基于物聯網技術的機場視頻感知應用研究

孫健

摘 要：由于傳統安防體系的技術限制，現有安防系統仍局限于基礎的安防業務，其智能化程度和準確率都有待提高。隨著物聯網技術的發展，結合物聯網技術與安防技術為安防提供了一個新思路。文章對機場安防視頻監控系統進行分析，從機場業務需求出發，將物聯網技術與視頻監控系統有機結合，具體包括密集人群探測、人員位置精準定位、車輛運行軌跡跟蹤、托運行李運輸跟蹤、動力環境信息綜合顯示和反向控制等諸多方面，深入探討基于物聯網技術的機場視頻監控為機場管理流程帶來的全新提升，進而獲得更多的安全效益。

關鍵詞：物聯網，RFID，視頻感知，視頻監控

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）30-0040-03

1 概 述

作為新一代信息技術的重要組成部分，物聯網是將各類信息設備（如：RFID射頻識別裝置、各種傳感器、GPS或北斗定位系統等）、無線傳輸技術和互聯網技術相結合，按照約定的協議，實現相關物品的信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡技術[1]。作為互聯網的一種應用拓展，物聯網發展的核心是應用創新。

視頻監控系統是安防系統的核心組成部分，可以為用戶提供現場實時、直觀的視覺及聽覺信息，并對音視頻信息進行存儲記錄便于事后追溯；與其他安防系統如門禁系統、周界報警系統等進行信息聯動。機場作為高風險等級防護的場所，各類機場都進行了包括視頻監控系統在內的安防體系建設，并且發揮巨大的作用。然而，現有的安防系統仍局限于基礎的安防業務，如越界告警、出入口控制、音視頻圖像采集記錄等，而且受相關技術的限制，智能化程度或準確率有待提升，比如視頻圖像的智能運用、周界防范報警的誤報等[2]。將新一代物聯網技術與安防技術相結合，為機場安防提供了全新的解決思路，便于發掘出基于機場業務關聯的“泛安防業務”，以及規避安防系統的某些技術缺陷。

物聯網和視頻監控在機場的工程實施、技術使用、業務應用上有很多結合點，并且視頻監控是機場安防體系的核心業務系統和相關安防子系統的互聯中樞系統。因此，通過物聯網與視頻安防的結合形成新型的視頻感知安防系統，將能更好地促進機場安防體系的建設，使得安防系統更加智能化。以下，將從物聯網基本特征及組成、視頻感知網機場業務應用等方面對視頻感知物聯網進行詳細闡述。

2 物聯網基本特征及組成

2.1 物聯網的主要特征

①全面感知。

利用RFID、傳感器、二維碼等隨時獲取物體的信息；

②可靠傳遞。

通過各種專業網絡與互聯網的融合，將物體的信息實時準確地傳遞出去；

③智能處理。

利用云計算、模糊識別等智能計算技術，對海量數據和信息進行分析和處理，對物體實施智能化控制。

可見，物聯網首先要實現物體的全面感知，通過前端攝像頭、傳感器、移動設備等工具實現物體的“可視化”，通過目前已成熟的寬帶、移動通信以及專用網絡進行遠程的信息傳遞，最終通過大數據分析、以及各種數據挖掘技術的應用實現對前端物體的智能化分析。

2.2 物聯網架構

通過對物聯網基本特征的分析，從技術架構上物聯網可分為感知層、網絡層和應用層三個層面，物聯網的具體架構如圖1所示。

2.3 物聯網感知層設備的組成

①傳感器。

主要包括溫度、濕度、風力、水浸等環境數據傳感器，通過電流信號變化、開關量信號等形式反映環境數據，一般由環境動力主機進行管理和數據上傳，工作原理如圖2所示。

②RFID射頻識別。

由射頻標簽、讀寫器、中間件設備、名稱解析服務器及信息發布服務器組成。讀寫器識別射頻標簽上的編號，通過中間件設備將采集信息傳送到名稱解析服務器和信息發布服務器進行編號信息轉換、相關信息映射并對外提供處理后的信息服務，工作原理如圖3所示。

③其它前端感知技術。

除了傳感器和射頻裝置外，前端感知技術還有基于紅外技術的感應器、激光掃描器、基于Wifi技術的感應器、基于UWB技術的感應器以及基于ZigBee技術的感應器，這些感應器通過網絡結合起來形成一個巨大網絡，將感知物體連接在一起可以自動、實時的對物體進行識別、定位。

3 基于視頻感知物聯網架構

視頻感知物聯網是由視頻傳感器（攝像頭）、數據傳輸部分（包括無線網絡、視頻專網、電信網絡等）、智能信息處理及識別部分以及應用等部分構成。視頻感知通過傳感去獲取圖像、圖片等信息，然后進行視頻標簽的提取包括對目標的分類（人、車、物），通過網絡的傳輸與信息處理分析，建立起跨攝像頭、事件、控件的視頻標簽的提取與關聯。

視頻感知物聯網是視頻監控網絡與物聯網的有機融合，根據機場航站樓、飛行區以及公共區占地面積大、立體空間大的特點，在工程實施時需要布放大量的攝像頭與物聯網傳感器。因此，可考慮將物聯設備與視頻攝像頭充分進行整合，利用視頻的專網傳輸，以達到快速有效的收集各種前端信息。 基于視頻感知物聯網的架構如圖4所示。

前端傳感器包括攝像頭、射頻門禁卡、震動傳感器、WIFI以及藍牙等設備。視頻攝像頭通過視頻分析技術可以獲得物體特征、人員的生物特征、人員密度、行進方向等信息，而其余這些傳感器可以獲得相對精確的對人員定位信息、物體定位及移動信息、環境信息、人員密度、人員流向等信息，感知層對這些信息采用前端分布式處理并分類存儲，對經過處理的視頻分析結果以及各種傳感器分析的結果通過應用層的視頻應用平臺、大數據平臺進行事件的關聯性分析以及數據的深度挖掘，實現人、車、物的精確定位及可視化，同時能夠在GIS應用對運行事態、安全事件等進行展示。

前端傳感器在工程實施時可以考慮與視頻攝像頭采取融合方式，如藍牙感應設備、WIFI設備可以同攝像頭進行整合，方便工程實施。

另外攝像頭與傳感器之間也可通過無線網絡形成微型視頻感應系統如攝像頭與溫度傳感器、攝像頭與門禁等，通過物物相連使視頻感技術知能夠在更大的范圍內產生作用，能夠極大的促進機場的安全管理、提高運行服務水平。

4 機場業務

通過將物聯網傳感器與視頻攝像頭的融合可以實現面向旅客的密集人群探測、面向工作人員的精確位置定位、面向飛行區的服務車輛運行軌跡跟蹤以及面向旅客的商業行為分析等功能

4.1 面向旅客密集人群探測

機場管理部門了解旅客在各區域的密集程度，可以提前合理調配登機口、安檢口、服務窗口，減少區域人員過度情況的發生，提高服務質量。探測旅客人群密集程度，需要借助旅客所攜帶的電子設備，目前階段主要為手機。借助手機的探測面臨諸多問題：如大量的兒童未攜帶手機；基于移動通信基站的探測，精度差；基于機場提供的Wifi服務探測，存在部分旅客并不使用機場Wifi服務情況；基于社交軟件（如微信）的定位服務，存在全球各國旅客使用不同社交軟件及商業合作模式的問題。

因此，面向旅客的密集人群的探測，采用高點、廣角攝像機的人群密度視頻智能分析技術更為可行。

4.2 面向工作人員的精確位置定位

機場管理部門可以強制要求工作人員攜帶某類便攜電子終端設備，借助室內定位技術來較為精確的定位工作人員位置。在GPS/北斗定位系統可以覆蓋的室內區域，可以借助定位系統來提供位置信息，由定位系統為視頻監控系統提供位置信息，結合樓內電子地圖，實現位置信息與相應位置攝像機的關聯。在GPS/北斗定位系統無法覆蓋的室內區域，攝像機內置藍牙、iBeacon、ZigBee、UWB等服務端模塊，工作人員攜帶相應的終端設備（如基于RFID或WIFI的門禁卡等），對各部門工作人員進行編號，可以較為精準的定位工作人員的位置信息，利用視頻監控的有線網絡通道傳輸數據。

視頻監控與定位信息的應用結合：

①視頻監控系統中進行業務流程定制；

②相關管理人員的監控終端上顯示視頻時，可疊加工作人員編號信息；

③在視頻錄像同時，記錄工作人員編號、位置、時間信息，并與相關攝像機關聯；

④可用于管理部門進行人員在崗檢查、考核；應急事件處置時，快速調度就近人員，遠程可視化實時審查事件處理過程；

⑤視頻錄像和工作人員位置記錄信息還可以通過視頻錄像處理技術，根據時空信息，摘取出多個攝像機的相關錄像段，拼接出事件處置的視頻證據鏈。

視頻監控在精準位置定位中的應用如圖5所示。

4.3 面向飛行區的服務車輛運行軌跡跟蹤

飛行區的服務車輛需要嚴格按照規定路線運行，但是不時出現司機違規情況，為飛行器的安全運行帶來隱患，需要加強服務車輛的規范運行管理。對于飛行區的服務車輛，可以GPS/北斗定位系統進行精確的軌跡定位。在服務車輛上安裝GPS/北斗終端設備，位置信息發送給機場飛行區GIS地圖系統，可以在地圖上實時顯示服務車輛運行軌跡，在GIS地圖上可以隨時調看實時視頻圖像進行確認，監管服務車輛不按規定行車的行為；定位信息、車輛編號信息傳送給視頻監控系統，也可在視頻監控的地圖界面上顯示服務車輛運行軌跡；視頻監控系統保存相關信息，并與視頻錄像關聯，后期可以通過視頻錄像處理技術，根據時空信息，摘取出路徑上各攝像機的相關錄像段，拼接出違規運行的視頻證據鏈，為違規處罰提供確鑿證據，如圖6所示。

4.4 面向旅客的商業行為分析

商業行為分析主要針對機場航站樓內商鋪，利用攝像機進行視頻分析，分析模式包括人數統計、軌跡分析、滯留分析以及面向識別等，將這些數據進行綜合匯總、統計，實現商場管理人員營銷策略支持、經營中的問題分析、店員排班管理、促銷策略、柜臺布局策略支持等，如圖7所示。機場店鋪管理者需要的數據統計支持至少包括如下內容：

①顧客進入店鋪的時間段精確統計，包括月、周、天、高峰小時等。

②顧客進入店鋪的駐留情況等。

③結合POS數據，對航站樓區域進行分析統計。

④全方位評價品牌對客流的拉動作用。

5 總 結

目前，基于物聯網的機場視頻監控還處于建設探索和業務探索階段。另外，從產業鏈角度，物聯網和視頻監控的結合也剛剛起步。物聯網的各類技術具有不同的頻段、檢測距離、覆蓋范圍、能耗、設備成本；基于某個業務需求，可能有多項技術可以選擇，技術的選擇需考慮成本、布點位置及覆蓋范圍、避免與機場航管相關系統的信號沖突、移動終端的電池續航能力等諸多因素。在實踐中可以在已建機場進行試點、驗證，獲得成功試點后，再對已建機場進行系統升級改造或在新建機場全面建設。

參考文獻：

[1] 萬群，郭賢生，陳章鑫.室內定位理論、方法和應用[M].北京：電子工業出 版社，2012.

[2] 潘國輝.智能高清視頻監控原理精解與最佳實踐[M].北京：清華大學出 版社，2014.