浅论地铁轨道交通视频监控系统 - 安防知识网

目前，中国城市轨道交通正处在快速发展时期。面对巨大的城市轨道交通建设市场，安全防范系统在其中有哪些新的技术和发展趋势，本文对之做一个试探性的介绍和分析。

【安防知识网】随着大型城市人口密集程度的逐渐增加，交通压力也随之增大，地铁在人们的生活中起着越来越重要的作用。因此，保障地铁安全就成了保障人们安全出行的重要部分。虽然地铁的安防措施一直在进步，但是仍然频繁出现交通事故。针对轨道交通行业地铁系统主要由设备监控系统、AFC、给排水、通风空调、供电、扶梯与电梯、车辆段设备与车辆、信号、通信、火灾报警信息、环境等多个系统组成。在地铁解决城市交通、提升城市整体形象的同时，它的安全性也是众人关注的焦点。因此，视频监控系统是其中的重要组成部分。

　　2008年底，全球性的金融危机之后，中国政府推出了4万亿的振兴规划，其中相当比重的投资计划将投放到交通基础建设之上。这也使得铁路枢纽及沿线、民航枢纽、高速公路沿线及城市快速交通等几乎所有的交通子行业对于监控的需求全面大幅上升。IDC的市场调研显示，无论是铁道部所主导的城际快速铁路、客运专线建设，还是交通部所主导的各个城市的轨道交通运输，所有形式的大运量、高速交通运输方式，出于对安全性的首要考虑，均将视频监控系统的实施提升到了以往不曾达到的高度。

　　从以下几个方面来探讨轨道交通视频监控的发展趋势

　　智能化分析系统

　　地铁作为现代化城市标志之一，因其快捷、舒适、能耗低、污染少、方便，已成为城市公共交通的主干线。

　　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，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，各厂家提出了不同的技术方案，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发展过程就是智能监控和发展过程。智能监控的实现必须有图像内容分析技术的突破作为支撑。

　　图像具有极大的信息量，它同时具有空间分辨和时间分辨的能力，但真正把这些信息提取和挖掘出来是复杂和困难的。前面讲了图像系统智能化的主要标志之一是：系统从目视解释(视读)走向机器解释(机读)。它意味着：视频监控将改变系统对图像信息不作任何处理的现状，处理就是对图像信息自动的解读，是理解(understanding)图像，这就是图像内容分析(video understanding)的含义所在。现在市场上出现了一些IV(intelligent video)产品，都是对图像内容进行基本的分析，如目标的分离、分类、统计，简单背景下单目标的行为分析和跟踪。研究机构则把它作为重要的课题，开展深入的研究，国家“十一五”科技攻关就列入了相关的课题。根据安全的需求，智能监控技术的发展过程或图像内容分析技术的研究可分为以下几个阶段。

　　1、将(运动)目标从视频图像中分离出来。这是体现图像技术的优势，实现目标探测的前题。传统的视频(运动)探测其实是亮度探测，并没有发挥图像技术的特点。确定图像中是否有探测目标(人、物等)，并将目标从背景图像中分离出来是图像内容分析的首要任务，进而对目标分类、统计、关联。判断图像中有无目标、目标的复合或离散等也是图像过滤的基础。

　　2、对目标进行行为分析，判定其运动大方向、方式，并能发现和告警异常的行为;产生目标的运动轨迹，并能进行目标的自动跟踪。实现运动目标的跟踪是很难的事，它要求系统能分析、预测目标的运动轨迹,并能实时地作出修正。同时，由于运动过程与伺服机构间传递函数的非线性，伺服系统也是很复杂的。

　　上述两点目前已有产品和应用，但基本上在简单环境下，针对少数目标的情况。在复杂环境(既通常的视频监控环境)下实现这些功能，是图像内容分析技术具有真正应用价值的关键。同时、解决多个图像的综合分析，图像间目标的关联，目标跟踪的连续。这都是市场迫切需要，目前还没有解决的问题。

　　3、在复杂环境下实现目标的分离、行为分析和运动跟踪，特别是实现多目标的跟踪。

　　4、实现视频语义的解析，图像内容分析的最高层次。通过对一个图像序列作出分析，得出其包含的真实信息，可以与话音的语义解析(已有了初步的成果)结合起来，逐步实现视频语义的解析，如通过对大量的、多渠道的图像资料的分析，得出社会对某一事件的反映程度;分析和统计某类事件发生，发展的规律(概率及时间、地域分布等)。能够进行这样分析，表明机器具有了与人一样的理解图像的能力，但具有人所不能达到的效率。

　　这个过程是逐步发展，与是俱进的，没有终极的结果。实现智能监控的目标，要经过不断的技术积累，特别是核心技术的突破，它需要一个过程，不可能一蹴而就。[nextpage]

　　集中/分散网络化管理

　　试分析一下，每个地铁站40个视频监控点，每节车厢2个视频监控点，隧道沿线每隔200米1个视频监控点计算，一个大型城市的城市轨道交通安防系统将拥有上万个视频监控点。如何对这庞大的安防系统做出统一、灵活、集中的管理，成为城市轨道运营商、公安部门、政府管理机构面临的巨大挑战，这也是我们必然要解决的科题。

　　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)、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将图像送到线路控制中心，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。

　　我国各城市的轨道交通正处在建设发展阶段，没有形成完整的轨道交通网，基本上是每条线都有各自独立的控制中心，各线之间实行单独运营、单独治理。视频监控系统也是每条线单独监控，而且大多数采用的是数字控制的模拟视频监控系统。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。这就是大联网。而要实现便捷的大联网，并实现大联网后高效、高性能的统一管理，必须依赖网络化视频监控。

　　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，因为高清监控一定是网络化的。

　　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。根据美国电影电视工程师协会(SMPTE)、国际电联(ITU)和我国国家广电的相关定义，真正的高清视频格式目前主要有三种：720P、1080i、1080P。

　　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。以目前最高等级的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。

　　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。

　　指挥调度可视化系统整合

　　监控、指挥、会议一体化对提升轨道交通的高效运营管理和应急反应能力很重要。监控和会议完美融合，监控报警如何自动召集应急会议，并通过短信、电话、直接视频方式召集预定义的相关部门人员进入会议;在紧急情况时进入指挥状态，怎么样给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。从而可见轨道交通指挥调度可视化的趋势将很明显。

　　为了在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。如何整合才能真正保证两个系统间的最佳融合将是关键。

　　安防综合管理

　　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、门禁、电子围墙以及紧急告警等其他通信集成系统。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。

　　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。

　　结语

　　我国轨道交通安防事业发展的新趋势就是探测技术的立体化、视频信号的数字化和高清化、传输系统的网络化、系统控制和管理的智能化，使其纳入城市安全防范体系中。我们相信，随着技术的不断进步，对轨道交通反恐防暴起着重要作用的立体化、数字化、网络化、智能化的安防事业，一定会使得轨道交通安防系统走向更完善、更高效的发展方向。