信息化實踐
PRACTICE
云計算技術(shù)促進平安城市智慧升級
一、引言
平安城市是人防、物防、技防，三防合一的完整管理體系，是實現(xiàn)城市平安和諧的重要保障。由于信息技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的科技手段應(yīng)用于平安城市建設(shè)。從最開始的模擬視頻監(jiān)控到現(xiàn)在的數(shù)字視頻監(jiān)監(jiān)控，從有線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)阶钚碌?G無線傳輸，從單一的視頻監(jiān)控管理到實現(xiàn)視頻監(jiān)控的智能化、高清化、網(wǎng)絡(luò)化管理。平安城市的建設(shè)取得了令人矚目的成就，進入了快速發(fā)展的時期。
目前，我國平安城市建設(shè)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)還基本上處于“人盯人防”的初級階段，沒有充分利用科技手段提高安防能力。視頻的處理還僅僅停留在前端的采集和后臺監(jiān)控階段，沒有實現(xiàn)對視頻數(shù)據(jù)的深度挖掘和智能的處理，智能分析技術(shù)的應(yīng)用尚未成熟，還處于探索的階段。因此，視頻網(wǎng)絡(luò)建設(shè)只是平安城市的初級階段，我國平安城市建設(shè)在技術(shù)和理念上仍需升級。
二、云計算助力平安城市建設(shè)
平安城市的前端視頻采集系統(tǒng)采用數(shù)字高清視頻采集數(shù)據(jù)信息，部署在城市各個角落的高清攝像頭，每天7X24小時全天候不間斷監(jiān)控，且影像資料都需保存，保存時長為30天，錄像可實現(xiàn)快速檢索和回放，關(guān)鍵事件錄像長期保存并歸檔。對實時視頻做智能分析以代替人力在視頻中查找公安破案、治安所需要的線索，面向海量視頻監(jiān)控信息，采用智能視頻分析與處理技術(shù)，對視頻中的人、車、物等目標(biāo)進行可靠檢測，保留包含目標(biāo)信息的視頻幀，剔除無用視頻幀，從而把一段長時間的視頻信息流或者錄像，濃縮為一個很短的視頻片段，讓偵察辦案人員在幾分鐘內(nèi)查閱幾個甚至幾十小時的錄像，大大提供公安刑偵辦案效率和破案率。實現(xiàn)智能分析技術(shù)需要巨大的計算量，構(gòu)建一個基于提供強大計算能力的計算云軟硬件平臺很有必要。
平安城市建設(shè)搭建的計算云是為了完成視頻智能分析任務(wù)，為智能分析調(diào)度管理計算資源。基于用戶對視頻智能分析的需求，視頻綜合管理平臺用戶多級、多部門并發(fā)等性能要求，擬基于統(tǒng)一硬件平臺構(gòu)建服務(wù)于全市公安視頻業(yè)務(wù)的計算云平臺。當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)需要開展智能分析的時候，應(yīng)向計算云提出服務(wù)請求，計算云根據(jù)請求由智能分析提供計算服務(wù)，如警用業(yè)務(wù)子系統(tǒng)的PGIS應(yīng)用、并案分析，卡口管理子系統(tǒng)的信息信息統(tǒng)計、數(shù)據(jù)分析，圖像偵查子系統(tǒng)的比對分析、搜索、分析以及案件管理子系統(tǒng)的檢索查詢、視頻處理等功能都需要計算云提供的智能分析。
計算云總體架構(gòu)
計算云提供給用戶的是開發(fā)語言和工具(例如Java、.Net)創(chuàng)建的應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境，并自動部署到云計算基礎(chǔ)設(shè)施之上。用戶不需要管理或控制底層的云基礎(chǔ)設(shè)施，包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、操作系統(tǒng)、存儲，但用戶能控制應(yīng)用程序的部署與環(huán)境配置。為上層應(yīng)用提供應(yīng)用服務(wù)的支撐平臺和開發(fā)平臺，減少云計算應(yīng)用的開發(fā)成本，增強應(yīng)用的兼容性，為上層應(yīng)用屏蔽復(fù)雜的底層處理流程。計算云的總體架構(gòu)如圖1所示。
計算云平臺由三層構(gòu)成：
（一）集成與交換層
本層主要是解決部署在云平臺之上的系統(tǒng)之間的集成問題，基于業(yè)界主流的SOA架構(gòu)實現(xiàn)。
（二）應(yīng)用運行環(huán)境層
本層主要提供應(yīng)用系統(tǒng)運行時支撐，將來部署在云平臺之上的應(yīng)用系統(tǒng)都是基于此運行環(huán)境。此層次還提供了對于部署之上的應(yīng)用系統(tǒng)的監(jiān)控、診斷、數(shù)據(jù)性能提升等基礎(chǔ)支撐能力。
（三）存儲與共享層
本層主要專注于結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)(包括：大數(shù)據(jù))的存儲、整合、分析、管理。
計算云關(guān)鍵技術(shù)
資源調(diào)度
資源調(diào)度技術(shù)是指計算云平臺能自動檢測應(yīng)用負(fù)載，調(diào)整資源的分配和伸縮，以實現(xiàn)負(fù)載均衡并提高資源的利用率，從而保障對應(yīng)用提供透明的高可擴展性，從而保證應(yīng)用處理能力的平滑擴展。根據(jù)平臺規(guī)模和應(yīng)用類型等因素的不同，資源調(diào)度算法的側(cè)重點亦有所不同。
并行計算
對于特點的任務(wù)，通過分發(fā)數(shù)據(jù)到不同的節(jié)點，如基于Hadoop的MapReduce可以在數(shù)據(jù)所在的節(jié)點上并行地(parallel)處理它們，這使得處理速度非常的迅速。視頻文件索引、文本信息及圖像信息被分割成若干個數(shù)據(jù)塊，以冗余的方式分散存儲在多個DataNode上，客戶端讀取文件的時候可以分別從多個DataNode上并發(fā)讀取，保證了高吞吐量的數(shù)據(jù)訪問。
虛擬化技術(shù)
虛擬化技術(shù)對物理資源進行了邏輯抽象和統(tǒng)一表示，通過虛擬化技術(shù)可以提高資源的利用率，并能根據(jù)用戶業(yè)務(wù)需求的變化，快速、靈活地進行資源部署。在計算云環(huán)境中，可以在物理主機中同時運行多個虛擬機來實現(xiàn)虛擬化功能。多個虛擬機運行在虛擬化平臺上，由虛擬化平臺實現(xiàn)對多個虛擬機操作系統(tǒng)的監(jiān)視和多個虛擬機對物理資源的共享。虛擬化平臺一般是三層結(jié)構(gòu)的，最下層是虛擬化層，提供基本的虛擬化能力支持，中間層是控制執(zhí)行層，提供各控制功能的執(zhí)行能力，最上層是管理層，對執(zhí)行層進行策略管理、控制，提供對虛擬化平臺的統(tǒng)一管理能力。
平安城市前端的高清視頻可以比作是人的眼睛，而基于云技術(shù)的后臺處理系統(tǒng)就是人的大腦。未來平安城市需要強大的后臺處理系統(tǒng)，著手為平安城市構(gòu)建更加發(fā)達的大腦。云技術(shù)的應(yīng)用大大提高了系統(tǒng)的計算能力和存儲能力，降低系統(tǒng)部署難度，減少管理和維護成本，使各子系統(tǒng)能夠協(xié)同作戰(zhàn)，對城市安全管理意義重大。
三、平安城市智慧升級
早期平安城市的建設(shè)主要是實現(xiàn)視頻監(jiān)控的需求，更多關(guān)注的是對視頻圖像的采集和管理，還是要通過人工的方式進行視頻監(jiān)控管理，極大的限制了視頻資源的應(yīng)用價值。隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的不斷成熟，城市視頻監(jiān)控的智能化也在不斷提高，能夠打造服務(wù)于實戰(zhàn)的智能公安應(yīng)用平臺，特別是人臉識別、車牌識別和智能分析、海量視頻智能濃縮、行為檢測等技術(shù)應(yīng)用，就能夠?qū)崿F(xiàn)智能化視頻處理警，在第一時間快速發(fā)現(xiàn)問題。平安城市向智慧城市靠攏將使平安城市不再完全依賴人力，滿足公安實戰(zhàn)應(yīng)用需求。此外，智慧旅游、智能交通、智能環(huán)保等城市應(yīng)用領(lǐng)域也將一一實現(xiàn)，且將從單純的行業(yè)內(nèi)應(yīng)用，升級到多領(lǐng)域內(nèi)的交叉融合應(yīng)用，使城市管理綜合應(yīng)用得到全面升級。隨著平安城市的升級，智慧城市的到來，其建設(shè)應(yīng)用將得到全面升級。
四、結(jié)束語
在新一輪的平安城市建設(shè)過程中，由于有了云計算技術(shù)的支持，智能化視頻感知技術(shù)就可以更加充分地發(fā)揮出社會治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模化效益。云計算技術(shù)推動平安城市智慧升級,使得平安城市更加的智能化。隨著平安城市建設(shè)的不斷成熟，智慧城市將是未來平安城市發(fā)展演變的必然趨勢，智慧城市的加強是順應(yīng)當(dāng)前全球技術(shù)變革及新一輪產(chǎn)業(yè)發(fā)展的時代潮流。
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