解析視頻監控技術在地鐵的應用

　　世人皆知地鐵造價不菲，但這絲毫不影響地鐵在中國的“大躍進”式發展，現在沒個地鐵都不好意思說自己是現代化城市。2012年，全國29個城市為未來6~8年的發展，規劃了2710公里的軌道交通，總斥資近1萬億元，在各地紛紛上馬地鐵項目的同時，隨之而來的是頻頻發生的地鐵故障和事故，這給高速發展的中國地鐵敲響了警鐘。對此，相關安防系統的完善也逐漸被提上了議事日程，由模擬轉向IP高清的轉換之路也緩緩開啟。

　　幽暗空間悲劇頻發

　　真實的地鐵脫軌我沒見過，不過電影里的地鐵脫軌簡直就像翻車一樣稀松平常，并營造出血腥慘烈的即視感，雖然“幾節車廂的摧毀能力接近八級地震，沖出地面的煙塵接近世貿中心倒塌”的場景有夸張之嫌，但也八九不離十了。可見，除了恐怖分子，好萊塢也是挺喜歡去地鐵里搞點事然后拿出來嚇唬嚇唬觀眾的。

　　密閉的地下空間、大密度的人流同樣吸引了大批的恐怖主義愛好者前來踩點，沙林毒氣、炸彈襲擊、人為縱火，“低回報，高產出”，使得世界各地的恐怖組織將地鐵作為恐怖襲擊的首選。在倫敦、馬德里、莫斯科等地就多次發生地鐵大爆炸，造成大量的人員和財產損失。

　　地鐵作為現代化的城市交通工具，已有一百多年的歷史，具有車輛運行速度快、車次多、旅客運送量大、方便舒適等特點。但地鐵運營于狹小封閉的地下空間內，狹窄的出入通道、極度密集的人流，使得安全事故也隨之相伴而生：地鐵塌方、地鐵出軌、信號故障、隧道漏水、扶梯逆行……任何“事故”在地鐵這個幽暗封閉的環境下都會被上升為“災難”，故地鐵安防應該提升到一個戰略的角度去思考。

　　地鐵特殊需求分析

　　地鐵視頻圖像系統不同于其他行業的安防系統，要求有更高的可靠性和穩定性，需要從多個方面進行思考。

　　·信息共享：地鐵視頻監控系統一直有運營業務和安防兩方面的需求，由于關注的內容不同，管理要求也不同。以往，通常是建立兩套獨立的系統，相互不干擾，獨立管理。但同時運營和公安又要做到多部門監管和信息共享，待發生重大事故時，公安等部門可第一時間進行協同指揮。

　　·防震防磁防塵：地鐵對監控設備的環境要求要遠遠高于其他行業，因為車輛的運行導致車站內的監控攝像機震動得非常嚴重，所以要求攝像機的抗震動能力要非常強。并且由于地鐵的強電磁場對監控設備的要求也極其苛刻。而且還要注意到注意防塵，因為列車運行時的粉塵將會影響設備的正常工作

　　·冗余設計：包括平臺冗余設計、網絡冗余設計、存儲系統的冗余設計等多個方面，確保系統在任何情況下都可能發揮其應有作用。

　　·可靠性：地鐵線路長，車站多，安防子系統也多，不但需要高度集成，對承載網絡、設備的可靠性也有著很高的要求。

　　·擴容性：由于地鐵線路大都會有支線延長、線路調整等，所以，需要安防產品做到擴容簡單，才能有利于更方便的部署。

　　集成化平臺乃重中之重

　　由于地鐵運行的特殊性，現階段安防系統的建設在多數地鐵里分屬兩大系統：門禁管理和報警屬于綜合監控，視頻監控屬于通信系統，兩者都基于網絡實現功能集成，統一管理，這便要求安防系統也必須提供相應的網絡解決方案。在地鐵視頻監控系統實現數字化和網絡化以后，對于整個系統來說，視頻管理平臺的性能決定了整個系統的運行能力和實施效果。因此一個功能完備、穩定可靠的管理平臺對整個系統來說至關重要。目前的各線有各自獨立的控制中心，各線之間實行單獨運營、單獨管理。而隨著城市軌道交通的發展，軌道交通必將形成一個完整的交通網，需要一個統一的調度和控制中心來對整個軌道交通網進行統籌運營、統籌治理。而對于地鐵視頻監控系統，也需要一個統一的網絡視頻管理平臺，能夠實現對各條線路的視頻監控系統進行統一的管理。由于每條線單獨監控就存在采用的監控設備品牌不統一，編解碼格式不統一，平臺不兼容的問題，這也需要建立一個能支持多種編碼格式，具有開放接口，具有良好兼容性的視頻管理平臺。同時，地鐵視頻網絡化管理中，實現所有的CCTV系統設備由監控中心進行統一的管理，由網管終端統一進行配置是非常有效的維護手段，能夠直觀地通過地鐵CCTV系統管理服務器對所有的CCTV設備進行遠程配置，監控設備的運行狀態，包括設備的工作溫度、電流、電壓、電路的通斷、通道的占用情況，報警信息等。

　　所謂的大安防集成系統，多指以一套平臺為核心，將視頻、門禁、報警以及其他子系統通過一個統一的大平臺軟件進行管理，可在第一時間掌握各系統的信息，并進行互聯互通。在以往的地鐵領域，安防系統各自單一，獨立運行，各系統僅通過開放的接口進行硬件間的共享，不能有效地發揮出集成的優勢。對此泰科集成安防Proximex聯合創始人及首席技術官KenPrayoonCheng表示了自己的憂慮：“由于視頻和報警、門禁分屬不同的系統，盡管在各自的大系統內集成度相對較高，但基于視頻、門禁和報警之間的安防集成聯動則顯得有些薄弱，不能充分發揮安防集成的優勢和工作效率，而效率低下的安防系統所帶來的潛在風險應引起警覺。另外，地鐵不同線路之間的安防信息離散所形成的安防孤島問題也將成為一個隱患。再加上隨著中國城市地鐵線路的改造、擴建、新建工程的增多，新舊系統間的融合、投資成本浪費等問題也逐漸浮出水面。”但隨著地鐵需求的進一步深化和提高、技術的發展、以及廠家對地鐵安防需求的進一步了解，這個局面將會越來越樂觀，相信完全的協作的局面將很快到來。

　　實際上，與地鐵安防相關的系統不只是視頻、門禁和報警，像設備監控系統、消防報警系統、數據傳輸平臺和信息播報系統等相關系統都應是地鐵智能化(弱電)系統的一部分。隨著用戶對安防的日益重視，整體安防系統的集成已經成為一個趨勢，在一些地鐵項目中也得到應用。并且，正是由于地鐵安防系統集成涉及眾多子系統，因此，只有在各系統協調的情況下，進行深度集成，才能滿足軌道交通發展對安防系統的要求。與此同時，地鐵安防系統固然在朝開放和集成化發展，但其可能是不同廠家提供的產品來組成系統，這需要各廠家的產品通過統一的接口來實現各產品之間的對接，完成各系統的集成，因此產品的開放性和兼容性很重要。相信，待到各系統真正解決了系統兼容和協議問題，系統真正集成的時代會加快到來。

　　高清監控仍是大頭

　　地鐵安防主要包括視頻監控系統、門禁系統、防盜報警系統和智能視頻分析。而視頻監控系統是核心部分，占到了70%～80%。同時，對于軌道交通而言，采用高清監控實現更精確、更高效視頻應用，顯然是非常迫切的。這不僅僅是要實現高清的實時監控與錄像存儲，同時也是智能監控的需求。圖像越清晰，智能分析的準確性以及效率也就越高。當然，要部署高清監控，必須基于網絡化架構。所以當視頻監控的安裝位置涉及全線車站、車輛段、列車內、停車場、主變電所、管理用房、出入口、票務室、銀行等各個環節，要實現這些監控點的靈活部署，并很便捷地接入控制中心，網絡化是最佳的方案。

　　軌道交通將有可能因為國家投資政策的傾斜而率先成為高清監控的第一個普及應用市場。

　　由于網絡監控的普及，視頻監控的高清化趨勢非常明顯，而且目前已經得到了越來越多的應用。與傳統D1格式相比，高清能夠提供明顯改善的視頻清晰度、視頻流暢度和視頻圖像的有效性。以目前安防應用較高等級的1080P為例，其分辨率為1920×1080，圖像清晰度是CIF視頻的20倍，是D1視頻的5倍，而且1080P的幀率可以達到60幀/秒或60場/秒，其流暢度是D1和CIF的2倍以上。

　　公安部第三研究所安全防范技術部副研究員何偉表示：“高清系統則對系統提出了更高的要求，僅僅攝像機高清是不行的，還要求傳輸系統和存儲設備都要滿足高清的帶寬要求，顯示設備也要達到高清的指標，一個環節不能滿足要求，就不能達到高清的要求。

　　智能視頻分析：只聞其香，少見其物

　　隨著技術的發展，地鐵安防系統對智能化的要求也在不斷提高，希望把之前的被動安防逐漸轉變為主動安防，從而大大降低對人員及其工作強度的需求，當前，地鐵安全管理已從被動事后補救型發展為比較主動的預見性安全管理，通過智能視頻分析技術實現預警、預防。

　　據相關實驗結果表明，在盯著視頻畫面22分鐘之后，人眼將對視頻畫面里95%以上的活動信息視而不見。因此，傳統視頻監控一直面臨兩個難題：一是軌道交通監控點眾多，客流量大，情況非常復雜，僅僅依靠人力很難對各種突發情況作出及時和正確的反應，這導致大量視頻監控系統只通過錄像存儲起到了事后取證的作用;二是當事件發生后進行調查取證時，難以快速準確地在海量存儲視頻中搜尋出相關事件信息，其需要耗費大量時間和精力。

　　現階段地鐵安防建設基本上都提出了對智能視頻分析的需求，但在大范圍的應用并不多，主要原因是：很多智能視頻分析功能對應用環境有著較高的要求，而且誤報率通常達不到實際應用的需求。“智能技術的應用距我國軌道交通的實際應用還有一定距離，有的還有很長的距離，如：人臉識別、滯留物的檢測報警等，如何面對大型和特大型城市高密度人流實現智能視頻技術，是從業單位需要解決的問題。”公安部第三研究所安全防范技術部副研究員何偉對此表示了深切的擔憂。

　　不過從目前來看，智能視頻分析的一些技術已經可以在實際中進行應用，例如，針對攝像機狀態進行智能檢測的功能，攝像機黑幀檢測、攝像機過度曝光、鏡頭遮擋、圖像模糊、攝像機移位等，這些技術相對成熟，多數情況下能夠取得比較滿意的效果。除此之外，諸如車站人流量定性檢測、人員越線檢測等一些較復雜的功能，其本身也符合地鐵的管理需求，結合現場情況也可取得相應的智能化檢測效果，只是相對復雜一些，應用應更謹慎和嚴密。將智能視頻分析技術運用到地鐵安防系統中，同時結合視頻管理平臺的應用，可極大地提高安防系統的智能化程度

　　地鐵安防升級改造仍是鏡花水月

　　目前新建的地鐵，很多已經開始使用高清攝像機，但是地鐵原有標清視頻監控系統改造進度還是比較慢的。對于一些建設軌道交通較早的城市，已經或正在對安防系統進行改造。由于這些線路均為正常運營的線路，既有系統不能停止運行，因此，這些改造也僅涉及設備的更換，前端設備的增加，并沒有對系統進行根本性的改造。同時，改造的經費也是非常巨大的。要進行比較徹底的改造，一方面要解決經費的問題，另一方面，還要解決技術問題，即如何在不影響系統正常運行的前提下，盡可能利用已經敷設的電纜，采用最新的、最合理的技術，對系統進行升級改造。“政策上，需要政府引導產業布局，加大對地鐵安防的投入;技術上，需要進一步攻關識別、探測等技術;產品上，需要更多的體現穩定性、兼容性。”蘇州科達科技股份有限公司產品推廣經理張飛飛對此頗有見解。

　　杭州海康威視數字技術股份有限公司智能交通事業部行業經理任鈞表示：“如果改造使用高清攝像機，必會帶來很多問題，如高清視頻傳輸、大容量存儲、高清功能應用等，都是原有系統無法滿足的。相對標清而言，高清視頻改造需要更大的財力投入，也就需要政府的更多支持。安防行業解決方案提供商需要做出優化的方案，深入地鐵行業發展需要，推進地鐵安防系統改造，為整個地鐵行業的穩定發展作出貢獻。

　　結語

　　地鐵作為城市交通的動脈，縮短了時間與空間的距離，成為許多大城市緩解交通擁堵的重要交通工具。近年來，地鐵綜合安防系統需求旺盛，大大推動了其在國內的發展。但我們注意到，地鐵安防建設在新技術的應用上仍有些“保守”，對于日益嚴峻的安全形勢，“以不變應萬變”是愚昧的!安全建設沒有終點!地鐵綜合安防系統建設如何能控制投資成本、使之節能并對全系統運營維護管理更加行之有效和全方位提升地鐵服務質量，都將值得我們再去探索和深思。

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