引 言
隨著中國城市化進(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年底我國已有10個(gè)城市33條城市軌道線路開通，運(yùn)營里程達(dá)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(shí)地鐵運(yùn)營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,、事后取證的全過程安防保障。
2010年為確保上海世博會(huì)的順利召開,，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。
前端探測系統(tǒng)
本系統(tǒng)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(bào)警按鈕。用于探測非法入侵等警情,，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào),。
主動(dòng)紅外雙光束探測器：探測器是以單片機(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(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)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(qiáng)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(yīng)，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(qiáng)弱?，F(xiàn)代紅外探測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(dāng)兩種探測技術(shù)的傳感器都探測到人體移動(dòng)時(shí)才報(bào)警的探測器稱為雙鑒探測器,。微波與被動(dòng)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(dòng)作出報(bào)警,，杜絕誤報(bào)漏報(bào)，性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(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,。就是把探測器中的探測信號(hào)送到報(bào)警控制主機(jī)去進(jìn)行處理、判別,，確認(rèn)“有”“無”入侵行為,。探測電信號(hào)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(hào)通過導(dǎo)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(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)場報(bào)警信號(hào)將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),，通過以太網(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)直接接收來自入侵探測器發(fā)出的開關(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)接口的全部探測器提供直流工作電壓,。(當(dāng)前端入侵探測器過多，過遠(yuǎn)時(shí),，也可單獨(dú)向前端探測器供電),。
報(bào)警控制主機(jī)具有對控制系統(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)通過網(wǎng)線與車站二層交換機(jī)相連，將報(bào)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(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)器接收報(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(bào)警器1套,。報(bào)警信號(hào)、控制信號(hào)等通過以太網(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組紅外探測器陸續(xù)檢測到有
物體進(jìn)入隧道時(shí),，車站安防服務(wù)器通過預(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/微波雙鑒探測器,。探測器可根據(jù)運(yùn)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(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，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)安全場所隱蔽處安置緊急按鈕，若是按下報(bào)警按鈕,，對應(yīng)場所的攝像機(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)送來的報(bào)警源信號(hào);
對隧道口紅外探測器報(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,，可通過該軟件實(shí)現(xiàn)對所轄車站安防報(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
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,。