安防报警系统在上海轨道交通的应用

　　　本文阐述了安防报警系统在上海轨道交通中的应用，给出了多级智能安防报警系统的结构特点及实现方式，并提出了发展设想。

　     引   言

　　随着中国城市化进程的加快，城市人口急剧增加，城市交通承受的压力越来越大。轨道交通由于其运量大、速度快、准时准点、安全性高等特点成为各大城市缓和与改善城市交通紧张的优先选择。截至2009年底我国已有10个城市33条城市轨道线路开通，运营里程达到933公里，其中800多公里都在过去10年间建成。

　　纵观全球轨道交通的发展史，安全防范问题一直时地铁运营管理部门和公安部门面临的最严峻的挑战。从安全防范的角度看，地铁站不仅需要配备足够的警力，以有效处置突发事件。更重要的是，地铁人员流动性大、人员复杂又是地下空间，封闭、不透明，这些特征决定了地铁需要建设和配备先进的安防系统，从而更好的做到事前预警、事中处理、事后取证的全过程安防保障。

　　2010年为确保上海世博会的顺利召开，上海轨道交通建立了多级的安防报警系统，是轨道交通安全防范系统中最重要的一个组成部分，它能够在第一时间以图像、文字形式告知管理、维护和保安人员现场发生的情况，使各相关部门及时有效的做出快速反映，为处理事故提供切实依据。本文以上海轨道交通为例，阐述了安防报警系统在轨道交通中的应用。

　　系统架构

　　上海轨道交通安防报警系统是一个非常庞大的系统。整个系统可分为三级：

　　第一级：由车站的报警探测器、报警主机、报警服务器等设备组成，实现对报警系统的设置、报警信号的采集、站内视频联动、报警信息上传等功能。

　　第二级：各线路控制中心为第二级，通过通信传输系统与第一级建立通信，采集车站的报警信号，实现中心视频联动功能，通过传输网络向上级中心上传报警信号，并实现对整个线路报警设备的管理，达到整个线路的报警监控功能。

　　第三级为公安指挥中心和其他的上层管理中心，通过上层网或专用传输网接收各线路控制中心上传的报警信号，实现报警联动，进行应急指挥。

　　车站级

　　车站级安防报警系统从功能上划分通常有四部分组成：前端探测系统、信号传输系统、信号控制系统以及警情显示和记录系统组成。其系统构成图如图2。

　　前端探测系统

　　本系统前端探测装置包括主动红外双光束探测器、红外/微波双鉴探测器、报警按钮。用于探测非法入侵等警情，产生报警信号。

　　主动红外双光束探测器：探测器是以单片机技术为基础，采用多束主动红外线探测的工作原理，再辅以光学系统，防范一个平面。它最明显的特征是由发射端主动发射红外线，由接收端接收红外线，形成红外线的网状。这种探测器能够对入侵物进行主动的防范，不会因小宠物的穿越或气候的影响而产生误报警情，从而最大的限度降低了误报率。

　　为了探测是否有人非法侵入地铁隧道浅埋式出入口，本系统在隧道出入口上下行各设置主动红外双光束探测器5套。

　　被动红外/微波双鉴探测器：被动红外探测是将入射的红外辐射信号转变成电信号输出的器件。红外辐射是波长介于可见光与微波之间的电磁波，人眼察觉不到。要察觉这种辐射的存在并测量其强弱，必须把它转变成可以察觉和测量的其他物理量。一般说来，红外辐射照射物体所引起的任何效应，只要效果可以测量而且足够灵敏，均可用来度量红外辐射的强弱。现代红外探测器所利用的主要是红外热效应和光电效应。这些效应的输出大都是电量，或者可用适当的方法转变成电量。

　　为了克服单一技术探测器的缺陷，通常将两种不同技术原理的探测器整合在一起，只有当两种探测技术的传感器都探测到人体移动时才报警的探测器称为双鉴探测器。微波与被动红外两种方法探测，并经过模糊逻辑数码分析，排除种种普通探测器无法克服的干扰，只对人体移动作出报警，杜绝误报漏报，性能远远超出无微波功能的各种红外探测器。此外，微波探测稳定可靠，抗干扰能力强，最大可覆盖范围更加宽远，并可予以视区成型设置。 

　　本系统在车站编码室安装1套被动式红外/微波双鉴探测器。

　　报警按钮：报警按钮是安防系统中的一个设备类型，当有紧急情况发生的时候，人员手动按下报警按钮，向报警主机报告有特殊情况。本系统在车控室、编码室和客服中心均安装了1套报警按钮。

　　信号传输系统

　　信号传输系统是报警信号传输通道。就是把探测器中的探测信号送到报警控制主机去进行处理、判别，确认“有”“无”入侵行为。探测电信号的传输通常有两种方法：有线传输和无线传输。本系统采用有线传输。

　　有线传输是将探测器的信号通过导线传送给控制器。根据控制器与探测器之间采用并行传输还是串行传输的方式不同而选用不同的线制。一般有多线制、总线制和混合式三种方式。本系统综合实际情况，采用混合制方式，有总线也有分线制连接。由于隧道口离报警控制主机较远，且隧道内电磁干扰比较严重，本系统采用I/O模块采集现场报警信号将其转换为数字信号，通过以太网光端机和光缆传输到控制机房。
 

　　信号控制系统

　　控制部分是整个系统的“心脏”和“大脑”，是实现整个系统功能的指挥中心。这个工作由报警控制主机和车站视频服务器共同实现。

　　报警控制主机直接接收来自入侵探测器发出的开关报警信号，发出声光报警并指示入侵发生的部位。声光报警信号能保持到手动复位，如果再有入侵信号。且报警控制主机有防破坏功能，当连接入侵探测器和控制主机的传输线发生断路、短路或并接其它负载时能发出声光报警故障信号外，还能通过联动控制器联动频闪灯等。报警信号能保持到引起报警的原因排除后，才能实现复位。

　　此外报警控制主机能向与该机接口的全部探测器提供直流工作电压。(当前端入侵探测器过多，过远时，也可单独向前端探测器供电)。

　　报警控制主机具有对控制系统进行自检，检查系统各个部分的工作状态是否处于正常工作状态。报警控制主机具有备用电源。当主电源断电时能自动切换到备用电源上，而当主电源恢复后又能自动恢复主电源供电。切换时控制器仍能正常工作，不产生误报。备用电源应能满足系统要求，并可连续工作24小时以上。

　　报警控制主机通过网线与车站二层交换机相连，将报警信息通过以太网和传输系统上传至车站视频服务器和控制中心网管终端，车站视频服务器接收报警信号后，实现与视频监控系统的联动功能。

　　警情显示和记录系统

　　当探测到入侵情况，触发相应的声光报警装置和辅助照明灯，车站安防视频服务器接收报警主机传送的报警信号，控制视频矩阵将相应区域的摄像机画面切换到安防分控点的监视器上，设置在中心的报警系统网管服务器记录详细的报警信息，配置的打印机可打印报警记录。

　　线路中心级

　　在各线路中心设置安防管理服务器(可与视频管理服务器合用)，安防管理服务器接收车站安防服务器上传的报警信号，启动报警预案，将车站相关视频画面切换到调度大厅指定监视器上，并叠加报警字符提醒相关管理调度人员注意。中心安防服务器同时还需按照《上海轨道交通基本网络电视监控和安防系统接口与协议》将车站的报警信号转换为标准指令传送到应急指挥中心、各公安分控等相关上层指挥中心。

　　各线路中心还设有报警系统的网管服务器，用于报警系统的管理、报警信号的记录和查询，便于维护人员对全线报警系统进行管理。

　　上层中心级

　　上层中心包括应急指挥中心、轨道公安指挥中心、各派出所公安分控中心等各级指挥中心。上层各中心与各线路控制中心服务器之间均按照《上海轨道交通基本网络电视监控和安防系统接口与协议》规定的信令格式进行的通讯，调用报警联动预案，从而实现上层各中心对各线路视频和安防监控系统的统一调用管理，为各中心的指挥调度、领导决策、突发事件处理等提供了及时可靠的视频监控资料。 

　　报警控制流程及接口

　　报警的控制流程及接口如图3。

　　车站报警控制

　　本系统在隧道浅埋段出入口处，在隧道内的侧壁上下行两侧不同高度和位置各安装5组主动式红外探测器，从轨面以上0.2米至1.5米，安排3对红外探测器，另外2套安装在车顶附近)，并各配套设置辅助照明灯和声光报警器1套。报警信号、控制信号等通过以太网光端机和光缆接入就近车站报警监控系统。当5组红外探测器陆续检测到有

　　物体进入隧道时，车站安防服务器通过预设程序正确可靠地自动判断该物体是列车在正常通行还是人员的出入。当判断是人员的出入时，安防服务器立刻触发现场的声光联动，同时将入侵报警信号通I/O模块提供给报警主机，同时将报警信号发送给车站视频矩阵，将对应设置在隧道口的摄像机图像联动切换至车站安防分控点的视频图像监视器上，并给予声、光报警的提示。

　　车站编码室安装被动式红外/微波双鉴探测器。探测器可根据运营管理需要设防或撤防，并配套设置辅助照明灯和声光报警器各1台。在设防状态下，一旦有移动物体的进入被探测到，立即将报警信号送到报警控制主机，报警控制主机再转发至车站安防服务器，该房间内的辅助照明灯自动打开，设置于该房间内的摄像机图像联动切换至车站安防分控点的视频图像监视器上，并触发声光报警装置。

　　在如客服中心、车站安防分控点等重点安全场所隐蔽处安置紧急按钮，若是按下报警按钮，对应场所的摄像机的图像联动切换至车站安防分控点的视频图像监视器上，并同时给予值班人员有声音和显示的提示。所有的报警信息均上传至在控制中心、应急中心、公安分控和轨道分局等处。

　　车站安防视频服务器主要完成以下功能：

　　采集报警主机送来的报警源信号;

　　对隧道口红外探测器报警进行物体判断;

　　转换报警信号，根据预设预案控制视频矩阵进行视频联动;

　　将报警信号通过传输网络送线路控制中心(中心报警联动)。

　　线路中心报警控制

　　控制中心安防管理服务器通过传输网络接收车站安防服务器上传的报警信号，根据预设的报警预案向车站安防视频服务器发送切换控制指令，同时控制数字视频编解码系统和中心视频矩阵进行视频联动，将相应的摄像机视频信号切换到中心指定监视器上，并在画面上叠加报警信息。

　　控制中心安防视频服务器主要有以下功能：

　　管理报警预案;

　　接收车站安防服务器发送的报警信息，进行记录并启动报警预案;

　　报警预案启动后，发出声光报警，

　　提醒操作员，报警字符叠加在屏幕上，直到操作员确认;

　　当多个报警同时来到时，报警图像将滚动显示，报警字符将跟随图像滚动;

　　出现联动图像的监视器将被锁定，直到操作员确认所有报警后才解锁;

　　根据要求向公安分控中心、应急中心COCC等上层网主动发送指定报警信号。

　　上层中心报警控制

　　上层中心安防视频服务器通过传输网络接收控制中心安防视频服务器上传的报警信号，根据预设的报警预案向控制中心安防视频服务器发送切换控制指令，同时控制分控中心视频矩阵进行视频联动，将相应的摄像机视频信号切换到中心指定监视器上，并启动声光报警。

　　上层中心安防视频服务器主要有以下功能：

　　管理报警预案;

　　接收控制中心安防服务器发送的报警信息，进行记录并启动报警预案;

　　报警预案启动后，发出声光报警，提醒操作员，报警字符叠加在屏幕上，直到操作员确认;

　　当多个报警同时来到时，报警图像将滚动显示，报警字符将跟随图像滚动;

　　出现联动图像的监视器将被锁定，直到操作员确认所有报警后才解锁。

　　上层中心还配置有安防系统电子地图，可通过该软件实现对所辖车站安防报警系统的管理、报警显示等功能，为管理指挥人员提供直观的报警地理信息。

　　结束语

　　上海地铁安防报警系统采用多级报警管理及与视频系统无缝联接的结合架构，是将传统的报警系统与视频技术、网络技术和软件技术的有机融合，性能可靠、扩展简单、功能先进、操作方便，具有以下特点：

　　报警及时准确可靠;

　　与视频系统融合，实现视频联动;

　　具有报警智能分析功能，避免误报漏报;

　　灵活的报警预案设置;

　　采用标准协议和模块化设计，便于系统的扩展。

　　随着计算机技术、网络技术和安防技术的发展，地铁的安防报警系统应在标准化、智能化、数字化等方面不断完善，建设具有地铁安防特点的数字安防集成平台，融合多种报警系统、门禁系统、数字视频系统、地理信息系统、旅客信息系统等多系统，以满足系统大型化、管理多元化、需求差异化、功能多样化的发展需求。

　　（作者单位：上海轨道交通维护保障中心）

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