地铁的综合安防管理时代市场商机可期

2011/6/2 17:36:32

　　地铁作为城市中大容量的快速交通工具，其完善性和密集性体现了一个城市的经济能力和现代化水平，它也像是蔓延的增长极，未来将带给城市无限的可能，塑造人们生活梦想半径。为保持经济高速增长，中国政府推出了4万亿拉动内需投资计划，作为基础设施建设的城市地铁交通项目，在“十二五规划”期间，全国地铁轨道通建设投入将超过7000亿元。截至目前为止，我国已经批准轨道交通近期建设规划的城市共有27个，到2015年我国轨道交通线路总长将达2400公里。伴随各大城市地铁轨道交通项目“热潮”，中国已然成为世界上最大的城市地铁轨道交通建设市场。在全国各大城市风风火火加速开展地铁设施建设的同时，其安全问题及经营风险引起社会各界高度重视。
　　地铁综合安防系统应用分析
　　安防系统是现代地铁建设必不可少的配套项目。在前些年，国内地铁的各个机电系统往往采用分立设置、独立管理，结果常常导致系统资源共享困难、不利于维护管理等问题。在这样的形势下，越来越多的地铁线路开始考虑和实施综合安防系统。随着自动化集成技术的成熟，国内的地铁项目逐渐开始通过综合安防系统建立统一的软硬件平台，实现资源共享、互联互通、设备集中管理和维护，同时还可对各个子系统进行故障监测，并为紧急情况下事件的处理提供全面、及时的信息和控制能力，提高地铁整体运营调度管理水平。地铁综合安防系统过去是属于地铁通信的子系统，但近年来，随着全数字视频监控系统的发展，同时为了满足运营监控和公安监控的需求，及其对多媒体资讯的要求，综合安防系统的建设规模越来越庞大，经常独立设置标段招标。
　　目前，国内城市地铁轨道交通行业对综合安防系统的划分不尽相同。以深圳地铁为例，其综合安防系统一般由安防网络子系统、安防集成管理子系统、监控子系统、门禁子系统、报警子系统以及车站紧急告警子系统等构成。这个地铁综合安防系统主要针对全线车站、车辆段、停车场、主变电所的设备和管理用房、出入口、票务室、银行等重点区域的出入管理、登记、实时视频监控和入侵探测等功能，从而有效保障运营安全。地铁综合安防系统分为中央级、车站级和终端级三级结构。一般情况下，综合安防系统与监控子系统在中央级和车站级互联，接受综合监控系统的模式控制信息，由监控子系统协调综合安防系统与火灾自动报警系统、环境与设备监控系统等之间的联动。
　　地铁安防网络子系统
　　地铁安防网络子系统是综合安防系统的基础传输平台，担负着车站/列车、车辆段、停车场和主变电所的本地数据交换，以及控制中心的数据传输任务。在地铁安防网络子系统中，工业以太网已成了系统主干网及局域网的首选，下面从对地铁安防系统总体网络以及相对独立的车载安防网络进行分析如何架构网络。
　　安防系统总体网络主要负责由中央安防集成服务器、安防策略管理服务器、安全管理服务器、子系统联动服务器、车站服务器、各种工作站和管理终端构成中央级管理系统。在主干的安防系统总体网络中选用具有千兆通讯能力的工业以太网双环网结构，在满足视频图像监控和所有子系统数据的大流量通信外，在双环配对工业以太网交换机间建立了环间冗余链接，当一路环网通道发生故障时，可在几十毫秒内自动切换到另外一条备用的环网通道。
车站、车辆段、变电站及列车的通讯网络间的监控信息，数据交换及反馈都是经由工业以太网传输;而独立的车载安防网络包含图像监控、告警和门禁系统的现场级设备与车站级通讯网络，其主要以星型网络为主，包含图像监控、紧急告警、门禁子系统以及专供警用的通信系统，这些子系统和设在车站的安防服务器一起，经由车站工业以太网安防交换机与主干通讯网络相连，与中央级管理系统进行联通。地铁主变电站里包含门禁及图像监控子系统，同样也直接经车站工业以太网交换机与主干通讯网络相连，而列车内的图像监控及车载报警系统则经由乘客信息发布系统，通过无线网络接入邻近车站的工业以太网交换机再与主干通讯网络相连。车辆段及停车场因为地理位置的独立，其通讯网络也独立于车站。
　　地铁安防集成管理子系统
　　地铁安防集成管理子系统是整个综合安防系统的集成管理平台，集中管理门禁、综合电视监控、入侵探测和紧急告警等系统，并负责这些系统间的联动控制。地铁安防集成管理子系统可以依据智能化安全策略管理的设置，并结合地铁系统中实际业务流程的特点，制定各种自动、半自动的智能化模式。一方面可以指导实际操作人员对突发事件进行正确有效的处理，另一方面也可以通过操作日志的纪录来界定操作人员的实际工作效率。这个集成管理子系统依托“分布式构架、中心集中管理、车站本地自治”的策略，由中央级和车站级两级数据库结合的方式构成。在正常运行环境下，地铁站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，安防集成管理子系统在其他地铁综合安防各子系统集成的基础上，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，将迅速转变为地铁防灾救援和事故处理的指挥调度平台。
　　地铁监控子系统
　　地铁监控子系统主要用于实现对车站、列车、车辆段、停车场、主变电所和地面、高架线路区间的实时视频监控。目前而言，新建的地铁监控子系统采用全数字化网络监控系统，图像编码采用MPEG-2/4双压缩格式，主要由前端摄像机、数字编解码器、管理服务器、视频显示终端、控制键盘、数字视频存储设备、以及相关应用软件和其它辅助设备组成。前端模拟视频图像传输至车站弱电综合机械室，通过视频分配器输出4路图像：一路经数字视频编码器压缩编码后接入本站的接入交换机，完成本站视频交换、传输功能;一路接入警用通信机械室内的数字硬盘录像机，经环路输出端口接入本地模拟视频交换矩阵;一路用于智能视频分析;最后一路作为预留。一般情况下，都是在弱电综合机械室设服务器来实现本站闭路电视监控系统的配置和管理;在车控室设综合安防管理终端实现对视频图像的监视、控制、查询、调用和管理;车控室还会设两台监视器和控制键盘用于行车和防灾监视;在站台监控亭设监视器用于行车监视;监控终端一般设置在站长室，主要用于站务监视;在司机停车位处设监视器，实现司机对本侧站台乘客候车情况的实时监控。在控制中心、车站和车辆段都设有磁盘阵列，采用IPSAN方式存储本地视频信息，通常对本站图像的存储时长都将达到7天以上。
地铁处于地下封闭环境，人流量大，如果发生突发事件，救援难度极大。另外，地铁系统智能化程度高，软硬件系统庞大，整个系统处于半自动和全自动运行状态。所以地铁的视频监控系统，一方面要对人流进行监控，对突发事件做出预警;另一方面还要求对诸多设备的运行状态也进行监控，能实时地为监控中心提供设备的运转状况。地铁监视子系统通常两个部分：专用视频和公安视频两个系统。专用视频监控系统是为线路控制中心调度员、各车站综控室值班员等提供有关列车运行、防灾环控以及旅客疏导等方面的视觉信息，使他们能及时观察列车进出站、客流动态及相关设备的运行情况，达到有效组织指挥客运工作和指挥抢险的目的;同时，鉴于世界范围内地铁不断发生恐怖事件，公安部门也要在地铁内增加公安视频监控系统，用于公安部门维护日常治安并且处理突发犯罪。现在，随着视频监控技术的发展，常常将两个部分统一到一个综合监控平台上建设，以减少重复的监控点和设备建设。随着网络化运营的需求，视频监控系统作为网络化运营协调指挥和处理突发事件的必要手段，建立一套多级指挥和管理体系是系统首先需要面对的问题。根据网络化运营下视频系统的应用需求，新建的地铁视频监控系统应发展成为包括车站级监控、线路级监控、网络级监控、以及市级监控等多级网络。
　　车站级监控：包括车站、车辆、车辆段等本地监控，目前主要是车站监控，一般由摄像机、视频矩阵(切换设备)和显示设备等组成，每路图像信号采集后经视频处理输出两路模拟视频信号，一路视频信号传送到远程的线路控制中心，另一路视频信号送入本站视频切换矩阵供车站行车指挥人员和公安值班人员使用。
　　线路级监控：每条线路的各车站将图像信息通过光传输设备传送到线路控制中心，给行车调度员、电力调度员、防灾调度员、调度主任和公安调度值班员等提供图像显示及控制。一般线路控制中心具备多路视频信息的显示能力，中心对于每路图像具备任意选择权和摄像机控制权。
　　网络级中心：将各线路的视频信号传送到地铁网络监控中心和公安监视中心，供网络级的指挥调度人员使用，同时提供远程图像选路和对图像的控制功能。由于目前各大城市的地铁线路监控中心基本是采用相对集中或分散设置的，因此，为了建立网络化运行的监控中心还需要建立相应的网络平台。
　　市级监控：根据各市交通联动指挥的要求，地铁的监控图像需要实时传送给市级相关应急中心等部门。
　　地铁门禁子系统
　　以往，地铁门禁系统的作用是管理工作人员出入，限制未经授权的人进入区域。但随着网络技术的发展和应用，地铁门禁管理系统已发展至集计算机技术、通讯技术、自动识别技术、机械工程和安全管理的大型门禁综合管理系统。具有控制点数多、区域广、数据通讯量大、数据传输距离远、联动设备多和安全性要求高等特点，主要覆盖各站点、控制指挥中心、车辆段等地方。在地铁站的出入闸道口、设备间、通道、紧急出口、屏蔽门等多处地方都需应用门禁系统。当前地铁门禁子系统在地铁综合安防系统中的应用主要分为三层结构：中央级门禁管理系统、车站级门禁管理系统和就地级门禁设备。中央级门禁管理系统是指地铁监控控制中心大楼内的监控中心部分，负责对全线人员进行授权，在系统管理上具有最高的管理权限;车站级门禁管理系统负责在车站本地范围内对人员、设备进行管理，管理权限仅限于本站;就地级设备负责管理具体的每一道门，根据系统对人员的权限设定决定是否允许其通行，并将通行、报警等事件上传到上级管理设备。
在运行中，地铁门禁子系统采取两级管理三级控制的管理模式：中心级主要负责日常设备运行管理、设备运行统计、故障报警统计、门禁卡的授权管理、设备控制参数及安全参数管理、系统数据管理等;车站级主要负责设备监视、故障报警、设备控制等功能。
　　地铁报警子系统
　　目前，许多城市的地铁综合安防系统建设中存在“重监控，轻报警”的思维，所以报警系统建设一般只占地铁安防项目总投资的5%左右，有些地方甚至更低。但地铁作为特殊的交通场所，更重要的是防患于未然，事前报警比事后取证更重要，只有早发现，并采取有效的应急处置，才能避免破坏性和恐怖袭击事件的发生，以及有效阻止火灾等意外灾难的发生和蔓延。报警系统在地铁综合安防系统中，可以看成防盗报警和灾难报警两大部分。防盗报警系统是用物理方法或电子技术，自动探测发生在布防监测区域内的侵入行为，产生报警防盗报警系统信号，并提示值班人员发生报警的区域部位，显示可能采取对策的系统。它是预防抢劫、盗窃等意外事件的重要设施，与出入口控制系统、闭路电视监控系统、访客对讲系统和电子巡更系统等一起构成了安全防范系统。同时，为保证地铁的安全运行，车站内应装设全方位监视器，实时收集站内各方位视频信息，杜绝出现火灾、爆炸、毒气发生而控制中心不知情的情况。列车上还需配备有紧急报警按钮，发生火灾爆炸等意外事件时，乘客可迅速按压此按钮通知司机。
　　不过在新建的地铁安防综合系统中，门禁与报警经常是处于联动状态，主要表现为当门禁系统送来信号表明该进入为合法进入时，安防系统不会发出任何信号;当门禁系统没有向安防系统提供合法进入的记录信息时，安防系统将驱动声光报警，并将相关室内的图像联动切换至车站内值班员处和公安局城市轨道交通分局指挥中心的值班员处，并给予相应的报警提示。目前该项功能存在一个比较大缺陷，即无法判断多人进出情况是否合理。例如，当值班人员带领维修人员进入后，值班人员刷卡离开，而维修人员仍然留在室内，此时系统会误判此人员为非法进入从而引发报警。要解决这点，需要引入智能技术，同时可以配合报警时间段的设置来减少这些误判的可能性。
　　车站紧急告警子系统
　　地铁车站紧急告警子系统主要包括设置在车站站台层、站厅层公共区和重要设备管理用房(票务室、售票问讯处)的紧急告警终端设备。实现紧急情况下，乘客和工作人员与车控室值班人员的语音通话及报警。本系统主要由报警主机、求助电话、紧急报警按钮、公安值班室报警灯(或警铃)和监控管理终端构成。求助电话与设置在车站车控室操作台上的报警主机采用总线形式连接，可实现与车控制工作人员的视频对讲。报警主机接受车站求助电话的报警，求助电话的视频信号及报警主机的音频信号通过视频编码器经TCP/IP网络连接到车控室监控管理终端。在使用求助电话时，通过解码板的报警输出可实现求助电话的报警信号与视频监控系统联动，车控室监控管理终端能够自动弹出相应监控画面。
　　地铁综合安防发展趋势
　　以上对当下地铁综合安防各子系统应用的分析，可以看出地铁的安防技术和产品一直都在进步和完善，但仍然频繁出现的地铁交通事故，说明地铁安防还需进一步努力，以下是与地铁综合安防相关的应用趋势：
　　智能化
　　地铁各车站及列车是人流密集的公共集散场所，若发生突发事件，其社会影响非常巨大，因此，地铁安防实现预警、预防、应急反应智能化的趋势将很明显。
实现智能化监控，提出了相应的技术方案，但关键点都集中于图像内容分析技术。这是正确的方向，可以说图像内容分析技术的改进就是智能监控的发展过程。随着技术的发展和应用趋势，地铁安防对智能化的要求也在不断提高，地铁建设方希望把之前的被动安防逐渐转变为主动安防，从而大大降低人员及其工作强度。现阶段地铁安防建设基本上都提出了对智能视频分析的需求，但在大范围的应用并不多，主要原因是：很多智能视频分析功能对应用环境有着较高的要求，而且误报率通常达不到实际应用的需求。因此，必须根据智能视频分析现阶段的技术水平，结合地铁的实际情况应用，才能达到满意的效果。从目前来看，智能视频分析的一些技术已经可以在实际中进行应用，例如，针对摄像机状态进行智能检测的功能，摄像机黑帧检测、摄像机过度曝光、镜头遮挡、图像模糊、摄像机移位等，这些技术相对成熟，多数情况下能取得比较满意的效果。除此之外，诸如车站人流量定性检测、人员越线检测等一些较复杂的功能，其本身也符合地铁的运营管理需求，结合现场情况也可取得相应的智能化检测效果，只是相对复杂一些，应用应更谨慎和严密。将智能视频分析技术运用到地铁安防系统中，同时结合视频管理平台的应用，可极大地提高安防综合系统的智能化程度。
　　高清化
　　对于地铁交通而言，采用高清监控实现更精确、更高效视频应用，显然是非常迫切的。这不仅仅是要实现高清的实时监控与录像存储，同时也是智能监控的需求。图像越清晰，智能分析的准确性以及效率也就越高。当然，要部署高清监控，必须基于网络化架构。由于网络监控的普及，视频监控的高清化趋势非常明显，而且目前已经得到了越来越多的应用。与传统D1、CIF格式相比，高清能够提供明显改善的视频清晰度以及视频流畅度。以目前安防应用较高等级的1080P为例，其分辨率为1920×1080，图像清晰度是CIF视频的20倍，是D1视频的5倍，而且1080P的帧率可以达到60帧/秒或60场/秒，其流畅度是D1和CIF的2倍以上。
　　数字技术和新型产品的运用
　　由于信息技术的发展，基于成熟的TCP/IP协议基础的IP数字化视频监控系统、门禁系统、广播系统等安防系统，由于其具有联网性、开放性、扩展性等多方面优势，将在未来的地铁轨道交通安防建设中更多的应用。
　　指挥调度可视化系统整合
　　监控、指挥、会议一体化对提升地铁轨道交通的高效运营管理和应急反应能力很重要。监控和视频会议系统的完美融合，监控报警如何自动召集应急会议，并通过短信、电话、直接视频方式召集地铁的相关部门人员进入会议;在紧急情况时进入指挥状态，怎样给地铁应急指挥决策提供平台，同时又怎么与视频会议功能有机的融合，实现管理者与被监测点实时交流。由此可见，地铁轨道交通指挥调度可视化的趋势将很明显。为了在地铁指挥调度可视过程中随时调用任意监控点现场图像，必须要实现指挥调度可视与视频监控两个系统的整合。
　　结束语
　　地铁作为城市交通的动脉，缩短了时间与空间的距离，成为许多大城市缓解交通拥堵的重要交通工具。近年来，地铁综合安防系统需求旺盛，大大推动了其在国内的发展。但我们注意到，需求的另一面是供给，而供给恰恰是中国安防厂商的“软肋”。安全建设没有终点!地铁综合安防系统建设如何能控制投资成本、使之节能并对全系统运营维护管理更加行之有效和全方位提升地铁服务质量，都将值得我们再去探索和深思。