平安城市监控系统的建设研究

时间：2024-05-18

郑陈嘉

(罗普特科技集团股份有限公司福建厦门 361000)

平安城市监控系统是在城市中建立覆盖面广的综合性、集成化、多功能的治安防控网络[1]。智能化的监控系统能统一技术标准，实现网络互通、信息资源共享，形成城市智能化天网，为提升城市管理模式及效能，助推城市发展提供重要技术保障，也是提升预防、打击犯罪行为、防控社会治安、推进平安城市建设的重要保障。该文就针对福建省厦门市集美片区交通治安监控视频系统建设项目智能化系统工程进行了研究。

1 监控系统建设必要性及目标

1.1 必要性

社会经济的飞速发展使社会治安日趋复杂，常规的现场人防治安维护方式已无法满足繁忙交通路口、大型人员聚集场所、复杂治安地区的防控需求。我国自2004年首次提出平安城市建设概念以来，政府大力推广，已初具成效，如公安部的“3111”全国城市社会治安监控系统工程，对监控系统进行了不断的新建或改造，并将社会单位监控系统接入公安系统中，以各种监控形式全面覆盖城市各个区域，提高了公安部门对社会面局势的掌控[2]。城市监控系统包括视频监控、报警、电子巡查、出入控制等系统，涉及领域较广，包括街道辖区、公共场所、道口卡口、银行监管、智能大厦等。监控目标包括：人员、车辆、移动物体等。城市监控系统的建设思想是通过现代化信息网络通信技术，对城市有效管理、统一指挥、反应及时，以预防和打击违法犯罪行为，提高城市的安全防控能力，使城市安全系统建设更加完善，实现平安城市、和谐社会。城市监控系统以治安监控为主，是一项复杂的系统工程。需整合各类视频监控系统，使其与公安实战应用需求紧密联系，通过城区监控系统的建设及高清卡口的抓拍系统，经视频传输技术、数据智能分析技术、存储技术、图像集成技术，最大程度地发挥监控系统的应用效果，以实现平安城市。

1.2 目标

平安城市监控系统的建设应在科学发展的引导下，以提高维护社会公共安全、社会综合管理能力及效能为出发点，坚持“公安推动、无缝覆盖、资源共享”建设思路。经整体规划、高标准建设、科技管理打造出联网共享、全面覆盖、高效运行、规范管理的现代智能化监控系统。并建立网格化巡控、数字化支撑、智能化运用、扁平化指挥的城市防控系统，对城市进行全时段的动态监控及实时调控指挥，以提高社会秩序、促进经济和谐稳定发展。

2 平安城市监控系统的建设原则

2.1 先进性

监控系统充分体现了信息技术下的智能化特点，综合了当下各种信息网络技术，支持高清图像应用、智能视频应用、网络传输存储应用。其综合集成度较高，经先进的设备及技术，与多媒体技术适应发展，使系统更具灵活性、安全性。

2.2 可靠性

监控系统的抗冲击能力和抗干扰能力较强，无论内部条件还是外界条件发生突变，能在短时间内快速恢复。监控系统的核心关键是单元设备均是双机备份，存储流及实时流分开传输。即便监控平台设备出现宕机情况，监控录像存储也不会因意外而中断，能有效确保系统的不间断工作运行。

2.3 安全性

监控系统的平台及前端设备有相应的安全保护措施，可避免受病毒感染，也可防过载、雷击、断电或人为破坏，具有较高的安全性保障。根据公安部的视频监控专网及城市视频网的安全要求，加大了对网络环境中视频、信息的传输及存储安全性考虑，有效防止恶意攻击或视频图像信息被非法提取。

2.4 可扩展性

在监控系统架构上，利用网络扩展性较强的特点，预留扩充模块，实行集中管理、分散控制。平台可在原有系统基础上二次开发，如扩展用户、增加功能、接入监控点，只需增加对应的功能模块及前端设备即可，无需改动整个系统。

3 监控系统的设计

3.1 总体设计思路

城市监控系统是“电子眼”“天眼”有机结合的互动性系统工程，由诸多视频监控点、网络传输平台、视频数据平台、综合管理系统、各级应急监控指挥中心、信息安全保障体系等部分组成[3]。社会治安视频监控网络平台由城市视频网和公安视频专网构成，建立在移动、电信等宽带通信网络上。其总体设计思路如下。

3.1.1 建设片区综合云平台

福建省厦门市集美片区平安城市监控数据云平台建立应打破常规系统的监理管理平台模式，将片区内的公安监控平台、综合治理视频联网管理、社会面监控资源及海量数据传输有效融合成全新的视频监控调度及指挥云平台。

3.1.2 建设全区域覆盖

经广电网络光缆干线进行片区的公安天网视频监控系统整合，把各街道的公安监控存储平台汇聚到片区新的视频监控数据云平台。

3.1.3 贴合实战开发功能

对各类来源不同、视频图像格式不同的视频图像资源进行整合，以便于视频图像的共享。根据实战业务需求，在原有的公安天网、综合治理视频联网、社会面监控资源基础上增大后期数据的管理分析，以突出云平台的数据模型运行能力，整合各类监控数据资源，提高对轨迹分析、人脸识别、模糊查询等功能模块的开发利用，以最小投资实现与原有监控系统资源的融合，以最大化发挥联合防控效果。

3.2 具体监控点位设计

（1）监视对象。片区要道、社区、重点单位、案件高发区域、党政府机关、信访单位、幼儿园等弱势群体集中区域。（2）监控内容。监视范围内的人员、车辆、物资流动等实况。（3）布点位置选择。监控点宜选择供电线路、市电、农网、居民用电、厂企用电位置、光纤传输达到位置，社会面治安重点防控位置，不受周边环境影响位置，人员、车流量大交汇位置，易维护位置。（4）布控方式。对学校等重点单位布控摄像位置时，可在大门口部署高清球型摄像机，通过云台镜头转动变焦查看附近人员、车流细节。周边区域可部署枪型摄像机，进行多角度、多层次的合理预防。对大型广场等人员密集的区域，可在出入口部署网络球型摄像机或固定高清摄像机，网络球型摄像机可经转动变焦查看全景、细节及人员特征、车辆号牌。

4 城市监控系统的构成

4.1 视频监控系统

监控系统本身具有视频前端设备，以实现监控及网络数据传输功能。城市中常见的视频监控系统是全数字系统架构，与IP 地址网络组合，经云端视频数据存储完成构建[4-5]。前端设备乃是监控摄像机设备，城市区域内的重点位置均有设置，包括重要交通路口、人员密集区域、公共场所等，以进行实景实况的视频信息数据采集工作。随着数字信息技术的发展，高清数字摄像机大力推广应用。城市监控系统的前端设备经网络接口按供电方式的就近原则完成设备的视频信息采集。网络传输设备充分发挥自身优势功能，对前端摄像机进行信号耦合控制，快速传递视频信息、图像内容。我们目前的传输设备包括有线网络交换机、5G无线传输设备。有线网络传输指先安装网络交换机，经光纤对数据内容进行承揽，在充足的光纤电缆下，通过星性链接构建网络，搭建多级汇聚IP网络。若光源缺乏时，可选用无源光网络设备搭建光纤网络，也可选择无线传输方式。可在监控摄像机附近设置无线传输终端，经无线网络进行数据信息交换，通过4G 通信网络搭建专用和公用无线通信系统。专用无线通信系统相较于公用无线通信系统，其视频信息数据的传输速率更快，且安全性更高，但也有弊端，即传输资源占用较多。

4.2 通信系统

城市的监控系统使用公安视频专网通信网络，网络架构由原来的三层网络改为原有网络保持三层网络，新建网络使用大二层架构。同时为提高网络承载能力，市局更新了核心交换机。目前，集美区视频专网与市局视频专网互联为万兆光纤直连，市局设备更换后，分局平台与市局互联也需要同步更新网络连接方式。

4.3 调度指挥系统

常见的调度指挥系统组成部分包括集成通信及计算机辅助[6]。其主要功能是根据视频信息内容，第一时间做出反应，以充分掌握细节信息，便于统一的调度指挥。进而增强监控操作集中性，以更好地实现可视化辅助手段，促进城市社会治安管理效果的有效提升。集成通信平台能调配多语音网络，集合连接多个终端，以带动移动终端及视频会议系统的互通性，增强多样化通信设备的管理能力。这种多重网络的同时调控形成了通信融合，提升对应急事件的统一部署指挥及战略决策的传达效率，实现应急事件的及时、无碍沟通。

5 平安城市监控系统建设的关键技术

5.1 监控系统技术

5.1.1 开发利用海量视频信息

把视频信息和GIS数据、法人、自然人数据库有效整合，构建这些数据的智能视频系统。通过智能化搜索，快速检索海量视频信息。同时，通过人脸及车牌识别技术，根据识别目标范围对海量视频信息进行筛查，以提升对目标的筛查效率。并经图像分析技术，设置行为特征，智能分析海量视频信息，抽取关键信息，根据行为特征进行智能化检索处理。

5.1.2 网络传输性能

因网络的异构性，带宽在大范围内易出现改变。所以，视频传输编码较为重要。视频流在网络传输中需满足几大特性：能适应网络带宽动态变化以扩展码率；能满足终端处理能力及显示尺寸的异构性要求以扩展复杂度；能按照用户需求对显示尺寸及帧率的个性需求以实现空间、时间扩展。而流媒体压缩成编码后，怎么实现网络有效传输是关键性问题。监控系统前端接入网络流量是由前端视频图采集设备发出，有存储码流和实时码流。经IP交换，按每个终端向外发送存储实况，可估算出单终端需要的带宽值，即1080P 高清编码器/IPC 发送码流=8+8=16 Mbps。根据编码速率计算发送速率，实况流8 Mbps每秒发送1 M，按编码器/IPC的编码策略1个包内1 024 kB，计算包发送率1 kpps，即1080P 高清编码器/IPC 的包发送速率=16Mbps/8/1024=2 kpps。视频流量大，监控业务对带宽要求较高，需接入设备提供20 M 带宽以上，以满足视频业务上传、下载双向需求。而为满足大量网络视频图像交换传输及存储，IPSAN 存储阵列直接接入核心交换机千兆电口。公安监控中心配置全千兆汇聚交换机，服务器区交换机连接数据库、管理、流媒体、智能后检索、Web、时间同步等服务器及客户端电脑。

5.1.3 安全技术

视频监控系统大量采集信息，在其网络传输和存储中不乏有敏感的信息，必须做好安全措施，确保信息保密性。城市监控系统中的视频专用网络是依托公安专网作为承载平台，与公安信息网图像中心有交换应用，必须加强其技术和管理。比如：涉及国家秘密的信息不能通过网络传输、存储、处理，应采取物理隔离方法确保视频专网与公安信息网间的安全可控交换。同时，加强安全认证及访问控制，因视频网络涉及的层次和人员多，其工作职责和范围均有不同，需建立信任的验证机制，确保用户身份的唯一性。而为了保证视频信息网的安全，应加大对其他网络接入控制、入网控制、访问权限控制。其次，可加强系统的病毒防治及漏洞补丁。因监控系统视频网络有操作系统及数据库软件系统，存在着系统安全问题。应采取主动防御模式以增加主机及系统的防护。比如：经安全漏洞扫描程序查找系统安全隐患，建立跨平台的全网防病毒系统。

5.2 监控系统的施工技术

5.2.1 基础建设

该项目需在每个电子警察路口方向建设立杆，还有机箱、电源、基础、管线等，每个路口应根据实际情况确定基础大小、管线长度、立杆长度，确保抓拍摄像机在车道中央，误差不超过±50 cm。立杆基础部分建设时，管线长度每个方向应有150 m长度，立杆含基础及配件等附着物应符合市政乙级资质设计标准，能抗12级以上风力。电线选择RVV双护专用电缆，并对电缆实施管槽保护。监控设备立杆包括L 型支架和龙门架。L 型支架立杆长臂杆高度应≥6.5 m，横臂杆长度到达中心双实线，整杆含基础及配件等附着物应抗车辆碰撞及台风。立柱选用GB-700 标准钢材，顶部用3 mm 厚钢板焊封。法兰盘、抱箍、底衬、柱帽、连接螺栓、垫圈等钢铁件经热浸镀锌防锈处理，双面焊立杆和悬臂，焊缝应打磨光滑。龙门架≥6.5 m，横臂根据路面宽度确定长度，用角钢焊接，经热镀锌处理，厚≥86 μm，抗风等级12级。路口机箱施工时，前端机箱应能放置前端光接入及电源设备，使用1.2 mm厚的冷轧钢板，热镀锌处理，挂杆安装于离地3 000 mm高度，箱体应防雨防尘，防护等级IP54。在监控机箱中设置过流过压电源保护装置，内置光纤接发器、UPS 电源设备、接线端子、防雷模块、光纤终端盒、维修开关插座。机箱应具有一定的防橇性能，丝印公安标志或字样。还应防尘、防雨、防腐，机箱内、外及控制面板应光洁，无凹痕、划伤、变形，机柜表面应有防锈、防腐蚀镀层。紧固部件应牢固不松动，转动部件应活动灵活，机箱表面喷有“公安专用”字样。同时，机箱散热功能要好，夏天时散热功能应保证设备正常工作。此次项目网络通信系统施工时，将相邻点位的光纤汇聚到一个点后租用裸纤集中上联，以节约后续光纤租用资源。新租用裸纤采用点对点裸纤分别接到交警队中心机房和公安分局，实现网络、供电、管道、杆件、信息的共享。该项目网络采用专用光纤线路传输视频、数据，承担治安监控前端视频和交通卡口前端设备记录的车辆违法信息传输至后端管理中心任务，操作人员在中心平台经远程管理软件通过该网络对前端设备进行远程监测、管理及设置设备参数。各个前端子系统传输设备连接交换机，通过千兆网络和核心汇聚交换机连接，确保高效传输性能。同时加强安全建设，对网络视频监控系统的接入、传输、访问可执行信息加密措施、专网传输措施、防火墙隔离，只允许指定端口、地址访问指定服务，避免非法入侵。

5.2.2 电子警察及高清卡口

立柱基础基坑所有基坑为2 000 mm×2 000 mm×2 000 mm规格，以5#热镀锌角钢裁剪为每段2 m，在基坑底部插入土层1.2 m 作为接地保护。基础混凝土浇捣采用20#商业混凝土，垫层500 mm，连接预埋钢架与接地体，再浇筑混凝土。电缆沟挖填、电缆井制作立杆安装使用起重机吊装作业，杆件立柱和横杆在地上组装后吊装。并在吊装前进行杆内穿线作业。根据现场实际情况确定光纤的使用，供电线路用RVV3×1.0 电缆供220 V 强电至立杆分箱，每个分箱设独立开关。杆上摄像机、护罩、辅助灯光等设备安装使用高空车作业。机柜内合理排布设备，做好工艺理线。工程技术人员对主干线光纤熔接、设备、软件功能进行3～5天的调试合格后再进行工程验收，确保监控系统的安全运行。