轨道交通4K智能分析预警管理系统解决方案Word格式文档下载.docx
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通常高铁、轨道交通由诸如站台、设施中心、设备中心、消防中心、运输中心、调试中心、运营车辆段等多单位及各自管辖的区域所组成，各个单位对于高铁、轨道交通各区域的管理既有自立、又有交叉，高铁、轨道交通实行自动化监控管理具有作特殊的意义。
高铁、轨道交通的地域较大，人流集中而区域相对分散，因此，高铁、轨道交通的安全监控工作主要具有以下特点：
1、高铁、轨道交通有较大的面积区域和广泛的周界，开阔的地域，复杂的场内交通，大量的出入口和围栏，使得高铁、轨道交通监控的摄像头数量庞多。
一般现代化的大型国际高铁、轨道交通拥有多个站台、多条轨道和车库位及其它相应的配套设施，监控环境复杂。
2、高铁、轨道交通人和车流量大，作为城市重要的交通枢纽，高铁、轨道交通要求高级别的安全保护和地面安全，内部安全和周界安全等一体化安全都对全实时、零延时的视频和控制提出了更加严格的要求。
3、高铁、轨道交通的安全防范系统是一个综合性的多功能的监控系统，需要组成一个的完整统一的管理和调度系统，由具有最高权限级别的监视指挥中心对各个子系统进行管理。
本方案的提出，旨在利用当今最前沿的智能视频分析技术，对目前的高铁、轨道交通监控系统进行改造，实现在高铁、轨道交通周界、建筑、设备周围或内部中异常行为的智能识别、提前发现和自动报警，从而减轻监控人员的工作负担，提高监测准确度，使高铁、轨道交通管理工作更加有效。
客户的业务挑战
目前，高铁、轨道交通多已安装了传统或数字视频监控网络，配置数百台摄像机甚至上千台，一般采用少数的监视器轮流显示监控场景的方式。
同时，也不可能安排足够的安全监控人员对所有显示的视频进行全程不间断监控；
另一方面，由于人类生理特性，监控人员无法做到长时间不间断地关注监视器上显示的监控视频，会造成大量的漏警。
因此，很多时候对于大量的视频源信号都只能采用自动录像的方式进行保存，依靠事后查验的方式，视频监控因此成为一个被动性的工具。
综上所述，我们发现普通的视频监控从主观和客观角度上都存在的弊端，导致不能充分发挥监控作用。
虽然花费了大量的人力，财力投入，但突发事件还是不能及时发现，更不用说有效预防。
近年来，国内外高铁、轨道交通已经发生多次乘客落入轨道，遗弃物爆炸或误入轨道周界，最后影响正常运营或造成人员伤亡事件。
高铁、轨道交通安全防范通常包括高铁、轨道交通周界监控、轨道监控、高铁、轨道交通财产安全和乘客及工作人员的人身和财产安全等。
2、高铁、轨道交通对安防系统的要求
面对高铁、轨道交通安防环境的日益复杂，高铁、轨道交通对安防系统提出了更新的要求。
具体要求如下：
高铁、轨道交通周界
高铁、轨道交通的周界防范系统主要用于轨道附近的围界，它的设计构思主要应考虑如下几个方面的问题：
1）
首先，在轨道区的围界处通常应设置围栏，它既是一种有形障碍物，设计时应注意考虑不能对机车运行过程中的通信联络产生干扰。
2）
高铁、轨道交通的枢纽站台通常都很大，如有换乘立体分层等。
系统应根据不同区域的具体情况和系统的技术要求把控制边界划分成若干小区域，以细化对边界的控制管理，提高报警的精确度。
3）
由于常规的周界防范系统只能起警戒作用，不能直接看到边界现场的情况，所以系统必须与各站台的电视监控系统密切配合，当边界受到入侵、破坏，系统发生报警时，能同时利用电视监控看到报警边界的情况，帮助及时处理问题。
4）
由于轨道围界远离站台，夜间很暗，为此，系统还应与围界处的照明系统进行联动，以保证必要的照度，同时，在报警的同时打开灯光对入侵者也是一种威慑。
轨道
轨道是高铁、轨道交通的重要通道，通常会拥有多条轨道并伴随之间的交叉穿越。
轨道两边设置有安全地带，因此对轨道安全的要求严格而简单。
对轨道、安全缓冲带，根据安全级别不等，划等级监控。
交叉轨道区域复杂，可划分小区域。
为了运行机车安全，轨道严禁人员或动物进入。
对于靠近轨道的不明目标给予警示和驱逐。
轨道上若出现遗留物，会对机车运行造成重大安全隐患。
因此，对于轨道附近的遗落物体和从其他区域进入的不明物体要立即进行清除，并保持轨道的清洁。
财产安全
高铁、轨道交通财产包括车库机车、站内闸机、围栏、自动售票机、消防器具、屏蔽门、服务台等各种配套设施。
特别是夜间，当有不法分子逃脱了第一层周界监控后，潜入站内区域实施非法行为时。
第二层保护显得尤为重要。
机车在空闲时段严禁有人或不明物体接近，防止对机车进行破坏行为。
对于高铁、轨道交通中的各种辅助设备，对于站内的安全有着至关重要的作用。
因此对于盗窃和破坏行为也要高度警惕。
工作区负责运输和保存大量设备，对于乘客的安全保障也显示出高铁、轨道交通的完善的体制和服务。
因此，对于工作区的误入、防盗、遗漏和人为损坏也是高铁、轨道交通财产监控的重要环节。
乘客活动区
乘客活动区域主要集中在各站台。
由于高铁、轨道交通站台楼面积复杂，尤其是枢纽站需要监控的出入口通道很多，不同的区域有不同的监控要求。
站台内来往人流众多，某些乘客人从通道口进入特殊或工作区域的行为，单靠人眼很难发现。
因此，对在这类区域出入口处徘徊，进入或尾随的行为需要及时发现并阻止，必要是能够通过现场的扬声器进行语言警告。
在站台或各种通道出入口，人员流动相对有序。
对突然有目标加速奔跑或移动进行重点监控，防止扰乱高铁、轨道交通秩序，造成乘客恐慌。
在人流频繁的地区，经常会出现乘客遗忘包裹行李，或恶意丢弃包裹的行为。
对遗忘行李和包裹及时发现，能够给乘客带来尽可能小的损失，也能对恶意丢弃行为的及时发现并给予阻止。
高铁、轨道交通通道出入口的通畅程度也给乘客的登机出行带来极大的方便，出入口的拥堵需要监控系统及时发现并立即疏导，有利于提高乘客满意度，避免扒窃等事件。
3、智能安防管理系统
针对高铁、轨道交通安防的现状，科技科技有限公司凭借着多年以来在安防行业的技术积淀，和在监狱、武警部队等行业安防领域的设计经验，设计了这套“智能化”“一体化”、“集成化”、“数字化”、“网络化”的高铁、轨道交通安防管理系统。
凭借着特有的技术优势，和多年来的设计经验，在本系统中融入了先进的“智能视频分析技术”、“音视频处理技术”、“信息处理技术”、“自动控制技术”和“网络传输技术”。
本系统将视频监控、周界报警、门禁控制和对讲系统无缝集成，实现各个子系统在一个平台下的统一管理，并且实现相互之间的联动，使整个安防系统真正实现了“一体化”管理，满足了高铁、轨道交通安防的要求。
本系统针对高铁、轨道交通环境的各个细节作了专门的设计，专门针对高铁、轨道交通环境量身定做。
第2章设计原则
1．系统充分体现了先进性、智能性、高性价比原则。
2.可扩展性
为了适宜未来系统扩展的要求，系统在满足现有功能的基础上预留足够的接口以便系统扩充之用。
系统中控制部件（软、硬件）采用模块式结构、模组式交换矩阵、内部总线化等技术措施，可以方便灵活的进行扩充，充分保证系统在将来的适应性。
灵活的组网方式，要求较少，只需要提供网络和供电即可方便监控点的增加。
几个视频监控系统可以作为子系统组成更大的视频监控系统，可按多级（至少三级）组网的方式，形成大规模的监控网络，高一级监控中心能管理和监控低一级监控中心的运行。
3.开放性
整个系统是一个开放系统，兼容性强，能与现有铁路管理系统和其他监控系统互融，提供完整的维护业务平台。
4.灵活性
系统可以很方便进行软件升级，硬件方面在若干年内不失其先进性，保证用户投资。
可调节图像质量与带宽占用，系统采用硬件编解码，可以根据用户需求调节帧数、分辨率、图像质量等。
多种图像浏览方式，包括单画面、四画面、九画面、十六画面多种浏览方式。
系统支持基于浏览器技术的网络浏览功能，可以方便灵活的使用。
5.先进性
采用国际的H.264图像压缩处理技术，网络适应能力强，图像清晰，画面质量高，占用带宽小，实时性强。
6.实时性
视频传输和智能报警延时小。
7.可靠性
具有设计独到的视频流量管理功能，保证网络通畅。
实行操作权限管理，保证统一、规范管理。
系统具有自诊断功能。
系统具备防雷和抗强电干扰能力，可适应较复杂的工作环境。
系统的平均无故障工作时间MTBF>
50000小时。
8.完善性
具有强大的数据和告警的采控和处理功能。
当发生报警时（智能报警或外界设备触发报警），能把报警信息进行视频联动，也可以通过其它方式实现联动。
如实现告警时灯光、警笛联动并录像。
功能完善的录像管理体系。
系统可选用手动、告警、定时录像三种录像方式；
提供指定阀值的滚动式录像删除功能（在保证客户录像存储时间的要求下），录像存储空间可以根据客户的需求配备存储空间，支持备份功能，能有效保证数据的安全性。
系统具备完善的控制功能：
系统设权限管理，对不同级别的用户给予不同的权限，有效防止越权操作。
被授权的网上任一操作人员可对任一摄像点进行控制，实现对摄像机视角、方位、焦距、光圈、景深的调整。
进行云台的预置和控制。
9.良好的硬件平台
系统硬件平台为机架式设计，实现高度一体化、高度工程化，便于施工、安装、调试。
第3章系统设计方案概述
3.1.系统设计思路
为了满足高铁、轨道交通对数字化管理系统的要求，数字化高铁、轨道交通安防管理系统采用了“智能化”、“一体化”、“集成化”、“数字化”、“网络化”设计原则进行了设计。
智能化：
利用由宙视达科技基于全球领先的智能视频分析算法开发的宙视达4K智能视频分析系统，将原有的被动式监控转化为主动式的监控。
一体化：
科技的监管指挥系统采用一体化的管理平台，将监控、门禁、报警等功能模块实现了“嵌入式集成”，由统一的管理平台软件来管理，同时实现各个功能模块之间的联动。
集成化：
本系统除了将监控、门禁、报警统一管理之外，还为对讲等系统提供接口，实现和对讲的联动。
同时，本系统还为“狱政信息管理系统”预留了友好的数据接口。
数字化：
本系统中的所有主控设备全部采用数字化管理主机，实现对整个系统中各个功能模块的数字化管理。
网络化：
本系统支持从前端监区值班室到高铁、轨道交通监控指挥中心，并支持若干网络终端的控制、报警、显示系统，使所有信息的传输畅通无阻。
3.2.系统结构组成
智能视频解决方案是基于目前快速发展的计算机视频内容识别技术，用户可设置某些特定的规则，视频监测系统会识别目标行为是否符合这些规则，由此判断是否需要做出反应，例如联动报警等。
如果认为目标行为没有违反规则，系统将不做出反应。
这样可有效减轻监控人员的工作负荷，提供工作效率。
3.2.1.系统架构
监控前端
高铁、轨道交通摄像机设计为室外明装分体云台、可变镜头的彩色摄像机系统，安装在站内乘客区域，采用高分辨率的彩色摄像机。
对轨道和周界的前端摄像机设计，如有需观测的范围在半径1.5公里的需求，选用的长焦距1000mm，这样才能看清1500米外的人的面貌，采用高分辨率摄像机。
高铁、轨道交通监控（分）中心
部署于监控区域的摄像机将采集到的现场图像通过视频线、光纤或者IP网络传送到高铁、轨道交通分中心，高铁、轨道交通分中心会将这些图像数据经过视频矩阵或者视频矩阵输出到电视墙上，同时进行录像备份。
高铁、轨道交通分中心采集到的数据也可以经过专网上传给上一级的监控中心，上一级监控中心可实时查看现场图像或者提取存储资料，形成一个分层级的、分布部署和集中管理的监控体系。
3.2.2.典型场景
智能视频监控系统可应用于高铁、轨道交通不同的实际场景：
物体丢弃或遗留
本系统“物体滞留监测”功能可监控高铁、轨道交通站台、通道处是否有包裹或物品遗留，一旦出现类似包裹可疑物体，系统将立即发出警报通知监控人员。
周界监控
本系统“物体移动监测”可监控高铁、轨道交通周界是否有物体靠近或进入，一旦在设置范围内发现移动物体将触发警报。
乘客活动区监控
对人流较大的通道，自动扶梯，本系统可采用“定向移动监测”，移动路径监测，监控人群的移动方向和路径。
车库监控
系统“物体移动监测”，用于机车车库或其他非运营时期，进入机车周围的移动物体进行监控与警报，监控人员可通过灯光、语言进行阻止和警告。
5）
轨道监控
系统“突然出现监测”，用于监测高铁、轨道交通轨道和滑行道是否有可疑人员出现，或有不明物体遗留。
6）
站台监控
系统“物体徘徊监测”，用于监测站台、工作区域或轨道周界所设定的敏感区域是否有可疑行迹。
第4章系统功能特点
4.1.智能监控的应用
针对高铁、轨道交通内部分高危区域系统科技智能视频分析系统来进行主动式防范，特别是针对丢包炸弹、跳轨、踩踏等非法行为进行自动识别，提前预警，加强管理效率，并且提高管理预见性。
4.1.1.物体丢弃或遗留
4.1.2.轨道监控
4.1.3.站台管理
对高铁、轨道交通站台等车区域设警戒线，人行一但超出警戒区立即报警
4.1.4.人流拥挤度
出入口的拥堵需要监控系统及时发现并立即疏导，有利于提高乘客满意度，避免扒窃等事件。
4.1.5人员异常活动
地铁通道或乘车区域等地如有人异常，有人倒地等，立即触发报警。
4.1.6人员逗留
在地铁停运后，有人员常时间逗留地铁内，给地铁管理造成麻烦。
4.1.7地铁行乞
在地铁口或内部进行行乞给人们的通行和秩序造成很大影响，通过智能分析技术可以立即触发报警。
4.1.8铁路线非法进入
在重要区段及咽喉区设置入侵检测，用来识别人或动物入侵到高铁路轨。
4.1.9人数统计
高铁或地铁进出口的人数统计。
4.1.10.人脸抓拍子系统
在传统的视频监控系统之上，我们通过一个视频分频器将摄像头采集到的监控录像输送到人脸特征提取器里，完成人脸的检测、存储、记录后，将人脸图像通过局域网提交到人脸比对服务器上，与各类特殊人群数据库进行比对。
比对的结果将实时显示在人像比对显示器上。
一旦有人员命中，系统将触发监控室的语音报警系统，并将比对结果写入系统日志。
同时，在滞留室中，可以将犯罪嫌疑人的照片录入到监控对象数据库中，并且提交到人脸比对服务器中，进行实时比对，一旦命中，即可直接由相关工作人员确认。
某车站人脸识别监控布控方案图
4.2.智能监控子系统的功能特点
1、强大的环境适应能力
科技的宙视达4K智能视频分析系统能够实现自主的环境学习，能够对复杂的现场环境、潮汐、低质量的画面、水面的反光、雪景自动适应；
能够适应黑白彩色摄像机、低照度摄像机、全景摄像机、热感摄像机。
2、分布式、多极化统一管理
基于IP技术，实现各分散的工业无人值守基站的联网统一管理和调度；
采用科技AM系列报警管理管理服务器产品，将监控视频与各类报警传感器通过IP网络统一进行管理和控制；
良好的报警转发功能，能够在突发事件时，为应急指挥和部署提供出色的信息支撑。
3、报警输入、输出灵活设置
报警管理主机可以通过管理软件设置各个报警通道的报警方式，包括“闭路报警”和“开路报警”，检测闭路信号或开路信号作为报警触发信号。
2、报警联动输出
灵活设置报警信号触发时的联动输出，可以设置一个报警信号联动一路开关量输出，也可以设置一路报警信号联动多路报警输出。
联动的输出信号包括“声”、“光”报警输出等。
3、按防区、时间段的布、撤防设置
报警主机可以灵活设置报警点的布防和撤防状态，可以按照防区和时段设置，保证报警系统的灵活性。
4、报警联动切换视频
系统可以设置报警信号时，联动报警点的视频信号切换输出上屏幕墙，便于值班室干警第一时间掌握报警点情况，做出相应的处理。
5、报警联动电子地图
系统可以设置在有报警信号时，自动切换到电子地图，显示报警点位置，以及报警点周边的地形和情况，为处理警情提供依据。
6、报警联动录像
在有报警信号时，可以设定报警点的视频信号启动录象功能，录象文件作为将来事故分析的取证资料保存。
7、联动启动紧急预案
重点报警信号，可以联动预设的紧急预案。
紧急预案包括向所有监区值班室发布警情通知和启动相关门区自动锁死功能。
第五章4K地图联网综合管理平台
5.1.从前端到后端，各方面的功能齐全
从视频到报警到智能分析，从局域网到互联网，从PC端到移动端，从采集到存储，各方面的功能应有尽有，目前智能分析在安防监控行业属于前期混乱时期，各家只是注重智能分析算法上，在智能分析应用、分析结果展示、整个平台搭建方面都比较欠缺，基本上是以单个客户端形式展示，导致高大上的项目最后却以老土的方式展示了，本方案的智能分析与4K拼接屏、数字矩阵、4K地图联网平台、触控操作平台相结合，拼接屏上自动切换对应视频并放大，地图上自动定位对应位置，并以警灯闪烁方式提示，触控操作平台以自定义语音提示值班人员，并以文字方式及报警日志方式提醒及记录。
5.2.前端分析与后端分析并存
前端通过各种智能分析设备进行分析，主要分为三种，一是摄像机带智能分析算法，二是模拟摄像头通过硬盘录像机DVR带智能分析算法，三是普通网络摄像机通过前端智能分析盒等进行分析，这三种前端分析设备基本能覆盖到大部分情况了，但前端分析局限性比较大，性能方面受限制，更新周期长，不方便根据项目做细节调整，导致算法的准确率受影响。
后端分析利用的是服务器的资料，性能比较强，再加上利用GPU进行分析算法的运算，性能提高几十倍，另外后端能够方便的调节细节问题，更容易适应项目的各种需求，可以为项目做定制性开发，最大限度发挥智能分析的优势，提高整个项目的体验感和技术水平。
5.3.超强兼容性
支持ONVIF协议、RTSP协议、GB28181协议、RTMP协议、也支持模拟摄像机的接入，同时也支持私有协议接入，在支持各家设备的同时，也支持不同系统的接入，除了报警系统的接入，也支持平台厂家的对接接入，支持视频和报警输出到其他平台或第三方系统，也支持门禁、对讲等与安防相结合的其他系统对接。
5.4.4K显示效果
从4K视频的采集，4K视频的传输，4K的存储控制，到4K的解码及最终4K大屏的显示，4K地图的展示，整个4K的解决方案，4K大屏不仅仅显示监控视频和智能分析结果，还可以办公、会议、培训中发挥特别强的优势，分辨率高看得更清晰，看的版幅更大，尤其在看4K视频时更是一种享受，再配合4K地图，将把整个解决方案发挥得淋漓尽致，另外4K电视墙在企业形象展示、企业宣传方面也将起到更好的效果。
5.5.4K地图完美结合
4k地图与智能分析配合堪称完美、高大上，4K地图的优势如下：
5.6.基于C/S结构的
相比于B/S结构的XX等地图，它是可以工作在脱机的环境下的。
也就是它可以应用于非军事的内网系统应用，VPN或是专网、局域网都是可以的。
因为可以脱机工作，而且是在C/S结构下，它的地图显示的性能自然就会有明显的提升，这就是为什么它能工作在4K的分辨率的主要原因。
如果在显示的性能上没有优势，一旦工作在4K一拉动地图就需要等很长的时间才能显示完地图。
同时它也可以是在线工作的，将各地图的最新数据下载下来之后，将地图的数据库文件复制到内网更新即可，地图本身的数据也间隔一段时间会自动更新的。
这样的优势另一种实现手法就是通过ARCGIS或是MAPINFO，不仅地图软件本身需要几十万一套，更重要的是达到县一级或是村一级能显示楼层的同样级别，需要通过工程测绘一个不大的县城可能要好几百万。
而且数据的更新成本与第一次测量相差并不大。
5.7.定位与操作非常方便
地图本身有非常全面的三级行政区域（定位到坐标范围），五级行政标注（定位到坐标点）。
但我们做了两方面的优化：
一方面可以只关心少数与当前操作员重点区域，无需从全国那么多区域中去选择。
另一方面也可以新建华南区，华北区等非行政区域。
客户只需要关心他最想要的就行了，选择各区会自动定位到地图中。
当某个点报警的时候，自动会定位到对应的位置。
同时通过自动巡航的路线与轨迹，可以设置先看哪个点的某个层级，间隔多少秒之后，再看下一个点或是同一个点不同层级的视角图。
我们也准备了三个最为常用的地图点，左键定位，右键则保存当前位置。
可以在不同的地图源或是同一个XX地图的地形图与卫星图之间切换，位置不会有变化。
我们也记录了最后关闭软件时的当前位置及层级，第二次程序进来的时候还是保持在上次退出时的位置。
通过区域对应、报警定位、自动巡航、退出再进程序保存最后一次地图的中心位置及层级，三个常用位置等技术手段，最佳的目标是尽量减少人为的手工拖动地图去寻找他想要的那个位置或是点，极大的提高了系统的可用性。
相当于球机的预置位等功能逻辑。
5.8.视频的GPU解码显示
要实现视频显示窗口与地图的位置绑定，就是拉动地图的时候对应点上的视频也同时跟着动，在WEB状态下实现难度是相当大的。
从技术原理上讲，视频解码需要通过ACTIVEX控件，与HTML代码之间的互动是个不小的技术瓶颈。
同时在C/S结构下，如果要与ARCGIS或是MAPINFO的地图组件绑定一起来实现视频解码，却也并非易事。
这就是为什么目前市场面上一直没有出现类似平台的根本原因。
这还只是说能不能显示实时视频的问题，还未讨论到能解码多少路的性能的问题，及能在4K或是1080P并行显示多少路的分辨率的问题。
我们的地图引擎是基于C/S结构的，自然也就不存在WEB状态下HTML与解码控件之间的互动问题。
但因为是自己写的地图引擎，自然也就解决了ARCGIS等组件与视频解码显示组件之间的互动问题。
我们将INTEL底层的GPU解码及OPENCL显示的技术，平行的移植到了地图客户端上来。
一个不足千元的CPU就能解码32路以上10
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