商汤AI+“一网统管”解决方案

　　一、方案概况

　　1. 建设背景

　　上海首次提出的“两张网”建设，是提高超大城市治理能力现代化水平的“牛鼻子”工作，全市“一网统管”工作推进大会明确必须以智能化为突破口。要让这个系统高效、安全、有序地运转，仅靠人力和传统互联网技术远远不够，还需要人工智能的力量。

　　新型智慧城市“以人为本、成效导向、统筹集约、协同创新”的建设理念，强调城市智能设施统筹布局和共性平台建设，智能视觉作为城市智能化重资产，更应统筹布局、统一规划、统一建设，因此本项目提出统筹集约建设新型智慧城市智能视觉中枢。

　　2. 建设目标

　　根据新型智慧城市智能视觉中枢统筹布局、统一规划、统一建设的思路，拟定本项目的建设目标：

　　(1) 整合政府视频资源，打造城市智能视觉底座

　　(2) 赋能政府各部门业务应用，创新城市管理模式

　　(3) 打造开放性视觉智能平台，构建智能化持续发展机制

　　3. 建设内容

　　围绕智能视觉中枢项目的建设，需要将分散在政府各部门的视频资源进行整合，实现网络的打通，将视频监控汇聚到政府视频监控平台，智能视觉中枢通过与视频监控平台对接，进行视频监控数据的接入、智能解析、异常告警等业务，智能视觉中枢项目建设包括以下内容：

　　(1)智能视觉中枢智能分析平台建设建设一套智能视觉中枢解析平台，实现视频源的接入、多算法解析、特征库管理及融合分析等功能，平台支持十万路级视图源的接入，支持人脸人体、车辆等高精算法解析，以及垃圾检测、烟火检测、积水检测等多样场景算法解析，提供平台运维管理及对外服务能力，支撑各领域的视觉智能化需求。

　　(2)智能视觉中枢场景算法建设智能视觉场景算法是一个持续建设的过程，平台提供多算法的管理能力，能够持续接入新算法，持续满足不同业务部门的智能化需求，本次项目建设，主要实现以下场景算法：街面违规经营事件发现、市容垃圾未清理事件发现、城市烟火事件发现、机动车违规停放事件发现、非机动车违规停放事件发现、违规广告发现、安保区域人员异常行为事件发现等。

　　(3)智能视觉中枢综合应用系统建设项目同时建设一套视觉中枢综合应用系统，实现各类视频源分类管理、智能场景算法任务管理、感知告警信息管理等功能。

　　二、需求描述

　　1. 现状及问题分析

　　当前，虽然已具备了良好的视频监控、基础网络等智能视觉建设等基础设施，但在智能视觉建设中，普遍还存在以下问题：

　　(1)城市视频监控资源普遍分散在各业务部门，未能全面共享共用。

　　(2)多数业务部门在智能视觉应用上缺少积累，需要持续探索创新。

　　(3)各业务部门智能视觉应用场景灵活多变，对多场景算法要求高。

　　2. 功能需求分析

　　智能视觉中枢作为智慧城市共性技术支撑平台，承担为智慧城市各业务应用提供视觉智能化赋能支撑，围绕城市级的智能视觉中枢建设，需要满足以下功能需求。

　　(1)城市数万路各类视频监控的兼容与接入需求

　　智能视觉中枢需要能够兼容城市各类视频监控资源接入，包括高清摄像机、人像抓拍机、结构化抓拍机等，具备良好的设备兼容性：

　　能够支持ONVIF、GB/T28181、GA/T1400 等主流视频监控标准协议;

　　能够支持720P、1080P、4K 等主流分辨率;

　　能够支持H.264、H.265 等主流编码协议;

　　能够支持网络摄像机直接接入、视频监控平台接入等接入方式。

　　由于城市视频监控越来越多，作为智慧城市智能视觉中枢，还需要具备足够的接入能力，能够支持十万路级视频监控并发接入需求。

　　(2)各类场景智能算法实现与多算法的管理需求

　　智能视觉中枢需要满足智慧城市各业务应用的智能化需求，需要对各类智能场景算法进行管理。

　　支持场景算法仓管理，可广泛支持对垃圾检测、违规停放检测、烟火检测、吸烟检测、穿戴检测等各类场景、行为检测算法的集中管理需求;

　　支持场景算法的新增、更新迭代等操作;

　　支持场景算法的激活、解析任务下达等应用操作。

　　(3)多场景算法的并发解析与任务调度需求

　　智能视觉中枢需支持多个场景算法并发解析等需求，即可以同时运行垃圾检测、烟火检测、乱停乱放检测等多种算法，支持算法解析任务多灵活调度策略。

　　解析任务支持时间和监控点配置;

　　解析任务支持优先级配置;

　　场景算法识别结果可向外推送预警信息。

　　(4)与智慧城市各业务应用集成对接需求

　　智能视觉中枢作为智慧城市共性技术支撑平台，需要支撑智慧城市各业务系统的视觉智能化应用，智能视觉中枢提供对外服务接口，满足业务应用的对接需求，主要接口包括：

　　场景算法查看及调用接口，业务应用系统可查看视觉中枢提供的场景算法清单;

　　解析任务下达接口，业务系统可通过选择场景算法，设置运行时间，运行的监控点列表等参数，向智能中枢下达算法解析任务;

　　报警推送接口，智能中枢运行的解析任务识别的异常报警可向下达任务的业务系统推送报警信息;

　　解析任务运行状态接口，业务系统可查看下达的任务运行情况，报警记录等信息。

　　(5)智能视觉中枢的运行管理与监控需求

　　智能视觉中枢需提供面向系统运维人员等运维管理功能，运维管理功能包括：

　　提供系统运行的数据资源、硬件资源、服务资源的状态监控功能;

　　提供智能解析任务运行状态监控，解析任务暂停、启动等操作功能;

　　提供系统运行的硬件、服务、任务的故障告警功能;

　　提供系统运行日志管理功能;

　　提供系统用户管理功能。

　　3. 非功能需求分析

　　智能视觉中枢作为智慧城市共性技术支撑平台，还需要满足大规模部署、高可靠运行等能力要求，主要包括：

　　具备大规模集群能力，可支持十万路级视图源的解析处理，满足大规模城市全域视图解析需求;

　　具备可扩展性，要求采用微服务架构设计，各服务可独立部署，可根据需求独立扩容，可支持在服务正常运行的情况下，在线扩容硬件及服务;

　　具备高可用性，支持集群单节点故障的自动恢复能力，保障系统运行稳定;

　　具备高可靠性，关键数据支持三副本存储，单节点故障数据自动恢复，保障系统数据安全;

　　支持开放可扩展的架构，可兼容通用服务器、通用存储设备;

　　支持GPU 资源池，用于视图解析、特征提取、比对检索等;

　　支持算法和应用场景的横向扩展，具备新算法扩展能力。

　　三、系统架构

　　1. 设计原则

　　新型智慧城市智能视觉中枢建设，遵循“统筹集约、共享共用、以人为本、需求导向”的思路，聚焦智能视觉在城市治理、公共服务、生态宜居等方面的应用，遵从全市统一部署，推动新型智慧城市建设，支持接口对接原则，进行系统的互联互通，避免出现信息孤岛和重复投资，提高资源利用。全市从服务社会发展大局出发，按照平台先行，应用分步的建设思路，统筹新型智慧城市智能视觉中枢建设。

　　2. 系统架构

　　图1 系统架构

　　智能视觉中枢由基础层、平台层、应用层及安全保障体系、运行管理体系、标准规范体系几部分组成，系统架构如图1。

　　基础层主要包括基础的网络、存储、计算等硬件设施，同时包括城市各类前端视频监控资源以及为整合视频监控需打通政务外网、公安视频专网、互联网等网络资源。

　　平台层实现视频监控的智能化解析，包括视图资源的接入、多场景算法解析等智能化能力实现，同时包括大规模集群化平台运行所需的计算服务、存储服务、分布式调度服务等支撑服务。应用层向智慧城市各业务应用提供智能化赋能支撑，包括共性应用服务，即向各业务应用提供的服务接口，如身份核验服务、分析任务发布与管理服务、智能告警服务等;也包括基础的综合性业务应用，实现智能视觉中枢基础业务的管理与展示;包括各类解析任务的管理、智能告警事件管理、综合数据的展示分析等基础应用功能。

　　四、系统功能

　　1. 自动化运维

　　视图智能分析平台提供一套独立的自动运维子系统，主要用于监控系统部署的服务运行情况与系统硬件使用情况，并可进行系统运行参数设置及系统用户管理等，自动运维服务包括：运行监控、系统服务、系统告警、系统设置、系统日志、用户中心等功能。

　　2. 系统分布式调度

　　系统分布式调度服务是提供系统运行的基础服务组件，是保障系统高可用、高可靠、高并发、高扩展性的基础支撑服务，也是实现服务与任务的动态调度、负载均衡和故障切换的关键组件。分布式调度服务主要包括以下功能：

　　(1)服务动态调度

　　(2)任务动态调度

　　(3)故障自动切换

　　3. 接口网关

　　接口网关服务根据业务对视图智能分析需求抽象出一组通用接口。

　　4. 视频流接入

　　视频流接入服务可支持接入主流高清网络摄像机及视频监控联网共享平台等视频平台，接入后的视频转发到视频流解析服务进行解析，也可支持向上层业务转发适量视频。

　　5. 视频流解析

　　视频流解析服务包括视频流解析任务管理和视频解析引擎，视频解析服务获取视频接入服务发出的视频流，对视频流进行解码、帧提取、质量检测、特征及属性提取等操作，将解析结果通过消息服务发送到时空库、布控库等进行后续应用。

　　五、子系统设计

　　智能视图综合应用系统是基于视觉中枢能力面向城市不同细分领域提供智能化分析的综合应用，封装视觉中枢对外服务能力，实现视觉中枢基础业务应用的管理与展示。包括解析任务统一管理、告警事件统一管理、警情态势统一展示等功能，并向智慧城市各业务单位业务系统提供智能化服务支撑。

　　智能视图综合应用系统包括数据看板、智慧应用、系统管理等功能模块。

　　1. 数据看板

　　系统利用GIS 电子地图技术和丰富的Echarts 图表样式，采用多图联动展现形式辅助用户动态分析数据。以全局视角切入，在GIS地图上按照业务主题、地理空间、时间周期等不同粒度直观展示警情数据的分析结果，快速准确地发现城市治理过程中面临的问题，掌握城市治理的薄弱环节，让决策变得“有据可依”。

　　2. 智慧城管应用

　　面向城市不同细分领域提供智能化分析的综合应用，统一封装场景算法对外服务能力，未来可以实现全面基础业务应用的管理与展示。

　　任务配置

　　提供智慧城管相关解析任务的查看、配置、重启、终止等功能。

　　支持按照分组名称/ 视频源名称、设备状态、告警类型、任务状态筛选解析任务，并查看任务详情。

　　支持预览原始视频，调阅查看实时视频。

　　支持重启/终止解析任务，更改任务运行状态。

　　支持配置解析任务，设置事件参数信息。

　　告警管理

　　提供智慧城管相关告警事件的实时推送、历史查看、告警处置、告警备注等功能。

　　支持对新产生的告警事件进行消息提醒，提示用户及时查看。

　　3. 系统管理

　　系统管理模块提供视频源管理、用户管理、系统设置等功能。

　　视频源管理

　　提供视频源设备的增删改查、分组管理等操作。

　　视频源类型既可对接视频监控平台，支持GB28181 平台、星火平台、阿里云平台等，也可对接IP 摄像机，支持RTSP、ONVIF 协议。

　　视频源分组既可按照行政区划设置分组，比如省份、地市、区县、街道(乡镇)、社区(村)等，也可按照其业务属性自定义分组，将视频源与指定分组进行关联。

　　视频源区块既可按照交通枢纽、办公写字楼、商场、金融、娱乐、医院、政府机关、住宅小区、学校、其他设置区块，也可自定义区块，将视频源与指定区块进行关联。

　　视频源信息包括设备名称、设备ID、设备地址、所属分组等。

　　用户管理

　　提供组织机构中各级部门的增删改查操作，以及对各级部门中使用系统的用户进行账号创建、修改、删除、密码重置操作。

　　系统设置

　　提供系统基本信息查看、系统维护信息查看以及接入/ 回放平台配置功能，接入/ 回放平台必须为遵循GB/T 28281 标准的视频监控平台。

　　六、系统特点

　　智能视觉中枢建设，具有以下特色亮点：

　　1.共建共享共用基础设施与共性平台，避免重复建设、重复投资

　　智能视觉中枢定位于新型智慧城市的公共支撑服务，其基本建设模式为新型智慧城市建设方统一建设，各业务部门共享应用。智能视觉中枢通过共建算力资源、算法资源及智能分析平台，实现共性资源的共享共用，为各智慧城市业务板块提供智能视觉应用的基础条件，各业务部门只需专注自身业务应用，降低业务部门智能化建设难度，降低政府总体建设成本。

　　2. 开放性智能视觉中枢，满足城市智能化持续发展需求

　　本次建设智能视觉中枢采用最前沿的人工智能、云计算、大数据的技术架构，具有持续的可扩展性、高可靠、高可用的特性，平台可支持十万路级大规模视频智能应用，并具有软件、硬件、算法的持续扩容能力，可满足未来城市智能化持续发展的需要。

　　3. 城市场景算法仓，满足城市持续发展的各类场景智能化需求

　　人工智能算法与城市各业务部门工作场景相结合，形成了大量的场景智能化需求，如人行道违章停车感知、工程车抛洒感知、违规占道经营感知、共享单车杂乱摆放感知等，利用计算机视觉算法自动感知城市问题/ 隐患/ 事件，提升城市管理的智能感知、高效处置、科学决策能力成为智能视觉与智慧城市新的结合点，面对复杂多变的城市场景，灵活高效的算法生产、使用能力成为必须，城市场景算法仓设计，解决复杂多样场景算法的管理、生产、更新、应用问题，满足城市智能化持续发展需求。

　　4. 城市级视频大数据融合分析，为城市管理提供科学决策支撑

　　智能视觉中枢提供城市级视频数据处理能力，对视频做统一汇聚、解析、分析和应用，同时也提供了城市级视频大数据融合分析的能力。视觉智能中枢持续构建全场景、全要素感知能力，实现对城市数据的全天候、全时空自动采集，通过视图非结构化数据与结构化数据的融合，视图非结构化数据与业务数据的融合，为城市问题的分析提供了丰富的数据支撑，提升城市治理的科学决策能力。