安防報(bào)警系統(tǒng)在上海軌道交通的應(yīng)用

　　引 言

　　隨著中國(guó)城市化進(jìn)程的加快，城市人口急劇增加，城市交通承受的壓力越來(lái)越大。軌道交通由于其運(yùn)量大、速度快、準(zhǔn)時(shí)準(zhǔn)點(diǎn)、安全性高等特點(diǎn)成為各大城市緩和與改善城市交通緊張的優(yōu)先選擇。截至2009年底我國(guó)已有10個(gè)城市33條城市軌道線路開(kāi)通，運(yùn)營(yíng)里程達(dá)到933公里，其中800多公里都在過(guò)去10年間建成。

　　縱觀全球軌道交通的發(fā)展史，安全防范問(wèn)題一直時(shí)地鐵運(yùn)營(yíng)管理部門和公安部門面臨的最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。從安全防范的角度看，地鐵站不僅需要配備足夠的警力，以有效處置突發(fā)事件。更重要的是，地鐵人員流動(dòng)性大、人員復(fù)雜又是地下空間，封閉、不透明，這些特征決定了地鐵需要建設(shè)和配備先進(jìn)的安防系統(tǒng)，從而更好的做到事前預(yù)警、事中處理、事后取證的全過(guò)程安防保障。

　　2010年為確保上海世博會(huì)的順利召開(kāi)，上海軌道交通建立了多級(jí)的安防報(bào)警系統(tǒng)，是軌道交通安全防范系統(tǒng)中最重要的一個(gè)組成部分，它能夠在第一時(shí)間以圖像、文字形式告知管理、維護(hù)和保安人員現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的情況，使各相關(guān)部門及時(shí)有效的做出快速反映，為處理事故提供切實(shí)依據(jù)。本文以上海軌道交通為例，闡述了安防報(bào)警系統(tǒng)在軌道交通中的應(yīng)用。

　　系統(tǒng)架構(gòu)

　　上海軌道交通安防報(bào)警系統(tǒng)是一個(gè)非常龐大的系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)可分為三級(jí)：

　　第一級(jí)：由車站的報(bào)警探測(cè)器、報(bào)警主機(jī)、報(bào)警服務(wù)器等設(shè)備組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)置、報(bào)警信號(hào)的采集、站內(nèi)視頻聯(lián)動(dòng)、報(bào)警信息上傳等功能。

　　第二級(jí)：各線路控制中心為第二級(jí)，通過(guò)通信傳輸系統(tǒng)與第一級(jí)建立通信，采集車站的報(bào)警信號(hào)，實(shí)現(xiàn)中心視頻聯(lián)動(dòng)功能，通過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò)向上級(jí)中心上傳報(bào)警信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)線路報(bào)警設(shè)備的管理，達(dá)到整個(gè)線路的報(bào)警監(jiān)控功能。

　　第三級(jí)為公安指揮中心和其他的上層管理中心，通過(guò)上層網(wǎng)或?qū)Ｓ脗鬏斁W(wǎng)接收各線路控制中心上傳的報(bào)警信號(hào)，實(shí)現(xiàn)報(bào)警聯(lián)動(dòng)，進(jìn)行應(yīng)急指揮。

　　車站級(jí)

　　車站級(jí)安防報(bào)警系統(tǒng)從功能上劃分通常有四部分組成：前端探測(cè)系統(tǒng)、信號(hào)傳輸系統(tǒng)、信號(hào)控制系統(tǒng)以及警情顯示和記錄系統(tǒng)組成。其系統(tǒng)構(gòu)成圖如圖2。

　　前端探測(cè)系統(tǒng)

　　本系統(tǒng)前端探測(cè)裝置包括主動(dòng)紅外雙光束探測(cè)器、紅外/微波雙鑒探測(cè)器、報(bào)警按鈕。用于探測(cè)非法入侵等警情，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。

　　主動(dòng)紅外雙光束探測(cè)器：探測(cè)器是以單片機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，采用多束主動(dòng)紅外線探測(cè)的工作原理，再輔以光學(xué)系統(tǒng)，防范一個(gè)平面。它最明顯的特征是由發(fā)射端主動(dòng)發(fā)射紅外線，由接收端接收紅外線，形成紅外線的網(wǎng)狀。這種探測(cè)器能夠?qū)θ肭治镞M(jìn)行主動(dòng)的防范，不會(huì)因小寵物的穿越或氣候的影響而產(chǎn)生誤報(bào)警情，從而最大的限度降低了誤報(bào)率。

　　為了探測(cè)是否有人非法侵入地鐵隧道淺埋式出入口，本系統(tǒng)在隧道出入口上下行各設(shè)置主動(dòng)紅外雙光束探測(cè)器5套。

　　被動(dòng)紅外/微波雙鑒探測(cè)器：被動(dòng)紅外探測(cè)是將入射的紅外輻射信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)輸出的器件。紅外輻射是波長(zhǎng)介于可見(jiàn)光與微波之間的電磁波，人眼察覺(jué)不到。要察覺(jué)這種輻射的存在并測(cè)量其強(qiáng)弱，必須把它轉(zhuǎn)變成可以察覺(jué)和測(cè)量的其他物理量。一般說(shuō)來(lái)，紅外輻射照射物體所引起的任何效應(yīng)，只要效果可以測(cè)量而且足夠靈敏，均可用來(lái)度量紅外輻射的強(qiáng)弱?，F(xiàn)代紅外探測(cè)器所利用的主要是紅外熱效應(yīng)和光電效應(yīng)。這些效應(yīng)的輸出大都是電量，或者可用適當(dāng)?shù)姆椒ㄞD(zhuǎn)變成電量。

　　為了克服單一技術(shù)探測(cè)器的缺陷，通常將兩種不同技術(shù)原理的探測(cè)器整合在一起，只有當(dāng)兩種探測(cè)技術(shù)的傳感器都探測(cè)到人體移動(dòng)時(shí)才報(bào)警的探測(cè)器稱為雙鑒探測(cè)器。微波與被動(dòng)紅外兩種方法探測(cè)，并經(jīng)過(guò)模糊邏輯數(shù)碼分析，排除種種普通探測(cè)器無(wú)法克服的干擾，只對(duì)人體移動(dòng)作出報(bào)警，杜絕誤報(bào)漏報(bào)，性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出無(wú)微波功能的各種紅外探測(cè)器。此外，微波探測(cè)穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng)，最大可覆蓋范圍更加寬遠(yuǎn)，并可予以視區(qū)成型設(shè)置。

　　本系統(tǒng)在車站編碼室安裝1套被動(dòng)式紅外/微波雙鑒探測(cè)器。

　　報(bào)警按鈕：報(bào)警按鈕是安防系統(tǒng)中的一個(gè)設(shè)備類型，當(dāng)有緊急情況發(fā)生的時(shí)候，人員手動(dòng)按下報(bào)警按鈕，向報(bào)警主機(jī)報(bào)告有特殊情況。本系統(tǒng)在車控室、編碼室和客服中心均安裝了1套報(bào)警按鈕。

　　信號(hào)傳輸系統(tǒng)

　　信號(hào)傳輸系統(tǒng)是報(bào)警信號(hào)傳輸通道。就是把探測(cè)器中的探測(cè)信號(hào)送到報(bào)警控制主機(jī)去進(jìn)行處理、判別，確認(rèn)“有”“無(wú)”入侵行為。探測(cè)電信號(hào)的傳輸通常有兩種方法：有線傳輸和無(wú)線傳輸。本系統(tǒng)采用有線傳輸。

　　有線傳輸是將探測(cè)器的信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線傳送給控制器。根據(jù)控制器與探測(cè)器之間采用并行傳輸還是串行傳輸?shù)姆绞讲煌x用不同的線制。一般有多線制、總線制和混合式三種方式。本系統(tǒng)綜合實(shí)際情況，采用混合制方式，有總線也有分線制連接。由于隧道口離報(bào)警控制主機(jī)較遠(yuǎn)，且隧道內(nèi)電磁干擾比較嚴(yán)重，本系統(tǒng)采用I/O模塊采集現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警信號(hào)將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)以太網(wǎng)光端機(jī)和光纜傳輸?shù)娇刂茩C(jī)房。

　　信號(hào)控制系統(tǒng)

　　控制部分是整個(gè)系統(tǒng)的“心臟”和“大腦”，是實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)功能的指揮中心。這個(gè)工作由報(bào)警控制主機(jī)和車站視頻服務(wù)器共同實(shí)現(xiàn)。

　　報(bào)警控制主機(jī)直接接收來(lái)自入侵探測(cè)器發(fā)出的開(kāi)關(guān)報(bào)警信號(hào)，發(fā)出聲光報(bào)警并指示入侵發(fā)生的部位。聲光報(bào)警信號(hào)能保持到手動(dòng)復(fù)位，如果再有入侵信號(hào)。且報(bào)警控制主機(jī)有防破壞功能，當(dāng)連接入侵探測(cè)器和控制主機(jī)的傳輸線發(fā)生斷路、短路或并接其它負(fù)載時(shí)能發(fā)出聲光報(bào)警故障信號(hào)外，還能通過(guò)聯(lián)動(dòng)控制器聯(lián)動(dòng)頻閃燈等。報(bào)警信號(hào)能保持到引起報(bào)警的原因排除后，才能實(shí)現(xiàn)復(fù)位。

　　此外報(bào)警控制主機(jī)能向與該機(jī)接口的全部探測(cè)器提供直流工作電壓。(當(dāng)前端入侵探測(cè)器過(guò)多，過(guò)遠(yuǎn)時(shí)，也可單獨(dú)向前端探測(cè)器供電)。

　　報(bào)警控制主機(jī)具有對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行自檢，檢查系統(tǒng)各個(gè)部分的工作狀態(tài)是否處于正常工作狀態(tài)。報(bào)警控制主機(jī)具有備用電源。當(dāng)主電源斷電時(shí)能自動(dòng)切換到備用電源上，而當(dāng)主電源恢復(fù)后又能自動(dòng)恢復(fù)主電源供電。切換時(shí)控制器仍能正常工作，不產(chǎn)生誤報(bào)。備用電源應(yīng)能滿足系統(tǒng)要求，并可連續(xù)工作24小時(shí)以上。

　　報(bào)警控制主機(jī)通過(guò)網(wǎng)線與車站二層交換機(jī)相連，將報(bào)警信息通過(guò)以太網(wǎng)和傳輸系統(tǒng)上傳至車站視頻服務(wù)器和控制中心網(wǎng)管終端，車站視頻服務(wù)器接收?qǐng)?bào)警信號(hào)后，實(shí)現(xiàn)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)功能。

　　警情顯示和記錄系統(tǒng)

　　當(dāng)探測(cè)到入侵情況，觸發(fā)相應(yīng)的聲光報(bào)警裝置和輔助照明燈，車站安防視頻服務(wù)器接收?qǐng)?bào)警主機(jī)傳送的報(bào)警信號(hào)，控制視頻矩陣將相應(yīng)區(qū)域的攝像機(jī)畫面切換到安防分控點(diǎn)的監(jiān)視器上，設(shè)置在中心的報(bào)警系統(tǒng)網(wǎng)管服務(wù)器記錄詳細(xì)的報(bào)警信息，配置的打印機(jī)可打印報(bào)警記錄。

　　線路中心級(jí)

　　在各線路中心設(shè)置安防管理服務(wù)器(可與視頻管理服務(wù)器合用)，安防管理服務(wù)器接收車站安防服務(wù)器上傳的報(bào)警信號(hào)，啟動(dòng)報(bào)警預(yù)案，將車站相關(guān)視頻畫面切換到調(diào)度大廳指定監(jiān)視器上，并疊加報(bào)警字符提醒相關(guān)管理調(diào)度人員注意。中心安防服務(wù)器同時(shí)還需按照《上海軌道交通基本網(wǎng)絡(luò)電視監(jiān)控和安防系統(tǒng)接口與協(xié)議》將車站的報(bào)警信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)指令傳送到應(yīng)急指揮中心、各公安分控等相關(guān)上層指揮中心。

　　各線路中心還設(shè)有報(bào)警系統(tǒng)的網(wǎng)管服務(wù)器，用于報(bào)警系統(tǒng)的管理、報(bào)警信號(hào)的記錄和查詢，便于維護(hù)人員對(duì)全線報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行管理。

　　上層中心級(jí)

　　上層中心包括應(yīng)急指揮中心、軌道公安指揮中心、各派出所公安分控中心等各級(jí)指揮中心。上層各中心與各線路控制中心服務(wù)器之間均按照《上海軌道交通基本網(wǎng)絡(luò)電視監(jiān)控和安防系統(tǒng)接口與協(xié)議》規(guī)定的信令格式進(jìn)行的通訊，調(diào)用報(bào)警聯(lián)動(dòng)預(yù)案，從而實(shí)現(xiàn)上層各中心對(duì)各線路視頻和安防監(jiān)控系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)用管理，為各中心的指揮調(diào)度、領(lǐng)導(dǎo)決策、突發(fā)事件處理等提供了及時(shí)可靠的視頻監(jiān)控資料。

　　報(bào)警控制流程及接口

　　報(bào)警的控制流程及接口如圖3。

　　車站報(bào)警控制

　　本系統(tǒng)在隧道淺埋段出入口處，在隧道內(nèi)的側(cè)壁上下行兩側(cè)不同高度和位置各安裝5組主動(dòng)式紅外探測(cè)器，從軌面以上0.2米至1.5米，安排3對(duì)紅外探測(cè)器，另外2套安裝在車頂附近)，并各配套設(shè)置輔助照明燈和聲光報(bào)警器1套。報(bào)警信號(hào)、控制信號(hào)等通過(guò)以太網(wǎng)光端機(jī)和光纜接入就近車站報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)。當(dāng)5組紅外探測(cè)器陸續(xù)檢測(cè)到有

　　物體進(jìn)入隧道時(shí)，車站安防服務(wù)器通過(guò)預(yù)設(shè)程序正確可靠地自動(dòng)判斷該物體是列車在正常通行還是人員的出入。當(dāng)判斷是人員的出入時(shí)，安防服務(wù)器立刻觸發(fā)現(xiàn)場(chǎng)的聲光聯(lián)動(dòng)，同時(shí)將入侵報(bào)警信號(hào)通I/O模塊提供給報(bào)警主機(jī)，同時(shí)將報(bào)警信號(hào)發(fā)送給車站視頻矩陣，將對(duì)應(yīng)設(shè)置在隧道口的攝像機(jī)圖像聯(lián)動(dòng)切換至車站安防分控點(diǎn)的視頻圖像監(jiān)視器上，并給予聲、光報(bào)警的提示。

　　車站編碼室安裝被動(dòng)式紅外/微波雙鑒探測(cè)器。探測(cè)器可根據(jù)運(yùn)營(yíng)管理需要設(shè)防或撤防，并配套設(shè)置輔助照明燈和聲光報(bào)警器各1臺(tái)。在設(shè)防狀態(tài)下，一旦有移動(dòng)物體的進(jìn)入被探測(cè)到，立即將報(bào)警信號(hào)送到報(bào)警控制主機(jī)，報(bào)警控制主機(jī)再轉(zhuǎn)發(fā)至車站安防服務(wù)器，該房間內(nèi)的輔助照明燈自動(dòng)打開(kāi)，設(shè)置于該房間內(nèi)的攝像機(jī)圖像聯(lián)動(dòng)切換至車站安防分控點(diǎn)的視頻圖像監(jiān)視器上，并觸發(fā)聲光報(bào)警裝置。

　　在如客服中心、車站安防分控點(diǎn)等重點(diǎn)安全場(chǎng)所隱蔽處安置緊急按鈕，若是按下報(bào)警按鈕，對(duì)應(yīng)場(chǎng)所的攝像機(jī)的圖像聯(lián)動(dòng)切換至車站安防分控點(diǎn)的視頻圖像監(jiān)視器上，并同時(shí)給予值班人員有聲音和顯示的提示。所有的報(bào)警信息均上傳至在控制中心、應(yīng)急中心、公安分控和軌道分局等處。

　　車站安防視頻服務(wù)器主要完成以下功能：

　　采集報(bào)警主機(jī)送來(lái)的報(bào)警源信號(hào);

　　對(duì)隧道口紅外探測(cè)器報(bào)警進(jìn)行物體判斷;

　　轉(zhuǎn)換報(bào)警信號(hào)，根據(jù)預(yù)設(shè)預(yù)案控制視頻矩陣進(jìn)行視頻聯(lián)動(dòng);

　　將報(bào)警信號(hào)通過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò)送線路控制中心(中心報(bào)警聯(lián)動(dòng))。

　　線路中心報(bào)警控制

　　控制中心安防管理服務(wù)器通過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò)接收車站安防服務(wù)器上傳的報(bào)警信號(hào)，根據(jù)預(yù)設(shè)的報(bào)警預(yù)案向車站安防視頻服務(wù)器發(fā)送切換控制指令，同時(shí)控制數(shù)字視頻編解碼系統(tǒng)和中心視頻矩陣進(jìn)行視頻聯(lián)動(dòng)，將相應(yīng)的攝像機(jī)視頻信號(hào)切換到中心指定監(jiān)視器上，并在畫面上疊加報(bào)警信息。

　　控制中心安防視頻服務(wù)器主要有以下功能：

　　管理報(bào)警預(yù)案;

　　接收車站安防服務(wù)器發(fā)送的報(bào)警信息，進(jìn)行記錄并啟動(dòng)報(bào)警預(yù)案;

　　報(bào)警預(yù)案啟動(dòng)后，發(fā)出聲光報(bào)警，

　　提醒操作員，報(bào)警字符疊加在屏幕上，直到操作員確認(rèn);

　　當(dāng)多個(gè)報(bào)警同時(shí)來(lái)到時(shí)，報(bào)警圖像將滾動(dòng)顯示，報(bào)警字符將跟隨圖像滾動(dòng);

　　出現(xiàn)聯(lián)動(dòng)圖像的監(jiān)視器將被鎖定，直到操作員確認(rèn)所有報(bào)警后才解鎖;

　　根據(jù)要求向公安分控中心、應(yīng)急中心COCC等上層網(wǎng)主動(dòng)發(fā)送指定報(bào)警信號(hào)。

　　上層中心報(bào)警控制

　　上層中心安防視頻服務(wù)器通過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò)接收控制中心安防視頻服務(wù)器上傳的報(bào)警信號(hào)，根據(jù)預(yù)設(shè)的報(bào)警預(yù)案向控制中心安防視頻服務(wù)器發(fā)送切換控制指令，同時(shí)控制分控中心視頻矩陣進(jìn)行視頻聯(lián)動(dòng)，將相應(yīng)的攝像機(jī)視頻信號(hào)切換到中心指定監(jiān)視器上，并啟動(dòng)聲光報(bào)警。

　　上層中心安防視頻服務(wù)器主要有以下功能：

　　管理報(bào)警預(yù)案;

　　接收控制中心安防服務(wù)器發(fā)送的報(bào)警信息，進(jìn)行記錄并啟動(dòng)報(bào)警預(yù)案;

　　報(bào)警預(yù)案啟動(dòng)后，發(fā)出聲光報(bào)警，提醒操作員，報(bào)警字符疊加在屏幕上，直到操作員確認(rèn);

　　當(dāng)多個(gè)報(bào)警同時(shí)來(lái)到時(shí)，報(bào)警圖像將滾動(dòng)顯示，報(bào)警字符將跟隨圖像滾動(dòng);

　　出現(xiàn)聯(lián)動(dòng)圖像的監(jiān)視器將被鎖定，直到操作員確認(rèn)所有報(bào)警后才解鎖。

　　上層中心還配置有安防系統(tǒng)電子地圖，可通過(guò)該軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)所轄車站安防報(bào)警系統(tǒng)的管理、報(bào)警顯示等功能，為管理指揮人員提供直觀的報(bào)警地理信息。

　　結(jié)束語(yǔ)

　　上海地鐵安防報(bào)警系統(tǒng)采用多級(jí)報(bào)警管理及與視頻系統(tǒng)無(wú)縫聯(lián)接的結(jié)合架構(gòu)，是將傳統(tǒng)的報(bào)警系統(tǒng)與視頻技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和軟件技術(shù)的有機(jī)融合，性能可靠、擴(kuò)展簡(jiǎn)單、功能先進(jìn)、操作方便，具有以下特點(diǎn)：

　　報(bào)警及時(shí)準(zhǔn)確可靠;

　　與視頻系統(tǒng)融合，實(shí)現(xiàn)視頻聯(lián)動(dòng);

　　具有報(bào)警智能分析功能，避免誤報(bào)漏報(bào);

　　靈活的報(bào)警預(yù)案設(shè)置;

　　采用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和模塊化設(shè)計(jì)，便于系統(tǒng)的擴(kuò)展。

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和安防技術(shù)的發(fā)展，地鐵的安防報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)化、智能化、數(shù)字化等方面不斷完善，建設(shè)具有地鐵安防特點(diǎn)的數(shù)字安防集成平臺(tái)，融合多種報(bào)警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、數(shù)字視頻系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、旅客信息系統(tǒng)等多系統(tǒng)，以滿足系統(tǒng)大型化、管理多元化、需求差異化、功能多樣化的發(fā)展需求。