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安防轨道交通技术应用与发展

字号+ 作者:admin 来源:未知 2010-11-18 21:56 我要评论( )

前言 自1876年吴淞铁路的出现,到1952年新中国第一路成渝铁路的建成,再到2001年开工修建的世界上海拔最高、线路最长的高原铁路格尔木至拉萨段(简称格拉段),中国铁路在改革开放后取得了令人瞩目的发展,全国铁路运营里程已经突破7万公里,位居亚洲第一,世

 前言
  自1876年吴淞铁路的出现,到1952年新中国第一路——成渝铁路的建成,再到2001年开工修建的世界上海拔最高、线路最长的高原铁路格尔木至拉萨段(简称格拉段),中国铁路在改革开放后取得了令人瞩目的发展,全国铁路运营里程已经突破7万公里,位居亚洲第一,世界第三。为了适应国民经济的发展需要,在今后的若干年间,中国铁路要实行跨越式发展的战略,尽快建立起“八纵八横”大通道,充分发挥铁路的网络优势。随着改革开放的深入,国家对铁路的发展提出了新的要求,在《铁路科技发展“十五”计划和2015年长期规划纲要》中提出了铁路科技发展目标:“十五”期间,推广最高时速160公里相关技术,形成覆盖我国主要城市的快速客运网;高速铁路配套技术取得突破,掌握高速铁路建设相关技术;完善货运重载体系,初步形成快捷货运网;全力推进铁路信息化,基本建成铁路运营管理信息系统;行车安全技术装备取得重大进展,建立集监测、控制和管理为一体的高度信息化的安全监控网络;大力发展电力牵引和交流传动技术,实现牵引方式的更新换代;提高铁路建设技术水平,实现勘测设计一体化、智能化,积极采用先进的施工技术和装备,掌握青藏铁路建设技术等。
  目前,全国主要大中型城市纷纷选择轨道交通建设来缓解日益增长的公共交通压力,提高城市的核心竞争力。由于轨道交通人流密集、人员复杂、活动物体多等因素,需要一套监控系统来保障其安全、稳定运行。前不久俄罗斯地铁爆炸案就给我们敲响了警钟,轨道交通视频监控系统可以起到事先进行判断分析、事后取证的作用,已经成为协助公共安全部门打击犯罪、维持社会安定的重要手段。本文将列举一个典型的铁路交通案例,并对当前主流应用技术以及未来发展作一个大体分析。
  典型案例分析及新方案展望
  一套普通的铁路监控系统由前端图像摄取,图像显示及录制,后端控制,分控部分等设备组成。
  前端图像摄取一般由以下主要部分构成:
  广场区域:由于经常有社会车辆、送人车辆、交通车辆、行人、客人等非常复杂,而频繁发生的问题有:诈骗、抢劫、贩卖假文件证明、倒卖火车票等等,而由于空间开阔、交通便利,因此如果发生问题,执勤人员很难抓到相关人员;即使抓到也不会一定承认,这使得执勤人员非常难以处理这些情况。而火车站又是一个地区的面子工程,维护好广场的秩序,是铁路部门的基本职责;但是仅靠多派人或者交流执勤等均不能从根本上解决这些问题。所以,广场区域建议安装室外高速球机。
  进站检票口:由于人流量非常密集,而为了配合国家公安等相关部门的工作,往往第一道关卡就在这里设立,传统上采用多派人在这个关口上把关的方式,不仅仅减慢了通行的流量,而且可能导致危险人物的突然事故发生,能否既保证通行流量的正常,又能够使得需配合的相关部门人员不出现在检票口便可以搜索到相关的目标和人物,这也是目前困扰火车站工作的一个难题;而且如果该方面搞得不好,也会影响到铁路部门与相关城市的关系。所以,进站检票口建议安装宽动态摄像机或者高清晰度日夜型彩色摄像机。
  电梯或通道:这些区域可能发生的事件有反向乘坐电梯、出现紧急事故等情况,目前现有的做法是每部电梯或者通道均委派专门的人员看管,不仅仅浪费人力,还会造成人员长期守候而带来的麻痹,一旦出事故就会造成很大影响,但是不委派人员却又很难,给铁路的管理工作带来很大难题。所以,电梯或通道内建议安装飞碟式半球即可。
  候车厅:候车厅一般分为豪华候车厅和一般候车厅,这里是客人等待上车的重要部分,客人有可能在这里要呆上数小时之久,因此便产生了吃饭、睡觉、看报、消闲等日常活动,但该地区却也是最复杂的地区,由于流动很强,因此这里常会出现流浪的、乞讨的、小偷、违反规则的内勤人员、破坏公物的客人、不注意形象等等不易管理的部分,而这些均非常容易导致客人心理的不满,因此需要加强管理,但是却又难于管理,单纯地委派人员难以取得成效。所以,候车厅入口处可安装宽动态摄像机,候车厅里面可以安装嵌入式的高速球或者匀速球机。
  售票口:售票口是人员距离很近的地方,常常发生的偷窃行为就是在这里发生,由于客流量是一种变化的现状,因此铁路部门不能委派太多的人员守护,因此打架、偷窃、倒卖火车票等便常在这里发生;对该部分的管理仅仅委派现场工作人员也是难于取得成效的。所以售票口与银行窗口类似,应多安装高清晰低照度枪机。
  站台:站台是客人上火车的地方,通常会出现两种情况:一种为始发车,上车时间比较长,可能比较安全;还有一种是过路车,上车时间很短。但是不管是哪一种,在上车的时候都会出现大量的人流情况,这时候加强安全检查非常重要,防止人员跌落站台或被踩受伤等情况的发生;另外,人员是否安全上车,车门是否关闭好,检查人员是否到场等等任何一个细节都可能出现问题。所以,站台上建议安装室外高速球与日夜型枪式摄像机配合使用。
  货场:每个火车站都会有一个重要的组成部分就是货场。一般的火车站会分为专业货场或小型货场,针对专业货场,由于距离远、范围广,因此防备偷窃便是头等大事,还有就是行车安全;而在这里单纯地依靠人员管理是不够的。所以,货场内由于光线问题,建议安装红外一体化摄像机。
  出站地下通道:由于很多列车的到达时间可能是晚上,而一般的出战地下通道都比较黑或者人员很少,因此这里很容易发生事故。由于地下通道内比较黑,光线照度不会太好,建议安装红外一体化摄像机或者彩转黑低照度半球。
  火车站周边服务区域:该部分区域主要发生的情况便是偷窃、打架等情况,也属于需加强管理的区域。所以,这些周边服务区域建议安装球机或者是高线枪机即可。
 

  除了铁路各部门区域内安装各式摄像机采集视频图像外,火车内部也应安装相应的摄像机,用来监控火车各车厢以及火车头内实时的视频。图1为东风4型内燃机车内安装摄像机的实际图像效果,并且也可以根据需要监看每个仪表盘的工作状态。
▲图1 东风4型内燃机车内安装摄像机的实际图像效果
  以上为前端视频采集部分,车站监控中心采用模拟矩阵进行数据串联与控制,DVR存储图像,通过编码器上传到控制中心进行统一监控。这种传统的模拟数字相结合的方式应用在较早的城市如北京、上海、广州等老线监控,以车站监控为主,车站上传8路视频到监控中心,该系统缺乏全局调看、全局管理、全局控制。但是由于这种传统的建设模式在集中监控、资源统一调配、突发事件多人实时调看、跨线运营调看图像、存储时间、图像存储安全、系统可维护性、功能易扩展性等方面,已很难满足需求的发展。因此在现今的轨道交通行业视频监控应用领域,CCTV全IP解决方案已成为大势所趋。
  这其中的原因就在于,随着我国轨道交通建设的跨越性发展,许多城市都已经拥有了许多铁道线路,多条线路的监控平台联网监控成为发展的必然需求。在视频监控上,当出现紧急情况时,如何全局调阅图像,对出现的情况进行联合分析判断就成为了关键。IP监控在规划之初就考虑到统一图像存储的管理需求,可以灵活调看各线的历史图像。另外,IP监控系统可以很容易地实现功能扩展,通过采用开放的架构,支持将来智能业务的扩展,例如事件报警、人数统计、人脸识别等应用。这样可以进一步加强轨道交通安全防范,提供轨道公共交通安全,同时在出现一定情况下可以进行控制人流,及时判断、搜查可疑分子。
  轨道全IP解决方案采用控制中心远程监控和车站本地监控方式,组成一个完整的两级视频监控网络,同时还能够通过网络将图像传输共享给运营调度、铁路公安等相关部门。各车站视频处理设备输出的视频信号,通过数字视频编码器或者网络摄像机处理后送至车站的传输系统,控制中心光传输设备接收来自各车站的信号后进行解码处理后,送至控制中心的视频处理设备将图像显示在大屏幕和控制中心调度员的监视器上,如图2所示。
▲图2  轨道全IP解决方案系统结构图
  网络摄像机/服务器是全数字化视频的核心设备,可以将传统的模拟图像以及报警信号进行数字化编码处理,通过局域网、广域网、无线网络、Internet或者其他的网络方式传送到网络延伸到的任何地方,千里之外的网络终端用户通过普通的台式PC或者笔记本甚至是3G手机就可以对远程图像进行实时的监控、录像、管理。网络视频服务器基于网络实现动态图像实时传输的特点,使得以往必须在区域范围内传输的视频图像,变成可以不受时间与地域的的限制,传输到任意一个角落。
  除了IP数字视频的传输外,视频图像的存储也是轨道交通必不可少的部分,随着前端传输部分的全数字化,IP SAN存储方式已经日益渐成主流。
  视频监控主要有DVR(硬盘录像机)存储和IP SAN存储两种方式。为了在发生意外事件时能够安全、可靠地回放事故现场图像,存储方式的选择对轨道交通视频监控系统的建设显得尤为重要,其市场正在发生着潜移默化的变化。DVR分布式存储在小规模监控应用方面有优势,IP SAN磁盘阵列的存储方式则因为具备更好的存储可靠性、可管理性、可扩展性以及图像数据的综合应用能力,长期维护成本低,支持集中部署和分布式部署,更符合轨道交通视频监控规模应用的需求。
  采用IP SAN有两种应用:一种是传统的应用可以采用流媒体服务器+IP SAN;另一种是IP SAN的直接存储。前端编码器通过iSCSI流直接存储到IP SAN——端到端的“0”瓶颈图像存储——在任何设备出现意外事件时如设备故障、设备掉电等,可以保证掉电之前的历史图像完整性,为分析事故原因提供有力的依据。当轨道交通系统的规模变得很大时,IP SAN在如何合理利用这些存储空间,如何有效管理这些海量的视频数据等问题时,显得更加“游刃有余”。以往传统的铁路安防监控系统多采用了DVR作为视频监控系统的存储,但是由于DVR的先天不足满足不了轨道交通行业的需要,今后新兴的所有新建轨道线路安防监控项目中多采用IP SAN作为视频监控系统的存储,IP SAN份额占到目前新建项目总的存储容量的90%以上,得到越来越多用户的认可。
  未来新技术发展趋势
  无线传输技术需革新
  全球频频发生的灾难事故,不断提醒着人们寻找一种有效的解决方案,而基于公网的无线传输能很好地解决这些问题,已经受到不少工程商与甲方的青睐,移动视频监控系统主要安装在火车头和车厢上,针对列车运行前方的周围环境和车厢环境进行监控,其工作原理是将前端安装的模拟摄像机采集到的视频信息进行数字化压缩,然后通过无线视频发射器将压缩过的视频图像文件传输到最近的移动基站点,监控中心通过接入到公网内的计算机即可实现远程监控。图3为无线传输示例图。
▲图3 无线传输示例图
  智能视频分析急剧升温
  智能视频分析系统在轨道安防系统中,主要有四方面的作用:一是运输管理。安装在车厢里的智能视频分析系统,可以通过设置在广播室的监控终端观察整列车厢的动态,当发生事故时,通过车厢广播系统发布指令;二是治安管理。通过安装在车厢里的摄像头查看车厢旅客的动态,并对嫌疑分子的行为做出智能分析;三是信息管理。随着系统的高度集成,监控终端需要处理的信息越来越多,智能视频分析系统可以对各种信息进行筛选,节约系统资源;四是环境管理。通过对铁路沿线的监控,设置并分析相关数据,起到预警和提前预判的作用。
  结束语
  随着安防技术的日益进步,全数字化传输与存储、无线网络传输、智能视频分析等新技术越来越多地应用到轨道安防监控领域,未来也会有更多更好的视频新技术出现,通过安防集成与综合管理,实现监控资源的共享与联动,轨道交通安防技术必将不断趋于高效和完善。

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