安防视频监控技术在地铁的应用分析 - 全文

　　世人皆知地铁造价不菲，但这丝毫不影响地铁在中国的“大跃进”式发展，现在没个地铁都不好意思说自己是现代化城市。2012年，全国29个城市为未来6~8年的发展，规划了2710公里的轨道交通，总斥资近1万亿元，在各地纷纷上马地铁项目的同时，随之而来的是频频发生的地铁故障和事故，这给高速发展的中国地铁敲响了警钟。对此，相关安防系统的完善也逐渐被提上了议事日程，由模拟转向IP高清的转换之路也缓缓开启。

　　幽暗空间悲剧频发

　　真实的地铁脱轨笔者没见过，不过电影里的地铁脱轨简直就像翻车一样稀松平常，并营造出血腥惨烈的即视感，虽然“几节车厢的摧毁能力接近八级地震，冲出地面的烟尘接近世贸中心倒塌”的场景有夸张之嫌，但也八九不离十了。可见，除了***，好莱坞也是挺喜欢去地铁里搞点事然后拿出来吓唬吓唬观众的。

　　密闭的地下空间、大密度的人流同样吸引了大批的恐怖主义爱好者前来踩点，沙林毒气、炸弹袭击、人为纵火，“低回报，高产出”，使得世界各地的恐怖组织将地铁作为恐怖袭击的首选。在伦敦、马德里、莫斯科等地就多次发生地铁大爆炸，造成大量的人员和财产损失。

　　地铁作为现代化的城市交通工具，已有一百多年的历史，具有车辆运行速度快、车次多、旅客运送量大、方便舒适等特点。但地铁运营于狭小封闭的地下空间内，狭窄的出入通道、极度密集的人流，使得安全事故也随之相伴而生：地铁塌方、地铁出轨、信号故障、隧道漏水、扶梯逆行……任何“事故”在地铁这个幽暗封闭的环境下都会被上升为“灾难”，故地铁安防应该提升到一个战略的角度去思考。

　　地铁特殊需求分析

　　地铁视频图像系统不同于其他行业的安防系统，要求有更高的可靠性和稳定性，需要从多个方面进行思考。

　　·信息共享：地铁视频监控系统一直有运营业务和安防两方面的需求，由于关注的内容不同，管理要求也不同。以往，通常是建立两套独立的系统，相互不干扰，独立管理。但同时运营和公安又要做到多部门监管和信息共享，待发生重大事故时，公安等部门可第一时间进行协同指挥。

　　·防震防磁防尘：地铁对监控设备的环境要求要远远高于其他行业，因为车辆的运行导致车站内的监控摄像机震动得非常严重，所以要求摄像机的抗震动能力要非常强。并且由于地铁的强电磁场对监控设备的要求也极其苛刻。而且还要注意到注意防尘，因为列车运行时的粉尘将会影响设备的正常工作

　　·冗余设计：包括平台冗余设计、网络冗余设计、存储系统的冗余设计等多个方面，确保系统在任何情况下都可能发挥其应有作用。

　　·可靠性：地铁线路长，车站多，安防子系统也多，不但需要高度集成，对承载网络、设备的可靠性也有着很高的要求。

　　·扩容性：由于地铁线路大都会有支线延长、线路调整等，所以，需要安防产品做到扩容简单，才能有利于更方便的部署。

　　集成化平台乃重中之重

　　由于地铁运行的特殊性，现阶段安防系统的建设在多数地铁里分属两大系统：门禁管理和报警属于综合监控，视频监控属于通信系统，两者都基于网络实现功能集成，统一管理，这便要求安防系统也必须提供相应的网络解决方案。在地铁视频监控系统实现数字化和网络化以后，对于整个系统来说，视频管理平台的性能决定了整个系统的运行能力和实施效果。因此一个功能完备、稳定可靠的管理平台对整个系统来说至关重要。目前的各线有各自独立的控制中心，各线之间实行单独运营、单独管理。而随着城市轨道交通的发展，轨道交通必将形成一个完整的交通网，需要一个统一的调度和控制中心来对整个轨道交通网进行统筹运营、统筹治理。而对于地铁视频监控系统，也需要一个统一的网络视频管理平台，能够实现对各条线路的视频监控系统进行统一的管理。由于每条线单独监控就存在采用的监控设备品牌不统一，编解码格式不统一，平台不兼容的问题，这也需要建立一个能支持多种编码格式，具有开放接口，具有良好兼容性的视频管理平台。同时，地铁视频网络化管理中，实现所有的CCTV系统设备由监控中心进行统一的管理，由网管终端统一进行配置是非常有效的维护手段，能够直观地通过地铁CCTV系统管理服务器对所有的CCTV设备进行远程配置，监控设备的运行状态，包括设备的工作温度、电流、电压、电路的通断、通道的占用情况，报警信息等。

　　所谓的大安防集成系统，多指以一套平台为核心，将视频、门禁、报警以及其他子系统通过一个统一的大平台软件进行管理，可在第一时间掌握各系统的信息，并进行互联互通。在以往的地铁领域，安防系统各自单一，独立运行，各系统仅通过开放的接口进行硬件间的共享，不能有效地发挥出集成的优势。对此泰科集成安防Proximex联合创始人及首席技术官KenPrayoonCheng表示了自己的忧虑：“由于视频和报警、门禁分属不同的系统，尽管在各自的大系统内集成度相对较高，但基于视频、门禁和报警之间的安防集成联动则显得有些薄弱，不能充分发挥安防集成的优势和工作效率，而效率低下的安防系统所带来的潜在风险应引起警觉。另外，地铁不同线路之间的安防信息离散所形成的安防孤岛问题也将成为一个隐患。再加上随着中国城市地铁线路的改造、扩建、新建工程的增多，新旧系统间的融合、投资成本浪费等问题也逐渐浮出水面。”但随着地铁需求的进一步深化和提高、技术的发展、以及厂家对地铁安防需求的进一步了解，这个局面将会越来越乐观，相信完全的协作的局面将很快到来。

　　实际上，与地铁安防相关的系统不只是视频、门禁和报警，像设备监控系统、消防报警系统、数据传输平台和信息播报系统等相关系统都应是地铁智能化（弱电）系统的一部分。随着用户对安防的日益重视，整体安防系统的集成已经成为一个趋势，在一些地铁项目中也得到应用。并且，正是由于地铁安防系统集成涉及众多子系统，因此，只有在各系统协调的情况下，进行深度集成，才能满足轨道交通发展对安防系统的要求。与此同时，地铁安防系统固然在朝开放和集成化发展，但其可能是不同厂家提供的产品来组成系统，这需要各厂家的产品通过统一的接口来实现各产品之间的对接，完成各系统的集成，因此产品的开放性和兼容性很重要。相信，待到各系统真正解决了系统兼容和协议问题，系统真正集成的时代会加快到来。

　　高清监控仍是大头

　　地铁安防主要包括视频监控系统、门禁系统、防盗报警系统和智能视频分析。而视频监控系统是核心部分，占到了70%～80%。同时，对于轨道交通而言，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。所以当视频监控的安装位置涉及全线车站、车辆段、列车内、停车场、主变电所、管理用房、出入口、票务室、银行等各个环节，要实现这些监控点的灵活部署，并很便捷地接入控制中心，网络化是最佳的方案。

　　轨道交通将有可能因为国家投资政策的倾斜而率先成为高清监控的第一个普及应用市场。

　　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格式相比，高清能够提供明显改善的视频清晰度、视频流畅度和视频图像的有效性。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。

　　公安部第三研究所安全防范技术部副研究员何伟表示：“高清系统则对系统提出了更高的要求，仅仅摄像机高清是不行的，还要求传输系统和存储设备都要满足高清的带宽要求，显示设备也要达到高清的指标，一个环节不能满足要求，就不能达到高清的要求。

　　智能视频分析：只闻其香，少见其物

　　随着技术的发展，地铁安防系统对智能化的要求也在不断提高，希望把之前的被动安防逐渐转变为主动安防，从而大大降低对人员及其工作强度的需求，当前，地铁安全管理已从被动事后补救型发展为比较主动的预见性安全管理，通过智能视频分析技术实现预警、预防。

　　据相关实验结果表明，在盯着视频画面22分钟之后，人眼将对视频画面里95%以上的活动信息视而不见。因此，传统视频监控一直面临两个难题：一是轨道交通监控点众多，客流量大，情况非常复杂，仅仅依靠人力很难对各种突发情况作出及时和正确的反应，这导致大量视频监控系统只通过录像存储起到了事后取证的作用;二是当事件发生后进行调查取证时，难以快速准确地在海量存储视频中搜寻出相关事件信息，其需要耗费大量时间和精力。

　　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。“智能技术的应用距我国轨道交通的实际应用还有一定距离，有的还有很长的距离，如：人脸识别、滞留物的检测报警等，如何面对大型和特大型城市高密度人流实现智能视频技术，是从业单位需要解决的问题。”公安部第三研究所安全防范技术部副研究员何伟对此表示了深切的担忧。

　　不过从目前来看，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，多数情况下能够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，可极大地提高安防系统的智能化程度。

　　地铁安防升级改造仍是镜花水月

　　目前新建的地铁，很多已经开始使用高清摄像机，但是地铁原有标清视频监控系统改造进度还是比较慢的。对于一些建设轨道交通较早的城市，已经或正在对安防系统进行改造。由于这些线路均为正常运营的线路，既有系统不能停止运行，因此，这些改造也仅涉及设备的更换，前端设备的增加，并没有对系统进行根本性的改造。同时，改造的经费也是非常巨大的。要进行比较彻底的改造，一方面要解决经费的问题，另一方面，还要解决技术问题，即如何在不影响系统正常运行的前提下，尽可能利用已经敷设的电缆，采用最新的、最合理的技术，对系统进行升级改造。“政策上，需要政府引导产业布局，加大对地铁安防的投入;技术上，需要进一步攻关识别、探测等技术;产品上，需要更多的体现稳定性、兼容性。”苏州科达科技股份有限公司产品推广经理张飞飞对此颇有见解。

　　杭州海康威视数字技术股份有限公司智能交通事业部行业经理任钧表示：“如果改造使用高清摄像机，必会带来很多问题，如高清视频传输、大容量存储、高清功能应用等，都是原有系统无法满足的。相对标清而言，高清视频改造需要更大的财力投入，也就需要政府的更多支持。安防行业解决方案提供商需要做出优化的方案，深入地铁行业发展需要，推进地铁安防系统改造，为整个地铁行业的稳定发展作出贡献。

　　结语

　　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，地铁安防建设在新技术的应用上仍有些“保守”，对于日益严峻的安全形势，“以不变应万变”是愚昧的！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。