■ 文/安徽省公安厅科技信息化处 张敬锋

关键字：公共安全 物联感知体系 开放通用架构 运营服务

1 引言

当前，我国正处在公共安全事件易发、频发、多发阶段，公共安全问题总量居高不下，复杂性加剧，潜在风险和新隐患增多，突发事件防控与处置难度不断加大，维护公共安全的任务重要而艰巨。党的十八届三中全会强调要提高社会治理水平，全面推进平安中国建设；党的十八届四中全会强调“贯彻落实总体国家安全观”；中共中央政治局第二十三次集体学习强调“要编织全方位、立体化的公共安全网”。这些重大战略部署为公共安全科技创新工作指明了方向。物联网技术的发展，使得这些战略部署有了基础支撑。“十三五”时期是我国物联网加速进入“跨界融合、集成创新和规模化发展”的新阶段，安防监控、智慧消防、智慧管廊、智慧交通、智慧物流等领域数以万亿计的新设备将接入网络，形成海量数据，促进生产生活和社会管理方式进一步向智能化、精细化、网络化方向转变，城市安全防范管理更加智能、高效。第五代移动通信技术（5G）、窄带物联网（NB-IoT）等新技术为万物互联提供了强大的基础设施支撑能力。万物互联的泛在接入、高效传输、海量异构信息处理和设备智能控制，为全面提升公共安全保障能力、构建安全保障型社会提供科技支撑，具有重要的战略意义和现实需求。

2 现有物联感知体系的建设现状分析

政策环境不断完善。自2009年，国家提出“感知中国”，将物联网列为国家五大新兴战略性产业之一以来，中央与地方政府在政策、资金各方面都对物联网行业给予了大力支持。2010年发布的《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》将物联网纳入国家首批加快培育的七大战略性新兴产业。2011年，物联网被列入国民经济和社会发展第十二个五年规划中。2013年，国务院办公厅发布《国务院关于推进物联网有序健康发展的指导意见》。2016年 ，“十三五”规划继续助力物联网行业发展，物联网智能化已经不再局限于小型设备阶段，而是进入到完整的智能工业化领域。2017年，公安部印发了《公安科技创新“十三五”专项规划》，指出公安物联网作为“智慧公安”技术体系的重要组成部分。在中央、地方政策与资金的大力支持下，物联网行业得到快速发展，并广泛应用于各行各业，包括：公共安全、智能交通、教育、金融、市政管理等领域。政策发文类型分布如图1所示。

图1 政策发文类型分布

标准规范初步建立。国家高度重视物联网标准化工作，成立了中国物联网标准联合工作组，以推进物联网技术的研究和标准的制定，大力推进中国的物联网标准体系建设。已完成200多项物联网基础共性和重点应用国家标准立项，包括物体标识、信息感知、信息传输、信息处理等多个环节，涵盖农业、公安、林业、交通、医疗、电力、智能家居等多个行业领域。

技术创新不断涌现。自物联网产业发展以来，物联网就被列为重点研究领域，国家科技部、发改委、工业信息化部还专门立项对物联网的关键技术——射频识别（RFID）的研究和应用进行支持。目前，我国在芯片、传感器、智能终端、中间件等领域取得一大批研究成果，光纤传感器、红外传感器技术达到国际先进水平，高频智能卡、RFID技术、北斗芯片技术水平大幅提升，物联网中间件平台、多功能便捷式智能终端研发取得突破。

行业应用持续深化。目前，物联网已较为成熟地运用于公共安全、智能交通、智能电网、智能物流等，2017年物联网市场规模11500亿元，预测2019年物联网市场达15700亿元（如图2所示），市场规模巨大，发展迅速，在各行各业的应用与水平不断提升，智能交通、车联网、物流追溯、安全生产、医疗健康、能源管理等领域已形成一批成熟的运营服务平台和商业模式。

图2 物联网整体规模及增长预测

3 现有物联感知体系建设面临的难点与瓶颈

目前我国物联网产业已拥有一定规模，政策环境完善，技术创新与标准制定取得突破，行业应用成果显著，但现有物联感知体系建设面临的瓶颈和深层次问题依然突出。

3.1 顶层设计和整体规划缺乏，设备重复建设严重

公共安全物联感知建设过程中，由于横向上不同种类、不同行业的公共安全事件归属不同单位负责，纵向上由于省、市、区等不同层级政府空间管辖区域的重叠，且各部门间缺乏有效的统筹协调，沟通不畅，协同协作机制不健全，导致各级政府或职能单位在公共安全领域的建设规划中，出现一个区域多个部门的感知设备，基础数据重复采集。究其原因是公共安全基础设备建设过程中缺少科学合理的顶层设计和整体规划。

3.2 前端感知支撑技术薄弱，智能感知程度不足

目前公共安全领域的感知设备主要包括：视频监控、无线城市AP点位、WIFI探针、语音采集、RFID等，但这些感知数据基本都停留在原始数据感知的初级阶段，数据主动感知、深度感知手段不足，智能识别、属性分析、特征分析、数据挖掘等专用手段缺乏，智能化感知技术需要进一步突破。

3.3 跨行业融合应用程度较低，行业协作有待提升

公共安全管理不是临时性管理，而是日常性的全时式管理，涉及到人力资源保障、财力保障、物资保障、基本生活保障、医疗卫生保障、交通运输保障、治安维护、人员防护、通信保障、公共设施保障、科技支撑等。但目前城市感知设备的建设各自为政，不同程度的存在步调不一致、指令不同、工作不协调，无法实现信息资源的联网共享应用。同时，行业间壁垒、标准、安全、发展不均衡等因素导致新技术跨行业发展障碍。物联网的跨行业融合应用程度整体较低，各行业间的协作有待进一步提升。

3.4 部分配套标准规范缺失，体系仍需进一步完善

物联网应用快速发展的同时，国家标准工作组研究制定了200多项国家和行业标准，涉及到基础共性、数据采集、网络传输、交通、安防等方面。但物联感知环节多，涵盖物体标识、信息感知、信息传输、信息处理等，感知设备类型多样，包括视频、音频、RFID、WIFI探针等，同时物联感知整体上缺乏统一规划、统一管理，导致统一的技术标准缺少，标准体系有待进一步完善。

3.5 物联感知网规模大、分布广，信息安全形式严峻

城市公共安全领域物联感知网具有规模大、分布广的特点。以某二线省会从城市为例，每日人员采集数据300多万条，车辆采集数据800多万条，警情案件数1千多起；接入5万多视频监控点位，400多路人脸卡口，2000多路车辆卡口与虚拟卡口，1万多无线城市AP点位等。公共安全数据采集量大，且感知设备多部署在道路、街区等极易被恶意侵入的公共场所，整体面临的安全风险越来越突出。现有的信息安全建设整体上缺乏统一规划、统一管理，仍停留在针对个别安全问题部署对应安全产品的阶段，同时监测及防护没有关联和纵深，综合机制和制度上不完善，安全形式依旧严峻。

3.6 物联感知建设缺乏保障，体制机制不够健全

自物联网被列为国家五大新兴战略性产业之一以来，国家陆续出台了相关保障政策与法规，这些政策发文主要集中在国家战略、宏观规划、技术指导等方面。但物联感知建设相关政策法规、规范管理秩序、人才队伍机制等方面缺乏，无法保障物联感知体系有序的落地实施。

4 立体化物联感知体系的构建研究

本文针对现有物联感知体系建设面临的各种挑战，从技术建设、运营、机制保障几个方面来阐述未来立体化物联感知体系的构建，实现与城市安全防范有关的“人、车、物、事件”等要素的全方位感知。整个架构分为“感知、传输、支撑、应用”四层，具体如下：

图3 开放通用架构图

4.1 以先进技术为依托，构建立体化物联感知体系

以国家科技发展战略为指导，以全面发展物联网应用技术为目标，解决重大关键技术及应用难题，加强物联感知的关键技术攻关，实现技术瓶颈的突破，提升城市安全防范领域的技术支撑能力。遵循“需求引领、实战为先，技术驱动、创新发展，聚焦目标、重点跨越，统筹资源、开放协同”的原则，进一步巩固和完善城市安全防范的物联感知全覆盖建设，打造立体化物联感知体系，基本实现物联感知网“全域覆盖、全网共享、全时可用、全程可控”，为公共安全提供支撑。技术架构图4所示。

4.1.1 应用前端智能化感知技术，实现目标精确追踪

研究高性能、低成本、集成化、微型化、低功耗的多模态目标特征信息智能感知前端设备（包含智能眼镜、智能头盔、智能手环、生物特征采集设备、移动警务终端、卡口等），提升智能传感器集成技术水平。当前的传感器不仅已经具备了信息化和微型化等特征，还能够实现对各种监控场景中目标的自动化解析，获取目标特征数据，进而在大量的数据信息中寻找到具有相似特征的指定对象，在锁定对象后迅速完成报警工作。基于嵌入人像识别、车辆识别、视频结构化等技术的智能化感知设备，获取人脸特征、人员性别、穿衣特征、车辆号牌、车辆类型等各种结构化信息数据，当目标出现异常行为时，可进行准确分析，同时联动指定目标周边的感知设备，实现全覆盖跟踪，便于公安机关及时锁定指定嫌疑目标所在的位置，提高刑侦工作人员查证办案的工作效率。

图4 技术架构图

围绕公共安全中“人、车、物、事”等要素，建设人员感知采集网、车辆信息捕获网、应急事件管控网、高空立体监控网、移动终端探测网、基本要素感知网。对重点公共区域和重点行业、领域涉及公共安全区域建设感知设备，实现重点、要害区域（部位）感知防控覆盖率100%，逐步提高智能感知覆盖密度。实现在重点区域机动车行驶3分钟，非机动车行驶5分钟，人行10分钟，WIFI信号采集30分钟，3G/4G信号60分钟至少被智能前端设备采集1次。

4.1.2 应用多形态网络传输技术，实现海量数据的实时传输

通过NB-IoT、5G通信、模块化应急通信等技术的研究，补全物联感知体系“最后一公里”数据传输。市场研究公司MachinaResearch分析称，NB-IoT未来将覆盖25%的物联网连接。相比传统的蓝牙、WiFi等IoT技术，NB-IoT技术具有大容量、广覆盖、低功耗、低成本和高稳定性等优势，成为最适合长距离、低速率、低功耗、多终端物联网业务的通信技术。5G技术具备高带宽、低延时、高稳定性，能够保障数据传输的时效性。目前，国内三大运营商正积极推动5G商用，预计7年内总支出金额达1800亿美元。其中，中国移动宣布将开始在主要城市架设 5G 实验网络，2020年将全面推出商业服务。

基于多形态网络传输技术，在机动车管理、特定对象管理、危化品管理以及警用无线集群通信等方面，保障了数据高效接入和传输。在无线监控方面，使得视频监控和移动通信进行深度融合，推动了监控将会从数字高清监控、有线网络迈向4K/8K监控、无线移动监控，满足原本无法实现移动监控领域（高铁、地铁、汽车等高速行驶的目标）的需求，扩展了监控范围。在应用服务方面，可为用户提供更清晰、更加流畅的视频监控画面及更加多元化的感知数据，随时随地掌握城市安全脉络，实现自动化的实时报警甚至提前预警。

4.1.3 应用多源多模态异构数据处理技术，实现数据统一接入融合

研究异构多源公共安全数据的采集汇聚和清洗融合技术，整合交通信号数据、物流传感数据、用水用电用气数据、污染检测数据、危化品检测数据等，构建基础资源库、专题资源库和元数据库，基础资源库包括资源目标、特征数据和系统生产的各类结构化数据，专题库包括人、车、物、事等安全要素的各类专题库，元数据库主要规范、统一定义平台中所有数据表的数据项的名称、类型、长度、遵循的规范等，最终形成规范化的数据仓库。

按“十三五”规划要求的中央、省、市、县(区)、乡镇(街道)、村(社区)六级架构进行构建，分级逐步实现互联，整合城管、交通、金融、环保、教育、安监、旅游等单位视频图像资源和物联网数据资源，通过多源多模态异构处理技术，对数据进行标准化处理，实现数据的接入融合，为后续线索挖掘、预警预测、智能检索、智能分析等应用提供数据服务。

4.2 以可持续发展为目标，规划立体化物联感知体系运营服务方案

以可持续发展为目标，针对公共安全领域数据范围广、体量庞大、种类众多、实时增长迅速等特点，从运营模式、数据产品、应用产品等角度规划立体化物联感知体系的运营服务，构建公共安全物联感知数据的运营管理，运营管理架构具体如下：

4.2.1 基于政府、企业的深度合作，实现多元化资金投入

图5 运营管理架构图

城市公共安全领域的数据涉及范围广、数据种类多、数据量大，数据的运营管理过程中需要强有力的政策保障、资金保障以及技术保障等。结合城市公共安全数据的社会效益和环境效益特征，采用政府监管，城市物联网运营服务商运营的模式，实现城市公共安全防范物联感知体系的可持续化运营。

政策保障。制定地方法律和相关政策，同时研究制定基于城市安全防范的物联感知体系在信息安全、保护隐私等方面的具体办法和措施，建立物联感知数据的共享应用机制和各级组织机构安全使用审核制度，实现物联感知数据的共享共用，同时制定科学、完善的物联感知地方标准体系。

资金保障。向社会资本开放物联感知体系项目，拓宽建设运营融资渠道，形成多元化、可持续的资金投入机制。城市物联网运营服务商通过有偿的数据产品服务以及定制化的应用服务获取资金。企业可通过直接投资与间接投资两种模式投入资金，直接投资方式包括独资、合资、合作、项目融资、技术和产品投入等方式；间接投资是指企业以其资本购买投资物联感知体系建设运营的股票、基金、地方政府债券、公司债等金融性资产。

4.2.2 基于数据的分类管理，实现数据产品化服务

城市公共安全防范物联感知体系采集的数据覆盖范围广、数据量大，基于数据属性不同将感知数据分为人、车、物、事、场所等类型，与人有关的数据包括基本信息、地理位置信息、交易信息、行动轨迹与交通方式等，与车有关的数据包括车辆基本信息、车辆地理位置信息、运行轨迹、出现频次等，物品有关数据包括物品位置、物品类型、物品性质、物品颜色、出现时间等数据，与事有关的数据包括事件类型、事件关联人、事件关联物、事件发生时间等数据，场所有关数据包括场景图像、场所类型、人员分布情况、语音信息、设备基础信息、时间等数据。基于感知数据的分类管理，对外提供定制化数据服务。

公共安全物联感知体系对外提供数据服务时，根据不同单位、不同业务的不同需求提供指定类型的数据。如为应用开发商、系统集成商等企业提供人员数据、车辆数据，支撑人员、车辆更多的创新应用开发；为安监部门提供重大危险源、重要工地施工现场等场所数据，保障安全施工；为环保部门提供违规排污重点监控地区等场所数据，支撑环保监测工作。

4.2.3 基于数据深度挖掘关联，实现定制化服务

基于“统筹资源、开放协同”的原则，深入分析政府、企业、公众三大类用户的需求，以该领域内国家/地方政府/行业的法规及标准为约束和保障，结合智能分析、云计算、大数据等先进技术，深度挖掘数据价值信息，结合行业应用需求，规划物联感知数据的基础服务和增值服务内容，提供定制化的应用产品服务。为政府单位智能化管理提供定制化应用，支撑政府单位的智能化决策，如城管智慧执法、交通决策、环保监管等。为公众智慧城市生活提供精确服务，如平安上学路、出行服务、明厨亮灶等。为企业、科研、教育单位，提供技术研究孵化器，推动物联感知领域科技成果的落地，促进物联感知网的可持续性发展。

4.3 以体制机制为保障，推动立体化物联感知体系全面、有序的落地实施

按照统筹规划、分工协作、规范管理、安全保障的原则，构建高效、标准的体制机制，保障物联感知体系落地实施。进一步强化政府部门的主导作用，逐步建立“政、产、学、研、用”相结合的城市安全防范协同创新机制。

4.3.1 加强统筹协调

建立以公安部门为牵头单位、有关部门为成员单位的联席会议制度，统筹协调促进基于城市安全防范的物联感知体系建设工作，研究制定相关政策，督促检查政策落实情况。加强应用推广、技术研发、标准制定等的统筹，形成资源共享、协同推进的工作格局和各环节相互支撑、相互促进的协同发展效应。

4.3.2 健全完善政策法规

研究制订基于城市安全防范的物联感知资源管理办法，推进物联感知资源在安全使用、数据保护、共享管理、保护隐私等方面的具体办法和措施制订，完善物联感知有关配套技术标准。合理规划和分配频率、标识、码号等资源，促进物联网基础设施建设。加强物联网知识产权评议、保护和使用。

4.3.3 提高规范管理秩序

依托物联网国家标准、公安物联网行业标准及地方标准，制定基于城市安全防范的物联感知体系标准规范，加快制定传感器、射频识别、多媒体采集、地理坐标定位等感知技术和设备标准。建立物联感知资源共享应用机制和安全使用审核制度；建立健全运行管理、维护工作机制，逐级分解落实管理责任；按照“责权一致，属地管理”原则，严格落实重点行业、领域物联感知系统的属地管理职责，谁建设、谁管理、谁维护。

4.3.4 建立健全信息安全保障

建立健全物联感知防护制度，开展物联感知设备和系统安全测评与评估。对涉及公共安全的物联网应用，强化对其系统解决方案、核心设备与运营服务的测试和评估，研究制定“早发现、能防御、快恢复”的安全保障机制，确保重要系统的安全可控。

4.3.5 加大人才队伍建设力度

健全多层次多类型的物联网人才培养和服务体系。鼓励高校和企业合作，发挥学会和协会作用，加强物联网感知技能和业务培训。依托国家科技计划、示范工程和国际合作，培养高层次人才和领军人才，加快引进国际高端人才。建立高端人才的流动机制，促进人才合理流动，打造专业化的企业管理团队。

5 结语

本文通过对涉及城市安全防范的物联感知建设现状的分析，梳理和总结目前城市安全防范面临的各种问题，研究物联感知体系架构、智能化感知技术、通信技术、异构数据处理技术等关键核心技术，健全标准体系，创新服务模式，构建一套有先进性、创新性的立体化感知防控体系，在维护稳定、打击犯罪、治安防控、服务群众等方面发挥了重要作用，增强了立体化的合成作战能力，推动了城市公共安全管理从传统的被动处置向主动的事前预测预警的转变、指挥决策从经验驱动向数据驱动转变、安全治理从人力密集向科技集约转变。