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基于物联网的三维治安防控指挥系统的研制与应用研究

作者:张凤梅,…    文章来源:2014测绘学    点击数:    更新时间:2015-1-4
摘要:物联网技术有着广泛的用途,特别是与GIS技术的融合应用,已成为政府部门以及各行各业研究的重点领域。本文主要研究了物联网技术和三维GIS技术在公安治安防控领域的应用,该系统以公安通信网和信息资源为依托,通过信息汇聚、数据交换、智能分析、研判决策、综合指挥、报警联动等功能设计,从信息感知、获取、传输、处理和业务应用等各个层面上提升了公安信息化的技术应用水平。

1引言

物联网是由具有自我标识、感知和智能的物理实体基于通信技术相互连接形成的网络,这些物理设备可以在无需人工干预的条件下实现协同和互动,为人们提供智慧和集约的服务。

物联网被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮,是互联网的应用拓展。目前,美国、欧盟、中国等都在投入巨资深入研究探索物联网,物联网将成为整个社会各行各业的经济增长点。

该系统将整个指挥布控过程建立在基于GIS的三维城市虚拟场景中,在三维虚拟场景中实现基层警力与指挥中心之间实时、直观的沟通,可辅助指挥中心正确判断案情现场,提出合理的决策方案,同时,该系统还研究了三维场景中的公安驻地、案件现场以及合围路线的科学规划和合理部署,该系统的研制为公安系统的调度布警、接处警、应急处置等一系列具体工作提供了规范化、流程化的工作机制,达到了及早发现、快速指挥、有效处置的实际效果,实现了信息资源更高层次的共享利用,进一步提高了警务工作的效能。

本系统将物联网技术与GIS(特别是三维GIS)、IT等相关技术整合应用到公安领域,研究适用于公安治安防控的多媒体集群调度指挥系统,利用该系统,实现在最短的时间内响应并处理各种刑事案件,使警力资源可以充分合理的调度与使用。系统重点研究了如何综合集成利用三维地理信息展示,固定图像与移动图像传输,常规与集群综合通信接入设备,应急预案处理数据库等相关技术,使公安指挥中心能够实时看到警力对案件发生地的合围过程,通过实时传输到指挥中心的现场以及周边道路的移动图像,实现对案件发生地的全方位包围及多媒体指挥调度。

2统建设内容


本系统旨在三维虚拟环境中建立一个利用综合感知信息采集,特别是视频感知信息和多模式的接入的综合指挥通信平台,并综合使用有线、无线、短信平台、图像监控、视频指挥等通信手段,实现公安警力资源的合理调度和使用。具体建设内容包括:

1建设城市三维虚拟场景,将整个公安指挥布控过程建立在三维城市虚拟场景中,实现实时、准确的展示,通过在三维场景中实现基层警力与指挥部之间实时、直观地沟通,辅助指挥中心正确判断案情现场,提出合理的决策方案,研究三维环境下的警力驻地、案发现场、合围路线的部署及规划,实现警卫信息的实时查询和安全预案编制。

(2)系统充分利用地理信息系统(GIS)、卫星定位系统(GPS)、状态数据实时采集与无线通信等现代信息技术,结合数字集群技术和网络技术,实时动态获取警力资源(人、车、物)部署状态, 共享现有信息资源,为警力调度指挥提供及时、全面的信息依据,发挥快速处置突发事件、提高应对紧急事件的作用。

(3)将视频会议作为调度指挥的资源加以灵活运用,并与现有的PSTN、数字调度指挥系统、人工话务系统实现了全面的互联互通,将调度指挥终端用户延伸到用户能想到的任何一个角落。建立异构网络的多模终端动态成组,在各种组之间实现各种指挥模式,如扁平指挥、全局指挥、越级指挥、授权指挥等。

3系统架构

系统架构分为应用层、数据及服务层、接入层。

应用层为人机交互、连动及自动处理。人机交互供用户对系统的查询、调度等。连动自动处理主要处理如报警触发的连动、自动轮巡等。人机交互上分为三个应用:最基础的WEB应用、指挥中心的集群指挥调度、便携式移动终端等。

数据及服务器为中间层,承接应用层与接入层。前端采集的所有数据均进入此层的数据库,所有消息(如报警、GPS位置改变、新车辆经过、红绿灯改变等)均通过此层供上层应用使用。上层对下层的数据请求也通过该层与最下层的设备通讯来实现。

接入层为系统最底层,主要负责采集前端设备送入中间层,同时接受中间层的消息,完成对设备的控制,参数更改等。

系统架构图见下图。

 

图1 系统架构图

4系统技术路线

该系统主要解决充分合理地利用有限的警力资源,在最短的时间内,对案件发生场所实施有效的包围圈。主要的应用场景如下:该系统平时的界面是显示城市地图,并标示各主要道路的实时交通流量,当有案件发生时,报警人所在的位置在地图上出现告警闪动标志,值班警察只要在案件发生地的周围画一个圈,在该圈内的警力分布就能及时显示出来,点击相应的功能键,就可以启动事件周边的视频监控图像含移动视频图像,可以实时了解案件发生现场的直观图像,真正做到有的放矢。

系统在警力调度指挥方面,能够快速、真实、全面掌握警力资源状态,直观展示警力资源状态,实时跟踪警力资源的状态变化,可以通过电话、350M集群、短信、电台等通知有关警察或巡逻车前往处置,接警坐席上能从信息平台获取更多与警情相关的信息和更合理的调度处置力量及监督、记录整个处警过程等,以达到最佳的处警效果。系统是建立在综合多模式接入的系统之上的,它将建立一个可以将有线、无线、短信平台、图像监控、视频指挥等通信手段综合使用,可以将研判决策、信息预警发布、接处警、快速处置、调度布警、报警联动、卡口布控、应急联动等业务统一实现的综合信息通信平台,通过这个平台可以在一个界面上完成发现目标、预案响应、准确指挥、快速处置的流程化操作和展示。通过治安防控综合应用平台的建立为调度布警、接处警、应急处置等一系列具体工作提供规范化、流程化的工作机制,简单说就是要达到及早发现、快速指挥、有效处置的实际效果,实现信息资源更高层次的共享利用,进一步提高警务工作效能。

在系统的实现上,将以建立综合性指挥通信模式为主线,以信息引导防控资源布局为目标,以空间地理信息为总体展现,以公安通信网和信息资源为依托,通过信息汇聚、数据交换、智能分析、研判决策、综合指挥、报警联动等功能设计,提高各警种在警力布防、指挥决策、快速处置、精确打击等方面的治安防控综合能力,是高度集成化、智能化、系统化的多功能信息通信应用平台。具体表现为:

(1)充分利用地理信息系统(GIS)、卫星定位系统(GPS)、状态数据实时采集与无线通信等现代信息技术,结合数字集群技术 和网络技术,可实时动态获取警力资源(人、车、物)部署状态, 共享现有信息资源,为警力调度指挥提供及时、全面的信息依据, 发挥快速处置突发事件、提高应对紧急事件的作用。

(2)在原有的流程与业务的基础上,将视频会议作为调度指挥的资源加以灵活运用,并与现有的PSTN、数字调度指挥系统、人工话务系统实现了全面的互联互通,将调度指挥终端用户延伸到用户能想到的任何一个角落。

(3)在支持多模式接入(呼入、呼出)的基础上,加强对异构通信模式的呼叫控制能力,借助智能业务的方式,确保整个系统的多域异构网络的调度功能(单呼、组呼、成组、强拆、强插等)的实现。

(4)建立异构网络的多模终端动态成组,在各种组之间实现各种指挥模式,如垂直指挥、全局指挥、越级指挥、授权指挥等。

图2 三维治安防控指挥系统示意图

 

4.2 系统主要功能介绍  

该系统利用物联网技术,结合城市三维地理信息,实现公安在最短的时间内响应并处理各种刑事案件,达到警力资源的充分合理地调度与使用。系统提出了如何综合集成利用三维地理信息展示,固定图像与移动图像传输,常规与集群综合通信接入设备,应急预案处理数据库等相关技术,为公安指挥中心提供能够实时看到警力对案件发生地的合围过程,同时把现场以及周边道路的图像传输到指挥中心,110警车将现场的移动图像实时传输到指挥中心,实现对案件发生地的全方位包围及多媒体指挥调度。具体应用功能包括:

(1)软交换平台

作为多模综合通信系统的核心部分,软交换平台是基于包交换的IP网、PSTN网以及集群网进行VoIP语音视频传输的交换系统,支持融合通信,支持SIP协议,通过软件实现基本呼叫控制功能,从而实现呼叫传输与呼叫控制的分离。只要给每个SIP话机分配一个IPSIP话机之间就可以通过软交换系统进行通话。普通话机也能通过该系统进行通话,这时只需加入一个FXS口网关,把普通话机接入FXS口网关即可。SIP话机和手机、固话、手台之间均能通过该系统进行通信:手机、固话首先接入PSTN网,然后通过FXO网关和软交换平台即可进行通信,手台通过集群网接入网关和软交换平台即可进行通信。

(2)远程视频监控

现场采集的音频、视频信号通过无线网络实时传送到指挥调度中心,各级授权领导和指挥调度员通过登录指挥调度平台和地理信息系统,可掌握实时场景情况,做出快速准确地指挥调度。

(3)GPS定位

车辆实时位置可以通过GPS定位模块回传到指挥调度中心,在地理信息系统上得以直观、准确地显示。

(4)图像存储:可将视频、音频数据录像并保存到车载存储设备中,用于存档调用,存储量可根据要求进行配置,存储数据可供事后案例取证分析使用。

(5)三维电子地图:平台中心可加载进案发范围内的三维电子地图,能直观显示现场的警力资源、医疗和卫生资源、消防设施及重点单位等,有助于指挥调度人员高效直观地进行指挥调度。

(6)业务应用

l事件告警

当接到报警时(比如火灾),系统通过与公安系统的110119调度平台对接,自动获取火灾地点的位置信息,或通过人工输入火灾地点的位置信息。当系统得到报警信息后,在平台的主界面上以声光告警方式提醒管理人员有火灾报警产生,并根据火灾地点的位置信息在电子地图上显示火灾现场位置。同时,电子地图上还实时显示所有的系统资源(按图层显示),上图界面上显示的是地图范围内的警力(警员)资源信息。如果用户需要其他资源信息,可在其他图层上察看这些资源。比如在某图层上察看消防车位置等信息。

l 指挥调度

指挥调度人员在了解了系统资源信息后,可以对系统资源进行合理有效的调度。当需对警员进行调度时,可以点击“调度”菜单,在下拉菜单中选择“警员”,系统将会弹出调度台界面进行人力资源调度。

l 人脸识别

在一些关键出入口、通道等卡口位置加强对进出人员的管理和安全防范。主要应用在对一些敏感人员布控,一旦发现可疑人员进出(黑名单人员),系统自动报警,并提示安保人员。

l 事件检测:

智能事件检测系统主要基于背景建模技术,在静态场景下查找出以人为主要防范对象的动态目标,如跨线检测、进入区域检测、非法停车检测、物品遗留检测、物品丢失检测、徘徊检测、人员聚集检测等。

系统主要界面见图3

 

                                              

                                           

  

                                                              

                                            

 

 

 

图3系统界面

4系统特色

(1)综合运用GIS平台,支持事发地点场景的电子地图显示,并在三维地理信息场景中实时显示案发场景及其周边固定设施及信息,操作直观灵活;

(2)快捷美观的图形化指挥调度界面,可提供案件发生地的标注功能;

(3)提供实时的视频接入功能,支持话机联动和视频联动;

(4)支持指挥调度人员分级权限设置,对成员分组化管理,警力资源动态重组;

(5)预案提供典型突发事件快速有效的解决方案,提供警力信息查询功能,可根据各地警力情况及时调配;

(6)提供案件管理业务系统,对案件信息归档处理,支持文件的快速搜索与定位;

(7)支持案件的存储及回放,为以后类似的突发事件提供帮助;

(8)提供相关人员与车辆的GPS监控功能,及时反映现场警力资源的分布基于警车行进状况。

5总结

该系统平时的界面是显示城市地图,并标示各主要道路的实时交通流量,当有案件发生时,报警人所在的位置在地图上出现告警闪动标志,值班警察只要在案件发生地的周围画一个圈,在该圈内的警力分布就能及时显示出来,点击相应的功能键,就可以启动事件周边的视频监控图像含移动视频图像,可以实时了解案件发生现场的直观图像,真正做到有的放矢。

系统在警力调度指挥方面,能够快速、真实、全面掌握警力资源状态,直观展示警力资源状态,实时跟踪警力资源的状态变化,可以通过电话、350M集群、短信、电台等通知有关警察或巡逻车前往处置,接警坐席上能从信息平台获取更多与警情相关的信息和更合理的调度处置力量及监督、记录整个处警过程等,以达到最佳的处警效果。

在系统的实现上,将以建立综合性指挥通信模式为主线,以信息引导防控资源布局为目标,以空间地理信息为总体展现,以公安通信网和信息资源为依托,通过信息汇聚、数据交换、智能分析、研判决策、综合指挥、报警联动等功能设计,提高各警种在警力布防、指挥决策、快速处置、精确打击等方面的治安防控综合能力,是高度集成化、智能化、系统化的多功能信息通信应用平台。

本平台可提供更多更好的应用和服务,如它融合了多种通信方式、支持多模通信,其GIS平台可以提供直观的事发地场景和各种资源的实时状态显示,并且有多种显示方式,为准确快速地协调各相关部门及资源提供了很好的依据,大大方便了指挥调度。本项目成果在2012年南京市夫子庙灯会安防工作中得到实际应用,取得良好的效果。

 

 

参考文献:

[1]李青,孙海勇,实景三维技术在警用地理信息系统的应用思考 [J].电脑知识与技术,2011,7(7):1628-1629.

[2]王祥生,公安物联网应用前景展望[J]。公安研究,2012,3:43-47.

[3]买尔旦 阿不拉,基于RFID的物联网技术在公安领域中的应用[J].网络安全技术与应用,2012,6:43-44.

[4]郝文江,武捷,物联网技术在公安工作中的应用初探[J].信息安全与技术,2010,11:47-51.

[5]谢搴,警用地理信息系统的设计与实现[D].成都:成都理工大学,2007.

Tags:地理信息系统,物联网,三维GIS,治安防控  
责任编辑:gissky
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