大數(shù)據(jù)分析在智慧安防系統(tǒng)中的實時監(jiān)控與預(yù)警研究

張旭陽 葉光紅 楊建波

摘要：當前，傳統(tǒng)安防系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足信息化時代對于安防工作提出的全新要求，而利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)構(gòu)建完善的智慧安防系統(tǒng)，能夠在規(guī)定時效內(nèi)實現(xiàn)對安防信息的全方位采集、高效處理以及深度挖掘分析，讓管理者和用戶輕松實現(xiàn)對安防信息的理解、定位、查詢以及防范預(yù)測。安防工作中涉及各個方面的海量數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)除了能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的高效整合外，更能夠減輕安防人員的工作量，使數(shù)據(jù)價值被充分挖掘，讓安防產(chǎn)業(yè)逐步向智慧化、數(shù)字化邁進。本文主要從大數(shù)據(jù)分析在智慧安防系統(tǒng)中的實時監(jiān)控和預(yù)警應(yīng)用設(shè)計兩方面展開探討。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)分析；智慧安防系統(tǒng)；監(jiān)控與預(yù)警

引言

大數(shù)據(jù)時代為人工智能、云計算等信息化技術(shù)的發(fā)展提供了有利契機。在此背景下，“智慧安防”概念應(yīng)運而生。智慧安防系統(tǒng)與傳統(tǒng)安防系統(tǒng)相比，其數(shù)據(jù)中樞體現(xiàn)出顯著的綜合性以及多級縱深防護性特征。在實時監(jiān)控方面，除了車輛檢測、門禁控制、視頻監(jiān)控外，還包括智能分析、一鍵報警、門衛(wèi)對講、智能抓拍等，充分利用感知前端，經(jīng)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實現(xiàn)對防范區(qū)域范圍內(nèi)的物資、車輛和人員等實時監(jiān)控與有效預(yù)警，打造核心區(qū)域限制、低密區(qū)監(jiān)測、非密區(qū)防范的梯度式防范體系。同時，利用數(shù)據(jù)共享和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)手段真正做到安防子系統(tǒng)的統(tǒng)籌調(diào)度與集中管理，進而做到從內(nèi)核上增強安防管理智慧化效能，讓智慧安防系統(tǒng)做到無死角、立體化以及全方位。

1. 大數(shù)據(jù)分析在智慧安防系統(tǒng)中的實時監(jiān)控

大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的本質(zhì)是采用非傳統(tǒng)數(shù)據(jù)資源庫對所采集的信息進行整合、處理、分析等。要利用大數(shù)據(jù)分析從技術(shù)層面提升安防系統(tǒng)智能性，須將數(shù)據(jù)作為紐帶，高效利用視頻綜合類、平臺管理類以及結(jié)果智能分析類服務(wù)器，確保安防應(yīng)用系統(tǒng)、保障運維系統(tǒng)和業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)能夠進行深度有效的融合，實現(xiàn)各個系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)信息的互通互聯(lián)，進而為各系統(tǒng)之間的按需交互、聯(lián)動融合以及人為統(tǒng)籌管理做好保障[1]。結(jié)合智慧安防系統(tǒng)對數(shù)據(jù)接收以及進一步融合處理的數(shù)據(jù)分析需求，可從視頻監(jiān)控、車輛管控、人員管控、周界警備四個安防應(yīng)用子系統(tǒng)著手，利用大數(shù)據(jù)，對業(yè)務(wù)管理態(tài)勢數(shù)據(jù)以及智能設(shè)備感知數(shù)據(jù)進行深度融合，最終將防控區(qū)域內(nèi)的安防綜合態(tài)勢以可視化方式完整呈現(xiàn)于智慧安防系統(tǒng)指揮中心平臺大屏。

1.1 視頻監(jiān)控子系統(tǒng)

視頻監(jiān)控子系統(tǒng)的監(jiān)控和管理范疇包括車輛、人員、物資、環(huán)境等，能夠為安防區(qū)域提供車輛往來、人員動態(tài)信息等技術(shù)支持，保障機構(gòu)安全。與此同時，視頻監(jiān)控子系統(tǒng)在大數(shù)據(jù)分析技術(shù)支持下，能夠在第一時間將采集到的信息數(shù)據(jù)傳輸至智慧安防綜合管控平臺，為平臺統(tǒng)一調(diào)配數(shù)據(jù)信息，為實現(xiàn)實時對講、預(yù)警報警、門禁管理等工作的協(xié)同進行提供重要支持。

當前，視頻監(jiān)控發(fā)展呈現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、高清化與智能化的特點。結(jié)合這些特點，融合大數(shù)據(jù)，可以構(gòu)建“全結(jié)構(gòu)化高清采集、集中儲存與智能分析”三位一體的實時監(jiān)控模式。這一方面能夠有效提升實時監(jiān)控內(nèi)容的畫面質(zhì)量，另一方面還可以及時推送有科學依據(jù)的分析預(yù)判結(jié)果，讓監(jiān)控人員不再只是“看得清”，而是“看得懂”，為管理人員提供優(yōu)質(zhì)的安防輔助管理信息，使得安防區(qū)域內(nèi)的管理力度進一步得到強化。實施操作時，可將視頻監(jiān)控系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)進行二級架構(gòu)設(shè)計，即在布控感知前端時，利用防爆球機、防爆筒機、全局、黑光球機等不同種類的高清攝像頭，以無線網(wǎng)絡(luò)接入或有線網(wǎng)絡(luò)的方式與安防設(shè)備間相連，巡防人員可以在值班室、移動客戶端實時監(jiān)控，站好安防巡查第一崗[2]。另外，由感知前端收集到的各類數(shù)據(jù)，經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街行钠脚_，自動完成儲存及數(shù)據(jù)分析，隨后，中心平臺向客戶端反饋原始數(shù)據(jù)信息與針對性的分析決策，為后續(xù)安防工作提供重要依據(jù)。

1.2 車輛管控子系統(tǒng)

車輛管控子系統(tǒng)的監(jiān)控和管理范疇包括識別車牌、車輛測速、抓拍攝像、防沖撞等，做到對安防區(qū)域內(nèi)出入車輛行為的具體監(jiān)控，及時上傳監(jiān)測車輛數(shù)據(jù)，為智慧安防系統(tǒng)的完善提供數(shù)據(jù)支撐。在具體實施時，布控在各個路口與出入口的前端感知設(shè)備發(fā)揮車輛識別、車牌抓拍作用，自動上傳所采集的車輛數(shù)據(jù)，同時將安防中心管控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進行對比、歸類、分析，對系統(tǒng)內(nèi)部車輛予以放行，外來車輛須登記且只可在授權(quán)區(qū)域范圍內(nèi)行駛，倘若出現(xiàn)越界行為，則會觸發(fā)警報。布控在安防區(qū)域入口和出口處的X射線掃描設(shè)備負責對車輛進行完整的成像掃描，排查車輛是否攜帶違規(guī)、違禁以及涉密物品，保障機構(gòu)內(nèi)部安全與涉密材料安全。布控在必要卡口的車輛行駛測速系統(tǒng)負責管控車速，發(fā)現(xiàn)車輛超速行為便會觸發(fā)報警系統(tǒng)，與出入口護崗人員形成工作聯(lián)動，協(xié)同處理違規(guī)行駛行為[3]。倘若存在行駛車輛不按規(guī)定行駛，試圖或已經(jīng)沖撞卡口的，布控在路口的防沖撞柱將通過上升攔截的方式對非法闖入車輛予以應(yīng)對。除此之外，自動儲存至安防系統(tǒng)平臺管理服務(wù)器的車輛信息將會定期進行匯總分析，以便安防管理人員更直觀地了解安防區(qū)域內(nèi)車輛行駛狀況以及可能存在的安防隱患。

1.3 人員管控子系統(tǒng)

人員管控子系統(tǒng)的監(jiān)控和管理范疇主要包括安防區(qū)域內(nèi)部人員以及外來訪客，利用人臉識別技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)，依托前后端性能值較高的智能安防裝置，對相關(guān)人員進行針對性的身份核驗、權(quán)限管理、安全檢查以及軌跡追蹤等，由此做到對安防區(qū)域人員行為的科學管控。具體實施時，首先需要充分利用前端感知設(shè)備采集人員信息，如人臉識別、瞳孔識別、人臉抓拍等。所采集的數(shù)據(jù)需要通過網(wǎng)絡(luò)傳送至智慧安防系統(tǒng)中心管理平臺，再通過大數(shù)據(jù)對比，對身份的真實性進行考證核實[4]。對于不同身份人員的行為權(quán)限分析，也需要進行更加精細的管理與控制。例如，外來訪客身份真?zhèn)涡缘暮藢嵐ぷ骺梢岳觅Y源數(shù)據(jù)庫加以比對認證。對于一些存在危險信號的行為或物品，前端設(shè)備通過熱成像攝像機和金屬探測裝置等進行安全核查，確保安防成效。

1.4 周界警備子系統(tǒng)

周界警備子系統(tǒng)的監(jiān)控和管理范圍包括對安防區(qū)域范圍內(nèi)圍墻周界、重點防護目標四周的安防隔欄等，通過熱成像攝像技術(shù)，采用可見光與紅外光對目標范圍進行監(jiān)控，一旦探查到可疑目標及可疑行為，便會觸發(fā)自動報警系統(tǒng)。報警系統(tǒng)與智慧安防中心平臺管理系統(tǒng)相連接，系統(tǒng)所拍攝到的數(shù)據(jù)資料會在中心平臺進行智能檢測、綜合分析以及風險預(yù)警提醒[5]。智慧安防中心管理平臺大屏幕上，除了顯示視頻彈窗、位置定位以及聲光報警等信息外，還將警情實時通過客戶端推送至相關(guān)管理人員，提醒安防人員妥善進行警情處理。為高效完成安防區(qū)域的周界警備工作，其警備子系統(tǒng)的前端設(shè)備需要準確捕捉異常行為信號，發(fā)現(xiàn)的異常情況要能夠通過網(wǎng)絡(luò)反饋至智慧安防系統(tǒng)中心管理平臺，由中心平臺進行大數(shù)據(jù)邏輯分析，在二次分析比對后，仍存在異常警戒行為的，則由報警主機生成具體防控信息，同時與異常行為發(fā)生地的視頻、位置、聲光報警等進行聯(lián)動。

2. 大數(shù)據(jù)分析在智慧安防系統(tǒng)中的預(yù)警應(yīng)用設(shè)計

2.1 大數(shù)據(jù)分析在智慧安防系統(tǒng)中的預(yù)警應(yīng)用

大數(shù)據(jù)分析為智慧安防系統(tǒng)的優(yōu)化完善建設(shè)提供基礎(chǔ)保障，在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下，安防區(qū)域可以在短時間完成信息的收集、儲存、清洗以及綜合分析，進而得到大量有效的防控數(shù)據(jù)，如人流量數(shù)據(jù)、車流量數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)等，最終實現(xiàn)對安防區(qū)域的實時動態(tài)監(jiān)測以及有效預(yù)警[6]。一般情況下，大數(shù)據(jù)分析可以應(yīng)用于智慧安防系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與處理、可視化處理展示與數(shù)據(jù)挖掘等方面。安防預(yù)警離不開真實詳細的數(shù)據(jù)支持，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)將安防區(qū)域內(nèi)部的各種數(shù)據(jù)及時地加以采集，如人員信息、車輛信息、報警數(shù)據(jù)等，再將海量數(shù)據(jù)進行存儲及處理分析，從中剝離有效的安防信息，如行為異常、人員異常等，發(fā)揮安防預(yù)警作用。

大數(shù)據(jù)技術(shù)還可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的深度挖掘和一般機器學習，這是傳統(tǒng)安防所不具備的優(yōu)勢。通過深度挖掘與學習，所采集的初始數(shù)據(jù)可以被有效提煉，部分動態(tài)化的安防問題能夠被及時預(yù)判并阻止，如利用計算機算法，分析安全問題容易發(fā)生的時間、地點，從而進行重點防控[7]。

此外，大數(shù)據(jù)分析能夠發(fā)揮的安防預(yù)警作用還體現(xiàn)在能夠?qū)?shù)據(jù)進行可視化的處理，以圖表為載體，將采集到的信息數(shù)據(jù)直觀清晰地呈現(xiàn)于用戶面前，使數(shù)據(jù)具備可視化特征，減輕人工數(shù)據(jù)處理負擔，進而實現(xiàn)對風險問題的能動預(yù)測。

2.2 大數(shù)據(jù)分析在智慧安防系統(tǒng)中的預(yù)警設(shè)計

將大數(shù)據(jù)分析技術(shù)融入智慧安防預(yù)警部分時，還需要細致考慮監(jiān)控數(shù)據(jù)、隱私保護、系統(tǒng)架構(gòu)以及系統(tǒng)性能等問題。數(shù)據(jù)方面，除根據(jù)實際需求選擇適配的采集工具外，還需主動完成采集信息的妥善儲存、智能分析以及綜合處理，如此才能夠做到動態(tài)化的監(jiān)控，達到預(yù)警成效。

大數(shù)據(jù)技術(shù)在對智慧安防系統(tǒng)進行預(yù)警防范前，需要完成對采集數(shù)據(jù)的預(yù)處理工作。所謂大數(shù)據(jù)預(yù)處理，即技術(shù)人員通過數(shù)據(jù)填補、清洗、合并、平滑等手段，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成、清理、轉(zhuǎn)換與規(guī)約等，從而讓數(shù)據(jù)的質(zhì)量得到保障。隱私保護方面，通過訪問權(quán)限管理、數(shù)據(jù)加密、局域網(wǎng)管理等數(shù)據(jù)安全保障措施，守護數(shù)據(jù)安全[8]。系統(tǒng)架構(gòu)方面，可以設(shè)計微服務(wù)架構(gòu)、分層架構(gòu)等梳理結(jié)構(gòu)框架，守護智慧安防系統(tǒng)核心。在系統(tǒng)性能方面，要保障安防預(yù)警系統(tǒng)的性能可靠性和穩(wěn)定性，選用恰當?shù)拇鎯υO(shè)備及服務(wù)器等安防硬件設(shè)備，同時進一步優(yōu)化緩存問題、負載均衡問題。

2.3 大數(shù)據(jù)視頻智能分析技術(shù)的相關(guān)防控應(yīng)用

大數(shù)據(jù)分析作為智慧安防三大信息技術(shù)之一，通過將智能監(jiān)控系統(tǒng)所采集到的海量信息數(shù)據(jù)進行高效處理以及準確分析，為安防工作提供極具實效性的警告響應(yīng)與監(jiān)控服務(wù)，在幫助智慧安防系統(tǒng)實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的采集、儲存、分析、清洗、歸類以及可視化處理后，進一步為用戶提供多維度分析以及關(guān)聯(lián)性考量，幫助用戶準確洞悉監(jiān)控報告的全方位信息，準確研判結(jié)果。而大數(shù)據(jù)分析主要是通過對采集到的視頻信息進行對應(yīng)的算法處理，進而得到關(guān)鍵性信息，同時完成標記或處理。當同類質(zhì)的安防信息元素再次出現(xiàn)時，便能夠根據(jù)所標記的屬性快速查找到相關(guān)的視頻信息。但是，安防視頻資料并不具備結(jié)構(gòu)性，計算機無法直接采用大數(shù)據(jù)對其進行處理及分析。因此，在對海量的視頻數(shù)據(jù)進行處理時，首先要經(jīng)過智能分析，這樣可以有效節(jié)省部分人工勞動，使安防工作在人力成本得到有效控制的同時，工作效率也大幅提升。

當前，智慧安防系統(tǒng)中應(yīng)用頻率較高的智能分析預(yù)警技術(shù)有識別類分析、行為類分析、診斷類分析等。識別類智能分析技術(shù)常應(yīng)用于靜態(tài)場景的分析處理，其工作原理是將圖片信息從多層面進行分析比對，經(jīng)數(shù)據(jù)匹配與識別后，將具有設(shè)定特征的物體、車輛以及人物加以分析提取，如智慧安防系統(tǒng)中的車輛管控子系統(tǒng)在對出入安防區(qū)域的車輛進行車牌識別時就利用了視頻智能分析。行為類智能分析技術(shù)大多應(yīng)用于動態(tài)場景的監(jiān)控，如檢測安防區(qū)域是否存在車輛超速、逆行、可疑人員進入、圍墻翻越等，通過對可疑對象的動態(tài)行為進行分析、研判，以達到安防預(yù)警作用[9]。診斷類智能分析常應(yīng)用于監(jiān)控畫面受損、模糊、偏色、滾屏等監(jiān)測視頻質(zhì)量下降以及監(jiān)控信號接觸不良等情況。發(fā)生此類問題后，只有采用大數(shù)據(jù)視頻分析技術(shù)，才能夠在保證有效分析速度的同時，高質(zhì)量地完成對不同靜態(tài)、動態(tài)、受損畫面的監(jiān)測分析，保障安防數(shù)據(jù)采集的信效度與完成度。

結(jié)語

總而言之，智慧安防系統(tǒng)的構(gòu)建與完善離不開大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的助力，將大數(shù)據(jù)分析納入安防系統(tǒng)智能化建設(shè)，不僅可以為安防行業(yè)帶來信息化時代獨有的存儲架構(gòu)，還能打破空間、時間壁壘，實現(xiàn)安防數(shù)據(jù)的有效分析處理和深度挖掘，顯著提升安防數(shù)據(jù)的有效利用率。智慧安防系統(tǒng)建設(shè)的核心點在于突破安防各類信息交互壁壘，避免數(shù)據(jù)孤島的出現(xiàn)，真正做到安防區(qū)域內(nèi)各類信息數(shù)據(jù)的有效采集、分析利用以及預(yù)警防范。大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在智慧安防系統(tǒng)優(yōu)化完善進程中，將發(fā)揮不可替代的重要作用，促進信息化技術(shù)融合以及資源融合，進而實現(xiàn)安防體系的智慧化、現(xiàn)代化，讓安防更智能、運行更流暢、發(fā)展更活躍、生活更安全、人民更幸福。

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作者簡介：張旭陽，碩士研究生，研究方向：大數(shù)據(jù)與人工智能；葉光紅，大專，研究方向：數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用軟件開發(fā)。

基金項目：茂名市科學技術(shù)局促進科技服務(wù)業(yè)務(wù)發(fā)展計劃專題項目——基于大數(shù)據(jù)和人工智能算法的智慧安防報警系統(tǒng)（編號：230508164554554）。