智能安防系统在灯杆物联网中的应用

裴 勇，张 林，孟庆涛

（重庆光电信息研究院有限公司，重庆401120）

社会治安状况和公共安全问题的日趋复杂，迫切要求加快发展以主动预防为主的智能安防系统。在公共安全需求和智能应用发展的推动下，全球专业视频监控设备市场快速增长，2019年的增长率达到9.3%。延续2017年（9.3%）与2018年（8.7%）的强劲增长趋势。在国际整体发展态势下，中国视频监控市场也呈现子网高增长的发展态势。据IHSMarkit视频监控信息服务的数据，2019年全球市场收入从2018年的182亿美元增长到199亿美元，是继2017年增长9.3%，2018年增长8.7%之后的第三次大幅度增长。

中国视频监控技术经历了模拟监控、模数结合监控、网络监控、智能监控4个发展阶段。计算机、网络及图像处理、传输技术的飞速发展为智能视频监控技术的创新带来了生机与挑战。智能摄像头不但要看得见、看得清、看得远，还要看得懂。未来，中国视频监控市场将逐步从大规模布署转向优化提升。

智慧路灯作为智慧城市的基础设施在近年来发展迅猛，随着国家相关政策、5G建设，以及上海、杭州、深圳、南京、广州、湖南、贵州、成都等相继出台相关行业规范，越来越多的智慧路灯项目逐步落地。视频监控作为智慧路灯的重要组成部分，具有重要作用，在路灯物联网系统中融合视频监控系统能高效地和其他系统有机联动，从而迅速发现问题、解决问题。

1 问题分析

随着社会经济的快速发展，用户不断对视频监控系统提出新的要求，推动视频监控系统规模的扩大和功能的提升。从发展历史来看，视频监控系统的发展趋势逐渐网络化、高清化、智能化。结合灯杆物联网的发展，目前视频监控系统在应用中主要存在以下问题：

1）系统管理性差，功能应用少。系统很难实现对设备的集中管理，较少有系统管理平台，现有管理平台的管理性不强、功能少。

2）视频智能化程度低。现有的视频监控资源在路灯物联网系统中多是单系统独立运作，只能解决“看得见”的问题，无法解决“看得懂”的问题，增大了管理难度。

3）视频码流大，画面不流畅。用户在预览视频图像时，经常出现卡顿现象，尤其是视频码流高、网络环境差的系统，严重影响用户的业务应用。

4）系统维护不方便，故障响应不及时。系统缺乏对前端设备故障的自动侦测与预警功能。

2 设计方案

2.1 设计原则

1）实用原则

以满足实际应用需求为原则，坚持创新，兼容传统，实现系统集成、系统互联、资源整合与信息共享。把实用性放在第一位，边建设边应用，把系统建设成“实用工程”。

2）安全原则

网络环境下信息传输和数据存储要注重安全性，保障系统网络的安全可靠，避免遭到恶意攻击和数据被非法提取的现象。

3）开放性原则

系统建设必须按照开放性和标准性原则设计，提供全套的技术资料和全面的技术培训，以满足系统与其他系统协同运行以及系统功能扩展的需求。

4）扩展性原则

技术选型除了考虑先进、实用，还必须考虑系统的扩展性，系统容量应可持续发展。

5）稳定性原则

从系统结构、技术措施、设备性能、系统管理、技术支持及维修能力等方面保障系统的可靠性和稳定性。

6）先进性原则

系统的架构和技术均符合高新技术的发展趋势，在满足功能的前提下，在一定时间内能保持系统的先进性。

7）标准性原则

系统的标准化程度越高、开放性越好，则系统的生命周期越长。控制协议、传输协议、接口协议、视音频编解码、视音频文件格式等需要符合相关国家标准或行业标准的规定。

2.2 设计方式

根据视频监控系统现状，将围绕以下方面设计：

1）网络化

视频监控的网络化指系统的结构由集成式向集散式过渡，集散式系统采用多层分级的结构形式，具有微内核技术的实时多任务、多用户、分布式操作系统，以实现抢先任务调度算法的快速响应（见图1）。对集散式视频监控系统的硬件和软件进行标准化、模块化和系统化设计，视频监控系统设备的配置具有通用性强、开放性好、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、人机界面友好，以及系统安装、调试和维修简单化，系统安全，容错可靠等优点。

图1 视频监控系统的网络化

2）智能化

视频监控的智能化是在传统的视频监控基础上引入智能算法，使视频从过去的“看得清”转变为现在的“看得明白”（见图2）。随着安防大时代的到来，视频数据爆发式增长，这不仅对数据的存放产生压力，也对数据的分析提出了更高的要求。同时，大量的无用视频造成严重信息污染，使线索的提取变得更加困难，并造成带宽及存储资源的严重浪费。因此，有用信息的分析获取效率至关重要。

图2 视频监控系统的智能化

3）系统集成化

视频监控的网络化在某种程度上打破了布控区域和设备扩展的地域和数量界限。系统网络化使整个网络系统硬件和软件资源的共享及任务和负载的共享更便捷，是系统集成的一个重要概念（见图3）。

图3 视频监控系统的集成化

3 开发实现

智能安防系统主要有异常行为甄别功能、视频数据管理功能、云台控制功能和GIS远程监控功能。

异常行为甄别功能。智能安防系统平台接收越界监测、移动侦测、视频遮挡及入侵侦测等几种行为的识别告警信息，可通过告警信息来查看抓拍的图片和视频，结合视频设备的GIS信息精准定位，查看异常的具体情况，并通知管理人员介入处理。具体的功能界面如图4所示。

图4 安防告警界面图

视频数据管理功能。提供视频画面的实时监控和多路同时自动录像，可设定录像文件存放路径及存放时间，也可手动录像。录像中途若发生设备、网络、服务器等故障，当恢复后可自动继续录像。具有本地及远程录像查询和回放功能，支持按时间和按计划等查询方式，支持暂停、快播、拖拽式的时间控制。具体的功能界面如图5所示。

图5 视频管理功能

云台控制功能。可通过后台对前端球机进行水平360°或垂直90°旋转，且能对图像进行放大、缩小，放大、缩小后图像清晰度不变。具体的功能界面如图6所示。

图6 云台控制

GIS远程监控功能。结合GIS电子信息地图，实现视频设备的远程监控，通过电子地图直观监测和控制设备运行状态。具体功能界面如图7所示。

图7 GIS远程监控功能

4 结论

智慧灯杆落地可以更好地获取数据资源，结合智能安防有效避免各部门各自为政的局面，未来政府也在探索购买服务的模式，加快城市精细化管理建设。

通过智慧路灯智能安防系统的建设，提升综合管理监测的可视化、精细化、动态化、智能化水平，实现对人、地、事、物、组织等管理全要素的智能感知、实时传输、动态管理、高效应用。系统具备众多智能化优势，变被动式监控为主动型防范，提高视频资源使用效率。借助智慧灯杆物联网系统研发与应用示范项目的成果，介绍智能安防系统的功能。各基础功能成功运行后可将基于路灯物联网的成果应用于全区、全市乃至全国的各领域建设，建成不同规模的示范应用点，成为全国智慧路灯建设和运管的标杆。