安防報警系統在上海軌道交通的應用

　　引 言

　　隨著(zhù)中國城市化進(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。軌道交通由于其運量大、速度快、準時(shí)準點(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年底我國已有10個(gè)城市33條城市軌道線(xiàn)路開(kāi)通，運營(yíng)里程達到933公里，其中800多公里都在過(guò)去10年間建成。

　　縱觀(guān)全球軌道交通的發(fā)展史，安全防范問(wèn)題一直時(shí)地鐵運營(yíng)管理部門(mén)和公安部門(mén)面臨的最嚴峻的挑戰。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和配備先進(jìn)的安防系統，從而更好的做到事前預警、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的安防報警系統，是軌道交通安全防范系統中最重要的一個(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、維護和保安人員現場(chǎng)發(fā)生的情況，使各相關(guān)部門(mén)及時(shí)有效的做出快速反映，為處理事故提供切實(shí)依據。本文以上海軌道交通為例，闡述了安防報警系統在軌道交通中的應用。

　　系統架構

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

　　第一級：由車(chē)站的報警探測器、報警主機、報警服務(wù)器等設備組成，實(shí)現對報警系統的設置、報警信號的采集、站內視頻聯(lián)動(dòng)、報警信息上傳等功能。

　　第二級：各線(xiàn)路控制中心為第二級，通過(guò)通信傳輸系統與第一級建立通信，采集車(chē)站的報警信號，實(shí)現中心視頻聯(lián)動(dòng)功能，通過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò )向上級中心上傳報警信號，并實(shí)現對整個(gè)線(xiàn)路報警設備的管理，達到整個(gè)線(xiàn)路的報警監控功能。

　　第三級為公安指揮中心和其他的上層管理中心，通過(guò)上層網(wǎng)或專(zhuān)用傳輸網(wǎng)接收各線(xiàn)路控制中心上傳的報警信號，實(shí)現報警聯(lián)動(dòng)，進(jìn)行應急指揮。

　　車(chē)站級

　　車(chē)站級安防報警系統從功能上劃分通常有四部分組成：前端探測系統、信號傳輸系統、信號控制系統以及警情顯示和記錄系統組成。其系統構成圖如圖2。

　　前端探測系統

　　本系統前端探測裝置包括主動(dòng)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(dòng)紅外雙光束探測器：探測器是以單片機技術(shù)為基礎，采用多束主動(dòng)紅外線(xiàn)探測的工作原理，再輔以光學(xué)系統，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(xiàn)，由接收端接收紅外線(xiàn)，形成紅外線(xiàn)的網(wǎng)狀。這種探測器能夠對入侵物進(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，本系統在隧道出入口上下行各設置主動(dòng)紅外雙光束探測器5套。

　　被動(dòng)紅外/微波雙鑒探測器：被動(dòng)紅外探測是將入射的紅外輻射信號轉變成電信號輸出的器件。紅外輻射是波長(cháng)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量其強弱，必須把它轉變成可以察覺(jué)和測量的其他物理量。一般說(shuō)來(lái)，紅外輻射照射物體所引起的任何效應，只要效果可以測量而且足夠靈敏，均可用來(lái)度量紅外輻射的強弱?，F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，或者可用適當的方法轉變成電量。

　　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(dòng)時(shí)才報警的探測器稱(chēng)為雙鑒探測器。微波與被動(dòng)紅外兩種方法探測，并經(jīng)過(guò)模糊邏輯數碼分析，排除種種普通探測器無(wú)法克服的干擾，只對人體移動(dòng)作出報警，杜絕誤報漏報，性能遠遠超出無(wú)微波功能的各種紅外探測器。此外，微波探測穩定可靠，抗干擾能力強，最大可覆蓋范圍更加寬遠，并可予以視區成型設置。

　　本系統在車(chē)站編碼室安裝1套被動(dòng)式紅外/微波雙鑒探測器。

　　報警按鈕：報警按鈕是安防系統中的一個(gè)設備類(lèi)型，當有緊急情況發(fā)生的時(shí)候，人員手動(dòng)按下報警按鈕，向報警主機報告有特殊情況。本系統在車(chē)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

　　信號傳輸系統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(jìn)行處理、判別，確認“有”“無(wú)”入侵行為。探測電信號的傳輸通常有兩種方法：有線(xiàn)傳輸和無(wú)線(xiàn)傳輸。本系統采用有線(xiàn)傳輸。

　　有線(xiàn)傳輸是將探測器的信號通過(guò)導線(xiàn)傳送給控制器。根據控制器與探測器之間采用并行傳輸還是串行傳輸的方式不同而選用不同的線(xiàn)制。一般有多線(xiàn)制、總線(xiàn)制和混合式三種方式。本系統綜合實(shí)際情況，采用混合制方式，有總線(xiàn)也有分線(xiàn)制連接。由于隧道口離報警控制主機較遠，且隧道內電磁干擾比較嚴重，本系統采用I/O模塊采集現場(chǎng)報警信號將其轉換為數字信號，通過(guò)以太網(wǎng)光端機和光纜傳輸到控制機房。

　　信號控制系統

　　控制部分是整個(gè)系統的“心臟”和“大腦”，是實(shí)現整個(gè)系統功能的指揮中心。這個(gè)工作由報警控制主機和車(chē)站視頻服務(wù)器共同實(shí)現。

　　報警控制主機直接接收來(lái)自入侵探測器發(fā)出的開(kāi)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(dòng)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(xiàn)發(fā)生斷路、短路或并接其它負載時(shí)能發(fā)出聲光報警故障信號外，還能通過(guò)聯(lián)動(dòng)控制器聯(lián)動(dòng)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(shí)現復位。

　　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(guò)多，過(guò)遠時(shí)，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進(jìn)行自檢，檢查系統各個(gè)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(shí)能自動(dòng)切換到備用電源上，而當主電源恢復后又能自動(dòng)恢復主電源供電。切換時(shí)控制器仍能正常工作，不產(chǎn)生誤報。備用電源應能滿(mǎn)足系統要求，并可連續工作24小時(shí)以上。

　　報警控制主機通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)與車(chē)站二層交換機相連，將報警信息通過(guò)以太網(wǎng)和傳輸系統上傳至車(chē)站視頻服務(wù)器和控制中心網(wǎng)管終端，車(chē)站視頻服務(wù)器接收報警信號后，實(shí)現與視頻監控系統的聯(lián)動(dòng)功能。

　　警情顯示和記錄系統

　　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(chē)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域的攝像機畫(huà)面切換到安防分控點(diǎn)的監視器上，設置在中心的報警系統網(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(xiàn)路中心級

　　在各線(xiàn)路中心設置安防管理服務(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(chē)站安防服務(wù)器上傳的報警信號，啟動(dòng)報警預案，將車(chē)站相關(guān)視頻畫(huà)面切換到調度大廳指定監視器上，并疊加報警字符提醒相關(guān)管理調度人員注意。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 )電視監控和安防系統接口與協(xié)議》將車(chē)站的報警信號轉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(xiàn)路中心還設有報警系統的網(wǎng)管服務(wù)器，用于報警系統的管理、報警信號的記錄和查詢(xún)，便于維護人員對全線(xiàn)報警系統進(jìn)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(xiàn)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 )電視監控和安防系統接口與協(xié)議》規定的信令格式進(jìn)行的通訊，調用報警聯(lián)動(dòng)預案，從而實(shí)現上層各中心對各線(xiàn)路視頻和安防監控系統的統一調用管理，為各中心的指揮調度、領(lǐng)導決策、突發(fā)事件處理等提供了及時(shí)可靠的視頻監控資料。

　　報警控制流程及接口

　　報警的控制流程及接口如圖3。

　　車(chē)站報警控制

　　本系統在隧道淺埋段出入口處，在隧道內的側壁上下行兩側不同高度和位置各安裝5組主動(dòng)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(chē)頂附近)，并各配套設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(guò)以太網(wǎng)光端機和光纜接入就近車(chē)站報警監控系統。當5組紅外探測器陸續檢測到有

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

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

　　在如客服中心、車(chē)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，若是按下報警按鈕，對應場(chǎng)所的攝像機的圖像聯(lián)動(dòng)切換至車(chē)站安防分控點(diǎn)的視頻圖像監視器上，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(chē)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(lái)的報警源信號;

　　對隧道口紅外探測器報警進(jìn)行物體判斷;

　　轉換報警信號，根據預設預案控制視頻矩陣進(jìn)行視頻聯(lián)動(dòng);

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

　　線(xiàn)路中心報警控制

　　控制中心安防管理服務(wù)器通過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò )接收車(chē)站安防服務(wù)器上傳的報警信號，根據預設的報警預案向車(chē)站安防視頻服務(wù)器發(fā)送切換控制指令，同時(shí)控制數字視頻編解碼系統和中心視頻矩陣進(jìn)行視頻聯(lián)動(dòng)，將相應的攝像機視頻信號切換到中心指定監視器上，并在畫(huà)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(chē)站安防服務(wù)器發(fā)送的報警信息，進(jìn)行記錄并啟動(dòng)報警預案;

　　報警預案啟動(dòng)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(gè)報警同時(shí)來(lái)到時(shí)，報警圖像將滾動(dòng)顯示，報警字符將跟隨圖像滾動(dòng);

　　出現聯(lián)動(dòng)圖像的監視器將被鎖定，直到操作員確認所有報警后才解鎖;

　　根據要求向公安分控中心、應急中心COCC等上層網(wǎng)主動(dòng)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(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò )接收控制中心安防視頻服務(wù)器上傳的報警信號，根據預設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(shí)控制分控中心視頻矩陣進(jìn)行視頻聯(lián)動(dòng)，將相應的攝像機視頻信號切換到中心指定監視器上，并啟動(dòng)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(jìn)行記錄并啟動(dòng)報警預案;

　　報警預案啟動(dòng)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(gè)報警同時(shí)來(lái)到時(shí)，報警圖像將滾動(dòng)顯示，報警字符將跟隨圖像滾動(dòng);

　　出現聯(lián)動(dòng)圖像的監視器將被鎖定，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電子地圖，可通過(guò)該軟件實(shí)現對所轄車(chē)站安防報警系統的管理、報警顯示等功能，為管理指揮人員提供直觀(guān)的報警地理信息。

　　結束語(yǔ)

　　上海地鐵安防報警系統采用多級報警管理及與視頻系統無(wú)縫聯(lián)接的結合架構，是將傳統的報警系統與視頻技術(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(jiǎn)單、功能先進(jìn)、操作方便，具有以下特點(diǎn)：

　　報警及時(shí)準確可靠;

　　與視頻系統融合，實(shí)現視頻聯(lián)動(dòng);

　　具有報警智能分析功能，避免誤報漏報;

　　靈活的報警預案設置;

　　采用標準協(xié)議和模塊化設計，便于系統的擴展。

　　隨著(zhù)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應在標準化、智能化、數字化等方面不斷完善，建設具有地鐵安防特點(diǎn)的數字安防集成平臺，融合多種報警系統、門(mén)禁系統、數字視頻系統、地理信息系統、旅客信息系統等多系統，以滿(mǎn)足系統大型化、管理多元化、需求差異化、功能多樣化的發(fā)展需求。