CN112861643A - 一种分布式边缘计算警用视频识别安防系统及实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种分布式边缘计算警用视频识别安防系统及实现方法，其中安防系统用于在小区内分布式组网安装，其包括5G路由终端、云端数据中心和多个边缘计算安防模块，其中：云端数据中心与5G路由终端通过5G通信链路连接；每个边缘计算安防模块包括一边缘计算模块、一存储盘阵、一UPS电源、一POE交换机、多个摄像头及一AP无线网桥；多个边缘计算安防模块之间通过各自的AP无线网桥数据连接，5G路由终端与多个边缘计算安防模块其中之一的POE交换机连接，用于将所有边缘计算安防模块与云端数据中心进行数据交换。
Description
技术领域
本发明涉及安防技术领域，具体而言，涉及一种分布式边缘计算警用视频识别安防系统及实现方法。
背景技术
随着信息技术不断发展，智慧城市建设逐步推进，越来越多的监控探头安装到街头巷尾监控着城市的各个角落，随之而来的问题就是如何快速的分析处理这些每天产生的海量视频数据。按照传统方式，所有的监控探头都需要将自己产生的视频数据实时传至中央监控系统的数据中心，运用大规模的数据中心每天处理并存储海量的数据，出于安全需要，数据中心往往需要占据一个独立空间，且监控视频网络的建设需要架设大量的网线或者大功率无线通信设备，整体实现需要耗费大量的人力物力在建设大规模数据中心和庞大的视频传输网络上，这对智慧城市建设者来说是一个重大的挑战。
另外，警方办案时通常需要从数据中心调取大量的原始视频监控数据，然后通过人工筛查寻找关键的信息和线索，人工劳动强度大，耗费时间长，并有可能因此错过办案的关键时机。目前，利用AI算法对视频内容进行快速的检索识别，可以提高视频信息检索的效率和准确性，但在数据中心的海量数据中检索也是很耗时费力的。
边缘计算技术的应用可以使目前面对的种种问题迎刃而解，而将边缘计算应用于安防系统的建设中，对智慧城市的建设来说可以大大节约基建成本，提高视频信息检索的时效性和便捷性。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供一种分布式边缘计算警用视频识别安防系统，其通过将边缘计算模块化并进行灵活组网、灵活安装，用以突破传统网线传输的距离限制，降低前期基建的人力和物力成本，同时，通过小区内分布式处理以及5G传输的方式，减少远程数据中心的计算存储压力，提高数据传输效率。
为了达到上述目的，本发明提供一种分布式边缘计算警用视频识别安防系统，用于在小区内分布式组网安装，其包括：一5G路由终端、一云端数据中心和多个边缘计算安防模块，其中：
云端数据中心与5G路由终端通过5G通信链路连接；
每个边缘计算安防模块包括一边缘计算模块、一存储盘阵、一UPS电源、一POE交换机、多个摄像头及一AP无线网桥，其中：
边缘计算模块，与存储盘阵数据连接，用于将多路原始视频数据进行处理和识别，并将原始视频数据实时存入存储盘阵；
UPS电源，与边缘计算模块电性连接，用于短时间停电时为系统供电；
每个摄像头通过网线分别与POE交换机连接；
POE交换机，通过千兆网线与边缘计算模块连接，用于将每个摄像头采集的视频数据传输给边缘计算模块；
AP无线网桥，通过网线与POE交换机连接，用于通过无线通信方式组网并传输数据；以及
多个边缘计算安防模块之间通过各自的AP无线网桥数据连接，5G路由终端与多个边缘计算安防模块其中之一的POE交换机连接，用于将所有边缘计算安防模块与云端数据中心进行数据交换。
在本发明一实施例中，其中，边缘计算模块进行处理和识别具体为从摄像头采集的原始视频数据中抓取有效信息，并通过AP无线网桥与系统内5G路由终端传输到云端数据中心，其中，有效信息包括人脸信息、车牌信息和体态特征信息。
在本发明一实施例中，其中，存储盘阵为硬盘存储阵列，其内置多个大容量监控级硬盘，存储盘阵的存储容量为能够存储≥30天的视频数据。
在本发明一实施例中，其中，POE交换机为支持POE供电的监控用网络交换机。
在本发明一实施例中，其中，每个摄像头为网络监控摄像机，网络监控摄像机采用POE网线供电技术，POE交换机通过网线同时对每个摄像头供电和数据传输。
在本发明一实施例中，其中，AP无线网桥采用POE供电技术，POE交换机同时对AP无线网桥进行供电和数据传输。
在本发明一实施例中，其中，5G路由终端采用POE供电技术，POE交换机同时对5G路由终端进行供电和数据传输。
在本发明一实施例中，其中，5G路由终端与多个边缘计算安防模块其中之一的POE交换机连接具体为：5G路由终端所连接的边缘计算安防模块为安装在系统所在小区内经过检测确定的5G信号强度高且传输速率快的区域。
在本发明一实施例中，其中，多个边缘计算安防模块之间通过各自的AP无线网桥进行数据连接的方式能够根据实际布网环境替换为有线网络、4G或5G网络的连接方式，其中，有线网络连接方式包括铜缆网线或光纤连接，4G或5G网络连接方式包括4G或5G路由器、4G或5G网关设备连接。
为了达到上述目的，本发明还提供一种分布式边缘计算警用视频识别安防实现方法，其包括以下步骤：
S1：在目标小区内根据社区街道的需求设置边缘计算安防模块的安装数量和位置，及每个边缘计算安防模块包含摄像头的数量和安装位置，根据确定的数量和位置安装组网；
S2：系统启用后，每个边缘计算安防模块的多个摄像头将采集到的原始视频数据通过对应POE交换机传输给对应边缘计算模块；
S3：每个边缘计算模块将其连接的每个摄像头采集的原始视频数据实时存入对应存储盘阵；
S4：每个边缘计算模块对其连接的每个摄像头采集的原始视频数据进行处理，识别视频数据中的有效信息，并将有效信息通过对应的AP无线网桥和系统内的5G路由终端传输到云端数据中心，其中，有效信息包括人脸信息、车牌信息、体态特征信息等；
S5：云端数据中心对S4传输的有效信息进行存储和分析，若需要调取原始视频数据，则云端数据中心通过5G路由终端和对应AP无线网桥实时从对应存储盘阵中获取原始视频数据内容；
S6：在执行S2～S5的过程中，若出现短时间停电，则对应边缘计算安防模块内的UPS电源自动启动，并为对应边缘计算安防模块内所有组件供电。
本发明通过AP无线网桥进行组网实现在小区内分布式处理，利用5G通信技术实现与云端数据中心的连接，并将原始视频数据的处理和识别设置在边缘端完成，与现有技术相比本发明具有以下优点：
(1)通过无线组网的方式突破传统网线传输的距离限制，实现灵活组网，灵活安装；
(2)基于边缘计算的理念，无需将大量原始数据发送至远程数据中心，减少远程数据中心的计算与存储的压力；
(3)通过模块化集成安装，减少了监控网络建设的施工难度及前期大量基建物料和人力的成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明分布式边缘计算安防系统架构图；
图2为本发明一实施例中单独一边缘计算安防模块结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
图1为本发明分布式边缘计算安防系统架构图，如图1所示，本发明提供一种分布式边缘计算警用视频识别安防系统，用于在小区内分布式组网安装，其包括、一5G路由终端、一云端数据中心和多个边缘计算安防模块，其中：
云端数据中心与5G路由终端通过5G通信链路连接，其中，5G(5th generationmobile networks或5th-Generation)是第五代移动通信技术，其传输速率高、延时短、网络容量大，适用于高清视频等大数据量的传输；
图2为本发明一实施例中单独一边缘计算安防模块结构示意图，如图2所示，每个边缘计算安防模块包括一边缘计算模块、一存储盘阵、一UPS(Uninterruptible PowerSupply)电源(即为不间断电源)、一POE(Power Over Ethernet)交换机(一种能够提供直流供电的网络交换机)、多个摄像头及一AP(Access Point，接入点)无线网桥，其中：
边缘计算模块，与存储盘阵数据连接，用于将多路原始视频数据进行处理和识别，并将原始视频数据实时存入存储盘阵；
UPS电源，与边缘计算模块电性连接，用于短时间停电时为系统供电；
每个摄像头通过网线分别与POE交换机连接；
POE交换机，通过千兆网线与边缘计算模块连接，用于将每个摄像头采集的视频数据传输给边缘计算模块；
AP无线网桥，通过网线与POE交换机连接，用于通过无线通信方式组网并传输数据；
多个边缘计算安防模块之间通过各自的AP无线网桥数据连接，5G路由终端与多个边缘计算安防模块其中之一的POE交换机连接，用于将所有边缘计算安防模块与云端数据中心进行数据交换。
在本实施例中，其中，边缘计算模块进行处理和识别具体为从摄像头采集的原始视频数据中抓取有效信息，并通过AP无线网桥与系统内5G路由终端传输到云端数据中心，其中，有效信息包括人脸信息、车牌信息、体态特征信息等。
在本实施例中，其中，存储盘阵为硬盘存储阵列，其内置多个大容量监控级硬盘，存储盘阵的存储容量为能够存储≥30天的视频数据。
在本实施例中，其中，POE交换机为支持POE供电的监控用网络交换机。
在本实施例中，其中，每个摄像头为网络监控摄像机，网络监控摄像机采用POE网线供电技术，POE交换机通过网线同时对每个摄像头供电和数据传输。
在本实施例中，其中，AP无线网桥采用POE供电技术，POE交换机同时对AP无线网桥进行供电和数据传输。
在本实施例中，其中，5G路由终端采用POE供电技术，POE交换机同时对5G路由终端进行供电和数据传输，以减少布线工作量，节约物料成本和时间成本。
在本实施例中，其中，5G路由终端与多个边缘计算安防模块其中之一的POE交换机连接具体为：所连接的边缘计算安防模块为设置在系统所在小区内经过检测确定的5G信号强度高且传输速率快的区域。
在本实施例中，其中，多个边缘计算安防模块之间通过各自的AP无线网桥数据连接的方式能够根据实际布网环境替换为有线网络、4G(第四代移动通信技术)或5G网络的连接方式，其中，有线网络连接方式包括铜缆网线、光纤等连接，4G或5G网络连接方式包括4G或5G路由器、4G或5G网关等设备连接。
在本实施例中，每个边缘计算模块可同时处理多路视频流数据，一个边缘计算安防模块可以覆盖数个监控点，可以根据社区街道不同的监控放置需求进行设置每个摄像头的数量及小区内边缘计算安防模块的数量，每个边缘计算安防模块之间用POE连接的AP无线网桥实现数据互通，组成一个完整的视频监控通信网络。每个AP无线网桥根据其不同的功率和性能可实现数百米到上千米的的传输距离，足以形成一个全覆盖的片区。当区域内所有的边缘计算安防系统完成组网后，选择5G信号较好，传输速率较高的区域安装5G路由终端，通过5G路由终端将所有边缘计算安防模块采集到的有效信息上传至云端服务器进行存储和分析。若需要调取原始视频数据，则云端数据中心可通过5G通信链路实时访问每个存储盘阵中的原始视频数据内容。此外，每个边缘计算安防模块均配备UPS电源作为后备电源，若出现短时间停电的情况，后备电源自动启用以保证系统一定时间内的正常运行。
本发明还提供一种分布式边缘计算警用视频识别安防系统的实现方法，其包括以下步骤：
S1：在目标小区内根据社区街道的需求设置边缘计算安防模块的安装数量和位置，及每个边缘计算安防模块包含摄像头的数量和安装位置，根据确定的数量和位置安装组网；
S2：系统启用后，每个边缘计算安防模块的多个摄像头将采集到的原始视频数据通过对应POE交换机传输给对应边缘计算模块；
S3：每个边缘计算模块将其连接的每个摄像头采集的原始视频数据实时存入对应存储盘阵；
S4：每个边缘计算模块对其连接的每个摄像头采集的原始视频数据进行处理，识别视频数据中的有效信息，并将有效信息通过对应的AP无线网桥和系统内的5G路由终端传输到云端数据中心，其中，有效信息包括人脸信息、车牌信息、体态特征信息等；
S5：云端数据中心对S4传输的有效信息进行存储和分析，若需要调取原始视频数据，则云端数据中心通过5G路由终端和对应AP无线网桥实时从对应存储盘阵中获取原始视频数据内容；
S6：在执行S2～S5的过程中，若出现短时间停电，则对应边缘计算安防模块内的UPS电源自动启动，并为对应边缘计算安防模块内所有组件供电。
本发明将现有技术中的所有摄像头统一组网再用数据中心进行视频处理的方式转换为小区内分布式处理，并通过无线网络进行组网，很大程度上减少了监控网络建设的施工难度以及云端服务器的运算压力。由于本发明原始视频数据存储在边缘端，因此对原始视频数据的处理和识别也都在边缘端完成，与现有技术相比减少了数据的传输量，同时通过利用5G通信技术和AP无线网桥，也使得整个系统组网模式灵活多变，具备无限扩展的能力。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种分布式边缘计算警用视频识别安防系统，用于在小区内分布式组网安装，其特征在于，包括一5G路由终端、一云端数据中心和多个边缘计算安防模块，其中：
所述云端数据中心与所述5G路由终端通过5G通信链路连接；
每个边缘计算安防模块包括一边缘计算模块、一存储盘阵、一UPS电源、一POE交换机、多个摄像头及一AP无线网桥，其中：
所述边缘计算模块，与所述存储盘阵数据连接，用于将多路原始视频数据进行处理和识别，并将原始视频数据实时存入所述存储盘阵；
所述UPS电源，与所述边缘计算模块电性连接，用于短时间停电时为系统供电；
每个摄像头通过网线分别与所述POE交换机连接；
所述POE交换机，通过千兆网线与所述边缘计算模块连接，用于将每个摄像头采集的视频数据传输给所述边缘计算模块；
所述AP无线网桥，通过网线与所述POE交换机连接，用于通过无线通信方式组网并传输数据；以及
多个边缘计算安防模块之间通过各自的AP无线网桥数据连接，所述5G路由终端与多个边缘计算安防模块其中之一的POE交换机连接，用于将所有边缘计算安防模块与所述云端数据中心进行数据交换。
2.根据权利要求1所述的安防系统，其特征在于，所述边缘计算模块进行处理和识别具体为从任一摄像头采集的原始视频数据中抓取有效信息，并通过所述AP无线网桥与系统内所述5G路由终端传输到所述云端数据中心，其中，所述有效信息包括人脸信息、车牌信息和体态特征信息。
3.根据权利要求1所述的安防系统，其特征在于，所述存储盘阵为硬盘存储阵列，其内置多个大容量监控级硬盘，所述存储盘阵的存储容量为能够存储≥30天的视频数据。
4.根据权利要求1所述的安防系统，其特征在于，所述POE交换机为支持POE供电的监控用网络交换机。
5.根据权利要求4所述的安防系统，其特征在于，每个摄像头为网络监控摄像机，所述网络监控摄像机采用POE网线供电技术，所述POE交换机通过网线同时对每个摄像头供电和数据传输。
6.根据权利要求4所述的安防系统，其特征在于，所述AP无线网桥采用POE供电技术，所述POE交换机同时对所述AP无线网桥进行供电和数据传输。
7.根据权利要求4所述的安防系统，其特征在于，所述5G路由终端采用POE供电技术，所述POE交换机同时对所述5G路由终端进行供电和数据传输。
8.根据权利要求7所述的安防系统，其特征在于，所述5G路由终端与多个边缘计算安防模块其中之一的所述POE交换机连接具体为：所述5G路由终端所连接的边缘计算安防模块为安装在系统所在小区内经过检测确定的5G信号强度高且传输速率快的区域。
9.根据权利要求1所述的安防系统，其特征在于，多个边缘计算安防模块之间通过各自的AP无线网桥进行数据连接的方式能够根据实际布网环境替换为有线网络、4G或5G网络的连接方式，其中，所述有线网络连接方式包括铜缆网线或光纤连接，所述4G或5G网络的连接方式包括4G或5G路由器、4G或5G网关设备连接。
10.一种分布式边缘计算警用视频识别安防实现方法，其包括权利要求1～9任一安防系统，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在目标小区内根据社区街道的需求设置边缘计算安防模块的安装数量和位置，及每个边缘计算安防模块包含摄像头的数量和安装位置，根据确定的数量和位置安装组网；
S2：系统启用后，每个边缘计算安防模块的多个摄像头将采集到的原始视频数据通过对应POE交换机传输给对应边缘计算模块；
S3：每个边缘计算模块将其连接的每个摄像头采集的原始视频数据实时存入对应存储盘阵；
S4：每个边缘计算模块对其连接的每个摄像头采集的原始视频数据进行处理，识别视频数据中的有效信息，并将有效信息通过对应的AP无线网桥和系统内的5G路由终端传输到所述云端数据中心，其中，所述有效信息包括人脸信息、车牌信息、体态特征信息等；
S5：所述云端数据中心对S4传输的所述有效信息进行存储和分析，若需要调取原始视频数据，则所述云端数据中心通过所述5G路由终端和对应AP无线网桥实时从对应存储盘阵中获取原始视频数据；
S6：在执行S2～S5的过程中，若出现短时间停电，则对应边缘计算安防模块内的UPS电源自动启动，并为对应边缘计算安防模块内所有组件供电。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: Room 711c, 7 / F, block a, building 1, yard 19, Ronghua Middle Road, Beijing Economic and Technological Development Zone, Daxing District, Beijing 102600 Applicant after: Beijing Zhongke Flux Technology Co.,Ltd. Address before: Room 711c, 7 / F, block a, building 1, yard 19, Ronghua Middle Road, Beijing Economic and Technological Development Zone, Daxing District, Beijing 102600 Applicant before: Beijing Ruixin high throughput technology Co.,Ltd. |