基于视频智能化分析的智慧城管平台

叶逢春 杨兴浩

（余姚市融媒体中心 浙江省余姚市 315400）

1 引言

近年来随着我国城市化规模的不断扩大，为各地经济发展提供了帮助，但是也带来了一定的弊端，城市管理工作人员的队伍有限，不能随时处理系统各项业务，虽然管理部门也对组织结构、信息化系统、管理方法、应用工具进行改进和完善，而且也提出了新的思路，但是收获不大，很多问题仍然没有解决。智慧城管平台是近年来各地提出和发展的新型信息化管理系统，系统部署和推出以后受到了广大用户的欢迎和认可，可以有效地解决城市内部管理难、信息落后等问题，提高了政府管理部门的工作水平[1]。尤其近年来公共安全越来越受到人们的关注，预防和打击犯罪成为时代的主体，使用功能完善的视频监控系统对于提高城市管理水平，有着积极的意义[2][3]。特别是物联网技术和云计算技术出现以后，大大改进了现有的管理平台，使得城市平台向着智慧化管理的方向迈进[4]。从技术层面上考虑，智慧城管平台的出现是对传统城市管理方法的改进，在新的管理平台中，视频监控和分析是关键，借助不断完善的天眼系统，对城市内部主要干道和街道进行监控，最大化的采集周边环境的数据，利用现有的视频资源，对采集的数据分析和处理，这对于未来城市的发展有积极的意义。

2 系统概述及设计架构

2.1 系统业务现状分析

早在2005年我国已经有了数字城管的管理模式，这种模式在当时行之有效并且广泛推广[5]，解决了城市管理过程中存在的信息落后、管理被动等情况，也客观上提高了城市的管理水平，但是随着时代的发展和技术水平的不断提高，这种方式已经不能满足用户的需求，城市管理已经逐步向智慧平台的方向发展。

传统的城管系统要求工作人员按要求在指定区域进行巡逻，对发现的违法行为采用手持设备进行记录，并将这些数据上传到数据库系统中，从而形成了一套完整的执法过程数据，工作人员能够对这些数据维护和处理[6]。通过执法工作的进行能够提高城市管理的水平，使得城市街道变得整洁、违法违规行为减少，对于城市的稳定有积极的意义。

随着近年来视频监控技术的发展，城管人员不到现场也可以得到第一手的记录，视频监控逐渐成了城管平台不可缺少的部分，在各类业务中都得到了广泛的应用。但是通过实际使用和调研分析，现有的系统仍存在以下不足：

（1）整个执法监控视频中有很多的数据，大多属于没有价值的数据，而现有的执法系统因缺乏自动化分析功能，是人为进行判断和分析，面对错综复杂的数据容易出现偏差，对于关键的证据点可能无法发现；

（2）虽然有视频监控系统，但城管人员长时间使用视频监控很难进行，因而其实际使用程度比较低，日常的操作过程中，主要是在事后进行查看和分析。

（3）视频分析需要人工进行分析，这需要工作人员从大量的数据中进行分析判断，不仅工作效率低下，而且数据的准确性也难以得到保证。

2.2 系统设计架构

基于视频智能化分析的智慧城管平台采用的是大数据和物联网支撑的平台，包括计算机资源、存储资源、网络资源等。物联网进行视频监控和通信平台之间的数据传输和交互，其中监控平台具有视频智能分析功能，功能结构如图1所示。系统对视频数据进行识别，识别功能包含了机动车乱停、无照经营和跨门占道经营、违规广告牌、暴露垃圾、积存垃圾渣土及施工废弃料、非机动车占道违停、人员聚集和犬类、定制不少于四个应用场景等八个功能模块，可以对相关数据进行自动识别分析。

智慧城管平台在开发和设计过程中采用了经典的三层次架构开发模式，这种模式可以满足用户设计的需求，包含了三个部分：一是表示层，用户可以利用管理平台软件界面操作，发起个人请求，表示层为用户提供了人机交互界面，通过命令下发到业务逻辑层；二是业务逻辑层，用户的命令和请求传输到业务逻辑层以后，会调用相关的算法，对业务进行处理和分析；三是数据管理层，业务逻辑层分析计算以后，从数据库中调取数据，将计算分析的结果显示给用户。具体架构如图2所示。

图1：视频智能分析系统功能架构图

图2：系统逻辑架构图

3 前端采集系统

前端采集系统包含括监控位置和网络传输两个部分的设计。

3.1 监控位置的设计

根据城市内部管理特点，在重点路段、街道中设置摄像头，通过对关键位置的信息采集和分析，快速了解城市内部各类行为，帮助城市进行管理。前端监控布置按照不同的场景设置监控范围，如城市内部市容环境监控、城市综合执法监控、市政设施监控、环卫设施监控、其他公共设施监控、河道监控等。

3.2 网络传输设计

针对城市内部已有的网络部署情况改进网络的传输设计，前端采集采用现有的视频专用网络，将数据快速传输到后台管理系统。后台管理系统通过智能化的分析及时发现违规行为，并及时向城管队员发出信息提醒。网络传输需要采取一系列的安全措施，并考虑到执法人员和被执法人员的隐私，建立独立运行的体系。

4 后台分析系统

4.1 视频管理模块

视频管理模块能够对采集的视频监控信息数据进行分析和处理，同时可以做到统一的数据资源管理，为视频智能化分析提供支撑。视频管理平台在使用时可以实现信息共享，考虑到外部业务的使用，系统提供了可以调用的接口方法，用户能够通过管理平台调用，并设置视频权限共享，实现各类事件的标准化操作。视频管理模块也是城管执法人员所需要使用的关键功能，借助这个功能模块城管执法人员能够录制违法视频，也可以利用标准数据库语言完成增删查找等相关操作。

4.2 视频分析模块

视频分析技术采用了AI深度学习和分析方法，这是目前最先进的技术之一，近年来在很多方面都有广泛的应用，在数据挖掘、机器翻译和多媒体学习等很多领域都获取了很好的效果，尤其在分析数据方面有很大的优势，通过使用人工智能技术有了更快速的进步。这种技术能够对各种设置的场景进行自动化的分析和处理，通过学习样本数据内在规律和表示层次，对已经获得的图像和视频数据等信息进行深入处理，通过深度分析技术实现机器可以和人一样进行事务的分析。深度学习属于智能化的分析方法，尤其是在语言、图像识别所取得的效果，超过了以往获取的技术。

深度学习近年来在很多方面都有广泛的应用，尤其是在数据挖掘、机器翻译和多媒体学习等，在很多领域都获取的很好的效果，在分析数据方面有很大的优势，通过使用使得人工智能技术有了快速的进步。

本文采用了深度学习技术，利用该技术能够有效识别城管工作中的违法违规问题，对于乱倒垃圾、经营占道、违规广告、违规停车等情况进行识别，并告知管理人员采取措施。

4.3 业务处理流程

视频分析系统可以及时识别出警告信息，并将结果发送到对应的系统中进行处理和操作，进而完成业务流程的闭环。流程的处理需要满足一定的条件，只有符合相关条件以后，才可以推送到相关责任人。

处理流程分为三个类型：

（1）接收报警消息以后，在一定时间段内累计次数大于累计次数阈值，如果大于，这个时候就会自动生成一个事件，将事件推送到监控区域负责人；

（2）接收报警消息以后，最近一次报警时间小于有效时间间隔，如果小于，这个时候就会自动生成一个事件，将事件推送到监控区域负责人；

（3）接收报警信息以后，系统会判断事件是否在有效推送的时间内，如果在，那么就会自动生成一个事件，将事件推送到监控区域负责人。

事件推送到城管执法人员后，执法人员首先查看信息范围，判断信息是否属于违规行为、是否在管辖范围；如果判定系统推送的信息正确，那么就接受信息，并采取一定的方式进行处置，处置完成以后将结果上报到系统，若没有处理完就标记为“处理中”。

4.4 管理决策分析

系统部署和运行以后能够展示整个辖区内部所有视频监控的具体位置和分布情况，并且能够分析出当天发生的报警信息数量、报警信息的显示情况等数据。为便于用户处理和操作，系统还提供了统计分析功能，帮助系统管理人员了解分管区域内的详细情况。系统还可以将一段时间内的统计数据、事件发生时间等上报到系统，系统可以根据历史数据进行预测，为城市管理人员提供数据预警，降低违规事件发生的情况。

4.5 执法数据分析

城管人员执法分为现场执法和事后执法。现场执法可以根据违法情况进行口头警告、监督整改、现场处罚等；事后执法可以没收占道经营的物品、商品等，当事人需要在城管部门接受处罚。因此系统需要提供执法记录的证据，将这些数据记录在系统中，一是便利后续的查询和分析；二是在商贩对于执法有异议的情况下可以作为证据。执法数据的记录也可以作为统计的依据，判断现在城市违规事件的发生情况，给予城市管理层提供建议。

5 总结

实现城市智慧化管理是今后发展的方向和目标。本文针对城市管理难、占道经营多等问题提出了一种基于AI视频的智慧化管理解决思路，能够实现各系统的无缝对接，不仅仅对于现有的视频监控系统有一定的继承，也有很好的通用性。系统部署以后可以对违规事件进行智能分析和判断，解决城市内部数据管理难等问题。此外还构建了业务模型，能够通过模型为管理人员提供决策，提高城市管理人员的水平。