高空抛物智能追溯系统在智慧社区中的应用

张玲

（厦门柏事特信息科技有限公司）

1 引言

在人口密集、高楼林立的区域，时常发生高空坠物事故，给人们的生命财产安全带来了威胁。媒体时有报道高空坠物致伤、致死和造成车辆被毁等事故，但由于缺乏证据无法找到行为人，最后只能由建筑物使用人给予补偿，造成高层居住者均需承担赔偿风险。对于物业管理人员来讲，高空坠物不仅会造成环境脏污，也会引发火灾等安全隐患。由于高空坠物行为难以被及时发现和追溯，造成“取证难”的局面，给行为规制带来难题。在智慧社区建设过程中，开发智能追溯系统加强高空坠物行为监管，能够为法规落实和人员安全提供有力支持。

2 智慧社区高空抛物智能追溯系统设计

2.1 系统功能架构

根据系统设计需求，系统功能应包含坠物行为检测、运动目标追踪、坠物轨迹判断、报警及取证、监控视频回放几大部分。通过连接智慧社区的监控设备，对设备图像进行处理，能够完成坠物行为检测，并对坠物楼层、区域进行定位。利用运动目标追踪功能，可以对抛落物体的运动轨迹进行判断，并根据后续监控图像进行轨迹匹配分析，做到实时监控坠物区域状况。利用坠物轨迹判断功能对坠物运动轨迹展开分析，完成坠物最终落下位置判断和显示，也能方便人员及时找寻。系统根据坠物行为检测结果，将及时通过互联网向管理人员发出报警，并自动录制运动目标视频，在系统取证数据库中存储。利用视频监控回放功能，对数据库中视频进行选择后，系统将自动解码，点击后即可播放，方便人员查看。从系统总体功能架构来看，能够完成高空坠物行为的自动检测、识别，并对坠物运动轨迹进行分析和追踪，提醒人员前往现场处理，做到全天候监测和自动报警。

2.2 系统模块设计

为简化系统开发，可以采取模块化设计方法，完成多个功能模块设计，确保系统各项功能可以顺利实现。具体需要完成图像采集、数据传输、智能分析和数据管理等模块设计，解决系统智能追溯算法实现难题。设计图像采集模块需要对各楼层现场实况进行获取，并通过前端算法对高空坠物行为图像进行识别和跟踪抓拍。引入计算机视觉技术和落体检测算法，能够对存在坠落风险的物体进行检测，同时排除飞鸟、玻璃反射光等因素干扰，在判断为坠落物体后立即进行目标全程跟踪，并触动报警器提醒现场人员注意高空坠物[1]。设计数据传输模块，可以利用有线或无线方式进行图片、视频传输，同时能够确保系统将数据传输至WEB端、移动端等平台上，通过小区物业平台弹出高空抛物预警处理提示，方便物业、社区街道等部门查看和管理。通过将视频传输至后端云平台，并将相关信息推送至人员移动端，可以保证事件被及时处理。设计智能分析模块，需要通过分析图片进行目标运动轨迹分析、预测和坠物判断等操作，控制监控设备实现目标行为追溯，并生成报警、视频录制、保存等指令，达到取证目的。在实际分析时，平台分析和判断将受到气象、阳台衣物飘动、画面品质等各种因素干扰，需要引入AI算法实现图像自动学习，生成判断条件算法规则，做到科学分析和判断。此外，设计数据管理模块，需要对系统生成各项数据信息进行管理，将高空坠物视频等数据与日常监控视频等数据分类存储，为数据调用提供有力支持。通过备份取证数据，可以在网络出现异常或系统断电时自动将数据存储在硬盘中，直至系统恢复后回传至后端平台数据库，保证系统数据安全。

3 高空抛物智能追溯系统在智慧社区的应用实现

3.1 项目概况

某小区包含18幢高层建筑及配套用房，最高为33层，外立面相对规则。小区定位为智慧社区，配备监控系统、智能门禁系统、物业管理系统等多种系统，利用社区内5G网络统一接入到综合服务云平台，在物联网、大数据等技术支撑下实现各种系统数据交换，为小区提供安全保障和优质服务。但小区高空坠物事件频发，为保证居民安全，决定引进高空坠物智能追溯系统，通过对社区进行全时空、全要素监测，及时发现和处理高空坠物事件，加强社区治理，在充分体现社区智慧化特征的同时，为居民创造安全生活圈。

3.2 系统软硬件配置

在系统建设阶段，结合社区现有情况和系统功能实现目标进行软硬件配置，做到充分利用现有资源。从总体上来看，需要做好前端设备和后端系统配备。前端需选用高空坠物智能检测摄像机，要求覆盖不同楼层。利用局域网接入汇集交换机后，可以通过光纤连接核心交换机，接入到小区云平台进行管理。由于小区原本管理平台能够对门禁系统、报警系统等进行无缝对接，实现整个社区智能化管理，因此可以满足系统后端平台运行管理需求。系统软件采用平台自带管理软件，无需专门配置，能够运用大数据、云计算等技术为智能分析算法实现提供支持。在系统前端配置实践中，选择球机，可以通过计算机对监控图像进行拉远拉近处理，但可能存在泄漏住户隐私的隐患。针对各楼层监控角度和图像抓拍难度差异，最终决定让摄像机选择不同焦距，即利用定焦枪机对低楼层进行覆盖，并利用变焦枪机对中高楼层进行覆盖，通过仰角安装方式全面覆盖建筑立面，同时不会探射至居民家中，在有效监视高空坠物行为的同时，不对居民隐私造成侵害，彻底消除居民顾虑。针对低中楼层，实际选用800万像素全智能标准枪网络摄像机，并配置焦距在3.7mm～16mm之间的变焦镜头，同时配备红外防护罩，能够通过自动调节焦距进行精准拍摄。针对中高楼层，选用800万像素全智能一体机，焦距在2.7mm～12mm间可调，能够达到最大120m的红外检测距离。配备的摄像机可以支持120dB宽动态，并具备背光补偿功能，可以在光线复杂且强烈环境下获得良好监控效果。设备采用“AI智能算法”，能够通过对图像进行预处理进行抛物行为实时识别。在物体初始成像面积达到4个像素以上，同时物体在画面识别区中运动持续0.6s，下落轨迹与画面中竖线夹角不超45°时，摄像机将被触发，并通过移动侦测做到即时发出告警，并将数据传输至后台实时分析，完成目标轨迹预测和坠物判别，为行为追溯提供支持。此外，需要配备TB级别存储设备，用于24h存储监控视频录像，每月清理一次，方便物业中心全天候查看监视视频及实时录像画面。摄像机各路视频码流可以达到8Mpbs，实际需要配备容量达3TB的存储设备，达到月存储容量需求。

3.3 系统监控点位及网络布置

在方案实施阶段，需做好监控网络布置，在不侵犯居民隐私的同时，做到监控全覆盖。在实践中，可以根据现场监控点的布设位置进行不同焦距的组合，达到对不同区域进行监控的目的。在楼梯周围绿化带或空地上布置摄像机立杆，并在楼面中轴线位置安装部署，同时在小区外墙附近布置监控设备，能够对楼栋进行全面监控[2]。立杆距离地面、墙面约3.5m，与建筑保持15m～30m距离，在立杆伸出位置固定摄像机。做好支架旋转角度调节后，根据具体应用场景调节焦距和旋转角度。建筑高度在100m左右，通过布置两个摄像机分别监控2层～8层和9层及以上高度。在组网方面，需要采用有线和无线两种接入方式，形成双层网络架构。通过有线交换机可以与核心交换机连接，将数据上传至管理服务器、网络硬盘录像机、客户端、解码器和大屏等后端设备上[3]。针对无法采取有线接入的位置，需要布置无线AP或无线网桥，通过接入交换机连接后端平台。在现场布置过程中，要求无线AP覆盖半径达到数十米，网桥能够达到数千米传输距离，保证数据能够顺利传递至云平台。

3.4 系统应用效果

自系统建设和试运行以来，抛物识别准确率高达80%，能够有效进行高空抛物行为智能追溯，有效降低了社区内相关事件的发生几率。通过前端摄像头，在夜晚和20m安装距离下能够成功检测到瓶盖、烟头等坠物，消除飞鸟、阳台衣物等95%以上因素干扰。依靠系统轨迹追溯功能，系统在识别坠物和发出报警的同时，会对轨迹进行刻画，为快速定位目标行为人提供依据。依靠系统超强算力，可以对摄像头视野内目标运动行为进行跟踪，并将相关图像、数据发送至管理人员，提醒人员尽快到达现场处理。利用Web浏览器和移动客户端，可以登录系统平台回放监控视频。根据系统反馈，管理人员通过平台显示时间、地点可以对监控点的录像进行查看，直接调取高空坠物视频记录，抓取重要画面留证，通过慢放或单帧播放找寻线索。查看历史记录，能够对异常事件进行回溯，锁定经常出现事件的片区，能够有针对性地开展小区管理工作。锁定录像，下载至本地存储设备中，可以防止录像被删除或覆盖，及时转交给执法人员处理。管理人员日常对小区进行巡查，也可以直接利用监控中心视频墙完成视频流解码，发现异常情况放大屏确认，有效预防安全事故发生。

4 结语

智慧社区引进了互联网、大数据等各种技术，能够为高空坠物智能追溯系统建设奠定良好基础。在把握系统功能架构和模块化设计思路的基础上，通过合理配备软硬件设备和完成监控网络布置可实现坠物行为检测、目标追踪等各项功能，通过全天实时在线监控为社区民众安全提供保障，满足社区建设发展需求。