基于網絡化大數據的城市軌道交通安檢系統

劉伯德 張 森

（廣州地鐵設計研究院股份有限公司，510010，廣州∥第一作者，工程師）

為貫徹GB 51151—2016《城市軌道交通公共安全防范系統工程技術規范》及相關政策，在城市軌道交通車站設置安檢設備，實行乘客進站乘車前需先經過安檢，是確保城市軌道交通站點和線路治安以及保障乘客人身安全的重要措施之一。但現行獨立的常態化安檢系統不可避免存在著安全與效率的矛盾，尤其是在客流強度與通行效率，以及安檢人員配置與運營效率上的矛盾更為突出。因此，需對既有的安檢模式進行架構化、系統化建設。即將現行獨立的安檢設備向基于大數據的網絡化系統轉變，結合生物識別、非生物識別、圖像識別、大數據分析、人工智能、云技術等前沿技術，在確保安檢水平不變的前提下，進一步提升安檢效率，從而提升城市軌道交通的服務品質。

1 網絡化安檢系統的構成

網絡化安檢系統將現行分散獨立的安檢設備進行系統化搭建，按控制中心與車站兩級管理，線網層（控制中心）、車站層和現場層三級控制的架構進行設計，如圖1所示。

圖1 網絡化安檢系統框架構成

1.1 線網層

線網層主要為線網層安檢信息管理系統，由服務器、數據存儲設備、工作站、打印機、信息安全設備、網絡設備、不間斷電源設備等硬件，以及與設備相配套的應用軟件、操作系統軟件、安全軟件、通信中間件等構成。

1.2 車站層

車站層主要為車站安檢系統，由服務器、工作站、打印機、信息安全設備、網絡設備、不間斷電源設備等硬件，以及與設備相配套的應用軟件、操作系統軟件、安全軟件、通信中間件等構成。

1.3 現場層

現場層主要為實現安檢功能的各類專用設備，由現場管理工作站、X光安檢儀、安檢門、液體探測儀、爆炸物探測儀、手持式金屬探測器、現場取證記錄儀、防爆器材、開包查驗站及安檢輔助器材等構成。

2 網絡化安檢系統的解決方案

2.1 線網層安檢信息管理系統的解決方案

線網層安檢信息管理系統可獨立自成系統，或由安防集成平臺集成，也可利用云技術與其他線網平臺系統共享硬件資源，以實現系統狀態管理、安全管理、數據管理、模式管理、報警管理、維修管理、人力管理、聯動控制、電子地圖、時鐘同步等功能。

線網層安檢信息管理系統可利用通信傳輸骨干網或其他系統傳輸網與車站層安檢系統進行數據通信，實現安檢系統的線網層與車站層上下貫通，進而實現線網安檢信息管理功能。

2.2 車站層安檢系統的解決方案

車站層安檢系統可獨立自成系統，或與車站綜合監控系統集成，通過車站局域網將現場層的各類安檢設備有機整合在一起，進行聯網運營管理，以實現車站設備及安檢人員的監控管理、設備管理、統計管理、人力管理等功能。此外，還可根據預定的邏輯關系自動或人工向車站內的各安防子系統（如閉路電視（CCTV）系統、一鍵報警系統等）發布相關的聯動請求命令。

2.3 車站層局域網的解決方案

根據建設規劃，車站層局域網可以自建網絡或與其他系統合用。

3 網絡化安檢系統的功能

3.1 線網層安檢信息管理系統的功能

線網層安檢信息管理系統功能包括但不限于以下10個方面。

3.1.1 狀態管理

集中監控線網層、車站層及現場層三個層次安檢系統設備的運行狀況和網絡狀況，收集各種統計數據用于監視或校正系統設備運行參數，為系統優化提供統計分析手段；管理網絡及車站層工作站的通信，對系統及網絡具有在線監視、自診斷、自恢復及在線修復等功能，并可顯示網絡負荷情況；能夠完成系統性能監視、性能控制和性能分析等功能。

3.1.2 安全管理

設置中央安全認證管理子系統，所有安檢系統的用戶均由線網平臺集中控制管理，包括用戶身份辨別和認證，登陸帳號和加密口令管理（重置、過期、新增），集中激活或禁用，以及訪問權限管理等。其功能有：不同用戶可實現不同級別的操作權限；實現所有操作的登錄，以備檢查，防止未經審查或其他人員使用，影響系統的功能；對全線車站操作員和維修人員的密碼進行管理，在緊急情況下，具有解除車站密碼的功能。在安全認證系統的控制下，所有對資源的訪問都應有審計和記錄。

3.1.3 數據管理

對車站層安檢系統上傳的數據具有集中存儲、管理、檢索、查詢、統計和分析等功能；能夠按時間、人員、設備類型、事件類型、區域、系統來查詢數據或錄像資料；具備分類信息檢索功能，并提供自定義的按時間分類等不同分類方式的報表。具體功能包括：

（1）系統應具有報警記錄、聯動歷史記錄、操作日志等，以及對日志進行查詢、統計、備份、清理和打印等功能。

（2）系統應具備查詢當前安檢點的報警信息和處警信息功能。報警信息可按時間、類型、用戶及關鍵字條件進行查詢，處警記錄可按時間、類型、用戶及關鍵字條件進行查詢。

（3）支持對X光安檢儀行李包裹檢測圖像的調看和存儲；實現對X光安檢儀安檢點場景圖像的調看和存儲，包括安檢人員、受檢人員的全局場景；實現帶有音頻輸入圖像資源的音視頻同步調用和存儲。

（4）支持接收安檢點X光安檢儀、液體檢查設備、爆炸物探測等設備檢測現場的報警；報警時自動聯動顯示相關設備檢測物的圖像及現場監控圖像，并自動存儲這些圖像。

（5）X光安檢儀、液體檢查設備、爆炸物探測設備和音視頻監控等設備能實現同步調閱、結構化存儲、下載及多信息同步檢索，實現歷史回放和實時播放無縫銜接。

3.1.4 模式管理

系統具有完備的運作模式，用戶可根據實際業務流程以及消防、安防等需求的不同，編排包括但不限于正常運行、緊急運行、火災運營等模式，同時應能夠接受其他線網層平臺系統的模式控制命令。

3.1.5 報警管理

可實現報警集中顯示、定位和統一處理；可靈活定義報警事件級別、報警聯動流程、報警事件處理流程、報警顯示與提示信息等內容；報警發生時可根據相應預案設置及提示，引導操作人員進行處置，并記錄其所有操作過程；可根據報警級別、工作模式狀態（白天、夜間等），以及線路運營管理模式，靈活定義報警車站層處理和線網層應集中處理的相關工作。3.1.6 維修管理

控制中心維護人員應能通過網管工作站實現安檢系統車站層及現場層所有終端設備的維護管理，并具備以下功能：

（1）圖形化界面集中監控線網層、車站層服務器和工作站，以及終端設備的通信狀態、運行狀態及故障情況。當出現狀態變化或故障時，能準確、實時地顯示。當一臺終端設備具有多個狀態或故障時，能全部顯示；在狀態變化后，能及時更新狀態信息。

（2）維修人員應能查詢單臺、一組、一類或全部終端設備的狀態及故障信息，包括終端名稱或編號、狀態名稱、開始及結束時間、狀態描述等。

（3）安檢設備軟件版本的變更應能自動記錄，維修人員應能查詢車站層和現場層終端級設備的當前軟件版本及版本變更信息。

（4）具有權限的管理人員應能輸入各種終端設備的更新軟件，并自動或手動將軟件下載到單臺或全部終端。

（5）系統應能根據終端設備狀態、故障情況及設備維修日志自動生成相應的設備故障及維修統計報告，以報表形式按周期表現出來；維修人員應能查詢各中斷設備的維修歷史日志及故障維修統計報告，以報表形式按周期表現出來。

（6）在車站層與線網層安檢信息管理系統通信中斷情況下，維修人員應能通過備份介質輸出車站層數據及輸入系統參數。

（7）維修人員應能通過軟件功能關閉車站層計算機應用軟件或系統軟件。

（8）系統應能自動生成相關的系統維修及維護統計報告，維修管理及車站維修人員可對統計報告進行查詢及打印。

3.1.7 人力管理

（1）具有完善的考勤管理功能，負責安檢督導員及安檢服務人員的考勤管理；同時具備人力調度管理功能，可根據車站客流預案提前安排車站安檢人力，緊急情況下可調度其它地點安檢人員進行人力支持。

（2）具備監控人員疲勞檢測功能，管理人員可以查看所有安檢判圖員的疲勞記錄，并進行相關處理。系統可自動對安檢員的工作狀態進行監控，對安檢員是否疲勞、分心、離崗等狀態進行判斷，并進行相關提醒和報警。

3.1.8 聯動控制

線網層安檢信息管理系統在控制中心與其他線網平臺等系統進行互聯。

系統應能人工選擇聯動CCTV系統攝像機圖像或報警聯動顯示相應區域攝像機圖像；可通過鍵盤對錄像進行管理，如通過時間、事件等信息進行錄像檢索和回放控制。

系統應能夠向其他線網平臺系統上傳報警信息，并接收其聯動指令；緊急情況下可通過其他線網平臺等相關系統啟動車站的災害疏散。

3.1.9 電子地圖

系統應采用矢量電子地圖方式實現綜合管理功能。電子地圖應能精確定位事故現場，提供地理位置信息，便于對應急事件的響應；同時應支持平面地圖方式實現監控點定位，實現平面地圖方式的多級鏈接管理方式。

電子地圖客戶端界面應將報警信息、事件匯總、視頻圖像、設備狀態、位置分布等信息融合于一體，直觀顯示多種信息的綜合及匯總。系統應采用圖形化人機界面，具有分級、分層地圖顯示功能，能顯示選定車站的終端級設備布置情況，方便用戶操作。

通過電子地圖可顯示各類終端設備的運行狀態、報警和故障情況，自動記錄各類事件，可在電子地圖上直接處理發生的各類事件，如消除報警等。

3.1.10 時鐘同步

線網層安檢信息管理系統應與城市軌道交通線路的通信主時鐘同步，并自動下傳至各車站層安檢系統及終端設備，使整個系統的時鐘與其它系統保持一致。

當終端設備的時鐘與下傳時鐘有差異時，設備時鐘應能自動修正為下傳時鐘，并反饋修正信息到線網層安檢信息管理系統，超過2 min的時鐘差異應做記錄。線網層安檢信息管理系統應保存所有的時鐘差異記錄以供分析，包括終端設備的時鐘差異記錄。

當系統主機或系統設備重新啟動時，應能自動下載或接收時鐘數據，并保持同步。

3.2 車站層安檢系統的功能

車站層安檢系統功能包括但不限于以下方面。3.2.1 監控管理

（1）實時監控功能：實時監控本站內安檢點X光安檢儀的檢測圖像、安檢機周邊環境視頻，對X光安檢儀的檢測圖像及視頻信息進行數據存儲。

（2）報警應急處置功能：系統可自動接收并記錄X光安檢儀、液體探測儀、爆炸物探測儀等安檢設備的報警信息。

（3）安檢聯動功能：實現車站安檢系統與其他相關系統的聯動功能，包括CCTV系統、一鍵式報警系統等。其中，X光安檢儀的檢測圖像與視頻的關聯功能應可雙向關聯，既可以在查看X光安檢儀的檢測圖像的同時查看出入口視頻，也可以在查看出入口視頻時隨著視頻的播放同時展示與之時間對應的X光安檢儀的檢測圖像。

3.2.2 設備管理

（1）設備監控功能：實時監控本站所有安檢設備狀態，在安檢設備異常時系統會自動提示車站層及線網層安檢信息管理系統。

（2）設備維修管理功能：對本站的安檢設備故障及運行狀態進行監控；跟蹤設備部件的添加及替換等記錄；對庫內的所有設備、部件、配件、損耗件、報廢品等進行管理；根據所收集的設備狀態、故障記錄及維修記錄等信息，生成相應的維修報告、報表。

（3）時鐘同步功能：在時間同步方面，系統內接入的所有安檢、服務站、攝像頭等設備，均與安檢集成系統服務器時間保持同步；該服務器與城市軌道交通時鐘服務器保持同步，實現全網時鐘同步。

3.2.3 統計管理

（1）歷史查詢功能：調閱X光安檢儀的檢測圖像、出入口歷史視頻等歷史信息；可根據日期時間，查看軌道交通站內任一安檢點X光安檢儀的檢測圖像產生的過包圖像，并自動播放與該圖像時間關聯的出入口攝像頭音視頻信息。

（2）統計分析功能：對各站點的報警事件、過包數等進行統計分析，生成本站統計報表，并可以從不同的維度用柱狀圖、餅狀圖、線狀圖等不同的方式進行展示。

3.2.4 人力管理

（1）實現車站層人力考勤及調度管理，并接受線網層的調控。

（2）實現車站層監控人員疲勞檢測功能。

3.3 現場層安檢設備功能

現場層安檢設備功能根據具體的設備具有各自不同的功能，包括但不限于以下幾方面：

（1）X光安檢儀：使用多能量X射線檢查技術，能夠準確識別有機物、無機物和混合物，以及刀具槍支等危險品，并進行成像。

（2）安檢門：能夠檢測各種危險金屬品，如簡易金屬爆炸罐、刀、斧、槍、子彈、打火機等，也包含檢測磁性、非磁性、合金等金屬品。

（3）液體探測儀：可以檢測液態炸藥和易燃、易腐蝕等液態危險品。

（4）爆炸物探測儀：可以探測出絕大多數的商用和軍用炸藥等。

（5）手持式金屬探測器：可以對乘客身上是否攜帶金屬違禁品進行非接觸式檢查等。

4 網絡化安檢系統的功能拓展

4.1 實時遠程判圖

系統在滿足實時性的基礎上，支持將判圖工作與X光安檢儀以物理位置相互獨立的方式進行部署。即：X光安檢儀在安檢點本地產生的判圖任務，能夠由判圖員在遠程進行處置，再將處置結論（包括可疑行李X光安檢儀圖像、危險物標引、可疑行李攝像截圖等）反饋至現場安檢顯示器上，并以顯著的報警方式提醒開檢員及時進行處置。

判圖任務具有充分的靈活性，既可由判圖中心集中判圖，也可由安檢點任務空閑的判圖員進行處理，系統對任務的分配調度不受地域的限制。

4.2 智能識別功能

系統應具有智能識別輔助判圖功能，自動對X光安檢儀圖像中的違禁物品進行檢測報警，并在圖 像中標出違禁品的位置和種類，供判圖員參考；結合 圖像識別技術、大數據分析、人工智能等前沿技術， 對現場層采集到的數據進行深度學習，逐漸提高識別率，實現由輔助配合到全智能模式的過渡。

4.3 實名制信息數據庫

系統與公安系統等外部系統互聯，獲取乘客實名制注冊信息，并通過對實名制乘客出行軌跡進行數據挖掘和大數據分析，同時結合公安系統關于乘客的社會、家庭、工作、健康等信息，判斷乘客潛在的風險屬性。在規章制度內，對重點乘客進行針對性的安檢，以達到精準安檢，提升安檢質量。

4.4 分類快速安檢

通過人臉識別技術，結合實名制信息數據庫，對乘客進行分類；針對具備良好出行信用的上班族及常旅客，在規章制度內（例如攜帶行李大小的要求等），提供快速安檢通行的服務，從而提升乘客出行效率。

5 網絡化安檢系統的評估目標

（1）有效減少乘客安檢排隊時間。

（2）有效解決現行安檢無法聯網、無法數據積累而成為信息孤島的現狀，實現安檢信息數據的集中存儲及資源共享，為城市軌道交通數據挖掘提供數據支持，為城市公共安全提供充分和必要性保障。

（3）解決一線安檢人員不足、過度勞累的問題，以及因此而產生的誤檢和漏檢等問題；消除和減少安全隱患，提升系統工作效率，進一步提高安檢運營效率并節約人員成本。

6 結語

在新技術快速發展的今天，合理的安檢系統建設是安檢效能提升的核心。GB 51151—2016的頒布為基于網絡化大數據的新安檢系統的實施提供了建設依據，以便更好地保障乘客和運營人員的安全，提升設備運營安全及運營環境安全，使安全與效率達到一個更優化的平衡。