建设现状
智能视频监控系统在平安机场中的应用
《中国安防》 2014/4/24 15:37:00 关键字：智能视频监控,平安机场 浏览量：
近年来，随着社会经济的快速发展，安全防范在社会生活中的重要性日渐凸显。机场作为大量人流和物流的集散中心，需要站在应对当前严峻复杂的空防安全和社会治安形势的角度，强化运行监控体系，持续夯实治安防控的基础。为全面提升机场治安防控和应对突发事件的能力，维护良好的安全生产秩序，确保旅客的安全出行，2013年10月至2014年9月，中国民用航空局在全国民用机场开展为期1年的"平安机场建设"专项行动。此次专项行动要求机场要加强和完善机场公共区域视频监控，实现航站楼公共区域和其他重点部位的视频监控全覆盖、无盲区；加强机场应急处突能力，进一步完善机场处置突发事件机制。
民用机场存在区域范围广、人流分散、集散较快的特性，这些为机场视频监控建设增加了不小的难度。从目前机场行业的建设经验来看，机场监控系统建设的重点不仅在于技术路线的发展和完善，更重要的是对于建设模式及建设思路的选择。鉴于机场空防及运行监管的需要，在"平安机场"安全管理领域引入智能分析系统，使机场监控系统在资源统一接入、设备统一管理、业务高效处理等方面发挥技术优势，使联网监控系统的各个组成部件能够基于统一基础架构并能够紧密配合，以形成深度融合、更加贴近业务需求的机场安全整体解决方案。
一、机场视频监控系统特点
机场作为航空交通运输的重要组成部分，拥有其自身的特点：机场监控点数众多，先前建设完成的几大枢纽机场都具有上千点的规模，众多的点位对于摄像机的类型、安装方式等有着各自不同的具体需求；机场内部门机构众多，安检、边检、海关、公安、运营、行李、交通、指挥中心等各个部门对机场视频监控系统有着相应的使用要求，因此在建设中要立足实际，兼顾不同部门的不同应用需求；机场监控点跨度较大，单航站楼通常就达到几十万平方米，如果算上机场周界，其范围十分广袤，因此需要考虑视频信号的传输、机房的利用、网络资源的使用等情况。机场通常设计有弱电间、分机房、核心机房等，以供弱电系统使用。
二、机场网络视频监控架构
近年来，网络视频监控系统在机场、铁路、地铁等交通建设中得到广泛应用，其主要采用视频编码压缩技术，将模拟视频信号转换为数字视频数据流，利用网络录像机对视频流进行转发和存储，在后端利用成熟的存储技术如DAS、SAN，以实现海量、长期的数据存储。
网络视频监控系统建设是以机场专用的安防系统网络为平台，并依照就近原则，将编码器安装在位于诸多角落的弱电间内，将不同位置的摄像机与各编码器的视频输入口进行连接；在各个汇聚机房内，设置安装NVR服务器和磁盘阵列，以实现对整个系统内所有视频的存储、转发工作，由于对NVR服务器进行集中部署，因此机场适宜采用SAN架构存储；在系统控制中心(或汇聚机房)安装核心程序服务器，可实现对系统的数据库、核心服务的应用；在总控中心配置多台解码器，以实现解码电视墙的实时显示；在其他分控中心或分控室，利用客户端工作站可完成对视频的浏览、控制或回放功能。
图1机场智能视频监控系统结构图
三、机场智能视频监控系统主要分部区域
(一)机场周界
在系统整体设计中，机场周界作为飞行区安全防范的第一道屏障，在安全性上设为最高级别，以对可疑人物或车辆在其周围徘徊、人员攀爬围栏等行为进行盯防。
机场周界长达数十公里，周围环境复杂，部分机场周界甚至穿越河流、山地、公路，如何对机场周界实现有效的智能化监控，是机场安全防范的一个重要环节。随着红外热成像技术的成熟使用，可利用远红外成像与可见光成像一体化昼夜监控设备，并结合运用智能视频分析系统，以提高机场视频监控的性能，提升防卫能力；可利用智能视频分析仪，将设备直接与监控视频系统连接，利用监控中心视频控制平台软件对其进行设置；在机场周界附近可设置虚拟边界，当有不明物体接近或越过周界时，系统会即时发出警报，以提醒安保人员迅速作出判断处理。
(二)候机楼大厅
候机楼大厅人流压力大，是整个航站楼的重点监控区域，该区域设置的视频监控系统需要能够呈现出监控目标的活动细节、衣着、面貌等局部特征。对于视频监控而言，图像清晰度无疑是最关键的特性。图像越清晰，细节越明显，智能等应用业务的准确度也越高。基于这些技术要素使用系统的智能分析功能，可完成对旅客的筛查，对于各类事件可进行分析报警，实现了全智能化管理，有效防止破坏或滋扰事件的发生。在机场候机楼大厅这一典型的智能监控场景中，视频监控系统的建设需重点考虑如下几点需求：
首先是监控区域大、范围广。候机楼大厅场地宽阔，人流密集，要求摄像机的景深大、视场范围广，可随时随地对特定的人或物进行全方位、无死角的重点监看和盯防。
其次是场景光线明暗对比强烈，逆光现象明显。从航站楼的建筑设计上考虑，候机楼采用钢架结构设计，外侧使用全透明的玻璃幕墙，白天太阳光透过玻璃幕墙直射至航站楼内，阳光的直射及大理石地面对光线的反射使摄像机处于强逆光的监控场景之中。由于场景内光线明暗反差较大，因此需要摄像机具备一定程度的宽动态或背光补偿功能。
再次是夜间光照条件不足，监控场景照度不够。多数机场每日凌晨1时至5时为停航时间。在这段时间内，航站楼内人员较少，从节能环保的角度考虑，一般只开启部分照明设施，使得监控场景光照条件相对较差，而此时正处于安全事件高发时段，因此对摄像机的灵敏度和降噪效果要求较高。在低照度的环境中，为对监控场景中活动物体的细节特征和移动轨迹进行准确的捕捉，需要采用低照度高清晰摄像机以实现有效监控。
(三)机场内各个通道
机场内部有些通道是有时间限制进出的，智能视频分析系统可自动启用日程时间安排功能，针对不同时段的进出规定，可自动启用设防功能，避免了使用人工干预。如若一旦有人在通道关闭时段试图闯入，系统会立即联动启用相关报警系统实施报警。针对只允许单向行进的通道，可设置"逆向穿越检测"功能，一旦有人逆向而行，系统将立即发出报警。设置在此区域的视频智能监控系统需具有以下典型功能：
1.前景物体检测
利用固定摄像头监控目标区域时，可从视频中提取图像的形态、颜色等相关信息，确定监控区域内基本的背景模型，并在不同的时间段关注背景模型的变化，再按照实际的检测规则对物体的具体行为作出判断。应用该技术可实现周界检测和对基本行为的有效识别，其中包括对非法闯入、越界、物品消失、物品的遗留等行为的识别。
2.特征模式分析
实施特征模式分析需从视频中提取图像基本特征，如图像的颜色、纹理等，并依据这些特征提取检测物体的基本信息，通过跟踪和关注这些特征的变化以判断所检测物体的行为。此技术的应用可以实现对物体的跟踪与分类、人数的统计等功能。
3.运动模式分析
运动模式分析用于当视频画面中物体形成运动路线后，根据其运动轨迹对物体的行为或性质作出进一步分析和确认。该技术可与前景物体检测相结合，以增强场景的适应性。机场人员可通过检测运动物体的轨迹，实现对拥挤场景下行人逆行、异常加速、打架斗殴等行为的有效监控。
四、机场智能视频监控系统主要功能
随着科技日新月异的发展，视频监控系统正朝着智能化、高清化、自动化方向发展，从而更好地实现对目标物体的自动检测、预警、跟踪、排查等，以为机场筑牢安全防护墙。随着智能视频分析技术的不断成熟，智能视频监控系统被广泛地应用于平安机场建设，其智能化主要体现在以下几个方面：
(一)自动跟踪
系统所采用的全智能化自动跟踪功能跟踪效果稳定，当系统完成对目标物体的检测后可实施自动报警、自动锁定、自动追踪，实现了"无人站"工作模式；此外，系统可完成自动检测、自动录像等功能，节约了大量人力。
图2目标锁定、跟踪
(二)区域入侵检测
在周界和机场内部的一些禁入区域启用区域入侵检测，一旦有非法人员进入，智能视频系统除了与其他系统联动实施报警外，还会在电视墙的大屏幕上明确标识出闯入者，并标出其入侵的轨迹。
图3智能周界
(三)逆向穿越检测
在一些单向出入口处启用逆向穿越功能，可有效防止旅客逆向通行，以确保机场的运行秩序。
(四)遗留物检测
在机场候车大厅启用遗留物检测功能，可防止旅客忘记携带自己的行李或其他物品；同时可应用于机场周界，以防止非法人员在其周围安置危险品或有人乱置垃圾。
(五)物品搬移检测
可防止机场内的公共物品被旅客搬动或被人盗走，该功能的启用有效保证了机场设施的安全。
(六)归档储存功能
智能视频检测系统将根据预警事件分类，使杂乱无章的海量视频存储呈现出清晰化、条理化的特征。针对特殊事件的调阅或查询不再是"海底捞针"，根据智能视频分析系统独有的事件归类功能，将不同类型的预警事件归纳在不同区域内，可根据预警情况对应的事件性质进行查阅，这大大缩减了查询时间和查询难度。
(七)预警与报警相结合
对于机场特殊区域，如周界区域，可设置为包括预警区和报警区在内的两级安全防范级别。一旦有人闯入预警区域，识别系统会自动发出语音警示（如：自动播放"你已进入预警区，请立即离开"）；同时启动录像功能；如若闯入人员无视告警，继续进入报警区域，系统将发出紧急报警信息，同时联动安保人员前往现场进行处置。
五、智能视频监控系统的构成
机场的安防系统庞大、设备分散、用户众多，针对机场智能视频监控系统的建设，需要强大的软件平台来组织系统、管理用户。基于此，系统核心平台软件的作用格外重要。通常，系统软件平台包括核心数据服务器部分和客户端工作站，其中，核心数据服务器包括系统数据库及核心软件，工作站系统具有用户管理、权限管理、系统配置管理、设备诊断管理、日志管理等诸多功能。
系统核心平台要具备如下功能：支持对各类视频设备资源和运行状态的监视及维护，通过软件对系统设备参数进行配置，对系统用户的注册、认证、删除及权限分配进行管理等。此外，系统应具有日志管理功能，可通过操作日志对操作人员进入、退出系统的时间和主要操作情况进行记录，同时要支持日志信息查询、报表制作等功能。
(一)数据管理：整个系统中所有设备均需要在数据库中进行登记注册，以对系统中的用户数据、电子地图、联动关系、报警日志、系统日志等实施管理。
(二)权限管理：可针对不同设备、不同部门进行分组，以实现设备到部门的权限分配。其优势在于：不同部门可使用各自的权限互不干扰，并可针对具体摄像机设置不同的权限等级，保证高权限的人员可以快速拿到PTZ的"控制权"。
(三)监视功能：所有监控网点可通过网络实时进行图像调用、图像PTZ操作、图像回放等，并以地图、轮询、页面、布局等多种方式进行显示。
(四)智能分析：对机场视频图像进行实时动态分析、事件检测，一旦出现异常情况及时预警，联动其他安保设施及保安人员，及时有效、准确地处理各类机场事件，防止事态扩大化，强化机场安全管理。
(五)诊断功能：对所有监控系统网元设备的运行情况进行监控和管理，实时显示各类设备（包括摄像机、编码器、服务器、存储设备等）的运行数据和告警信息。
(六)告警管理：按照预设程序，系统中的各类告警信息将被发送至报警接收人，并进行语音相关提示、实施联动显示、触发联动PTZ等，同时实现所有日志的自动写入。
(七)控制功能：对全线所有监控网点的PTZ摄像机进行控制，以实现对继电器的输出控制。
(八)语音对讲：对前端安装有语音设备的监控点，可实现实时语音对讲或单向喊话功能；一旦发生突发事件，可利用该系统快速地进行广播疏散。
(九)数据存储：支持视频的本地存储和中心备份，支持报警前后与报警时不同参数下的存储，可以针对报警进行长时间的备份，存储具有自动、手动、报警触发等多种方式。
(十)预警归类：对预警事件进行归类存储，强化事件管理和可查阅的性能，实现高效、快速、准确地查询事件录像，提升了对事件调查取证的效率。
六、结语
将智能视频监控系统引入"平安机场""智慧机场"建设之中，对机场整体区域进行立体式动态监控，形成一个7×24小时实时、动态、智能、可视的智能化监控系统环绕圈，实现了全天候智能监测。该系统对任何可疑目标、可疑行为、异常事件、非常规事件等均可开展智能分析，并进行实时报警和记录，这将协助机场安保人员及时地对异常行为或事件进行判断和处置，强化了风险防控，切实提升了机场的安全管理水平。
民用机场存在区域范围广、人流分散、集散较快的特性，这些为机场视频监控建设增加了不小的难度。从目前机场行业的建设经验来看，机场监控系统建设的重点不仅在于技术路线的发展和完善，更重要的是对于建设模式及建设思路的选择。鉴于机场空防及运行监管的需要，在"平安机场"安全管理领域引入智能分析系统，使机场监控系统在资源统一接入、设备统一管理、业务高效处理等方面发挥技术优势，使联网监控系统的各个组成部件能够基于统一基础架构并能够紧密配合，以形成深度融合、更加贴近业务需求的机场安全整体解决方案。
一、机场视频监控系统特点
机场作为航空交通运输的重要组成部分，拥有其自身的特点：机场监控点数众多，先前建设完成的几大枢纽机场都具有上千点的规模，众多的点位对于摄像机的类型、安装方式等有着各自不同的具体需求；机场内部门机构众多，安检、边检、海关、公安、运营、行李、交通、指挥中心等各个部门对机场视频监控系统有着相应的使用要求，因此在建设中要立足实际，兼顾不同部门的不同应用需求；机场监控点跨度较大，单航站楼通常就达到几十万平方米，如果算上机场周界，其范围十分广袤，因此需要考虑视频信号的传输、机房的利用、网络资源的使用等情况。机场通常设计有弱电间、分机房、核心机房等，以供弱电系统使用。
二、机场网络视频监控架构
近年来，网络视频监控系统在机场、铁路、地铁等交通建设中得到广泛应用，其主要采用视频编码压缩技术，将模拟视频信号转换为数字视频数据流，利用网络录像机对视频流进行转发和存储，在后端利用成熟的存储技术如DAS、SAN，以实现海量、长期的数据存储。
网络视频监控系统建设是以机场专用的安防系统网络为平台，并依照就近原则，将编码器安装在位于诸多角落的弱电间内，将不同位置的摄像机与各编码器的视频输入口进行连接；在各个汇聚机房内，设置安装NVR服务器和磁盘阵列，以实现对整个系统内所有视频的存储、转发工作，由于对NVR服务器进行集中部署，因此机场适宜采用SAN架构存储；在系统控制中心(或汇聚机房)安装核心程序服务器，可实现对系统的数据库、核心服务的应用；在总控中心配置多台解码器，以实现解码电视墙的实时显示；在其他分控中心或分控室，利用客户端工作站可完成对视频的浏览、控制或回放功能。
图1机场智能视频监控系统结构图
三、机场智能视频监控系统主要分部区域
(一)机场周界
在系统整体设计中，机场周界作为飞行区安全防范的第一道屏障，在安全性上设为最高级别，以对可疑人物或车辆在其周围徘徊、人员攀爬围栏等行为进行盯防。
机场周界长达数十公里，周围环境复杂，部分机场周界甚至穿越河流、山地、公路，如何对机场周界实现有效的智能化监控，是机场安全防范的一个重要环节。随着红外热成像技术的成熟使用，可利用远红外成像与可见光成像一体化昼夜监控设备，并结合运用智能视频分析系统，以提高机场视频监控的性能，提升防卫能力；可利用智能视频分析仪，将设备直接与监控视频系统连接，利用监控中心视频控制平台软件对其进行设置；在机场周界附近可设置虚拟边界，当有不明物体接近或越过周界时，系统会即时发出警报，以提醒安保人员迅速作出判断处理。
(二)候机楼大厅
候机楼大厅人流压力大，是整个航站楼的重点监控区域，该区域设置的视频监控系统需要能够呈现出监控目标的活动细节、衣着、面貌等局部特征。对于视频监控而言，图像清晰度无疑是最关键的特性。图像越清晰，细节越明显，智能等应用业务的准确度也越高。基于这些技术要素使用系统的智能分析功能，可完成对旅客的筛查，对于各类事件可进行分析报警，实现了全智能化管理，有效防止破坏或滋扰事件的发生。在机场候机楼大厅这一典型的智能监控场景中，视频监控系统的建设需重点考虑如下几点需求：
首先是监控区域大、范围广。候机楼大厅场地宽阔，人流密集，要求摄像机的景深大、视场范围广，可随时随地对特定的人或物进行全方位、无死角的重点监看和盯防。
其次是场景光线明暗对比强烈，逆光现象明显。从航站楼的建筑设计上考虑，候机楼采用钢架结构设计，外侧使用全透明的玻璃幕墙，白天太阳光透过玻璃幕墙直射至航站楼内，阳光的直射及大理石地面对光线的反射使摄像机处于强逆光的监控场景之中。由于场景内光线明暗反差较大，因此需要摄像机具备一定程度的宽动态或背光补偿功能。
再次是夜间光照条件不足，监控场景照度不够。多数机场每日凌晨1时至5时为停航时间。在这段时间内，航站楼内人员较少，从节能环保的角度考虑，一般只开启部分照明设施，使得监控场景光照条件相对较差，而此时正处于安全事件高发时段，因此对摄像机的灵敏度和降噪效果要求较高。在低照度的环境中，为对监控场景中活动物体的细节特征和移动轨迹进行准确的捕捉，需要采用低照度高清晰摄像机以实现有效监控。
(三)机场内各个通道
机场内部有些通道是有时间限制进出的，智能视频分析系统可自动启用日程时间安排功能，针对不同时段的进出规定，可自动启用设防功能，避免了使用人工干预。如若一旦有人在通道关闭时段试图闯入，系统会立即联动启用相关报警系统实施报警。针对只允许单向行进的通道，可设置"逆向穿越检测"功能，一旦有人逆向而行，系统将立即发出报警。设置在此区域的视频智能监控系统需具有以下典型功能：
1.前景物体检测
利用固定摄像头监控目标区域时，可从视频中提取图像的形态、颜色等相关信息，确定监控区域内基本的背景模型，并在不同的时间段关注背景模型的变化，再按照实际的检测规则对物体的具体行为作出判断。应用该技术可实现周界检测和对基本行为的有效识别，其中包括对非法闯入、越界、物品消失、物品的遗留等行为的识别。
2.特征模式分析
实施特征模式分析需从视频中提取图像基本特征，如图像的颜色、纹理等，并依据这些特征提取检测物体的基本信息，通过跟踪和关注这些特征的变化以判断所检测物体的行为。此技术的应用可以实现对物体的跟踪与分类、人数的统计等功能。
3.运动模式分析
运动模式分析用于当视频画面中物体形成运动路线后，根据其运动轨迹对物体的行为或性质作出进一步分析和确认。该技术可与前景物体检测相结合，以增强场景的适应性。机场人员可通过检测运动物体的轨迹，实现对拥挤场景下行人逆行、异常加速、打架斗殴等行为的有效监控。
四、机场智能视频监控系统主要功能
随着科技日新月异的发展，视频监控系统正朝着智能化、高清化、自动化方向发展，从而更好地实现对目标物体的自动检测、预警、跟踪、排查等，以为机场筑牢安全防护墙。随着智能视频分析技术的不断成熟，智能视频监控系统被广泛地应用于平安机场建设，其智能化主要体现在以下几个方面：
(一)自动跟踪
系统所采用的全智能化自动跟踪功能跟踪效果稳定，当系统完成对目标物体的检测后可实施自动报警、自动锁定、自动追踪，实现了"无人站"工作模式；此外，系统可完成自动检测、自动录像等功能，节约了大量人力。
图2目标锁定、跟踪
(二)区域入侵检测
在周界和机场内部的一些禁入区域启用区域入侵检测，一旦有非法人员进入，智能视频系统除了与其他系统联动实施报警外，还会在电视墙的大屏幕上明确标识出闯入者，并标出其入侵的轨迹。
图3智能周界
(三)逆向穿越检测
在一些单向出入口处启用逆向穿越功能，可有效防止旅客逆向通行，以确保机场的运行秩序。
(四)遗留物检测
在机场候车大厅启用遗留物检测功能，可防止旅客忘记携带自己的行李或其他物品；同时可应用于机场周界，以防止非法人员在其周围安置危险品或有人乱置垃圾。
(五)物品搬移检测
可防止机场内的公共物品被旅客搬动或被人盗走，该功能的启用有效保证了机场设施的安全。
(六)归档储存功能
智能视频检测系统将根据预警事件分类，使杂乱无章的海量视频存储呈现出清晰化、条理化的特征。针对特殊事件的调阅或查询不再是"海底捞针"，根据智能视频分析系统独有的事件归类功能，将不同类型的预警事件归纳在不同区域内，可根据预警情况对应的事件性质进行查阅，这大大缩减了查询时间和查询难度。
(七)预警与报警相结合
对于机场特殊区域，如周界区域，可设置为包括预警区和报警区在内的两级安全防范级别。一旦有人闯入预警区域，识别系统会自动发出语音警示（如：自动播放"你已进入预警区，请立即离开"）；同时启动录像功能；如若闯入人员无视告警，继续进入报警区域，系统将发出紧急报警信息，同时联动安保人员前往现场进行处置。
五、智能视频监控系统的构成
机场的安防系统庞大、设备分散、用户众多，针对机场智能视频监控系统的建设，需要强大的软件平台来组织系统、管理用户。基于此，系统核心平台软件的作用格外重要。通常，系统软件平台包括核心数据服务器部分和客户端工作站，其中，核心数据服务器包括系统数据库及核心软件，工作站系统具有用户管理、权限管理、系统配置管理、设备诊断管理、日志管理等诸多功能。
系统核心平台要具备如下功能：支持对各类视频设备资源和运行状态的监视及维护，通过软件对系统设备参数进行配置，对系统用户的注册、认证、删除及权限分配进行管理等。此外，系统应具有日志管理功能，可通过操作日志对操作人员进入、退出系统的时间和主要操作情况进行记录，同时要支持日志信息查询、报表制作等功能。
(一)数据管理：整个系统中所有设备均需要在数据库中进行登记注册，以对系统中的用户数据、电子地图、联动关系、报警日志、系统日志等实施管理。
(二)权限管理：可针对不同设备、不同部门进行分组，以实现设备到部门的权限分配。其优势在于：不同部门可使用各自的权限互不干扰，并可针对具体摄像机设置不同的权限等级，保证高权限的人员可以快速拿到PTZ的"控制权"。
(三)监视功能：所有监控网点可通过网络实时进行图像调用、图像PTZ操作、图像回放等，并以地图、轮询、页面、布局等多种方式进行显示。
(四)智能分析：对机场视频图像进行实时动态分析、事件检测，一旦出现异常情况及时预警，联动其他安保设施及保安人员，及时有效、准确地处理各类机场事件，防止事态扩大化，强化机场安全管理。
(五)诊断功能：对所有监控系统网元设备的运行情况进行监控和管理，实时显示各类设备（包括摄像机、编码器、服务器、存储设备等）的运行数据和告警信息。
(六)告警管理：按照预设程序，系统中的各类告警信息将被发送至报警接收人，并进行语音相关提示、实施联动显示、触发联动PTZ等，同时实现所有日志的自动写入。
(七)控制功能：对全线所有监控网点的PTZ摄像机进行控制，以实现对继电器的输出控制。
(八)语音对讲：对前端安装有语音设备的监控点，可实现实时语音对讲或单向喊话功能；一旦发生突发事件，可利用该系统快速地进行广播疏散。
(九)数据存储：支持视频的本地存储和中心备份，支持报警前后与报警时不同参数下的存储，可以针对报警进行长时间的备份，存储具有自动、手动、报警触发等多种方式。
(十)预警归类：对预警事件进行归类存储，强化事件管理和可查阅的性能，实现高效、快速、准确地查询事件录像，提升了对事件调查取证的效率。
六、结语
将智能视频监控系统引入"平安机场""智慧机场"建设之中，对机场整体区域进行立体式动态监控，形成一个7×24小时实时、动态、智能、可视的智能化监控系统环绕圈，实现了全天候智能监测。该系统对任何可疑目标、可疑行为、异常事件、非常规事件等均可开展智能分析，并进行实时报警和记录，这将协助机场安保人员及时地对异常行为或事件进行判断和处置，强化了风险防控，切实提升了机场的安全管理水平。