本文最初刊載於《Security Journal Americas》2025 年 4 月版。如欲瞭解更多資訊，請點擊此處。
隨著城市因科技快速變遷而日益複雜，公共安全和交通運輸必須適應數位轉型。智慧城市發展需要的不僅是傳統監控系統的被動應對方式。智慧影像分析 (IVA) 透過主動監控和分析，提供可採取行動的決策見解，讓安全與監控現代化。這些人工智慧驅動的解決方案，正在大幅改善智慧城市的公共安全和交通運輸。
智慧影像分析：推動公共安全和交通運輸現代化
多年來，影像監控經歷了重大轉變，從傳統的被動觀察方法演變為導入先進的主動式人工智慧 (AI) 技術。這項轉變不僅提高了監控系統的有效性，也在改善公共安全和交通網路效率方面發揮了關鍵作用。
過去，影像監控主要涉及使用攝影機監測特定區域，並由人員負責查看錄影畫面是否有任何可疑活動。這種方法受到人員注意力能力和多個攝影機所產生大量資料的限制。然而，隨著智慧影像分析 (IVA) 系統的出現，監控領域發生了巨大變化。
IVA 系統能夠即時處理高畫質影像串流，即時分析監控攝影機捕獲的畫面。這些系統利用多模式人工智慧演算法，結合各種資料輸入和分析技術，以增強其偵測和解讀事件的能力。例如，它們可以分析視覺資料以及音訊輸入、環境感測器，甚至是社群媒體動態，以全面了解情況。
這些先進監控系統最顯著的優勢之一是能夠識別監控環境中的異常狀況。透過持續分析影像饋送，IVA 系統可以偵測異常行為或模式，這些行為或模式可能表示潛在的安全威脅或緊急情況。例如，它們可以識別某人是否在限制區域逗留，或者車輛是否不穩定行駛，並立即向安全人員或執法部門發出警報。
此外，這些系統還具備預測能力，使其能夠在事件發生前進行預測。透過分析歷史資料和當前趨勢，IVA 系統可以識別犯罪或事故的潛在熱點，使當局能夠更有效地分配資源並實施預防措施。這種主動式方法不僅能增強公共安全，還能在社區中營造安全感。
除了改善安全，影像監控中整合人工智慧，也簡化了城市基礎設施內的工作流程。諸如事件報告和應變協調等自動化流程，減輕了人力操作人員的負擔，並確保重要資訊能迅速傳達給相關機構。這種效率在交通系統中尤其重要，因為及時應對事件可以防止交通堵塞、事故和其他干擾。
總體而言，影像監控從被動監控演變為主動式人工智慧驅動系統，代表著公共安全和城市管理領域的重大飛躍。透過利用先進分析和即時處理的強大功能，這些技術不僅提高了監控的有效性，也為創建更安全、更具韌性的城市環境做出了貢獻。隨著這些系統的不斷發展，我們預期在如何監測和應對現代城市生活的複雜性方面，將會取得更大的進展。
IVA 部署應用實例包括：
部署智慧影像分析的挑戰
儘管 IVA 帶來了變革性的效益，但其在公共安全和交通系統中的實施，仍存在明顯的技術和操作挑戰，需要加以解決才能實現可靠的即時效能。
即時處理和低延遲的需求
智慧影像分析應用程式需要即時資料處理，才能提供可行的見解。雖然傳統雲端架構可能具備必要的人工智慧處理能力，但由於需要將大量影像資料傳輸到遠端資料中心進行處理，會產生延遲。這種延遲使得以雲端為中心的模型不適用於時間敏感、任務關鍵的智慧影像分析應用程式。
IT/OT 整合與系統複雜性
資訊技術 (IT) 和營運技術 (OT) 系統的整合對於智慧城市基礎設施至關重要，但也帶來了複雜性。智慧影像分析系統必須在單一集中式系統下與各種物聯網設備和軟體平台互通。
邊緣耐用性
IVA 解決方案部署在各種工業環境中，即使在極端條件下也必須具備 24 小時全天候運作的可靠性。若實作商用工作站，將導致系統故障，進而危及監控和分析能力。
資料隱私權疑慮
公共安全和交通監控產生大量的敏感資料。隨著網路安全攻擊和風險的湧入，最小化資料外洩變得越來越重要。透過在本地處理和儲存資料，可以符合隱私權法規並減少網路攻擊的漏洞。
專為 IVA 部署打造的工業邊緣電腦
工業邊緣電腦是實現邊緣 IVA 技術的骨幹。這些專用系統旨在提供必要的 AI 效能、IoT 連線能力和現場耐用性，以簡化複雜的 IVA 工作負載。
1. 即時分析的本地化處理
邊緣運算系統直接在資料來源處理視訊分析，消除了雲端傳輸延遲。這種本地化處理實現了即時威脅偵測，這對於公共安全應用至關重要，因為事件在幾秒鐘內就會升級。利用嵌入式導向的 x86 處理器 (Intel Core TE) 或基於 ARM 的 NVIDIA Jetson 模組，這些專用架構在熱效率和時間敏感的網路功能之間取得平衡，以提供邊緣多串流 AI 推論工作負載所需的運算密度。
2. 邊緣 AI 加速
專用邊緣電腦整合了專用硬體加速器 (GPU、TPU、NPU)，以支援複雜的 IVA 工作負載，包括物件辨識、行為分析和預測分析，以同時在多個視訊資料串流上執行。這些加速器不僅提供即時推論功能，還確保低功耗效率和熱管理，以實現不間斷的效能。
3. 全面的 IoT 連線能力
工業邊緣系統透過一系列多功能的連線選項來彌補 IT/OT 聚合差距。這些系統支援進階 IoT 感測器 (透過高速 LAN 和 USB) 和舊式介面 (透過 COM、DIO、CAN Bus)，能夠與進階技術和現有安全基礎設施實現無縫互通性。此外，這些工業電腦與從私有或公共 5G 網路 到本地 Wi-Fi 或藍牙的所有無線通訊範圍相容。
4. 安全資料儲存
資料安全和備援在邊緣環境中至關重要。工業邊緣電腦整合了多種儲存技術，包括可配置的 RAID，以防止資料遺失，以及高速 NVMe 儲存，以應付快速的資料聚合工作負載。本地資料處理和儲存可最大限度地降低網路安全威脅和漏洞的風險。
5. 24/7 運作可靠性
這些工業級邊緣電腦專為在嚴苛環境中進行現場部署而設計，採用堅固的無風扇結構，以防止灰塵和碎屑進入，同時確保廣泛的溫度範圍 (-40°C 至 75°C) 和 MIL-STD-810G 衝擊/振動電阻。此外，這些堅固的系統結合了靈活的電源管理功能，包括寬輸入電壓容差 (9~36VDC) 和全面的保護機制 (OCP、OVP、RPP)，以應付不穩定的電源。這些系統專為 24 小時全天候連續運作而設計，經過廣泛的測試協定，以獲得如 UL Listed 等受人尊敬的安全認證，確保在關鍵任務監控應用中提供可靠的效能。
結論
由工業邊緣電腦支援的智慧影像分析解決方案，是現代公共安全和運輸系統的關鍵促成因素。透過在邊緣提供即時、可執行的洞察力，智慧影像分析解決方案可提高營運效率、縮短回應時間，並支援智慧、安全城市的發展。