城市轨道交通领域安防系统集成的新趋势

      城市轨道交通是一个复杂的系统，其中为信息提供传输通道的通信系统是由众多各具功能的子系统组成的有机整体。通信系统应能传输和处理地铁运营所需的信息，必须是安全、高效、网络结构合理、易维护的。系统应是传送语言、文字、数据和图像等各种信息的综合业务通信网。

      轨道交通内的通信集成系统通常包括安防监控子系统，安防子系统同时也需要通信系统提供传输信道。通信系统是多个独立的子系统的组合,以传输系统为核心，各子系统配合提供语音、数据和视频、无线通信、乘客信息等业务。通常由以下几部分组成：1、专用传输子系统（含专网、公网）；2、公务电话子系统；3、调度电话子系统；4、有线广播子系统；5、时钟子系统；6、公众传输子系统；7、公众无线子系统；8、集中告警子系统；9、光、电缆子系统；10、专用无线子系统。

      随着城市轨道交通建设技术的不断创新以及应用功能的多样性演进，集成系统中对安防综合管理集成的要求也越来越高，要求其组网灵活、易扩充、可多级管理，能实时监控和管理不同种类模拟或数字视频系统、报警系统、门禁及通道管理等多个子系统，融于一体组成强大的综合集成管理平台，来满足轨道交通运营管理的需要。

安防集成管理平台作用日益凸显

      在大型的轨道交通监控系统工程中，往往存在着多种结构不同、功能不同的安防子系统，包括综合电视监控子系统、门禁子系统及车站紧急告警子系统等。因此，采用一套可靠成熟的安防集成管理系统对所有的安防子系统进行状态查看、切换控制、操作管理，能将各个安防子系统融为一体，发挥出最大的系统效率。

      安防集成管理系统依托“分布式构架、中心集中管理、车站本地自治”的策略，可采用中央级和车站级两级数据库结构。在正常运行环境下，日常管理操作的数据增加、修改、删除等可以通过中央级/车站级系统来完成，并将中央级和车站级系统的数据库数据进行定时和手工冗余，以实现集散管理的目的。当中央级系统或通讯网络出现故障时，车站级系统可以依赖于本地数据库进行“车站本地自治”，而不至于引起全系统的瘫痪。

      另外，安防集成管理平台在各子系统良好集成的基础上，可以提供更多丰富的预案和流程管理功能，将门禁子系统、报警、消防、视频监控等各种功能高效集成，在出现异常情况如火灾发生时，可以根据灾害区域释放相应区域的门禁电子锁，将迅速转变为防灾救援和事故处理的指挥调度平台。

管理模式标准化

      系统建成后，整个安防系统将采用分级设置、统一管理。按照安防系统的建设需要，常规设置两级管理即中央级管理与车站级管理。三级设备配置即中央级设备配置（管理认证服务器、数据库服务器、策略或预案服务器、系统联动服务器、操作终端等），车站级设备配置（车站级集成服务器、门禁/报警主控制器、视频存储/编码器、车站操作终端等），现场级设备配置（摄像机、读卡器、前端控制器、告警按钮、警灯等）。

      1、运营模式 

      在地铁常规运营过程中，中心的控制模式高于车站。日常由车站管理，控制中心实现实时监控及指挥协调，车站执行具体功能。系统提供统一的操作界面，满足用户的使用习惯和各种应用要求。

      2、灾害模式 

      在异常或灾害情况下，控制权限将转移到中央控制中心，由中心发挥统一指挥调度，实现故障的定位、故障的排除以及业务的恢复，车站的优先等级低于中心，需在中心的授权下实现指挥的功能。

      3、警用模式 

      系统在车站级提供独立的模拟图像接入到公安监控系统后，警用系统将自成体系。系统根据预定义或用户要求来分配前端设备的控制权限优先等级，实现对前端摄像机的控制切换等操作，系统功能主要服务于车站、车辆段警务室或派出所。

双码流编码方式的应用

      地铁建设中对安防集成的要求比较高，近年呈现全数字化的趋势。年内投标建设的地铁项目多数采用模拟摄像机加编码器的方式来构建系统，摒弃了传统的模拟矩阵在车站级的应用。部分城市对图像编码器设备要求更高，提出了双码流的概念，出现了MPEG-2/H.264或MPEG-2/MPEG-4双码流编码格式的要求，对于实时监控采用MPEG-2的编码格式，存储则采用MPEG-4或H.264的编码格式。

[page]

车地无线传输的应用

      更新的应用是车地之间的无线图像传输，要求在车辆行驶过程中图像能够传输至车站，同时车站的图像也能够传输至车辆上。该项功能则要求在全线设置移动宽带无线传输网设备和天线，在控制中心设置移动宽带无线传输网的网管设备和服务器，管理和控制移动宽带无线传输网的工作，以达到在全线范围内实时、无缝地完成车、地间的图像和数据传递。

      系统设计时应充分考虑移动宽带传输网基站和天线的性能，以及现场情况合理选择AP的位置，以保证移动宽带传输网的信号场强能够在全线无缝覆盖，系统须具有高抗干扰能力，确保在各种复杂的环境下仍能可靠地运作，不受轨道交通沿线邻近无线网络的影响，同时，也不应对其它系统和无线网络用户造成干扰。

      移动宽带传输网系统应充分考虑列车在高速情况下的切换问题，部分线路提出车速可能达到100Km/h，应采取有效措施减少切换时间和降低因切换带来的数据损失，以保证在车地间的实时传送不中断（切换时间少于20ms），且播放质量不受影响。为保证系统的切换能平稳进行，设在中心的移动宽带传输网的服务器应能同时管理几百个以上的AP，其目的是列车在一条线上运行时，不会出现跨服务器间的切换。对于移动宽带传输网的有效带宽应不低于10M，无线带宽具有Qos分级控制，图像压缩编码格式可以是MPEG-2/4或H.264格式。在布置AP时，应充分考虑系统的可靠性，每个AP的输出功率应尽量小，满足国家规范要求。该系统所实现的监视功能如下：

      1、列车司机车载视频监视功能

      (1)可对本列车所有车厢及司机室监视区域进行实时监视。 

      (2)对设置在司机室内的1台操作终端显示器（常规情况下要求为10.4寸带触摸控制功能）的显示图像，可编程设置自动循环监视或人工监视模式。 

      (3)列车司机调用列车上的车载服务器记录的图像，回放显示在车载显示器上，并可以对需要的画面进行抓拍保存等功能。

      2、控制中心对车载子系统的监视功能

      (1)可对所有列车的所有车厢及司机室监视区域进行实时监视。 

      (2)对中心车载部分视频监控终端的显示图像，可编程设置自动循环监视或人工监视模式。 

      (3)调用列车上的车载服务器存储的图像，进行回放和抓拍功能。

车载设备的新要求

    [page] 

      车载监控功能对于车载监控设备提出了特殊要求，车载摄像机一般要求具有防暴能力的半球形摄像机，布置在司机室内的摄像机还要求具有宽动态功能；列车常规只提供110V直流电源，因此对于车载设备的供电也要特别考虑，如果采用IP摄像机，则可以考虑使用具有POE（以太网供电）功能的摄像机。

      对车载存储设备通常要求具有防震能力，并且利于存储介质的插拔，该项功能用于列车上的录像资料进行后期保存时使用。由于车内空间有限，因此车载存储管理服务器设备通常要集成多种功能，对于该设备通常也有特殊的要求，此设备往往集车载图像存储、视频转发、图像解码、触摸屏切换控制等功能于一身，因此对该设备的硬件性能和散热要求较高。

智能分析的应用趋势

      现阶段，很多大型的视频监控系统已经不仅仅是如何有效地采集图像信息，而是如何有效地对信息进行分析，将大量没有威胁、无关紧要的信息进行筛选，从而使有效的信息能够更有效地呈现给用户，这也正是智能化视频监控系统的价值所在。

      智能分析包括遗留物体检测、道路或出入口拥塞检测、车辆或人流统计、非法闯入、物体跟踪、区域标定监测等。现阶段，相对成熟并能够实现的智能分析行为包括非法闯入、移动侦测、区域标定等较为简单的智能应用，处于较为简单的检测层面的工作，主要完成对目标的检测、跟踪和分类，得到目标的大小、位置、类型、颜色、运动方向、目标数量等信息，同时基于这些基础信息做分析判断，触发报警或联动相关操作。

      公共安全中对于防护等级较高的城市轨道交通系统，可以适当辅助智能分析，在重点监控部位进行全天候监控，针对物品遗弃、危险区域报警、违规闯入等重要行为事件进行分析，并结合相关报警联动动作，提醒监控人员，进行及时有效地处理。针对复杂的分析场景，需要对场景进行建模，应尽量避免由光影、杂物、人员等造成的误报。现阶段基于像素层面智能分析的算法一般不能解决光影、潮汐等的影响，另外对于景深较大的场景，像素分析的算法就有缺陷，无法针对不同距离或角度下的同一物体或人员进行准确分析，因此也更谈不上正确的报警输出，而使用先进的物理建模方式，结合像素分析将会是智能分析的主要发展方向之一。

      在地铁领域的应用中，需要对指定的监控画面进行视频智能分析，通常按1-2路/车站考虑。可通过硬件或软件方式实现，硬件方式常嵌入在系统的前端部分，采用专用的含智能分析功能的前端硬件设备；软件方式则在系统的核心后台实现，通过对视频流中的画面连续截获而进行分析。此功能可通过操作终端选择开通，当其他用户需要时还能分配给其它多媒体工作站，视频分析的结果将以事件输出的方式送达监控中心，作为预案的触发条件进入预案流程。

      地铁项目中通常情况下涉及到对视频分析的场景要求包括如下：1、特定时间内（如非运营时间）画面有人员闯入时报警。2、特定画面有人员闯入报警时PTZ摄像机自动跟踪闯入者。3、检测到丢弃物并报警，对站台、站厅疑似危险物给出提示。4、监控画面中不准移开的设备或物品。5、指定区域内侵入报警。6、翻越付费区边界围栏报警。