深化应用数字孪生 赋能智慧安防及大型活动安保 为平安中国建设贡献科技支撑力量 专访公安部第一研究所副所长余兵.pdf

专题深化应用数字李生赋能智慧安防及大型活动安保为平安中国建设贡献科技支撑力量专访公安部第一研究所副所长余兵采编/本刊高岚近年来，数字李生技术与各产业的不断融合发展，有力推动了各产业智能化发展进程。在公共安全领域，数字李生技术与视频技术、大数据技术也在不断融合并探索实践。视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室聚焦数字李生技术与视频图像技术的深度融合，面向重点单位安防与大型活动安保业务，解决了数字李生场景建设、多维数据融合显示、配置化数据聚控、李生场景视频融合等关键问题，实现了数字李生技术在安防和安保业务中的深度应用，在实践中取得了良好的应用效果。公安部第一研究所在推动技术应用和发展中已取得了较多先行经验，本期专题邀请公安部第一研究所副所长余兵，围绕数字李生技术发展及行业应用进行分析，介绍实验室近年来取得的研究成果及后续计划，为各地公安及大型活动安保余兵参与单位开展相关工作分享经验，提供借鉴参考。1969年出生，19 9 2 年毕业于华中理工大学，现任公安部第一研究所副所长，视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室主任，研究员，兼任北京中盾安全科技集团有限公司副董事长。长期从事公安信息化工作，是业内公认的技术专家，为我国公安科技事业的发展做出了重要贡献。参与多项国家“十一五”“十二五”“十三五”科技支撑计划项目，获得国家科学技术进步奖、公安部科学技术奖等奖项；获得“全国优秀人民警察”“全国公安科技先进个人”称号；曾荣立个人一等功，享受国务院津贴、公安部部级津贴。由他主持、参与的数十项国家级、部级科研项目的研究成果全部转化为科技产品，并装备到公安业务一线，为公安机关打击犯罪、维护国家稳定提供了有力的技术保证。记者：近年来，数字李生技术不断发展，在公安领域的应用也进入了探索实践阶段，成为公安信息化的强大助力。目前，该技术在公安领域的发展现状是怎样的？余兵：数字李生不是一项单一技术，而是一种基于数字化技术的创新理念，有多种实现技术路线。它需要综合运用多尺度融合建模、仿真、云边计算、大数据与Al、lo T、VR/AR/MR等多种关键技术，能够以数字化方式创建物理实体的虚拟模型，借助数据来复刻物理实体在现实环境中的行为，通过虚实交互反馈、数据融合分析、决策迭代优化等手段，为物理实体增加或扩展新的能力。当前，数字化已成为全球发展热点，数字李生作为数字化的基石，逐渐成为智能制造、工业互联网、交通运输、智慧城市、水利、电力等多领域的智慧新代表。2021年3月，国家“十四五”规划4警察技术2 0 2 3年第4期公共安全领域数字李生技术应用实践探析纲要明确提出要“探索建设数字李生城市”，为数字李生城市建设提供了国家战略指引。此后，国家又陆续印发了“十四五”国家信息化规划、“十四五”数字经济发展规划以及其他不同领域的“十四五”规划，为各领域如何利用数字李生技术促进经济社会高质量发展做出了战略部署。公安部“十四五”规划中也明确将“开展数字李生创新应用”作为十个创新探索应用的技术方向之一。数字李生技术在公安领域的应用也进入了探索实践阶段。从具体应用层面看，当前数字李生技术在公安行业主要应用在交通管理、大型活动安保、指挥调度、应急处理、城市公共安全等方面。从应用深度层面看，目前仍处在探索阶段，数字李生应用成熟度大多还处于较低的水平。要达到高级数字李生应用水平，还需要与业务的深度融合实践。从系统性方面看，目前还是分散探索，系统性不强，还需要各个业务警种结合业务特点强化顶层设计和整体统筹，综合运用新技术、新理念、新模式，指导推进数字李生技术的创新应用。记者：视频国家工程实验室是公安部主管的国家级创新平台，近年来，实验室在推动数字李生技术创新应用方面取得了哪些成果？余兵：视频国家工程实验室在数字李生技术创新应用方面，主要致力于数字李生技术在安防与安保业务中的深度应用，致力于推进传统安防向“智慧安防”方向的演进。近几年，主要2023年5月，余兵参加第11届中国国际警用装备博览会高峰论坛的成果有以下几个方面：一是在技术成果方面，研发推出了面向单位安防和大型活动安保业务的数字李生系列软件，对安防行业的数字李生应用进行了探索，解决了场景快速搭建、多维数据融合显示、配置化数据聚控、视频融合等若干关键问题，软件已经成功应用到多个项目中。二是在项目实践方面，承担了多个重点单位数字李生安防系统、多个重要会议场数字李生安保系统，参与了建党百年庆祝大会、第十四届全国运动会、2 0 2 1年中国国际服务贸易交易会、2 0 2 2 年北京冬季奥运会、第十一届中国国际警用装备博览会等大型活动的数字李生安保平台建设，业务涉及多领域用户，积累了大量实战经验。三是在团队建设方面，形成了一个专业的数字李生技术团队，覆盖三维开发、场景建模、动画特效、界面设计与开发、后端开发、数据治理等全技术流程。团队长期从事数字李生安防与大型活动安保相关业务，经过长期持续的项目磨砺，团队专精特新、协作高效、练就了很强的战斗力。记者：经过公安行业的业务实战应用，您对公共安全领域的数字李生技术有了哪些新的认识和理解？余兵：广义的数字李生从成熟度看，可以分为以虚仿实、以虚映实、以虚控实、以虚预实、以虚优实、虚实共生六个等级。无论哪一个成熟度，虚拟实体的建立都是前提，都是要首先完成的。以虚仿实，是用完全程序化的模拟数据驱动数字对象；以虚映实，是用真实的实时数据驱动数字对象；以虚控实，是在以虚映实的基础上，通过数字对象控制物理对象；以虚预实，是在以虚控实的基础上，通过历史数据和专业知识库实现对未来的预测；以虚优实，是在以虚预实的基础PoliceTechnology2023年第4期5专题上，利用策略、算法和前期积累沉淀的知识，实现具有时效性的智能决策和优化，并基于实时交互机制实现对物理实体的智能管控；虚实共生，是数字李生的理想目标，在此阶段物理实体和数字对象在长时间的同步运行过程中，乃至在全生命周期中，能够双向交互、实时感知对方的更新内容，通过动态重构实现自主李生，保持动态一致性，从而保证可视化、预测、决策、优化等诸多功能的有效性，实现低成本、高质量、可持续的数字李生。从技术角度看，当然是成熟度越高越好。但从应用实践看，并不是成熟度越高越好，应该针对具体应用需求，综合成本、时间、人力等诸多因素来决定将应用做到哪一个成熟度。记者：在业务实践中数字李生技术是如何支撑安防及大型活动安保工作的？余兵：首先应该明确的是，在业务实践中，数字李生技术并非是要替代现有的业务系统，而是为已有的业务系统赋能或者优化局部业务，发挥底层数字底盘支撑、中层数据汇聚、上层融合表达的作用。安防与大型活动安保工作，核心业务都是在一个有界的局部性空间内开展的，而数字李生技术能够将这个局部空间进行全要素的数字化，因此它对业务的影响是全方位、全过程的，具体主要体现在三个方面：一是规划可视化。业务人员在进行安防规划及安保方案规划时，通常基于园区或建筑CAD图、电子地图或遥感影像地图进行点位、路线、区域的规划。使用的工具软件多样，设计图纸多，结果不直观。基于数字李生技术构建的全要素数字空间，能够提供所见即所得的方案设计、汇报及动态修改能力。二是监控融合化。一个安防系统至少包括了智能视频监控、智能防盗报警、智能门禁控制、智能停车场管理系统、电子巡更系统等子系统，每个系统都有单独的业务界面，虽然通过安防集成平台能够做到一定程度的集成，但大部分安防集成平台的可视化表达能力不足，很难做到一个监控大屏承载全量业务，安防业务人员往往还要分屏、分终端操控多套系统。同样的，大型活动安保因涉及多个警种，各业务单位都有专用的业务系统，安保联勤指挥部大屏缺少统一的监控综合大屏，往往需要不停地切换投屏信号。基于数字李生技术构建的综合应用能够在统一的数字底座上，融合表达多个业务的统计数据和动态事件，更加直观、空间感更强。三是复盘全量化。当前最直观的复盘就是视频回放了，人脸识别、证件查验、门禁开关、车辆识别等其他业务数2023年5月，余兵在第11届中国国际警用装备博览会高峰论坛发表致辞演讲据缺少可视化的复盘手段，主要依靠数据库、电子表格等进行数据统计分析。不论在安防还是大型活动安保业务中，对局部空间的全过程、全要素、可视化的状态回放，都缺少有效的手段。基于数字李生技术构建的综合应用，通过为每个物理设备建立对应虚拟实体，使每个设备都跟监控摄像机一样，不但具备了可视化模型，而且具备了完整的生命周期和全过程、可视化的状态回放能力，从而使得整个安防或安保空间具备了全量化、全过程、可视化的状态回放能力。记者：为深化应用数字李生技术、赋能安防及大型活动安保，您对各地公安及大型活动安保参与单位的规划建设有哪些建议？余兵：数字李生技术在智能制造、航空航天等领域应用较早，在公共安全领域，尤其在公安行业的应用还处于起步探索阶段，在实战应用中还面临很多挑战。数字李生技术与安防和安6警察技术2 0 2 3年第4期公共安全领域数字李生技术应用实践探析保业务的深度融合，还需要不断进行实践。基于实战经验，我认为至少应该做好以下四个方面：一是加强认识。数字李生不等同于可视化。要做好数字李生技术的深度应用，首先要清楚地了解数字李生技术的概念、实现技术以及可能的成效。如果仅仅认为数字李生只是喙头、概念，就是可视化，只能“看一看”，那应用一定是难以深入的。二是统筹规划。要构建数字李生应用，首先就要将安防或安保目标区域空间三维化，从而构建一个数字化空间。这个数字化空间，是一个单位的数字基础设施，需要一定的建设成本，应避免重复建设。因此，应加强数字李生应用的顶层设计和统筹规划，使数字李生应用的相关业务方能够在统一的数字底盘上开展各自的业务。三是聚焦实战。坚持问题导向，实战引领，从实战需求出发，在需求提出与实现方面，聚焦业务的突出问题和薄弱环节，先易后难，逐步解决问题。数字李生技术的深化应用不是一而就的，各业务部门应结合实际情况，深入分析技术与业务结合点，立足实战，聚焦实战。四是复盘总结。要分析活动全过程中出现的问题及原因，找出不足之处加以改进。通过总结经验教训，优化流程和方法，提高响应效率。要强化数据复盘能力，依托全过程的数据分析来查漏洞、补短板，实现“打一仗、进一步”的目的。记者：当前，您认为数字李生技术及应用的发展趋势是怎样的，实验室后续会从哪些方面开展相关工作？余兵：当前，VR、A R、M R 等新技术仍在快速送代发展，各类MR眼镜、头盔等新一代空间计算终端也在不断推陈出新，3D互联网（也有人称之为全息或全真互联网）时代已然拉开序幕。从技术发展趋势看，3D互联网一定会跟移动互联网一样，全面改变社会生产模式和人们的生活模式，甚至比移动互联网更具革命性和颠覆性。而数字李生技术及应用，作为行业应用，正是3D互联网的重要组成部分。从应用的发展趋势看，主要有四个方面：一是表现力提升的趋势。采用传统三维可视化技术、三维GIS、H 5等技术路线的应用，因为物理材质表现能力不足、动画及粒子特效能力不足、精细大模型承载能力不足，缺少光线追踪等高级图形技术等诸多原因，导致画面粗糙、表现力很弱。而用户对画面质量、场景精细度、事件表现力的要求越来越高，这就从一定程度上倒逼应用开发者不得不进行技术升级，采用更加强大的专业引擎进行应用的开发，以使得场景更加逼真，更写实，更流畅，更具表现力。二是易用性提升的趋势。当前大部分数字李生平台或工具都是面向专业三维专业软件开发人员的，缺少三维经验的软件开发人员很难上手，安防业务人员就更难使用了。现在已开始出现面向业务人员的数字李生应用低代码平台。这些低代码平台，有些面向普通开发人员，有些直接面向业务人员，在易用性方面有很大的提升。三是交互性提升的趋势。安防数字李生应用通常投屏在监控指挥室大屏上，或者在工作人员的图形工作站宽屏上，交互方式仍然是鼠标和键盘操作为主，三维操控不便，交互性比较弱。随着VR眼镜等新一代空间计算终端的发展，出现了基于眼晴、手势的新交互方式，三维操控更加方便、自然，数字李生应用的交互性大大增强。四是实用性提升的趋势。随着数字李生与安防业务的深度融合，数字李生应用平台不再仅仅停留在可视化层次，而是更加注重解决安防业务痛点，通过为安防业务子系统提供统一的空间数字李生底座，实现多设备统一操控、空间相关性联动设置、全场景视频融合等功能，实用性大大提升。后续，实验室将重点从以下三方面开展工作：一是构建快速建模能力。虽然较新的基础设施一般都具有CAD、BIM等数据，但仍然有大量的室内空间、地下空间、临建设施等缺少空间数据，研究综合利用激光SLAM或视觉SLAM技术以及倾斜摄影测量技术，实现室内外一体的快速场景建模，不但能解决无图空间的建模问题，而且能大大提高工程实施的效率。二是提升产品化水平。实验室近几年在安防数字李生应用方面做了大量工程实践，积累了很多经验，下一步要结合工程经验、聚焦安防实战业务，进行安防数字李生相关软件的产品化，进一步提升服务能力和行业竞争力。三是实现高级数字李生。从数字李生应用的成熟度看，当前实验室承建的数字李生相关应用最高处在“以虚控实”阶段，“以虚预实”尚处于探索阶段。下一步实验室将进一步投入力量，向高级安防数字李生应用努力。PoliceTechnology2023年第4期7