地铁安防集成管理系统技术方案.docx

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地铁安防集成管理系统技术方案

地铁安防集成管理系统

技术方案

2011.8

第1章安防集成管理系统

1.1项目背景

目前我国的地铁和轨道交通正进入一个前所未有的蓬勃发展期，在国家4万亿拉动内需投资计划中，城市轨道交通建设占了很大比重。

按照规划，未来七年中国城市轨道交通建设投资规模约6000亿元，接近3个三峡工程的总投资。

国内有33个城市正规化兴建地铁，截止目前已经获得国家批准建设轨道交通项目的城市共有27个。

按照现有的规划，我国地铁在未来十年内总里程将达6100公里，2011到2015年地铁建设投资规划金额将达11568亿，所有数据表明地铁建设将进入高速发展期。

伴随各大城市地铁轨道交通项目“热潮”，中国已然成为世界上最大的城市地铁轨道交通建设市场。

在全国各大城市风风火火加速开展地铁设施建设的同时，其安全问题及经营风险引起社会各界高度重视。

地铁安防主要包括视频监控系统、门禁系统、防盗报警系统和智能视频分析。

而视频监控系统是核心部分，占70%-80%，门禁系统占10%-20%，防盗报警系统相对较小。

因此地铁主要的安防业务子系统主要有：

安防网络子系统、视频监控子系统、门禁子系统、车辆段/停车场和高架区间入侵探测子系统、以及车站紧急告警子系统等。

1.2系统概述

1.2.1需求概述

1）充分发挥1+1＞2的系统集成合力

地铁主要的安防业务子系统主要包括由安防网络子系统、视频监控子系统、门禁子系统、车辆段/停车场和高架区间入侵探测子系统、以及车站紧急告警子系统等构成。

这其中包括多层网络结构的传统控制域子系统，也包括以数据库应用为核心的IT管理信息系统，由于技术和市场的原因，各子系统大多采用专有的通讯协议实现内部的数据传递，软件架构采用封闭的模型，对外缺乏符合国际标准的第三方接口，造成了各子系统之间无法实现信息的共享更谈不上联动、互操作了。

这种现状显然不能满足地铁严格的安全管理监控管理要求，统一的安防集成管理平台是完善安全管理机制的必然选择，客观上要求各子系统在集成平台全局性管理指导下，有条不紊的执行各种复杂的指令动作，充分发挥1+1＞2的系统集成合力。

2）“集散管理、本地自治”的策略

安防集成管理系统应采用“集散管理、本地自治”的策略，由中央级和车站级两级数据库结构方式构成。

在正常运行环境下的日常管理操作的数据增加、修改、删除等通过中央级/车站级系统来完成，并将中央级和车站级系统的数据库数据进行定时和手工冗余，以实现集散管理的目的。

当中央级系统或通讯网络出现故障时，车站级系统可以依赖于本地数据库进行“本地自治”，而不至于引起全系统的瘫痪。

设置在控制中心的中央级系统主要由中央服务器、智能化安防策略管理服务器、安全管理认证服务器、子系统集成联动服务器、各种工作站和维护管理终端构成系统。

中央服务器采用双机热备方式，保证数据的完整性、一致性、可靠性。

设置在各车站和车辆段/停车场的车站级系统主要由本地服务器和监控管理终端构成。

3）各子系统之间信息交换和联动控制

安防集成管理系统作为综合安防系统的运行管理核心和集成管理平台，应能够提供一个完整的安防集成管理系统平台，采用开放式架构和先进的系统集成技术构建。

系统应能够对各个集成的子系统进行数据采集、联动处理和综合监视管理。

系统能够完成综合安防系统内各子系统（包括视频监视、门禁、入侵探测、紧急告警系统）之间的信息交换和联动控制。

安防集成管理系统应采用通用的标准通信协议，通过网络层进行系统软件的集成，而非简单的硬件联动。

系统应能够与地铁内其它系统如综合监控系统等互联，实现与综合监控系统的信息交换和联动控制。

4）智能化安全策略管理

安防集成管理系统应该可以依据智能化安全策略管理服务器的设置，并结合地铁系统的实际业务流程的特点，制定各种自动、半自动的智能化模式。

一方面可以指导实际操作人员对突发事件进行正确有效的处理，另一方面也可以通过操作日志的纪录来界定操作人员的实际工作效率。

1.2.2设计思路

如何构建一个开发式的安防系统集成平台，在该平台上实现不同厂家设备、不同应用系统的互联互通，最终实现统一管理、统一调度是此次地铁综合安防管理系统建设的重中之重。

为此我们计划以本公司的综合安防集成管理平台解决方案为核心构建整个集成管理系统，对各类安防系统（包括视频监视、门禁、入侵探测、紧急告警系统）的软硬件和信息进行整合，打破各子系统界限，完成信息规范、实现数据融合，开发一个操作简单、功能强大，具有智能联动效果的操作平台，更广泛地为地铁各业务部门提供全方位的安全管理服务。

综合安防集成管理平台主要从以下几个技术目标为总体设计思想：

1）对各子系统进行统一的监测、控制和管理

系统集成将分散的、相互独立的子系统，用相同的环境，相同的软件界面进行集中管理。

管理员可以通过自己的桌面计算机监控各子系统的应用状况信息等等。

这种监控功能是方便的，可以以生动的图形方式和方便的人机界面展示希望得到的各种信息。

2）实现跨子系统的联动，提高整个系统工程的功能水平

综合系统实现集成以后，原本各自独立的子系统在集成平台的角度来看，就如同一个系统一样，无论信息点和受控点是否在一个子系统内都可以建立联动关系。

这种跨系统的控制流程，大大提高了系统的自动化水平。

3）提供开放的数据结构，共享信息资源

系统建立一个开放的工作平台，采集、转译各子系统的数据，建立对应系统的服务程序，接受网络上所有授权用户的服务请求，实现了数据共享。

分布式体系结构使集成信息系统充分发挥其强大的功能。

1.2.3设计原则

1）集成性：

集成平台在完成各子系统数据融合的基础上部署全局性的管理功能模块，各子系统专业功能由各自完成；

2）可靠性：

集成平台基于松散耦合方式集成各子系统，不会因集成平台系统故障而影响到各子系统功能运行，不会造成故障连锁反应，贯彻了“集中管理、分散控制”的原则，确保了安防系统的可靠性；

3）开放性：

集成平台要能很好地兼容不同的异构子系统，不同的厂商、不同的技术、不同的产品都要能纳入到这个平台上来运行，方便系统扩展；

4）适用性：

系统支持图形化的监控、管理界面，具有中文操作环境，界面简练、友好，联机帮助功能丰富；

5）一致性：

集成平台和各子系统在管理信息上必须保持高度一致，比如用户管理、权限管理、设备配置等，否则一定会出现混乱；

6）可扩展性：

用户所处的环境和需求千差万别，而且可能经常改变，尤其是对融合后的跨子系统功能来说更是如此，因此在提供基础功能的同时，提供强大的二次开发能力是必不可少的。

进一步而言，用户并不是编程专家，所以集成平台的二次开发能力应该体现在直观易用、功能强大的图形化定制工具。

1.2.4平台技术

本次我们为地铁开发的综合安防集成平台应是一个基于EAI（企业应用集成）理念，采用松散耦合方式，支持瘦客户端以及web方式客户端的开放的软件平台，不仅如此，该平台还具备成熟应用的人机界面组态功能、综合报警管理功能、自动网络校时功能、预案功能、报表自订制等强大的管理功能。

综合安防集成管理系统平台是基于J2EE与XML，WebServices等技术标准开发的中间件基础软件平台，J2EE定义的组件与系统功能相映射，提高内聚，降低耦合，以功能为中心的组件之间通过规范的接口通信，实现组件之间相互独立，有序联系，加大了并行开发的可行度，提高了系统的开发速度。

由于各组件能够独立的进行更新和取代，新功能也可通过简单的更新或加入组件来实现，所以简化了对系统的维护和部署。

J2EE容器提供了性能支持组件，如事务处理、数据库链接、生命周期管理等，使得开发人员可以将精力集中在业务逻辑的开发中，减少了底层的开发工作，提高系统的稳定性。

J2EE平台提供了大量用来访问现有信息系统的符合工业化标准的API，在这些API的支持下，开发人员可以利用J2EE做更多的事情。

J2EE作为标准，得到国内外IT业界的广泛支持，从应用服务器到开发调试工具，采用J2EE作为核心技术的开发组织可有众多的选择。

平台将设置中央级和车站级两级数据库，将视频监视、门禁、入侵探测、紧急告警系统的实时设备信息、报警信息、运行标志信息、各种计量数据，按各自管理的功能范围，分别裁剪存于中央级和车站级数据库以供各类应用程序加工、处理、使用及查询。

另外，我们提供的安防集成平台主要采用安防网络中间件的设计概念，我们设计目标是为大范围的安防系统集成提供统一的平台开发模式，可以集成各种典型的安防产品并符合开放的原则，因此，可以初步认为，安防网络中间件是安防集成平台的一种表现形式。

中间件技术已在大量系统级软件中得到采用，它将硬件和软件进行抽象，使上层软件不必太多关注底层的硬件和复杂的网络协议，并以组件的形式提供，系统开发者可以根据实际情况对这些组件进行裁减或添加，维护组件之间通讯的是标准协议，中间件的模块可以单独升级或优化，新型的硬件也可以通过适配层或驱动层集成至安防系统。

1.2.5平台特点

我们通过以电子地图为基础，建立集成平台进行业务和数据的融合，通过集成平台进行数据交换、信息共享，使各子系统既相互独立，又相互依存，从而解决系统交互能力差、数据标准不一致、图数不能互访等问题，充分发挥网络功能。

而且可以提升整个地铁安全管理水平。

我们提供的电子地图集成平台主要有以下特点：

集成平台可有效整合各类系统资源

系统资源整合主要是对在用、新建以及规划建设的各专用子系统的资源（含设备、软件、数据等）进行规范和管理，以便于统一调度使用，为实现智能化联动奠定基础。

通过资源整合可有效地利用信息技术的融合作用，将原本分立松散或关系不顺的若干子系统，整合为功能紧密耦合的一体化新系统，使之产生“一加一大于二”的整体效能。

建立起智能联动控制模式

集成系统在对各种系统资源进行整合的基础上，根据各种信息之间的相互关系，确定联动要求和数据流向，从而实现智能化控制，提供“傻瓜”型服务。

其实现过程：

集成系统将需要引起各分系统进行联动的各种操作（输入信息）定义为事件，将各分系统的操作组合和操作次序定义为预案，将特定的事件与特定预案进行关联，就形成集成平台一个特定的联动处理过程（智能控制模式）。

为保证联动处理的正确性，我们将集成平台的智能联动设计为一步式联动和半人工干预方式，以弥补当前纯机器全智能方式的不足。

通过智能联动，优化了组织结构、管理模式和工作流程，将增强了地铁各部门的应变处理能力，实现了相关工作的异地协同。

更广泛有效地为地铁业务单位和社会提供服务

集成系统在以C/S方式为指挥中心和主要业务单位提供服务的同时，还以B/S方式为广大基层工作人员提供专项业务支持和全方位的信息服务。

运用集成系统通过各子系统（如互联网站等）将相关信息对社会发布，为社会用户提供更广泛的信息服务。

而更重要的是，我们认为，从各种角度来讲，安防综合集成管理系统的最终目的应该是能够提供一个平台，在这个平台的管理之下，所有的组织结构（监控中心、本地端等）、设备（监控设备、报警设备、存储设备等、门禁设备、入侵探测设备等）、主机、子系统等所有的被管理对象应该组合成为一个有机体，协同一致地为监控管理目标服务。

换句话说，平台内所有的设备和系统对管理部门来讲，就好像只是同一台无所不能、可以不断扩展的设备，为各种机构、各种人员提供所需的服务。

我们提供的每一项功能模块的增加、功能的使用方法都遵循这样的思想。

不管是组织结构管理、权限设置、实时监看、录像、存储、回放、检索、入侵报警、门禁控制、智能控制、设备巡检、故障处理以及所有可能增加和扩展的其他功能都是从集中、统一、分层的方法来设计和管理的，按照操作者的权限和要求，在实际的使用中它们都能够覆盖到系统的所有、部分、特定的相关设备，从而提供极高的管理价值和个性需求满足。

1.2.6平台价值

具体可以概括为以下几条：

1）信息共享

各个子系统之间应实现无障碍的信息共享，各子系统的报警、设备故障都应及时传达到关联子系统，只有这样才能建立协调的联动机制。

2）集中监视

地铁负责人员需要对各子系统的运行状况有直观的了解，却不可能在一台电脑上同时运行各个子系统的客户端，即便能够安装大量的客户端程序，针对高层次管理人员来说，普通的系统控制客户端含有大量高层管理所不需要的冗余信息，同时包含专业性很强的控制参数设定功能，这就大大降低了高管获取必要信息的效率，也增大了误操作的可能性。

所以，从提升地铁管理水平的角度出发，迫切需要为地铁负责人提供一种能够以统一的图形界面方式展现所有地铁安防子系统重要信息的软件工具。

3）统一的报警、故障信息管理

在各子系统分散管理、控制的情况下，各种报警、设备故障信息只能到达本系统操作员层次，逐级上报和向其它子系统通报报警或故障信息只能采用人工模式，依赖于人员素质和管理流程，这就造成瞒报或漏报现象，增加了潜在的事故隐患。

所以需要在安防集成平台上部署针对各个子系统的集中报警管理功能，将各系统分级别的报警信息在实时传递到地铁监控中心值班操作员的基础上，同时以多种方式、实时地传送到上级管理人员、其它相关子系统管理人员，并提供报警处理功能，系统具备人工智能，根除相应的处理预案，指导管理人员具体处理报警信息。

4）系统联动以及安防全局预案配置

在安防子系统分散管理、运行模式下，系统间的联动主要依赖于硬件方式，上述方式具有很大局限性，统一安防平台的统一部署的软件联动功能，能够为硬件联动难于实施的环节提供可靠的联动触发机制，提高反应速度、降低事故损失。

例如：

有非法入侵触发报警信号时，控制中心联动现场图象显示在指定监视器上。

集成平台在电子电子地图上快速显示报警点、门禁点、监视点、巡更点的位置及状态，同时可自动或手动与110、119、120、122或其他部门进行通讯。

门禁系统与视频监控系统联动：

当门禁系统发出报警后，系统自动联动相应的摄像机，在显示器上自动切换到该门禁控制器报警位置的图像，自动启动录像等。

5）信息的处理与分析

在子系统分散管理、运行模式下各个子系统都拥有自己的数据库，各自拥有本系统相关的历史数据访问和分析功能，根据地铁集成平台通讯及接口规范的要求各子系统都要向上通讯，提供必要的报警以及设备运行信息，并提供相应的控制功能，此种方式意味着每个子系统都要进行各接口开发与调试测试工作，各厂商的技术水平参差不齐必然会给总集成工作带来巨大的阻力，所以我们认为地铁集成平台更适合作为基础的数据抽取、转发平台，地铁集成平台应统一从各个子系统获取必要数据。

1.2.7基本功能

1）基于地理信息系统集成平台

●系统平台基于C/S与B/S框架结构，中央、车站、楼层地图导航，快速进入需要的管理层面，查询所有安全监控系统的空间布局和属性状态；

●软件以智能化地铁应用为背景，将地铁内各自独立的子系统连接起来，为用户提供了一个统一的安防管理操作平台；

●这一平台上可以获取各种管理信息，统一组织，统一处理，是一个具有监视、控制、管理一体化功能的强大的信息管理系统。

具有中央级平台和车站级平台分散管理的功能；

●用户权限及密码设置；

●安全性检查：

1、系统日志2、操作日志。

2）监控系统集成

●在中央和车站平面图上显示摄像头位置，点击摄像头图标即可调用该视频信号切换到屏幕上；

●因为提供了基于Web平台，因此可在任何网络所及的地方实施监控，具有远程监控管理功能；

●监控社区街道、小区公共部分，包括停车场、道路、会所等，并且可以实现和其他系统的联动。

当其他安防设备报警时，自动把相近的监控设备的图像切换到监控主屏幕；

●随时随地都可浏览或捕捉即时的动感画面；

●可远端控制影像放大、缩小，并自由调整影像的画质、对比、明亮等设定值；

●可远端遥控摄像头，向上、下、左、右移动及Zoomin、Zoomout做放大缩小效果；

●内建画面分割处理器；可实现1至16画面显示，且在首页即可进行图像抓拍和保存视频图像到

●本地/远程录像回放。

●监听、保存所有对讲语音、视频图像数据；并可在集成平台上打开任一区域的对讲设备。

3）紧急报警系统集成

●报警监控平台具有空间可视化、智能化管理功能；

●显示报警楼层防区空间位置、相关属性、预案、语音，并联动弹出该防区相关的摄像视频图像，自动保存设定时间段的视频图像，并可进行云台、变焦等控制；

●管理紧急报警系统参数设置。

4）入侵报警系统集成

●包括周边的激光对射等装置，当探测器被触发时，集成平台弹出报警的图形界面和相应区域的摄像视频，并提出解决的方案及离出事地点布局最近的保安人员的位置；

●查询和显示周界报警历史记录。

1.3集成平台总体设计

我们为地铁开发的安防集成管理平台采用dotNET技术路线，能够将视频监控系统、门禁控制系统、入侵探测系统和紧急告警系统的信息资源汇集到一个平台之上，以统一的方式展现，所有的文件和信息都尽可能采用XML标准表达和描述，通过对资源的收集、分析、传递和处理，从而对整个地铁安防系统进行最优化的控制及决策支持，达到高效、节能、经济、协调的运行状态。

整套系统可支持多种操作系统。

1.3.1系统平台层次架构

地铁安防集成平台是基于GIS平台主要包括地图服务器、数据引擎、地理数据的维护更新机制、以及基础数据应用、发布。

系统以地理信息应用为背景，将各自独立的子系统连接起来，为用户提供了一个统一管理和分级管理操作平台。

这一平台上可以获取各种管理信息，统一组织，统一处理，是一个具有监视、控制、管理一体化功能的强大的信息管理系统。

集成平台按照功能可分为系统接入层、系统应用层、用户接入层，通过集成平台进行业务和数据的融合，实现一个技术先进的软件平台。

1.3.1.1用户接入层

第一层：

用户接入层，用于各级操作员对系统的监视和操作，包括一般用户和管理员用户，支持个性化定制的用户界面，并包括一系列通用组件如用户权限、内容管理、通用查询、报表等，主要包括：

电子地图应用端、设备控制端、报警联动端、系统管理端和综合查询端，从表现形式上，包括了C/S应用及B/S应用。

1）C/S应用

对于指挥员一级的用户我们提供了C/S应用程序的界面，利用C/S应用程序的本地控制能力强、运行速度快的特点，以方便指挥员对于交通事件的指挥调度。

我们将C/S应用程序称为操控平台，用于指挥员的操作与控制。

对于C/S应用，为了方便指挥员对全局状态的掌握及指挥调度的方便性，对于指挥员采用一机多屏的显示方式进行信息显示与指挥调度，如下图一机双屏所示。

左侧屏为事件屏中间的显示屏，集中显示报警事件的列表及相应事件的内容，可以让指挥员可以直观而实时地了解不同报警事件的状态，以便可以按不同优先级对不同的报警事件进行指挥调度；左侧第二屏为主显示屏（主屏），显示GIS主画面，以图形化的方式，显示路网结构、报警事件分布与状态、地铁设施分布及工作状态等信息，该屏幕为指挥员提供全局概览。

利用一机双屏模式一个指挥员就可以从宏观到微观来随时掌握全市当前的安全态势，同时可以将精力专注于警报事件，随时应对不同的报警事件，保证地铁安全。

系统根据用户需求也可采用一机单屏等模式。

B/S应用

对于非指挥员级的用户，我们提供Web方式的用户应用界面。

因为这些用户分布在全局范围内，数量巨大，为了系统的方便部署及维护，我们采用完全支持全系列WindowsIE6.0浏览器B/S方式的应用来实现。

以IE浏览器为基本的应用，将信息发布、数据采集以Web应用的方式进行开发。

1.3.1.2系统应用层

第二层：

系统应用层，提供第一层的用户界面所需的经逻辑处理后的所有数据实现业务功能。

业务逻辑层将被封装成很多业务组件。

业务逻辑层主要采用接口隔离的设计方法，保证组件的内部修改不影响应用系统的其他层次。

同时业务组件还可以以WebServices的方式横向为第三方系统提供服务，以利于与第三方软件的集成。

系统应用层主要包括：

数据采集包、中心管理服务。

1）数据采集包

数据采集包它可以用来在一个或多个数据源之间进行不同类型数据的导入、导出和转换。

由于前端设备接入层各个子系统由不同厂家开发，可能各自使用的数据库不一样，因此我们采用数据采集包将各个子系统的实时设备信息、报警信息、运行标志信息、各种计量数据，按各自管理的功能范围，分别裁剪存于集成平台的中心数据库以供各类应用程序加工、处理、使用及查询。

2）中心管理服务

中心管理服务是系统应用层的核心，它负责报警联动策略制定，当有报警时报警管理子系统通过消息服务器向集成平台转发报警消息，集成平台根据联动策略，触发其它子系统设备的控制，集成平台通过消息服务器将设备控制信息转发给前端子系统，由子系统控制本系统所接入的设备，如视频监控子系统打开相关的视频，门禁系统控制门的开关。

1.3.1.3系统接入层

系统接入层主要负责业务子系统接入与控制，主要由视频监控子系统、门禁控制子系统、入侵探测子系统和紧急告警子系统完成具体业务。

1）视频监控子系统

视频监控子系统实现对车站、列车、车辆段、停车场、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。

视频监控子系统采用全数字化网络监控系统，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。

2）门禁控制子系统

门禁系统（ACS）实现对车站、车辆段、停车场和主变电所设备和管理用房、出入口、票务室等重点区域的自动化出入管理、登记功能，以及车站考勤管理功能。

门禁系统主要由服务器、门禁控制器、前端设备（门禁点控制器、读卡器、门磁、自动闭门器、电控锁）及相关软件构成。

3）入侵探测子系统

入侵探测系统实现对车辆段、停车场周界、地面和高架区段的入侵探测功能，有效保障地铁车辆段和线路的运营安全，实现预防性报警功能。

入侵探测系统主要由服务器和激光入侵探测设备构成。

4）紧急告警子系统

紧急告警子系统主要包括设置在车站站台层、站厅层公共区和重要设备管理用房（票务室、售票问讯处）的紧急告警终端设备。

实现紧急情况下，乘客和工作人员与车控室值班人员的语音通话功能和报警功能。

1.3.2系统集成概要设计

1.3.2.1平台集成子系统的原则

集成平台的所有设备状态信息来源于各子系统，由各子系统开发相关的接口向平台的消息服务器进行消息发送，原则上每一条消息包含集成平台进行状态显示的所有信息。

如果集成平台需求的一些报表消息中没有包含，希望各子系统开放数据库由集成平台进行报表的定制开发。

集成平台与子系统之间的接口功能，各子系统部分功能需要由子系统软件提供商修改。

集成平台不负责各子系统端相关内容的开发。

1.3.2.2平台与子系统通讯协议

根据集成要求，集成平台需要对各子系统中的对象进行编号，如子系统（门禁）_对象类型（门锁）_编号（具体的在开发时确定），发送消息时，将对象编号与消息内容一起发送给平台集成服务器,由平台分析各子系统中的对象/设备的状态信息。

平台发送控制指令时向各子系统通过设备/对象编号进行定位执行相关的动作。

通讯网络协议采用TCP/IP,建议采用UDP协议向集成平台定时上报状态信息。

平台也采用UDP包向各子系统软件发送控制指令。

1.3.2.3综合监控系统集成

地铁视频监控系统包括运营电视监控和警用图像监控系统两个相对独立的系统。

其中运营电视监控系统前端设备采用模拟摄像机，模拟视频信息通过视频编码器编码后，接入本站（本列车）接入交换机。

地铁警用图像监控系统是全市社会治安电子防控系统的组成部分，两者必须实现互联互控，应按照市政府文件要求采用全市电子防控建设统一软件实现IP数字化联网。

与运营电视监控系统共用前端设备（摄像头），将设在公共场所摄像机的模拟监控图像经视频分配器分一路接入本地数字硬盘录像机，经数字压缩编码后，接入警用信息网络系统本地网络交换机。