安防報警系統(tǒng)在上海軌道交通的應用

　　引 言

　　隨著中國城市化進程的加快，城市人口急劇增加，城市交通承受的壓力越來越大。軌道交通由于其運量大、速度快、準時準點、安全性高等特點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年底我國已有10個城市33條城市軌道線路開通，運營里程達到933公里，其中800多公里都在過去10年間建成。

　　縱觀全球軌道交通的發(fā)展史，安全防范問題一直時地鐵運營管理部門和公安部門面臨的最嚴峻的挑戰(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，地鐵人員流動性大、人員復雜又是地下空間，封閉、不透明，這些特征決定了地鐵需要建設(shè)和配備先進的安防系統(tǒng)，從而更好的做到事前預警、事中處理、事后取證的全過程安防保障。

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

　　系統(tǒng)架構(gòu)

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

　　第一級：由車站的報警探測器、報警主機、報警服務(wù)器等設(shè)備組成，實現(xiàn)對報警系統(tǒng)的設(shè)置、報警信號的采集、站內(nèi)視頻聯(lián)動、報警信息上傳等功能。

　　第二級：各線路控制中心為第二級，通過通信傳輸系統(tǒng)與第一級建立通信，采集車站的報警信號，實現(xiàn)中心視頻聯(lián)動功能，通過傳輸網(wǎng)絡(luò)向上級中心上傳報警信號，并實現(xiàn)對整個線路報警設(shè)備的管理，達到整個線路的報警監(jiān)控功能。

　　第三級為公安指揮中心和其他的上層管理中心，通過上層網(wǎng)或?qū)Ｓ脗鬏斁W(wǎng)接收各線路控制中心上傳的報警信號，實現(xiàn)報警聯(lián)動，進行應急指揮。

　　車站級

　　車站級安防報警系統(tǒng)從功能上劃分通常有四部分組成：前端探測系統(tǒng)、信號傳輸系統(tǒng)、信號控制系統(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。

　　前端探測系統(tǒng)

　　本系統(tǒng)前端探測裝置包括主動紅外雙光束探測器、紅外/微波雙鑒探測器、報警按鈕。用于探測非法入侵等警情，產(chǎn)生報警信號。

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

　　為了探測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)置主動紅外雙光束探測器5套。

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

　　為了克服單一技術(shù)探測器的缺陷，通常將兩種不同技術(shù)原理的探測器整合在一起，只有當兩種探測技術(shù)的傳感器都探測到人體移動時才報警的探測器稱為雙鑒探測器。微波與被動紅外兩種方法探測，并經(jīng)過模糊邏輯數(shù)碼分析，排除種種普通探測器無法克服的干擾，只對人體移動作出報警，杜絕誤報漏報，性能遠遠超出無微波功能的各種紅外探測器。此外，微波探測穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強，最大可覆蓋范圍更加寬遠，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套被動式紅外/微波雙鑒探測器。

　　報警按鈕：報警按鈕是安防系統(tǒng)中的一個設(shè)備類型，當有緊急情況發(fā)生的時候，人員手動按下報警按鈕，向報警主機報告有特殊情況。本系統(tǒng)在車控室、編碼室和客服中心均安裝了1套報警按鈕。

　　信號傳輸系統(tǒng)

　　信號傳輸系統(tǒng)是報警信號傳輸通道。就是把探測器中的探測信號送到報警控制主機去進行處理、判別，確認“有”“無”入侵行為。探測電信號的傳輸通常有兩種方法：有線傳輸和無線傳輸。本系統(tǒng)采用有線傳輸。

　　有線傳輸是將探測器的信號通過導線傳送給控制器。根據(jù)控制器與探測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。由于隧道口離報警控制主機較遠，且隧道內(nèi)電磁干擾比較嚴重，本系統(tǒng)采用I/O模塊采集現(xiàn)場報警信號將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過以太網(wǎng)光端機和光纜傳輸?shù)娇刂茩C房。

　　信號控制系統(tǒng)

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

　　報警控制主機直接接收來自入侵探測器發(fā)出的開關(guān)報警信號，發(fā)出聲光報警并指示入侵發(fā)生的部位。聲光報警信號能保持到手動復位，如果再有入侵信號。且報警控制主機有防破壞功能，當連接入侵探測器和控制主機的傳輸線發(fā)生斷路、短路或并接其它負載時能發(fā)出聲光報警故障信號外，還能通過聯(lián)動控制器聯(lián)動頻閃燈等。報警信號能保持到引起報警的原因排除后，才能實現(xiàn)復位。

　　此外報警控制主機能向與該機接口的全部探測器提供直流工作電壓。(當前端入侵探測器過多，過遠時，也可單獨向前端探測器供電)。

　　報警控制主機具有對控制系統(tǒng)進行自檢，檢查系統(tǒng)各個部分的工作狀態(tài)是否處于正常工作狀態(tài)。報警控制主機具有備用電源。當主電源斷電時能自動切換到備用電源上，而當主電源恢復后又能自動恢復主電源供電。切換時控制器仍能正常工作，不產(chǎn)生誤報。備用電源應能滿足系統(tǒng)要求，并可連續(xù)工作24小時以上。

　　報警控制主機通過網(wǎng)線與車站二層交換機相連，將報警信息通過以太網(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)器接收報警信號后，實現(xiàn)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)動功能。

　　警情顯示和記錄系統(tǒng)

　　當探測到入侵情況，觸發(fā)相應的聲光報警裝置和輔助照明燈，車站安防視頻服務(wù)器接收報警主機傳送的報警信號，控制視頻矩陣將相應區(qū)域的攝像機畫面切換到安防分控點的監(jiān)視器上，設(shè)置在中心的報警系統(tǒng)網(wǎng)管服務(wù)器記錄詳細的報警信息，配置的打印機可打印報警記錄。

　　線路中心級

　　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)器上傳的報警信號，啟動報警預案，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》將車站的報警信號轉(zhuǎn)換為標準指令傳送到應急指揮中心、各公安分控等相關(guān)上層指揮中心。

　　各線路中心還設(shè)有報警系統(tǒng)的網(wǎng)管服務(wù)器，用于報警系統(tǒng)的管理、報警信號的記錄和查詢，便于維護人員對全線報警系統(tǒng)進行管理。

　　上層中心級

　　上層中心包括應急指揮中心、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)定的信令格式進行的通訊，調(diào)用報警聯(lián)動預案，從而實現(xiàn)上層各中心對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)導決策、突發(fā)事件處理等提供了及時可靠的視頻監(jiān)控資料。

　　報警控制流程及接口

　　報警的控制流程及接口如圖3。

　　車站報警控制

　　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組主動式紅外探測器，從軌面以上0.2米至1.5米，安排3對紅外探測器，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警器1套。報警信號、控制信號等通過以太網(wǎng)光端機和光纜接入就近車站報警監(jiān)控系統(tǒng)。當5組紅外探測器陸續(xù)檢測到有

　　物體進入隧道時，車站安防服務(wù)器通過預設(shè)程序正確可靠地自動判斷該物體是列車在正常通行還是人員的出入。當判斷是人員的出入時，安防服務(wù)器立刻觸發(fā)現(xiàn)場的聲光聯(lián)動，同時將入侵報警信號通I/O模塊提供給報警主機，同時將報警信號發(fā)送給車站視頻矩陣，將對應設(shè)置在隧道口的攝像機圖像聯(lián)動切換至車站安防分控點的視頻圖像監(jiān)視器上，并給予聲、光報警的提示。

　　車站編碼室安裝被動式紅外/微波雙鑒探測器。探測器可根據(jù)運營管理需要設(shè)防或撤防，并配套設(shè)置輔助照明燈和聲光報警器各1臺。在設(shè)防狀態(tài)下，一旦有移動物體的進入被探測到，立即將報警信號送到報警控制主機，報警控制主機再轉(zhuǎn)發(fā)至車站安防服務(wù)器，該房間內(nèi)的輔助照明燈自動打開，設(shè)置于該房間內(nèi)的攝像機圖像聯(lián)動切換至車站安防分控點的視頻圖像監(jiān)視器上，并觸發(fā)聲光報警裝置。

　　在如客服中心、車站安防分控點等重點安全場所隱蔽處安置緊急按鈕，若是按下報警按鈕，對應場所的攝像機的圖像聯(lián)動切換至車站安防分控點的視頻圖像監(jiān)視器上，并同時給予值班人員有聲音和顯示的提示。所有的報警信息均上傳至在控制中心、應急中心、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：

　　采集報警主機送來的報警源信號;

　　對隧道口紅外探測器報警進行物體判斷;

　　轉(zhuǎn)換報警信號，根據(jù)預設(shè)預案控制視頻矩陣進行視頻聯(lián)動;

　　將報警信號通過傳輸網(wǎng)絡(luò)送線路控制中心(中心報警聯(lián)動)。

　　線路中心報警控制

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

　　控制中心安防視頻服務(wù)器主要有以下功能：

　　管理報警預案;

　　接收車站安防服務(wù)器發(fā)送的報警信息，進行記錄并啟動報警預案;

　　報警預案啟動后，發(fā)出聲光報警，

　　提醒操作員，報警字符疊加在屏幕上，直到操作員確認;

　　當多個報警同時來到時，報警圖像將滾動顯示，報警字符將跟隨圖像滾動;

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

　　根據(jù)要求向公安分控中心、應急中心COCC等上層網(wǎng)主動發(fā)送指定報警信號。

　　上層中心報警控制

　　上層中心安防視頻服務(wù)器通過傳輸網(wǎng)絡(luò)接收控制中心安防視頻服務(wù)器上傳的報警信號，根據(jù)預設(shè)的報警預案向控制中心安防視頻服務(wù)器發(fā)送切換控制指令，同時控制分控中心視頻矩陣進行視頻聯(lián)動，將相應的攝像機視頻信號切換到中心指定監(jiān)視器上，并啟動聲光報警。

　　上層中心安防視頻服務(wù)器主要有以下功能：

　　管理報警預案;

　　接收控制中心安防服務(wù)器發(fā)送的報警信息，進行記錄并啟動報警預案;

　　報警預案啟動后，發(fā)出聲光報警，提醒操作員，報警字符疊加在屏幕上，直到操作員確認;

　　當多個報警同時來到時，報警圖像將滾動顯示，報警字符將跟隨圖像滾動;

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

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

　　結(jié)束語

　　上海地鐵安防報警系統(tǒng)采用多級報警管理及與視頻系統(tǒng)無縫聯(lián)接的結(jié)合架構(gòu)，是將傳統(tǒng)的報警系統(tǒng)與視頻技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和軟件技術(shù)的有機融合，性能可靠、擴展簡單、功能先進、操作方便，具有以下特點：

　　報警及時準確可靠;

　　與視頻系統(tǒng)融合，實現(xiàn)視頻聯(lián)動;

　　具有報警智能分析功能，避免誤報漏報;

　　靈活的報警預案設(shè)置;

　　采用標準協(xié)議和模塊化設(shè)計，便于系統(tǒng)的擴展。

　　隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和安防技術(shù)的發(fā)展，地鐵的安防報警系統(tǒng)應在標準化、智能化、數(shù)字化等方面不斷完善，建設(shè)具有地鐵安防特點的數(shù)字安防集成平臺，融合多種報警系統(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。