随着我国的经济高速发展，人员、交通工具数量急剧增加，城市公共交通的状况日益恶化，一个小小的突发事件就会引发严重的交通瘫痪，这在大中城市尤其明显。2008年我国南方地区遭受了大面积的冰雪凝冻灾害，对电力供应和轨道交通运输系统造成了严重破坏。同进也暴露了轨道交通系统“信息孤岛”的弊端，轨道交通系统由于系统部门众多、地点分散、所辖区域车站数量多、规模小、分布零散，受站点之间、站点与车务段之间线路长，通信联络手段不完善等诸多环境条件的限制、现场环境复杂等因素，使得维护工作困难。对于车站安全生产与行车管理、事故防范的协调预防仅限于繁琐的人为盯防，不能全面、直观、快速、准确地掌握班组、车站整体安全生产运营情况。

    一、地铁安防系统需求

　　目前，全国主要大中型城市纷纷选择轨道交通建设来缓解日益增长的公共交通压力，提高城市的核心竞争力。迅猛发展的地铁等城市轨道交通系统，对安全防范系统提出了更多、更高的要求。安全防范系统是保证城市轨道交通行车组织、保证运输安全的重要设施，轨道交通行业在建设之初就十分重智能化视频监控等安全防范系统的建设，而在智能视频监控系统发展的不同阶段，基本上都是采用最佳的方案组合进轨道交通行业的安全防范系统的建设。轨道交通行业的安全防范系统是高科技条件下的综合管理系统。

　　随着计算机网络信息技术的发展，人工智能视频分析系统与城市轨道交通中组建成了众多智能子系统，如列车自动控制系统，电力监控系统，自动售检票系统，车站设备监控系统，防灾报警系统、旅客信息系统等系统为控制中心调度员、车站值班员、列车司机等提供有关列车运行、防灾救灾、客流情况及社会治安等方面的视觉信息，系统同时为防灾调度指挥抢险提供指挥辅助工具。轨道交通智能化多系统多级联网监控已成为未来轨道交通安防系统的发展方向。

　　二、设计分析

　　城市轨道交通无论是地铁还是轻轨，所涵盖的综合监控系统、乘客资讯系统、综合安防系统、通信系统、自动售检票系统和信号系统等等，都存在着系统信息传输的问题。安全防范系统针对的是整个城市轨道交通网，根据行业对系统的具体要求，可以形成站区局域监控系统、线路网络监控系统、综合路网网络监控系统、轨道运营安全监控管理系统等不同规模的监控系统设施。而城市轨道交通网络的独有特点就是可以沿所有运营线路敷设大对数光缆，做为各种系统管理信息传输的基础载体。而列车与地面各站务点，则要依赖于无线传输系统，实现车地无线传输覆盖全线车站、区间和车辆段的高速数据传输网络，为车地之间提供视频、数据、语音等信息的传输通道。

　　目前城市轨道交通的视频监控主要是车内监控、线路监控、车场监控和地铁站视频监控，最普遍的是地铁站视频监控，这类监控一般分为两级监控；在地铁站端要求监视所有本站图像，另外在监控中心要求可以监视下属各地铁站的情况。考虑到资金投入的问题，在中心端，受监控点总量和传输网络带宽的限制，一般不要求同时看到所有地铁站的所有图像；通常是采取两种方式监视：一种是同时监视各地铁站的某几路图像，另外一种是要求可同时看到某一个地铁站的所有图像或大部分图像。随着安防监控技术的高速发展，高清晰和智能化监控也多运用于城市轨道交通，这就更需要考虑从地铁、轻轨等各监控站点到监控中心的视频传输问题。

　　传统监控系统的被动性、非实时性催生了智能视频分析在监控中的应用。HRI轨道交通智能视频监控系统，具有自主知识产权并已取得实际项目应用。目前全球监控系统的趋势于数字化、网络化和智能化的方向发展。HRI智能视频监控系统是后一种更高端的视频监控技术应用，它以数字化、网络化视频监控为基础，通过对监控视频图像的实时分析来对动态场景中的目标进行定位、识别和跟踪，并分析和判断目标的行为，从而能在异常情况发生的时候及时做出反应，做到早期的侦测和防范。如果把摄像机看作人的眼睛，而智能视频分析系统则可以看作是人的大脑，通过应用智能视频分析。对视频画面中的海量数据进行高速分析，过滤掉无关信息，HRI的轨道交通智能视频分析为轨道交通中帮助安防部门实现主动、实时的监控，及时有效地避免或处理有威胁的或突发性事件。

　　安全防范智能视频分析在城市轨道交通行业应用广泛，根据其环境特点以及安全管理的要求，可以在各车站点安装视频监控；站点出入口安装门禁和安检监控；在列车车厢内安装车载图像监控和信息发布系统；对人群密度较大的车站通道可实施人流量分析和统计；在运营线路上可以安装行车安全监控和线路设施入侵检测，物品检测；在城铁车辆段和车场可安装辅助车辆调度的管理监控；在新建线路施工现场可安装工程管理监控；以及建设骨干传输网络、车地无线传输系统、车载管理中心以及车辆段系统等。

　　1.城铁、轻轨站点视频监控的应用可有效保障乘客人员的行为安全。

　　2.地铁出入口安装安检、门禁辅助HRI智能视频监控，可协助监督违规乘客行迹。

　　3.车厢内安装车载图像监控和信息发布系统，可通过网络实时了解车辆相关信息如车辆所在位置、车内情况、车辆运行情况等

　　4.HRI智能视频监控在城市轨道交通的应用范围广，轨道交通人流量大，运作繁忙，智能分析技术能够通过对监控视频图像的实时分析对动态场景中的目标进行定位、识别和跟踪，并分析和判断目标的行为，对人群密度较大的车站通道可实施人流量分析和统计。

　　5.城铁运营线路上安装行车安全监控和线路设施采用HRI智能视频入侵检测，物品检测安全防护监控。可有效提高列车运行安全。

　　6.城铁车辆段和车场安装辅助车辆调度的管理监控，即可保证车辆安全又可辅助车辆的运行调度管理。

　　7.城铁新建线路施工现场安装工程管理监控，提高施工安全加强进度管理。

　　8.轨道交通建设骨干传输网络、车地无线传输系统、车载管理中心以及车辆段系统以发挥预警联防机制。

　　三、功能描述

　　城市轨道交通的安全防范系统，是综合信息化管理和安全防范统一的大型网络应用系统，主要采用HRI智能视频分析管理功能涵盖了入侵报警、物品检测，异常行为，联动预警信息管理，实时全方位高清晰数字视频监控，智能化数据分析统计，信息媒体转播发布，车地信息互动等各子系统所实现的技术。

　　1.高清晰数字视频监控管理功能

　　模拟或高清摄像机完成特定区域图像采集，通过高清编解码或无损传输，在数字视频和网络通讯技术的基础上，可传输、显示、存储回放或高清视频数据的高清晰视频监控图像，高清视频技术和高效率的网络媒体流技术，以及软硬件结合的视频监控系统，实现高清晰和智能化的数字视频监控系统功能。

　　2.综合管理平台的信息管理功能

　　采用综合信息管理视频监控系统平台，在控制中心与车站都可以对前端图像灵活进行控制，同时车站的管理工作站用户只能管理本站内的视频监控图像和进行图像查询，在控制中心可以进行所有车站的图像管理。信息平台对数据组织结构和传输形式进行统一规范，可形成一个对共用数据进行收集、组织、存储、加工、查询、传输、通信等管理服务的数据库系统，为实现各子系统信息的整合提供技术保障。基于数据库技术和网络技术的城市轨道交通共用的综合信息管理平台，确立了各智能子系统之间的关系，确立了对各子系统的信息需求实现了综合管理和特征分析功能。

　　3.防护线路入侵报警分析功能

　　在高速铁路沿线，由于列车的速度非常快，经常对于穿越铁路的人员和牲口造成生命损失，同时也威胁到列车和乘客的生命及财产安全，造成严重的损失。在铁路沿线设置摄像机，进行摄像机接力，采用HRI的轨道交通智能视频分析对铁路沿线进行布控，并在铁路沿线每个站、段配置对讲设备、声光系统和LED显示屏，沿线设置音频喊话设备系统能实现在防护的运营线路上对入侵位置的判断和定位；当发生入侵报警事件时对入侵事件进行分析和记录，在设定区域内，当系统发现有人或牲口闯入警戒区域，监控中心触发报警的同时，监控室内的计算机终端显示器上准确显示报警的具体位置，同时电子地图显示联动报警发生地最近站、段的声光报警设备和LED显示屏，并通过短信和彩信将报警信息发送到相应站、段相关人员的手机上，并且，铁路沿线的现场音频喊话设备发出警告音，大声警告闯入者离开。并对受保护区域进行24小时监控录像，对告警画面进行重点录像保存。同时值班室内的视频监控子系统应能控制摄像机立即指向报警现场锁定报警过程的特写镜头并录像存档。

　　4.交互式信息化管理功能

　　建立综合信息管理网路，结合旅客信息系统，为地铁公司与乘客之间最直观的信息交互平台。通过有线网络、车地无线通信网络，利用组播技术实时播放的媒体流，实现车。地信息的转播，并能及时发现车辆内的安全事故隐患并提前处理，确保列车行驶安全。

　　5.车地信息互动、信息共享和分控功能

　　由于城市轨道交通车辆的运行速度多在80公里1/小时以内，适用于系统采用的车地有线、无线的多种组网传输方式，提供车地之间的高速数据无线传输通道。可实现车地信息互动、媒体信息发布共享，通过建立各级分控，车站值班员、控制中心调度员、车辆段车务人员均可对列车车厢内的实时图像进行监控和管理；列车驾驶员也可对非可视距离外的道路状况，前方车站旅客候车情况获得实时监控图像信息。

　　6.智能分析、数据统计应用功能

　　HRI的轨道交通智能视频系统先进的计算机图像视觉数据分析技术，可以进一步加强地铁的智能安全防范，提供地铁公共交通安全的高技术防护手段。在地铁站点出现高峰应急情况下可以进行控制人流，及时判断、搜查可疑分子等功能措施。尤其在现在地铁安保措施越来越严格的情况下，入侵检测、物体追踪、人群控制、非法滞留等行为事件的智能视频监控，可有效的提高城市轨道交通安全防范综合治理的能力。

　　7.多媒体综合资讯信息发布功能

　　采用了先进的计算机网络技术实现了对列车、车辆自动跟踪管理以改善运输效能，更好的与铁路用户沟通以改善运输服务。先进的信息传输技术可提供列车时间信息、政府公告、出行参考、股票信息、媒体资讯、广告等实时多媒体信息；在火灾及阻塞、恐怖袭击等情况下，提供动态紧急疏散指示。充分提高地铁或轻轨运营总体服务水平和质量。

　　8.灵活方便的扩容升级、维护功能

　　HRI的轨道交通智能视频系统由于采用数字化的网络化设计，监控系统可以很容易的实现功能扩展和系统扩容升级，通过采用开放的架构，支持将来智能业务的扩展，实现诸如事件报警、人数统计、人脸识别等应用。各子系统的模块化结构，提供了系统的后期维护和扩容升级的有利条件，轻松应对今后因应用环境和管理要求变化的需求。

　　四、系统结构

　　城市轨道交通综合信息网络安全监控管理应用系统，是建立在整个城市轨道交通系统车地有线、无线传输网络的各子系统的集合，一般由安防网络子系统、安防集成管理子系统、综合视频监视子系统、安检门禁子系统、HRI视频智能视频监测子系统以及车站紧急告警子系统等构成。实现对车站、线路、车辆段、主变电所的设备和管理用房、出入口、票务室、银行等重点区域的出入管理、登记、实时视频监控和入侵探测等功能，有效保障地铁运营安全。

　　系统可分为中央级、车站级和终端级三级结构。综合安防系统与综合监控系统在中央级和车站级互联，接受综合监控系统的模式控制信息，由综合监控系统协调综合安防系统与防灾报警系统、设备环境监控等系统之间的联动。

　　安防网络子系统是综合安防系统的基础传输平台，担负着车站、车辆段和主变电所的本地数据交换，以及至控制中心的数据传输任务。安防网络系统由骨干层和接入层两层网络构成。主要设备为三层交换机。整个网络系统的安全防护体系由防火墙、入侵检测系统、防病毒系统等构成集成的自防御网络安全系统。

　　安防集成管理子系统是整个综合安防系统的集成管理平台，集中控制管理门禁系统、综合电视监控系统、电子围墙系统和紧急告警系统，并负责这些系统间的联动控制。安防集成管理子系统同时与综合监控系统互联，管理与综合监控系统之间的联动。安防集成管理系统由中央级和车站级两级数据库结构方式构成。中央服务器采用双机热备方式。设置在各车站和车辆段的车站级系统主要由本地服务器和监控管理终端构成。中央级计算机系统是综合安防系统的中央集中部分，实现对各车站、车辆段和主变电所的所有电视监视、门禁、电子围墙、紧急告警设备的监控，应能满足系统运作、授权、设备监测与控制、网络管理、数据库管理、维修管理、及系统数据的集中采集、统计、保存、查询等功能。

　　综合视频监控子系统实现对车站、线路、车辆段、主变电所和地面、高架线路区间的实时视频监控和视频智能分析功能。系统主要由前端摄像机设备、数字编解码器、管理服务器、视频显示终端、控制键盘、数字视频存储设备、以及相关应用软件和其它辅助设备组成。系统由调度指挥中心、车站、列车三级组成，通过有线、无线综合千兆以太网和警用信息网络的网络平台实现联网的多主机分级联网系统。

　　安检门禁子系统实现对车站、车辆段和主变电所设备和管理用房、出入口、票务室、银行等重点区域的安全监测、自动化出入管理、登记功能，以及车站考勤管理功能。系统主要由服务器、门禁控制器、前端设备、安检探测器及相关软件构成。系统为三层结构：中央管理级、车站管理级、现场设备。

　　智能视频监测子系统采用视频智能行为分析以及辅助的周界、区域的报警监测设备，实现对行车线路区域、车辆段周界和地面、高架线路区间的入侵探测和防护功能。当智能视频及辅助探测设备检测到并确认非法入侵事件发生时，在车辆段值班室和地面、高架区间相邻车站值班室发出声、光报警信号，并在车辆段和车站值班室的综合安防系统监控管理终端上以电子地图方式显示入侵位置，同时综合电视监控系统自动弹出相应的监控画面进行摄像、存储和确认。

　　紧急告警子系统实现车站重要设备、管理用房在紧急情况下的报警功能以及站台、站厅层公共区乘客或站务人员与车站控制室值班员的通话功能。系统主要包括求助电话、紧急报警按钮、公安值班室报警灯（或警铃）和监控管理终端设备。

　　除以上各子系统构成系统的主体外，骨干传输网络的建设、车地无线传输系统、综合媒体信息发布以及多媒体中心信息终端显示系统都是本系统的结构。