智能视频监控系统在城市监管中的应用

摘要：依托所部署的监测点位周边的现有铁塔资源，利用铁塔不间断的电力保障和便捷的通信条件，以及铁塔集中监控平台及专业化运维手段，部署安装不同距离的昼夜监测摄像设备，综合运用云处理、大数据分析、AI等新技术，实现城市国土管理工作的全面覆盖，使国土资源综合监管更加直观透明。

关键词：智能视频监控;铁塔;大数据

一、引言

近年来，某市国土资源遭受违法滥用现象普遍，黄河沿岸非法采沙，矿产资源滥挖盗采，违法占用土地建筑施工，森林资源乱砍滥伐，山林火灾时有发生，土地合理利用问题日益显现。加强国土资源的管理，对各类上述违法行为等事件，及时发现及时处理，提高国土监察的工作效率，已经迫在眉睫。过去，某市政府相关部门已经采取了人工巡查的方式对违法建筑进行监控整治，但仅仅靠人力巡查，不但耗费时间长，也无法做到实时监控。也就是说靠人工巡查的监察方式早已满足不了当今社会改革发展的需求。为了进一步推进某市国土生态综合治理项目建设，规范网格化监督工作，在全市县区域架设摄像头，结合三维地图和卫星资源，对违规用地、非法盗采、森林火灾等突出的违规违法问题进行大数据识别和研判。

二、系统特性

现如今新技术伴随着社会信息化极速发展。智能视频监控系统应具备可靠性、先进性、可扩展性、易管理和维护性以及安全性等特性的网络体系结构，能够做到支持后续系统应用的不断升级和更新，满足社会实际需求不断发展。

（一）可靠性

可靠性是本系统运行的灵魂所在，没有可靠的系统支撑，一切应用无处可寻。系统架构遵循可靠性的原则，技术成熟，容错性强，恢复能力良好，同时防雷抗磁电干扰。

（二）先进性

本系统所采用的技术具有当今先进水平，其中，系统前端运用先进视频智能分析技术、图像编码压缩技术，中间环节运用先进传输技术，系统后台采用先进控制技术、存储技术;另外系统还具有可延续性，针对信息化技术发展选择设备形态，能够保障系统未来的可持续发展。

（三）扩展性

在相关技术的国际、国内和行业标准指导下，秉持标准化设计原则，本系统具有可扩展性，互联互通性，和与其他系统之间连接的透明性。系统设备采用模块化设计结构，后期扩容升级系统简单便捷。

（四）易管理性和维护性

本系统操作方便且灵活，负责管理系统人员能够通过简洁清晰的中文界面、可视化图形软件来监控、管理、维护整个视频监控系统。系统配置软硬件运行稳定，无需再额外辅助维护工具，降低了日常维护成本，节约系统的运行维护投资。

（五）安全性

系统前端部分充分考虑前端摄像头设备物理安全。在摄像头与大屏监控指挥中心之间的通信网络安全，防范对系统设备的非法入侵行为。前端摄像头配有存储卡、指挥中心集中式存储或云端存储，两者的存储管理方式相结合，做好数据访问的权限控制，备好快速响应的应急预案和日志记录。

三、技术特性

依托铁塔资源，7×24小时电力保障和得天独厚的通信条件，同时兼具集中监控及专业化运维手段。

（一）实时监控，全天在线

利用现有通信铁塔优势，前端根据地理形态安装不同类型的摄像头装置，建立起具有高分辨率的监测立体网络。后台根据前端设备装置所采集到的视频录像，进行图像数据的实时分析，能够快速地判别出是否为非法行为，同时建立监测采集数据库，能够全方位立体化的感知，同时还能得到不间断电源的支撑保障。

（二）即时预警，上下联动

系统后台通过上传的视频图像，进行数据判别分析，即时将判读出的违法行为事件信息，包含事件的时间、地点、行为能力，提出预警信息发送至执法人员所持终端，指挥中心能够实时下达命令，进行任务处置，实现线上和线下任务统一联动。

（三）自动巡查，精准研判

系统针对前端摄像头设定的监测范围辖区，自动对监测辖区内所拍到的视频图像等数据进行巡查，在一定范围内筛出重点区域进行数据轮询，并且对拍到的视频图像行为进行精准研判。

（四）精确取证，高效执法

系统通过前端摄像头所采集到各个辖区的视频图片，与形成的数据库图片数据进行分析比较，能够较快速的判别出违法行为，系统智能化取证，高效执法。采集图片保留证据，为执法提供有效依据。

（五）电子派单，闭环管理

系统智能化取证、判别违法行为，下达命令进行任务处置，完成违法现场执法任务，并通过所持终端填报处理结果，完成执法任务，实现任务闭环管理。

四、系统架构

（一）总体架构

某市智能视频监控系统以国土资源执法监管为应用核心，建设应急监控指挥中心，智能监控系统建设分布在各个现场，通过运营商网络，实现各类国土资源的有效覆盖，对接省市自然资源“一张图”进行业务实战化应用。总体架构见图1所示。

（二）業务流程

通过智能检测预警实时对违法问题做到自动告警，对国土违规违法和森林火灾做到及时发现、及时处理。使监察执法工作任务由过去的“人为防控”变为“人为防控+技术防控”，提高监察的工作效率，实现任务的闭环管理。业务流程见图2所示。

（三）前端监控部分

1.点位的部署与安装

结合铁塔公司丰富的高点资源和便利的无线、有线通信条件，铁塔点位选取设计时应充分考虑现有铁塔部署摄像头的合理性、实用性和高效性。其中利用双光谱云台摄像机覆盖半径为3公里的点位有260个、利用普通50倍以上摄像机覆盖半径为3公里的点位有650个。

（1）用现有通信铁塔安装

如果监控点位附近有现成通信铁塔，在通信铁塔上面合适位置安装一个视频摄像头，从后台指挥中心可以实时监控。利用现有通信塔，就近解决设备供电和网络传输问题，方便设备的安装架设。

（2）建桅杆架设

通信铁塔不能覆盖的区域重新立杆，一般通过自建一根杆长大约在12米左右的桅杆，在桅杆上面合适位置安装一个视频摄像头，设备箱可以安装在铁杆上，后台指挥中心可以实时监控。

自建桅杆，电源利用太阳能+蓄电池方式供电，网络传输利用无线网桥方式解决，从而可以全面解决任何环境下的实时视频监管难题。

2.全覆盖建设方案

智能视频监控系统重点覆盖某市县辖区，结合本市铁塔资源分布情况和本期监控点位的覆盖半径，优选出910个监控点位。其中利用双光谱云台摄像机覆盖半径为3公里的点位有260个、利用普通50倍以上摄像机覆盖半径为3公里的点位有650个。因此选择适合监控点位的910座高塔，可实现对整个某市的全覆盖工作，提供某市的国土整体视野。根据点位覆盖面积，点位覆盖率预计达到69%。

3.网络传输系统

铁塔公司得天独厚的基站机房条件，可以利用基站机房中运营商的有线网络设备进行数据传输。另外智能检测球机自带4G模块，通过现场配置SIM卡，可以实现4G传输，方便快捷的实现视频图片及信令传输。所以本系统的网络传输采用有线+无线+4G结合的方式，以解决偏远地区因地势复杂而布放线缆困难的情况，节省成本。采用分层的组网方式，前端摄像头将采集的数据进行单点上传，接至汇聚交换机，通过运营商的有线网络上传至系统平台。备份传输数据可采用无线汇聚的方式和无线接入终端的方式。

五、系统平台及硬件

（一）系统功能

智能视频监控系统可以对国土用地动态进行监测，其中包括农村乱占耕地建房监测、矿产资源开发利用监测、铁路沿线违法建筑整治监测、非法占用绿地监测、违规开发、建设监测、林地破坏监测、违占耕地监测;对林火进行监测预警;可视化监控执法。

提高智能监测效果，系统前端摄像头不仅仅具备高清监控、远距离准确识别的功能，还能够对事件的时间、地点、行为能力等自动检测、精准定位。保证摄像头具有稳定性高、耗能低、防雷抗风等性能。通过运营商网络传输视频图像以及控制信号，至系统后台进行管理、存储和监控。

系统平台能够实现的基础功能包括：实时监视功能、云台控制功能、轮巡任务功能、录像回放功能、报警管理功能、GIS电子地图操作管理功能、指挥调度功能、运维管理功能、用户鉴权管理功能、智能识别功能、数据库的建立功能以及相关其他功能。

1.三维GIS服务

获取和处理某市高分辨率卫星遥感影像数据，制作某市高分辨率卫星遥感影像数据成果。结合现有的基础地理信息数据库为基础，在数据库、地理信息技术的支持下，对现有某市基础地理信息数据成果及新获取的数据成果进行加工、整理、入库形成资源数据库，最后进行三维GIS服务平台的开发应用。

2.视频图像服务

基于当地通信铁塔架设摄像头，构建视频图像服务子系统，通过网络将摄像头拍摄的画面实时回传至系统，可以对有摄像头的区域进行实时查看，利用视频图像的自动比对技术，通过对每个摄像头自动抓拍的照片进行自动比对分析，同时结合业务逻辑自动分析和分发。主要包括站点管理、数据查询、图像分析、数据分析、数据统计等。

3.卫星遥感影像

首先对摄像头影像源数据进行获取和分析。继而对满足质量要求的原始影像进行正射纠正。严格按照控制点采集原则，对应多光谱影像进行配准。校正高分辨率影像后需要进行融合处理。对相邻相同分辨率遥感影像进行镶嵌，镶嵌后的影像色调、色彩信息会有不一致的情况，则需要调色处理。

（二）系统硬件设施

1.大屏显示系统

大屏显示系统采用浏览器/服务器模式架构，LAN网络中的某一台计算机都可以通过IE浏览器进行设置操作和访问，无需下载其他软件进行操作，防止单一专用的电脑，出现故障而造成系统无法正常控制运行。手机作为执法人员的控制终端，可以对大屏显示系统进行移动操作。

2.云处理及存储系统

前端摄像头采集的监控视频采用直接存储的方式，存至摄像头所带内存卡中，而需要上传数据后则采用磁盘阵列的方式存储，提高了数据的可靠性。大屏指挥中心配置大容量的磁盘阵列设备，监控点位前端摄像头采集的视频图像数据通过运营商网络上传至存储服务器，在磁盘阵列进行备份，对所保存的数据进行随时调阅。

视频监控系统的监控点位部署密集且可能存在后期扩展，摄像头采集的视频图像数据并发写入，而且会存在多台服务器同时读取数据，所以采用集中式存储，数据在每个服务器中间共享，提高工作效率，降低系统运维成本。保证高度集中的数据安全，结合系统的软硬件配置，相应增加备份和容灾的功能，进一步提高系统数据的可靠性。同时，随着系统的持续运行，检测点位视频图像等数据量的增加也必然导致要考虑到存储系统的扩展性。采用云端处理更加灵活，数据集中化存储管理，适合远程监控。

六、安全保障体系

在智能视频监控系统的建设过程中，系统的安全保障体系建设是一个必不可少的环节。协议层次、安全服务和系统单元都是要在系统设计开发阶段考虑到全面的安全保障体系。为系统的安全防护措施和安全管理等留有系统接口和扩容余地，以满足后期安全措施的升级加载。

“深度安全防御战略”安全保障框架，它提出了信息保障时代信息基础设施的全套安全需求。强调人、技术、操作这三个核心原则，关注四个信息安全保障领域：保护网络和基础设施、保护边界、保护计算环境、支撑基础设施。这些给安全分析、安全设计和安全防护人员提供了思考问题和处理问题的方法。在本系统的软硬件技术和管理部分中的安全性控制与对策，可以借鉴以上“深度安全防御战略”的思想和方法。

七、結束语

智能视频监控系统实施，能够解决国土日益突出的违法用地行为、矿产滥挖盗采、非法采沙、森林防火等问题;通过利用现有的基础搭载设施，采用先进的视频监管技术，对城区乡镇的重点区域发生某行为事件进行不间断的巡查研判;若发现违法行为，初期就遏制事件中止，提高执法效率，有理有据的降低执法中产生的不必要矛盾;资源数据共享，可进行深度挖掘和二次利用，具有可扩展性，为后期项目建设提供依据，奠定城市管理科学化基石，提高城市管理精细化水平。

作者单位：高欣    山西信息规划设计院有限公司

参  考  文  献

[1] 黄凯奇，陈晓棠，康运锋，谭铁牛. 智能视频监控技术综述[J].计算机学报，2014（09）.

[2]丁建伟，张琪.智能视频监控系统综合实验设计[J].实验技术与管理，2021（06）.

[3]张海玲.路超.浅析升级视频监控共享交换平台建设[J].广播电视网络，2021（03）.