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1　目標和概述

隨著經濟的高速發(fā)展以及城鎮(zhèn)化進程的加快，我國城市人口日趨密集，城市人口流動性大大增加，同時各種犯罪活動也呈爆發(fā)式增長，犯罪手段日益豐富隱秘。加之交通便利、人口流動性大，嚴重加大公安人員打擊抓捕犯罪嫌疑人的難度與力度。此時亟須引入先進而有效的科技手段，全面提升案件偵查與犯罪預防的能力。

人口密集、人流量大的因素和重點場所的安防面臨嚴峻挑戰(zhàn)。重點關注特殊時期上訪人員，防不勝防。高危人群的高危分子出現(xiàn)，猝不及防。敏感人群和特殊人群，脫離掌控。目前，公安部正在大力推進基礎信息化、警務實戰(zhàn)化、執(zhí)法規(guī)范化、隊伍正規(guī)化“四項建設”，提出了下一步平安城市建設的具體目標。建立健全視圖信息研判應用機制，通過對海量視圖信息的關聯(lián)分析、碰撞比對，加強對各類重大事件的預警分析，加強對社會治安狀況的監(jiān)測評估，加強對各類重點人員的動態(tài)研判，實現(xiàn)“大情報小行動”、“先情報后行動”，努力使應急處置更具主動性、巡邏防控更具針對性、偵查破案更具精確性、警務部署更具科學性，真正把基礎工作信息化建設成果轉化為現(xiàn)實戰(zhàn)斗力。

基于5G邊緣計算的智慧單兵執(zhí)法解決方案是以5G SA網絡為承載基礎，從公安實戰(zhàn)業(yè)務出發(fā)，在中國移動自研的Sigma邊緣計算平臺上集成人工智能和大數(shù)據(jù)技術實現(xiàn)集人像管理、重點人員管控、案件分析研判于一體的實戰(zhàn)應用解決方案。提供針對人員的事前預警、事中布控、事后偵查的全過程應用模式，為圖偵、治安、反恐等業(yè)務警種提供有力的技術支持，全面提高公安機關事件精準處置、精準打擊的能力，實現(xiàn)公安快速破案的目標。

解決方案依托5G網絡高帶寬、低時延的特性，將視頻數(shù)據(jù)云端處理部分部署到靠近執(zhí)法人員的邊緣計算節(jié)點中，以減少視頻流在網絡中的傳輸時延，有效提高執(zhí)法的時效性，降低上行網絡帶寬占用率，解決當前單兵執(zhí)法解決方案中采用事后處理或基于標清視頻數(shù)據(jù)處理的諸多缺陷。現(xiàn)有單兵執(zhí)法解決方案存在的問題如下：

（1）視頻流處理不及時：基于傳統(tǒng)計算和網絡模型下，將便攜式攝像頭或定點區(qū)域監(jiān)控采集到的視頻流發(fā)送到云端，由云端的視頻分析和處理系統(tǒng)對視頻流做處理，增加了處理時延，無法滿足執(zhí)法的時效性；

（2）網絡帶寬占用大：原有的計算能力放在云端，視頻流需要實時上傳到云端，占用了大量的上行網絡帶寬，浪費資源；

（3）不利于數(shù)據(jù)安全隱私：將攝像頭采集的數(shù)據(jù)上傳到云端，線路過長，增加了數(shù)據(jù)泄露和信息被劫持的風險。

基于5G邊緣計算的智慧單兵執(zhí)法解決方案的整體解決方案網絡架構如圖1所示。

圖1 基于5G邊緣計算的智慧單兵執(zhí)法解決方案的整體解決方案網絡架構

• 端側，通過執(zhí)法人員隨身佩戴的便攜式高清攝像頭或定點區(qū)域的360度高清監(jiān)控攝像頭，實時采集人像信息，并通過5G SA網絡將采集到的視頻是實時傳輸?shù)娇拷鼒?zhí)法人員的邊2020.9 AUTOMATION PANORAMA 49緣計算節(jié)點；

• 網絡側，基于運營商部署的5G SA網絡，將UPF下沉到靠近執(zhí)法人員的邊緣機房中，UPF根據(jù)提前部署的分流策略將視頻流分流到Sigma邊緣計算平臺；

• 邊緣計算節(jié)點，基于中國移動自研邊緣計算平臺Sigma，集成Aspire vGI的AI能力和大數(shù)據(jù)處理能力，實現(xiàn)圖像的識別和分析后，將產生的告警信息推送到執(zhí)法者手機終端App；

• 云端， Aspire vGI根據(jù)告警信息，還可以向應急指揮中心平臺主動上報告警信息，從而實現(xiàn)端到端的閉環(huán)處理。

本方案由數(shù)據(jù)采集、5G SA接入及承載網絡、邊緣計算、vGI的視頻處理及分析能力、云端應急指揮中心幾個主要部分構成。其中，數(shù)據(jù)采集通過360度全景高清攝像頭完成，有效地保證了視頻數(shù)據(jù)的清晰程度和采集范圍；5G SA技術，可以實現(xiàn)網絡側的數(shù)據(jù)隔離，保護公民隱私，保障數(shù)據(jù)安全，同時通過部署UPF分流設備可以有效地將視頻流分流到邊緣計算平臺，從而降低數(shù)據(jù)傳輸時延，節(jié)省上行網絡的帶寬資源；中國移動自研的邊緣計算平臺Sigma，經過不斷的打磨和實戰(zhàn)，集成了大量的垂直行業(yè)能力，可以有效支撐上層應用；AI核心能力采用邊緣分布部署的方式，AI模型訓練、數(shù)據(jù)庫、應用集中管理在中心云部署，優(yōu)化了部署方式，實現(xiàn)了邊云的高效協(xié)同。

2　解決方案介紹

基于5G邊緣計算的智慧單兵執(zhí)法解決方案，基于中國移動自研的Sigma邊緣計算平臺，集成Aspire vGI應用，以公共安全人像識別作為核心業(yè)務特征，從采集、5G SA網絡接入、邊緣計算、AI和大數(shù)據(jù)分析幾個主要方面進行了系統(tǒng)性方案設計。

• 采集：基于公安部認證的便攜式360度全景高清攝像頭，支持靈活部署，支持4G無線通信模組，攝像頭目前還未做5G適配，方案實驗階段采用背包CPE的方式實現(xiàn)與5G SA網絡的接入；

• 5G SA網絡：通過CPE的方式接入5G SA網絡，實現(xiàn)超低時延和超高帶寬的業(yè)務傳承載保障；

• 邊緣計算：基于中國移動自研Sigma平臺，實現(xiàn)業(yè)務路徑最短，業(yè)務時效性最優(yōu)的保障；

•  AI：作為最核心部分的AI能力，采用深度神經網絡算法，提供基于圖片的識別能力。并通過場景培訓，準確完成異常場景的識別和標識。

單兵執(zhí)法應用由人臉抓拍服務、數(shù)據(jù)采集、特征識別分析、分布式存儲、布控報警、大數(shù)據(jù)分析等組成，與中國移動自研的邊緣計算PaaS平臺Sigma實現(xiàn)了深度集成。基于5G邊緣計算的智慧單兵執(zhí)法解決方案整體系統(tǒng)架構如圖2所示。

圖2 基于5G邊緣計算的智慧單兵執(zhí)法解決方案系統(tǒng)架構圖

方案總體架構說明：

（1）移動單兵應用：面向管理人員提供視頻監(jiān)視、掛圖作戰(zhàn)、布控管理、分析統(tǒng)計、資源管理；面向高級管理者、決策者提供統(tǒng)一的門戶（Portal）和大屏。

（2）AI視頻匯集分析

• 視頻服務：提供各類攝像頭的接入服務、錄像服務；

• 視頻/圖片分析服務：從視頻服務抓拍人臉、全景圖展開、人臉檢測、人臉識別、人臉檢索、人員布控等服務；

• 位置服務：接收攝像頭的位置更新、當接收不到攝像頭位置信息時，可從中國移動自研邊緣計算平臺Sigma獲取攝像頭位置定位信息；

• 鑒權服務：包括對接入的攝像設備、警用終端、綜合應用等的接入進行鑒權、授權、賬戶管理等；

• 數(shù)據(jù)平臺：包括人臉庫、設備庫、抓拍庫、事件庫、布控室、人臉大數(shù)據(jù)等；

• 能力開發(fā)服務：包括提供綜合應用集成開發(fā)的SDKAPI、能力開放Restful API、消息訂閱發(fā)布服務、離線視頻、圖片分析服務、配置管理等。

（3）邊緣計算平臺層

中國移動Sigma邊緣計算平臺為邊緣應用提供PaaS服務，降低業(yè)務開發(fā)上線，并支持應用的快速上線。能夠為用戶提供容器、虛擬機、裸機等服務，其中虛擬機支持Windows操作系統(tǒng)，極大地滿足垂直行業(yè)的要求。 Simga平臺支持“智慧城市”、“智能制造”、“車聯(lián)網”、“醫(yī)療教育”、“游戲直播”等行業(yè)，提供運營商特有的無線能力和核心網能力包括位置服務、帶寬管理服務、無線網絡信息服務等。

其中，邊緣計算Sigma平臺是產品應用運行的關鍵平臺環(huán)境，平臺基于云原生的架構，支持不同功能模塊的運行，為應用提供管理、網絡和行業(yè)特色API能力。面向邊緣應用開放的能力API需要支持統(tǒng)一管理，構建統(tǒng)一的能力API注冊、注銷、激活、去激活、發(fā)布、訂閱更新以及更新通知等機制，方便應用調用并支持統(tǒng)一運營與維護。

（4）IaaS層設備

IaaS層設備可以選擇基于X86的通用服務器，ARM架構服務器，OTII服務器等，需要集成GPU處理能力。

基于5G邊緣計算的智慧單兵執(zhí)法解決方案系統(tǒng)整合了云計算、大數(shù)據(jù)、分布式、Docker等系列先進技術。使得整個系統(tǒng)具有快速響應能力、彈性處理能力和超強的擴展性、穩(wěn)定性、安全性、可維護性、兼容性，為大數(shù)據(jù)分析挖掘提供有力的支撐。支持云平臺部署，支持原生系統(tǒng)部署、支持Docker容器部署、支持虛擬機部署、支持和三方系統(tǒng)對接。

安全體系貫穿整個系統(tǒng)的各個層級，自下而上，實現(xiàn)通信網絡安全、區(qū)域邊界安全、計算環(huán)境安全和管理安全等信息安全保障。按照國家和省市（州）有關規(guī)范和要求，建立網絡體系、網絡監(jiān)控體系，采取網絡隔離、數(shù)據(jù)備份等措施，實行安全等級保護制度，建立授權訪問機制和安全管理制度，確保系統(tǒng)的安全性和可靠性。在系統(tǒng)安全設計方面，遵照GB/T20271-2006《信息安全技術 - 信息系統(tǒng)通用安全技術要求》，主要包含物理安全、網絡安全和數(shù)據(jù)安全。

系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運行，是系統(tǒng)應具備的基本能力，也是保障業(yè)務應用的基礎條件。通過系統(tǒng)自身的智能運維運維機制，保障業(yè)務應用的高可靠、高效率運行，及時發(fā)現(xiàn)、推送系統(tǒng)運行中的異常事件，是系統(tǒng)必備的能力之一。系統(tǒng)的各種監(jiān)控工具，采集存儲系統(tǒng)和設備海量監(jiān)控數(shù)據(jù)，通過異常檢測、異常定位、原因診斷等手段，實現(xiàn)系統(tǒng)全面的性能管理、統(tǒng)一的資源管理、及時故障預警/告警管理以及信息集中展現(xiàn)管理。

基于5G邊緣計算的智慧單兵執(zhí)法解決方案系統(tǒng)可以全天候工作。工作方式分為三種：

（1）離線前端比對，在沒有網絡情況下也可以全天候進行人臉比對和識別。

（2）前端比對+人臉數(shù)據(jù)動態(tài)更新，人臉庫通過安全通道進行更新。無網絡也可以比對。

（3）5G SA網絡+邊緣計算及后端比對方式，利用中國移動5G SA+邊緣計算，實時比對、動態(tài)更新比對庫和識別算法，識別結果實時推送。

3　代表性及推廣價值

基于5G邊緣計算的智慧單兵執(zhí)法解決方案集打、防、管、控于一體，集成了AI和大數(shù)據(jù)分析能力，實現(xiàn)執(zhí)法流程的端到端閉環(huán)處理，有效地提高了公共安全能力，提高了緊急情況的出警和處理效率，此方案具有如下優(yōu)勢：

（1）多手段綜合打擊：有效提升打擊犯罪的質量與水平。從加強打擊方式和機制兩方面研究，采用人臉識別技術和大數(shù)據(jù)分析引擎科技手段輔助精準打擊。

（2）技術手段精準預防：通過人像系統(tǒng)，結合通過邊緣計算平臺為上層應用提供的5G網絡中的定位技術，能有效幫助用戶實現(xiàn)一站式地圖軌跡追蹤檢索，有效防止和預防社會治安案件的發(fā)生。

（3）理得清，管得住：實時監(jiān)測掌握轄區(qū)的人員結構、變化趨勢等多維統(tǒng)計，對各類重點關注人員進行標簽化建庫，動態(tài)掌握關注人員的活動信息，實時分析行為規(guī)律、掌握活動態(tài)勢。同時，通過布控、預警預測等實戰(zhàn)功能，實現(xiàn)重點人員的精準管控。

（4）提升技術監(jiān)控手段：增加監(jiān)控網絡設施，通過“系統(tǒng)+人腦”的結合，提升區(qū)域管控力度。讓壞分子無可乘之機。

（5）基于最先進的無線網絡傳輸技術：5G技術是唯一能夠兼顧超低時延、海量連接和超高帶寬的網絡形式，同時，邊緣計算又能夠在確保通過快速處理設備信息最大化實時性的同時，具備應用靈活分布部署并集中可控的需求。依托中國移動的自研邊緣計算平臺，能充分利用5G網絡優(yōu)勢，為單兵執(zhí)法提供最佳的網絡連接條件及最優(yōu)的平臺計算能力。

基于5G邊緣計算的智慧單兵執(zhí)法解決方案是一套針對公安實戰(zhàn)業(yè)務的解決方案。通過5G+邊緣計算技術改善目前執(zhí)法中面臨的依賴人工檢查離線視頻、搜索慢、不及時等諸多問題，充分利用現(xiàn)在通信技術提升執(zhí)法、救援、現(xiàn)場勘查、應急指揮的及時性、準確性和便捷性。在視圖匯聚分析基礎上，結合情報系統(tǒng)、無線定位、警務通平臺等，以人像為中心，從公安實際業(yè)務出發(fā)，集實時監(jiān)控、軌跡檢索、人像檢索，布控告警、離線視頻分析、技戰(zhàn)法等于一體的大數(shù)據(jù)系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)，可實時掌握目標人物行蹤，預判目標人物時空范圍等，為圖偵、治安、情報等業(yè)務警種提供有力的技術支持，全面提高公安機關事件精準處置、犯罪精準打擊的能力，具備良好的社會效益和經濟效益。

摘自《自動化博覽》2020年9月刊