智慧警务数字警务室建设技术方案.docx
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1、智慧警务数字警务室建设技术方案二O二O年二月3、网络系统建设标准信息技术互连国际标准(IS0/IEC11801-95)信息技术、软件包质量要求和测试(GB/T 17544-1998)信息技术系统间远程通信和信息交换局域网和城域网(GB15629.11-2003)4、系统集成规范报警图像信号有线传输装置(GB/T16677-1996)视频安防监控系统技术要求(GA/T367-2001) SJ/T 11291-2003面向对象的系统建模规范 SJ/T 11310-2005信息设备资源共享协同服务 SJ/T 11290-2003面向对象的系统建模规范 YD/T 1800-2008信息平安运行管理系统
2、总体架构5、平安信息技术设备(包括电气事务设备)的平安(GB4943-95)平安技术防范规范工程技术规范(GB/T75-94)平安防范工程技术规范(GB50348-2004)平安防范工程程序与要求(GA/T75-94)平安防范系统验收规那么(GA308-2001)平安防范系统通用图形符号(GA/T74-2000)电子设备雷击保护导那么(GB7450-87)平安防范工程程序与要求(GA/T75 1994)计算站场地平安要求(GB 9361-88)国务院令147号中华人民共和国计算机信息平安保护条例第二章需求分析QZ公安智慧警务数字警务室服务的主要核心建设内容为:视频工具 升级、研判分析工具、视频
3、分析任务、警务工作台、跨镜追踪服务、回溯 查案服务、数据及平台对接等。2.1. 现状分析平安城市建设从最初的视频监控、卡口电警建设,系统已掌握了大量 的视频图像资源和卡口车辆数据和价值图片,但是针对人员侦查,身份确 认、车辆识别、物件识别等还是需要通过技侦或网侦手段,无法充分利用 视频图像资源快速定位跟踪查找。即使出动大量警力,采用“人海战术” 但受制于肉眼识别劳动强度的极限,再加上人工排查效率缺乏,视频图像 拍摄受光线、角度倾斜等不确定因素影响,无法保证查找的准确性和时效 性,尤其出现突发紧急案件时,往往会贻误最正确破案时机。如何提供更加丰富以及实用的“视频防控”应用,从“事后被动侦查” 到
4、“事前主动预警”将是平安城市下一建设阶段面临的主要需求。2.2. 业务需求分析随着经济社会的快速开展,社会的流动性大大增强,犯罪的动态化、 智能化特征日趋明显,诸多不稳定因素导致当前社会风险加大,打击、遏 制和预防犯罪的任务空前加重。人的活动已经不能单靠传统手段来管理,否那么,犯罪活动就很难得到 有效预防和控制。人口管理是公安基层基础工作最重要的局部,也是最薄 弱的环节。特别是流动人口和重点人口管理是当前公安面临的难点问题。在智能化建设缺乏的情况下,公安机关侦查破案不仅需要投入大量 人力、物力、财力,而且效果也不理想。案件研判人员无法有效利用海量 的视频、图片资源及公安业务数据,导致不能快速开
5、展工作。第三章总体设计3.1. 技术路线设计原那么1 .经济性:系统在保证性能强大、先进的同时应考虑经济性,保护原 有投资,充分利用QZ公安智慧警务数字警务管理现有信息化成果。2 .可靠性:系统总体设计必须将可靠性放在第一位,在设计中充分考 虑确保系统可靠运行的相关保障措施。3 .完备性:系统总体设计需要保证系统功能和数据的齐全、完备,不 可遗漏。4 .标准化:系统设计过程中要尽量采用国际、国内、和QZ公安智慧 警务既定标准,尽量杜绝私有协议、标准,保证系统后期扩展、升级的便 利性。5 .可扩充性:任何信息系统需要按照业务开展的需要不断调整、演变, 系统设计应充分采用模块化、组件化设计,便于系
6、统后期的改进与扩充。3.1.1. 关键核心技术3.121.深度学习技术深度学习作为机器学习算法研究中的一个新的技术,其动机在于建立、 模拟人脑进行分析学习的神经网络,它模仿人脑的机制来解释数据。深度学习与传统的神经网络之间有相同的地方。二者的相同之处在于, 深度学习采用了与神经网络相似的分层结构:系统是一个包括输入层、隐 层(可单层、可多层)、输出层的多层网络,只有相邻层的节点之间有连 接,而同一层以及跨层节点之间相互无连接。深度学习开展趋势主要包括以下三种情况:1)网络复杂化网络架构将会变得更大、更复杂。朝着建设大型神经网络系统方面发 展,交换神经组件的输入输出,不同数据集上预训练的网络局部
7、,添加新 模块,同时不断进行微调。2)无监督学习现实世界中,绝大局部的数据是无标注的。在深度学习中,采用更为 深层的模型,从更少的训练样例中学习,无监督、半监督和强化学习方法 将会是未来的开展方向。3)创新的应用领域目前,深度学习在语音识别、图像识别、自然语言处理等领域发挥了 巨大的作用,未来,在机器人技术、数据挖掘、知识发现、网络平安、生 物医疗等多领域发挥更广泛的作用。3.1.2.2. 人脸识别技术人脸识别技术是基于生物特征的识别方式,所谓生物特征识别,就 是利用人类自身拥有的、并且能够唯一标识其身份的生理特征或者行为 特征进行身份验证的技术,一般包含人脸图像采集、人脸图像检测、人 脸图像
8、预处理、人脸图像特征提取、人脸图像匹配识别五局部:人脸图像采集:基于人员的脸部特征,通过前端摄像机采集含有人 脸的视频或图像;人脸图像检测:人脸图像包含的模式特征十分丰富,如直方图特 征、颜色特征、模板特征、结构特征等,人脸图像检测就是利用这些特 征信息,对输入的视频或图像中的人脸进行检测,准确标定出人脸的位 置和大小;人脸图像预处理:基于人脸检测结果,通过智能算法,对选出的人 脸图像进行灰度校正、噪声过滤等优化,形成最优的人脸图像并服务于 特征提取的过程。人脸图像预处理过程主要包括光线补偿、灰度变换、 直方图均衡化、归一化、几何校正、滤波等;人脸图像特征提取:人脸识别可使用的特征通常分为视觉
9、特征、像 素统计特征、人脸图像变换系数特征、人脸图像代数特征等。人脸图像 特征提取就是针对人脸的某些特征进行的,一般采用基于知识的表征方 法实现。基于知识的表征方法主要是根据人脸器官的形状描述以及他们 之间的距离特性来获得有助于人脸分类的特征数据,其特征分量通常包 括特征点间的欧氏距离、曲率和角度等。人脸由眼睛、鼻子、嘴、下巴 等局部构成,对这些局部和它们之间结构关系的几何描述,可作为识别人脸的重要特征;人脸图像匹配识别:人脸图像匹配是指提取的人脸图像特征数据与 数据库中存储的特征模板进行搜索匹配,通过设定一个阈值,当相似度 超过这一阈值,那么把匹配得到的结果输出;人脸图像识别就是将待识别 的
10、人脸特征与得到的人脸特征模板进行比拟,根据相似度对人脸的身份 信息进行判断。这一过程又分为两类:一类是确认,是一对一进行图像 比拟的过程,另一类是识别,是一对多进行图像匹配比照的过程。人脸识别过程的第一步是通过前端采集设备获取源图像,通过人脸 检测方法得到有人脸的图像并对该图像进行一定的预处理,如归一化、 小波分解等,滤去外界的局部干扰因素,如光照、饰物等,保存人脸最 本质、对特征提取最有利的局部;然后选定一种特征提取算法对该预处 理过的图像进行特征提取,最后根据与测试图像的比对来获得匹配的结 果。人脸与人体的其他生物特征(例如指纹、虹膜等)一样与生俱来, 它的唯一性和不易被复制的良好特性能为
11、身份鉴别提供必要的前提,与 其它类型的生物识别技术比拟,人脸识别技术具有如下特点:非强制性:采集对象不需要专门配合人脸采集设备,几乎可以在无 意识的状态下就可获取人脸图像,这样的取样方式没有“强制性”;非接触性:采集对象不需要和设备直接接触就能获取人脸图像;并发性:在实际应用场景下可以进行多个人脸的分拣、判断及识别。3.1.2.3. 基于Al的视频分析算法集成技术为实现对不同厂商的视频分析算法的兼容、融合和调度,需构建一个 开放的、基于AI的视频图像处理与分析引擎集成框架,能支持不同厂商 算法灵活地集成进来,并为这些算法任务的执行提供高效的任务分解和 调度,并屏蔽底层异构计算资源的差异,提供统
12、一的异构计算资源的管理 和调度,为视频智能解析和检索提供一个高效的加速引擎。基于AI的视频图像处理与分析引擎集成框架核心需要提供三大能力: 资源和任务的调度、基于深度学习的智能解析引擎和各类解析服务。底层 基于异构计算云平台为其提供相应的计算资源,上层与各类智能解析算 法对接,为多智能解析厂商提供一个开放的集成开发与运行环境。人像特征算法是人像智能应用平台的基础能力,人像布控、检索等业 务均依赖于算法能力,其准确性决定了实战研判的便捷和效率。作为一个 可动态部署和扩容的能力,算法的部署应与硬件资源解耦,业务动态调配 资源、实时回收,满足实战突发计算。同时,考虑业界的人脸识别算法的 成熟度正处于
13、一个上升期,且各家算法厂商提供的SDK或引擎相互之间 不能兼容的现状,算法管理服务提供接入多个厂商人脸识别算法的算法 集成框架: 提供灵活的多厂商多种算法插件的框架,实现算法、数据、计 算资源和上层应用之间的解耦。 提供完备的算法生命周期管理:完成算法加载、启用/停止、版 本管理、算法切换、卸载。 当动态人像特征计算和检索的算法从旧版本升级为新版本、或 者不同厂商算法之间切换时,需要先使用新算法对历史图片进行特征提 取,历史图片分析完成之后再启用新算法进行特征比对。 资源动态调整,根据据人像算法/业务特征按需分配CPU/GPU资 源(支持不同CPU: GPU配比模型),根据算法和CPU/GPU
14、资源的负载情 况,动态的调度解析任务,保持负载均衡。 提供分时调度功能。 支持按算法名称检索,当有多种智能分析算法时,同一类型只能一种有效。 支持算法导入和更换,可以通过操作启用或停止对应的算法插件。如果有正在运行的分析任务,停用该插件后,会导致任务失败。在本工程建设中提供算法加载、调测、调优、上线、暂停/恢复、算 法切换、下线、卸载的API接口,完成算法的生命周期管理。第三方应用 集成SDK API,实现算法生命周期管理的UI功能。平台系统通过南向接口开放可以选择业界最好的算法,为客户提供 更好的产品体验和竞争力,为其创造价值。快速匹配客户的算法准确度需 求,提升业务的准确性。为便于集成进第
15、三方算法功能,平台提供插件方式的集成接口,定义了日 志记录、插件基本信息、通道信息等接口标准,供第三方对接实现。3.2.总体架构QZ公安智慧警务数字警务管理信息平台,结合移动互联网、物联网、 大数据、GIS和GPS等先进技术手段,对接车载终端设备,建立综合一体 化的数据库,支撑综合指挥中心的协调调度,视频智能分析系统、车辆作目录第一章工程概述6工程背景61.1. 建设目标6建设任务61.1.1. 建设周期7建设原那么71.1.2. 建设依据7第二章需求分析112.1.现状分析1122 建设内容错误!未定义书签。2.3.建设成效错误!未定义书签。第三章总体设计13技术路线133.1.1. 设计原
16、那么13应用技术133.2. 总体架构13.2.1.总体框架设计19322 .网络拓扑结构错误!未定义书签。3.3. 系统平安21网络通信平安213.3.1. 应用系统平安错误!未定义书签。业管理系统、垃圾站管理系统三大系统的业务应用和业务系统的集成。1.1.1. 总体框架设计数字警务室服务的建设遵循“一端、一池、一云、一平台”的架构及“开 放、分层、解耦、服务”的设计理念。一平台(基于统一基础用接口 的服务和个性化开发)指挥业务展示应用应用应用一百(基于paas 的算法调 度及底基计算资源云化)算法A算法B算法CVideo paas一池(基于统一存储的数据湖)视图大数据视图云存储一端普通 通
17、用通用智能抓(通用型边缘计算前端)前端人像抓拍 拍机开放分层解耦服务一端:即各种类型的通用型边缘计算前端,包括人像抓拍摄像机、普 通摄像机、通用智能抓拍摄像机。一池:即基于统一存储的视图数据湖,包括结构化和非结构化数据存 储和视图大数据;一云:即基于paas架构的算法调度及底基计算资源云化,包括算法 和其调度层以及基础设施云计算资源池;一平台:即基于统一基础应用接口服务和个性化业务开发,通过统一 平台接口服务可支持各类不同业务的应用落地和综合场景展示。通过这样从烟囱系统到通用的分层架构转变,做到了资源集约化、平 台开放化、体系标准化,从而构建开放、分层、解耦、服务的公安信息化 体系架构。改变之
18、前平台建设烟囱林立,各厂商将各系统前端、数据、存 储、算法、后台、应用、展示通过捆绑集成,形成了封闭的烟囱体系,对 各层级设备或数据都无法做整合、切割和替换,也无法通过分层的方式为 其他系统提供数据或业务支撑,要么整体移植要么完全绑死,形成封闭、 捆绑、耦合、孤岛的信息化体系。QZ公安智慧警务数字警务管理信息平台总体架构按照多层架构设计, 自下向上由基础设施层、通用功能层、业务应用层和服务层组成。1.1.2. 部署架构设计数字警务室服务部署主要包括存储节点,GPU计算节点,CPU计算节 点及IP网络交换机及动态人像平台系统,动态人像算法,动态人像智能 应用系统。存储节点和GPU计算节点主要通过
19、IP网络互连,CPU计算节 点通过IP网络互连。3.3. 系统平安网络通信平安依托QZ公安视频专网和公安网的相关网络通信平安保障。3.3.1. 应用数据平安应用系统数据平安,需要考虑数据的存储、备份和恢复等。系统需建设专用高速存储网络,实现系统高速、集中、冗余、易扩展、 海量的存储和备份能力,提供易于维护的存储管理、备份管理的解决方案, 预留远程灾备的接口。对重要的业务数据、操作日志、关键数据、数据库 及操作系统进行备份。数据备份系统在备份过程中要用到大量的存储介质,随着时间的推 移,介质上备份数据的作用会越来越小,除非要特意恢复到某一历史时刻 的状态,都会用最新的备份数据来进行恢复。所以我们
20、在制定备份策略时, 将根据数据的运作和使用情况,来确定数据的最长有效期、可容忍的数据 丧失时间,从而确定执行备份的时间、每次备份的种类、使用空间介质和 重用老介质的方法。常见数据备份策略有多种:完全备份、增量备份、差分备份等。同时, 在备份对象上主要分为:系统备份、数据库备份、文档备份、应用备份等。 3.3.3.平安管理设计解决信息系统的平安问题,不仅应从技术方面着手,更应加强信息系 统平安的管理工作。建立完善的计算机平安管理条例是平安的重要组成 局部,通过管理制度的严格实施可以防止人为地泄露机密信息。信息平安 管理从制定完善的信息平安管理制度入手,从制度上保证系统的平安。人员管理是信息平安管
21、理的核心,要对所有有关内部办公人员进行 信息系统平安知识的基础培训,严格按照应用需求对人员进行平安等级 划分,同时指定专人负责系统的平安管理。平安管理人员有变动时,要进 行相应的管理程序更改。系统平安相关文档、文件注意整理和保存,对在实际应用过程中出现 的各种信息平安事件和平安状况进行严格记录,利用平安管理软件对各 种重要性网络行为、各种涉及系统重要配置的更改进行审核并计入日志。在系统实施的同时,建立相应的信息平安管理机构,完善和强化信息 平安管理,形成自上向下的信息平安管理组织体系,是系统平安实施的必 要条件。3.4. 接口规范实现与视频图像解析中心、与共享、联网平台对接、案件库、警情库、G
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