭?shù)字證書（如USB Key等）[3]登錄視頻監(jiān)控平臺，實現(xiàn)授權(quán)管理，水印防翻拍，操作全程可追溯。

二、武漢市公共安全視頻建設新發(fā)展

（一）全面拓展前端點位局部和采集維度

1. 優(yōu)化完善前端布局模型

在前期“圈、塊、格、點”的邏輯布局基礎上，新增“線、面、體”的布局模型，進一步優(yōu)化完善前端點位布局。

“連線”：在“劃塊分格”的基礎上，在重點線路、市內(nèi)快速路、省道、國道、地鐵進行連線加密，沿線監(jiān)控，掌握各線路情況。

“顧面”：在“劃塊”的基礎上，通過江面、一場四站、商圈、中小學等區(qū)域范圍形成防控面。

“筑體”：三環(huán)內(nèi)主要道路及交叉路口，選取制高點布置視頻設備，通過視頻接力，形成城市上空“空中棋盤”立體監(jiān)控，構(gòu)筑立體化城市視頻監(jiān)控體系。同時在重點區(qū)域使用混合現(xiàn)實技術(shù)，周邊每50米布設一個視頻監(jiān)控槍機，結(jié)合4K高點高清攝像機，通過高低聯(lián)動的三維實景融合，構(gòu)建三維實景融合監(jiān)控[4]，實現(xiàn)對目標的全程無縫追蹤，高空全域覆蓋。

2. 拓展前端采集新維度

大數(shù)據(jù)發(fā)展日新月異，消防、水、電、燃氣、溫度、濕度、Wi-Fi嗅探、電子圍欄等數(shù)據(jù)的重要性日益增大，單一的視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)已無法滿足日益復雜的公共安全需求。武漢公安依托現(xiàn)有視頻監(jiān)控系統(tǒng)，采用點位復用的方式，向前端智能采集、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)方向開始了新的建設與發(fā)展。

3. 構(gòu)筑全天候雙光江面覆蓋

在漢口、武昌、漢陽江灘沿線按照鋸齒交叉覆蓋的原則，布置紅外、可見光設備，對長江核心（長江二橋至楊泗港長江大橋之間）江面進行紅外雙光全封控，對水域?qū)崿F(xiàn)雙光全天候覆蓋。

（二）夯實加固傳輸通道和數(shù)據(jù)中心基礎保障

1. 全面轉(zhuǎn)型環(huán)狀網(wǎng)

按照前端接入及骨干網(wǎng)同步建設的總體思路，充分利用前期網(wǎng)絡光纖資源，依托5環(huán)21射建設視頻專網(wǎng)骨干網(wǎng)，實現(xiàn)由星狀網(wǎng)向環(huán)狀網(wǎng)的轉(zhuǎn)型，保障各區(qū)分局兩條以上物理接入鏈路。

2. 引入波分復用技術(shù)

隨著前端采集設備建設數(shù)量的增加，城市級視頻專網(wǎng)骨干鏈路的帶寬已超過10G并向更高發(fā)展，而鏈路跨度也在不斷增加，物理距離甚至超過了80km。因此大容量低衰耗長距離的波分利用技術(shù)[5]成為城市視頻監(jiān)控專網(wǎng)建設的必要選擇。骨干傳輸網(wǎng)引入波分復用（WDM）大帶寬大容量設備，實現(xiàn)遠距離數(shù)據(jù)傳輸無衰減，雙纖容量由10G/40G向400G/800G及更高提升，提高骨干鏈路對視頻圖像業(yè)務的承載能力。

3. 構(gòu)建IPv6網(wǎng)絡

針對互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第四版（IPv4）面臨網(wǎng)絡安全隱患大、服務質(zhì)量難以保證等問題，對全市視頻監(jiān)控系統(tǒng)進行IPv6升級改造，打造國內(nèi)首個城域級IPv6網(wǎng)絡，推動視頻網(wǎng)向物聯(lián)網(wǎng)快速轉(zhuǎn)型。

4. 搭建多數(shù)據(jù)中心架構(gòu)

進一步完善“一中心多匯聚”的數(shù)據(jù)匯聚解析架構(gòu)，“一中心”是指以漢陽技術(shù)大樓為基礎，建設“武漢城市視頻監(jiān)控中心”。以漢口片區(qū)市局機房、金銀湖電信機房為基礎，形成漢口片區(qū)視頻數(shù)據(jù)骨干匯聚點，形成網(wǎng)絡流量合理分流、主要數(shù)據(jù)互為備份的多數(shù)據(jù)中心架構(gòu)。

（三）構(gòu)建完善智慧應用體系

打造以視頻監(jiān)控系統(tǒng)、視頻“互聯(lián)網(wǎng)+”平臺為基礎，視頻偵查作戰(zhàn)平臺、視頻實時對抗平臺為核心，以多網(wǎng)絡多系統(tǒng)多屏視頻偵查作戰(zhàn)艙為操作終端，以獵鷹警務移動端、警用無人機、移動采集單兵、室內(nèi)三維實景現(xiàn)場勘查設備和視頻偵查車為線下端，集“線上到線下、空中到地面、網(wǎng)內(nèi)到網(wǎng)外”的全方位立體式視頻智慧應用體系。

（1）構(gòu)建蜂巢大數(shù)據(jù)平臺：引入最新的北斗統(tǒng)一時空編碼，研究基于SMT（空間-事件-時間）的蜂巢大數(shù)據(jù)平臺，對感知資源、感知目標、解析數(shù)據(jù)（人、車、Wi-Fi 等）進行統(tǒng)一管理，構(gòu)建視頻感知時空大數(shù)據(jù)平臺，為發(fā)現(xiàn)犯罪線索趨勢及視頻軌跡偵測提供支撐。

（2）算法融合：搭建動、靜態(tài)人臉識別算法超市，全市形成架構(gòu)統(tǒng)一、算法多樣、分級采集、數(shù)據(jù)融合的人臉識別解析應用架構(gòu)，為全警提供一網(wǎng)布控的千萬級人像大數(shù)據(jù)分析處理能力。

（3）空中作戰(zhàn)：搭建國內(nèi)首個全天候空地一體化警用無人機偵查作戰(zhàn)平臺，通過打造高速網(wǎng)絡、多維傳輸通道、全時空信息采集，實現(xiàn)空中應用平臺與各視頻應用系統(tǒng)無縫對接，創(chuàng)新空中偵查新模式，實現(xiàn)全天候空地一體化綜合作戰(zhàn)。

（4）互聯(lián)網(wǎng)應用：建設“互聯(lián)網(wǎng)+”平臺，整合社會面視頻資源，推進“雪亮工程”聯(lián)網(wǎng)共享。構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)視頻偵查模塊，支撐實兵巡控、安保運維。

（5）直播警務：基于視頻巡控、視頻移動偵查等平臺，將警務視頻直播、短視頻發(fā)布納入警務實戰(zhàn)平臺，對空中、地面、手機、監(jiān)控攝像采集到的視頻圖像進行播放，并與地面巡控力量相結(jié)合，實時支撐實兵巡控、安保運維、反恐維穩(wěn)等警務工作。

（6）偵查研判：新建應急突發(fā)事件視頻調(diào)度平臺和街頭犯罪打擊平臺，完善案事件遠程會商調(diào)度系統(tǒng)，研究軌跡偵查平臺，實現(xiàn)視頻網(wǎng)各類感知數(shù)據(jù)流式實時解算，構(gòu)建視頻大數(shù)據(jù)研判、軌跡分析預警模型。

（7）現(xiàn)場勘查：建設視頻現(xiàn)場勘查平臺，對天空、地面、室內(nèi)、室外等地理信息數(shù)據(jù)及視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)進行匯聚整合、統(tǒng)一管理、分類展示，實現(xiàn)對視頻現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集、管理和應用。

（8）視頻中心：以視偵支隊巡控大廳為基礎，采用分步建設模式，建設武漢市城市視頻監(jiān)控中心，逐步完善視頻監(jiān)控綜合應用。

（四）建立視頻技戰(zhàn)法實戰(zhàn)模型

視頻偵查技戰(zhàn)法是以圍繞空間（Space）、事件（Message）、時間（Time）三要素進行的視頻追蹤為基礎，以關(guān)聯(lián)為核心，有效應用其他信息資源進行案（事）件偵查的一系列技術(shù)、方法、經(jīng)驗的總結(jié)。以空間、事件、時間來構(gòu)建案（事）件發(fā)生、發(fā)展過程，指導案（事）件偵查工作的模型，就是我們需要研究的空間-事件-時間模型，簡稱SMT模型。在應用系統(tǒng)建設中，以此模型為指導，以三要素之間兩兩結(jié)合的基本關(guān)系為基礎，遵循線頭、追蹤、關(guān)聯(lián)、歸檔的視頻偵查流程，實現(xiàn)由經(jīng)驗總結(jié)向技戰(zhàn)法形成機理和構(gòu)建實戰(zhàn)模型方向發(fā)展。

（五）提升安全運維精細化管理能力

在現(xiàn)有安全運維體系的基礎上，建立以虹膜識別技術(shù)為核心的安全認證新機制。虹膜識別是目前最精確、最難偽造的認證方式，針對現(xiàn)有數(shù)字證書認證存在的安全隱患問題，引入最新的基于芯片算法的虹膜認證機制，建立國內(nèi)首個虹膜授權(quán)中心，全面提升身份認證等級。

按照“雪亮工程”視頻聯(lián)網(wǎng)共享、安全等保三級的要求，升級視頻專網(wǎng)安全防護體系。建設前端安全準入網(wǎng)關(guān)，綜合采集坐標、溫度、濕度等信息，建立與安全運維后臺的雙向認證機制，實現(xiàn)前端設備的可信安全接入，各類運維數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控采集。對標部、省考核要求，升級運維管理平臺，建立運維大數(shù)據(jù)分析模型，實現(xiàn)各類運維數(shù)據(jù)的一圖展現(xiàn)、綜合分析、全流程控制，提高安全運維工作的精細化管理水平。

三、以視頻為核心的智慧平安小區(qū)建設

隨著平安城市建設的深入，智慧平安小區(qū)建設將是下一步以視頻為核心的治安防控體系建設的著力點。

（一）梳理體系化理念

在建設理念上，通過構(gòu)建形象化、體系化的“智慧平安樹”，統(tǒng)籌信息化建設應用，解決信息化建設內(nèi)容繁雜、重點不突出、思路不清晰等問題，服務支撐智慧平安小區(qū)建設。

“智慧平安樹”樹根：利用公安信息網(wǎng)、視頻專網(wǎng)等網(wǎng)絡開展廣泛的多維數(shù)據(jù)信息采集；樹干：數(shù)據(jù)資源實時匯聚傳輸融通，成為精準防控源動力；樹枝：深入各項業(yè)務工作，創(chuàng)新實戰(zhàn)應用體系，健全配套機制，按照“打、防、管、控、服”五大應用板塊歸總，服務實戰(zhàn)。通過“水分蒸發(fā)”，基礎數(shù)據(jù)整合上公安云。通過警務云共享使用公安部、省廳、市局其他部門資源庫數(shù)據(jù)服務，對接市局各大綜合應用平臺，構(gòu)建和諧共存、可成長、可持續(xù)發(fā)展的信息化生態(tài)圈，形成開放、可擴展的智慧警務體系。

（二）智慧平安小區(qū)建設規(guī)劃

1. 前端布局模型

（1）“沙漏”模型

在小區(qū)大門、停車場出入口、單元門處采用“沙漏”模型，布局前端設備建設，實現(xiàn)對智慧平安小區(qū)關(guān)鍵節(jié)點的全方位實時視頻監(jiān)控。

（2）“圈、塊、格、點”布局模型

參考城市級視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端布局模型，在小區(qū)內(nèi)部采用“圈、塊、格、點”布局模型建設前端采集設備。

“封圈”：針對目標小區(qū)周界，按照“沙漏”模型的布局方式進行前端點位部署，依托主要道路，對小區(qū)車庫進出口、人員進出口等關(guān)鍵點，進行卡口、視頻封控，掌握人、車、物進出社區(qū)信息，構(gòu)筑小區(qū)邊界封控圈。

“切塊”：將“圈”中的小區(qū)按主要道路進行“切塊”，通過在小區(qū)主要道路上部署卡口和視頻攝像機，對小區(qū)各“塊”區(qū)域進行視頻全封控。

“分格”：在小區(qū)“塊”的基礎上，通過在交叉路口、小路、支路部署卡口和視頻攝像機，進一步織密小區(qū)監(jiān)控“格”網(wǎng)。

“定點”：在小區(qū)內(nèi)的各樓棟單元進出口、物業(yè)、車庫等重點部位，部署卡口和視頻攝像機，實現(xiàn)對小區(qū)重點區(qū)域全覆蓋。

（3）前端設備安全接入

參考城市級視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在前端網(wǎng)絡設備處配置安全運維可信認證網(wǎng)關(guān)設備，前端采集設備通過該設備接入網(wǎng)絡，防止非法接入，提高網(wǎng)絡接入的安全性。同時，創(chuàng)新研發(fā)了多維數(shù)據(jù)安全接入網(wǎng)關(guān)，以小區(qū)為單元，將小區(qū)局域網(wǎng)內(nèi)居民基本信息、居民入住信息、門禁刷臉信息、機動車出入信息、周界防護、小區(qū)視頻監(jiān)控、電子巡查、信息發(fā)布、緊急報警、消防能源監(jiān)測、抓拍人像信息、樓棟信息等12類多維數(shù)據(jù)通過安全接入網(wǎng)關(guān)全面實時接入公安視頻專網(wǎng)。

2. 系統(tǒng)建設新思路

搭建智慧平安小區(qū)“三級平臺”，實現(xiàn)“四級應用”。結(jié)合市局治安管理支隊、分局和小區(qū)/警務室實際，依托視頻專網(wǎng)搭建三級工作應用平臺，構(gòu)建三級聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，依托新一代的人像識別、車牌識別、多維數(shù)據(jù)融合分析等技術(shù)，支撐市局、分局、派出所、小區(qū)四級應用。立足多網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，小區(qū)本地存儲全量數(shù)據(jù)，圖片及結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)通過視頻網(wǎng)由分局平臺上傳至公安網(wǎng)市局平臺上云，視頻等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)通過視頻網(wǎng)由分局平臺上傳至視頻解析中心。通過前端感知、智能解析、實時傳輸?shù)燃夹g(shù)，實現(xiàn)智慧采集、關(guān)聯(lián)聚合、全景分析、實時預警、精準推送、在線監(jiān)管，推動小區(qū)管理格式化、安防設施標準化、社區(qū)警務規(guī)范化。

四、結(jié)語

武漢公安智慧新視頻建設中，應遵循“智慧平安樹”的體系化建設思路，不斷優(yōu)化前端“圈、塊、格、點、線、面、體”布局模型，夯實承載網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)中心，深度創(chuàng)新視頻應用新思路、新思維，推動落實以視頻為核心的智慧平安小區(qū)建設規(guī)劃，構(gòu)建立體化社會治安防控體系。