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城市轨道交通安防集成平台独立建设方案研究_刘晓庆

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都市快轨交通·第 33 4 2020 8 运营管理
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URBAN RAPID RAIL TRANSIT 129
城市轨道交通安防集成平台
独立建设方案研究
.
.
摘 要: 依据国家标准《城市轨道交通公共安全防范系统工程技术规范》(GB 511512016)的要求,分析运营部
门对视频监控、入侵报警、安全检查及探测、出入口控制、电子巡查等系统的实际使用需求,围绕业务需求、
计思路、总体架构、配置方案、系统构成等方面开展安防集成平台完全独立建设的方案研究,为国内轨道交通
业安防系统的建设提供新的思路,同时也为国内城市交通安全防范体系的建设提供借鉴。
关键词:城市轨道交通;技术规范;安防集成平台;完全独立
中图分类号: U231 文献标志码: A 文章编号: 1672-6073(2020)04-0129-07
Independent Construction Scheme of Urban Rail Transit
Integrated Security Platform
LIU Xiaoqing
(Guangzhou Metro Design & Research Institute Co. Ltd, Guangzhou 510010)
Abstract: According to the requirements of the national standard Technical Code for Engineering of Public Security and
Protection System of Urban Rail Transit (GB 511512016), the actual requirements of the operation department for video
surveillance and control, intruder alarm, security inspection and detection, access control systems, guard tour, and other
systems are analyzed. Research on the complete independent construction of the integrated security platform is conducted in
terms of business requirements, design ideas, overall architecture, configuration schemes, and system components. It provides
a novel proposal for the construction of security systems in the domestic rail transit industry and a useful reference for the
construction of domestic urban traffic security prevention systems.
Keywords: urban rail transit; technical code; integrated security platform; completely independent
随着国际安全形势日益严峻,国内轨道交通行业
的安全问题已经逐步从偶发性转向多发性,并具有强
敏感性、高连带性[1]加快城市轨道交通的安全防护
能力建设关系到乘客和员工的生命、全,是城
市轨道交通管理、运营服务的根本,迫切需要根据用户
方的使用需求建立综合安防系统[2]整合所有的安防系
统和功能,完善城市轨道交通安全防范系统体系。
收稿日期:2019-04-26 修回日期:2019-05-13
作者简介: .,男,本科,高级工程师,主要从事城市轨
1 需求分析
1.1
道交通工程自动化、安防、智能化等方向设计,
liuxiaoqing@dtsiy.com
政策分析
2011 616 日《城市轨道交通安全防范系统
技术要求》(GB/T 267182011)发布,该规范施行日期
2011 91[3]2016 415 《城市轨道交
通公共安全防范系统工程技术规范》(GB 511512016)
,该规范施行日期2017 12 1[4]。在国
家层面上对国内城市轨道交通安全防范系统的建设提
出了明确、全面的要求。规范也明确提出城市轨道交
通公共安全技术防范系统的各子系统应集合成为一个
整体,并应由独立的安防集成平台统一进行管理。
都市快轨交通·第 33 4 2020 8
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1.2 业务需求
1) 安防集成平台建设需求。中国轨道交通建设正
大规模实施,按照轨道交通运营承载实体及轨道交通
的客流特点,结合国内安全形势及维稳、反恐需要,
轨道交通安全防范系统承担了巨大的安防压力[5]。而
城市轨道交通之前很少设有安防集成平台,但以目前
公共安全技术防范信息化为主流趋势的背景下有必要
建立统一指挥、资源共享、准确预测、科学决策、快
速反应、联合行动的应急管理和应急处置平台,提高
应对突发公共事件的快速反应能力和科学决策水平,
更好地保障轨道交通的安全稳定运行[6]
2) 协同多系统联动。安防集成平台应满足系统
化、集成化、智能化的建设要求[7],实时掌握各子系
统状态并存储各子系统联动控制逻辑,通过对技术防
范各子系统的一体联动,提高轨道交通运营的效率和
安全可视化。
3) 加强公共安全技术防范系统工程集成应用。
防集成平台通过对技术防范各子系统的集成,一方面
进行日常数据采集、数据存储、综合监视管理,一方
面在公共安全事件发生时,联动报警、启动视频复核,
通过对轨道交通大数据模型进行分析预测、辅助决策,
进行应急指挥调度。
2 集成原则
1) 标准化和规范化原则。严格遵循国家行业有关
法律法规和技术规范的要求,从业务、技术、运行管
理等方面对项目进行整体建设和实施,充分体现标准
化和规范化。
2) 放性和可扩展性原则。全面支持国际开放标
准,保证系统能够与其他平台的应用系统、数据库等
相互交换数据并进行应用级的互操作性和互联性。
系统对于未来可能增添的新的子系统、新的数据
库、新的功能、新的用户等都要留有接口和二次开发
API,并符合行业相关技术标准,可使系统能在日后
得以方便地扩充。
3) 先进性原则。平台作为安防系统的运行管理核
心,采用开放式架构和先进的系统集成技术构建。系
统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,完成安防系统内各子系统之间的信息交换
和联动控制。平台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。
4) 可靠性原则。平台在设计时应充分考虑其对可
靠性的要求,保证系统的高可靠性、高可用性,尤其
是保证关键业务的连续不间断运作和对非正常情况的
可靠处理,确保系统整体运行的可靠性。
3 总体设计
基于 GB 511512016 的要求,城市轨道交通技
术防范系统应由视频监控系统、入侵报警系统、安全
检查及探测系统、出入口控制系统、电子巡查系统等
安防集成管理平台和其他系统组成。城市轨道交通公
共安全防范系统框架如图 1所示[8]
1 城市轨道交通公共安全防范系统框架
Fig. 1 Urban rail transit public safety protection system
城市轨道交通安防集成平台独立建设方案研究
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URBAN RAPID RAIL TRANSIT
1) 安防集成平台。安防集成平台主要用于对各子
系统的统一管理。安防集成平台采用两级管理三级控
制的分层分布式体系结构。两级管理分别是线路中心
级管理和车站站点级管理;三级控制分别是线路中心
级控制、车站站点级控制和现场级控制。
2) 视频监控系统。视频监控系统用于实现管理人
员对地铁各运营场所的实时监控。公共安防技术防范
系统中的视频监控系统与通信系统的视频监控子系统
合设。
3) 入侵报警系统。入侵报警系统主要利用传感
器技术和电子信息技术探测并指示非法进入或试
非法进入设防区域的行为,处理报警信息、发出报警
信息等。
4) 安全检查及探测系统。安全检查及探测系统主
要用于对进入地铁车站内部的人和物进行安全检查的
系统。地铁安检按照“逢包必检,逢液必检,逢疑必
问,人机结合”的思路,实现地铁安检需求的“机检”
“人检”二检一体的安检模式。
5) 出入口控制系统。出入口控制系统(又称“门
禁系统”)主要利用自定义符识别技术或模式识别技术
对出入口目标进行识别,并控制出入口执行机构启闭
的电子系统。
6) 电子巡查系统。电子巡查系统可按预先编制的
保安人员巡查程序,对保安人员的巡更路线,到达地
点、时间等信息进行管理与分配,对地铁车站、车辆
基地的安全巡逻和巡检工作进行监督、记录,并能对
意外情况及时报警。
基于上述系统功能的简述,安防集成平台的系统
架构拓扑如图 2[9]所示。
安防集成平台的系统功能架构如图 3[10]所示。
2 安防集成平台架构拓扑图[9]
Fig. 2 Integrated security platform architecture [9]
3 安防集成平台功能架构[10]
Fig. 3 Integrated security platform functional architecture [10]
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站点级安防集成平台支持图形显示、状态显示、
系统控制、操作管理、信息记录、记录处理、系统修
改等功能。
区域级和线网级、线路级安防集成平台可实现对
站台级安防集成平台及其各集成子系统的管理和操作,
同时可进一步实现决策支持和应急指挥的相关功能。
4 安防集成平台设计
4.1 平台总体设计思路
平台设计过程中需充分考虑各个子系统的信息共
享要求,对各子系统进行结构化和标准化设计,通过
系统间的各种联动方式将其整合成一个有机的整体,
使之成为一套整体的、全方位的综合安防系统,达到
人防、技防和物防充分融合的目的。
1) 总体设计一步到位在平台总体设计中,充分
利用安防集成平台的集成性、开放性、扩展性,实现
各子系统的管理和信息最大程度的共享,同时考虑今
后系统的扩充及增容等。
2) 子系统独立分控、总体集成。每个子系统既可
独立工作,也可通过安防集成平台与其他子系统有机
地协同工作、联动防范,构成一个完整的安全技术防
范体系。系统操作与处理在统一的人机界面完成,实
现分散监视、控制和集中管理、统一调度的目的。
3) 安防措施综合而全面,业务联动。平台设计中
采取多种安全防范措施,以求达到周密、到位的安全
防范目的。安防集成平台系统将实现各项业务间的联
动管理,如安全检查及探测系统探测到危险品或出入
口控制系统识别到强行开门后,可通过安防集成平台
触发视频监控系统报警,同时联动平台控制端通知管
理人员等,实现众多联动功能。
4.2 平台总体架构
安防集成平台的研发应基于 GB 511512016
安防集成平台的架构和功能要求进行设计:首先平台
应可接入大量的视频图像信息、智能分析事件信息、
异常报警信息、布控报警信息,应用功能丰富。其次,
要求安防集成平台可实现轨道交通全线全局监控
理与统一协调指挥,因此平台的整体架构设计非常重
要,它从根本上决定平台所能提供的业务服务规模与
水平。
安防集成平台应遵循多层体系结构模型,可采用
4层体系结构,包括表现层、应用层、网络层、感知
层。对于数据库的访问通过中间应用服务器完成,而
不能直接访问数据库,保证数据库访问的安全性和防
Dos 攻击。
安防集成平台的构架体系如图 4所示。
4 安防集成平台架构体系
Fig. 4 Integrated security platform architecture system
1层为感知层,实现各站点级视频信息、事件
信息、报警信息等的结构化归纳抽象。主要由视频监
控系统、入侵报警系统、出入口控制系统、安全检查
及探测系统、电子巡查系统设备组成,由安防集成平
台一并接入平台进行统一管理、组织和调度,使用户
无需关心所使用的设备、信息资源的具体位置和形态,
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URBAN RAPID RAIL TRANSIT
更好地为业务服务。
2为网络层,由专用通信网络和警用通信
网络组成。网络层实现了数据的上通下达,范围
盖车站、车辆基地、控制中心等多处区域,使得
全防范物联网数据采集后能及时进行分析,供应
层使用。
3层为应用层,呈现给用户专业化、个性化的
具体服务和辅助工具,是业务智能化的最终体现,如
轨道交通安全运营所采取的实况监控、录像回放、云
台控制、报警管理等日常应用。同时,可对各子系统
各类数据进行整合,为智能决策提供数据保证。
4层为表现层,是面向用户实际操作的客户端,
是通过对基础功能和特色业务的归纳、抽象,生成的
各种应用模块,支持不同的业务应用。可以为客运组
织、指挥抢险、乘客疏散、治安维稳、反恐处突等提
供完整的监控服务和高效的办公手段。
4.3 安防集成平台配置方案
服务器作为安防集成平台的核心设备,承担着平
台的主要处理工作。针对安防集成平台的服务器设置
提出以下 3个方案:
4.3.1 方案 1:中央式集中配置方案
中央式集中配置方案指的是仅在安防集成平台中
心级设置系统服务器和存储设备,车站不设置系统服
务器,只设置交换机和管理终端工作站。该方案的组
网如图 5所示。
5 中央式集中配置方案示意
Fig. 5 Central centralized configuration
4.3.2 方案 2:站点分布式配置方案
站点分布式配置方案指的是安防集成平台在中心
级和站点级均设置系统服务器和存储设备,各站点的
报警信息、监控信息等实时数据上传至相应站点的服
务器进行处理,并在本地磁盘列阵进行存储和管理。
该方案的组网如图 6所示。
6 站点分布式配置方案示意
Fig. 6 Site distributed configuration
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4.3.3 方案 3:云平台构架配置方案
云平台构架配置方案指利用虚拟化技术,通过虚
拟机封装用户各自的运行环境,配置私有的服务器,
指定所需的 CPU 数目、内存容量、磁盘空间,实现资
源的按需分配,提高服务器的资源利用率。该方案的
组网如图 7所示。
4.3.4 方案比选
分别从服务器设置、存储方式、服务器负荷、软
件要求、网络依赖性、数据备份、可维护性、投资等
方面进行比选,如表 1所示。
5 系统构成
安防集成平台由线路中心级安防集成平台与站点
级安集成平台构成,同时预留接入线网(或区域级)
安防集成平台的接口。安防集成平台接入
视频监控系统、出入口控制系统、安全检
查及探测系统、入侵报警系统、电子巡查
系统,互联综合监控系统(含火灾报警及
备监控系统)等技术防范系统。安防集成平
台线网组成架构如图 8所示。
5.1 线路中心级安防集成平台
线路中心级安防监控中心与控制中心
合用,线路中心级安防集成平台设备包括
服务器、接口服务器、应急预案服务
器、网络管理服务器、核心以太网交换
机、安防调度终端、事件打印机、声光
报警器、防火墙、控制软件、大屏控制
系统(OPS)及完成系统功能所需的所有
设备等组成。线路中心级安防集成平台
线网组成架构如图 9所示。
5.2 站点级安防集成平台
站点级安防集成平台主要完成对站点
级各技术防范系统的接入、互联及统一管
理,站点级视频监控系统、入侵报警系统、
出入口控制系统等技术防范系统通过网络
接口接入以太网交换机。站点级安防集成平台线网组
成架构如图 10 所示。
1 服务器配置方案比选
Tab. 1 Comparison of server configuration options
比较项 方案 1 方案 2 方案 3
服务器设置 仅在中央设置一套服务器 各站点均设置一套服务器 云平台统一配置
存储方式 中央集中存储 站点分布存储 云平台统一配置
服务器负荷 所有业务处理均由中央服务器进行,负荷
较重 各站点处理本地范围业务,负荷较轻 通过云平台进行计算资源优化分配,
负荷适中
软件要求 全线数据由中央软件处理和存储,软件要
求较高 仅处理和存储本站点数据,软件要求较低 需针对云平台进行虚拟化配置,要求
较高
网络依赖性 较高 较低 较高
数据备份 中央承担,便于统一管理 站点承担,不便于统一管理 云平台承担,便于统一管理
可维护性 服务器故障涉及全线,险较高,可维护
性较低
服务器故障涉及范围仅本站,风险分散,
可维护性一般
云服务平台采用分布式架构,单台服
务器故障不影响全线系统运行,可靠
性及可维护性较高
投资
应用集中,软件平台要求较高,需部署大
型数据库管理系统,软件费用较高。但在
硬件上大大节约了投资,总体投资较低
由分布式数据处理软件平台及小型数据库
管理软件构成。费用较低。硬件投资较方
1有所增加,总体投资适中
由云服务器平台统筹考虑,技术先进,
硬件投入较低,软件投入较高,总体
投资适中
7 云平台构架配置方案示意
Fig. 7 Cloud platform configuration
城市轨道交通安防集成平台独立建设方案研究
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URBAN RAPID RAIL TRANSIT
8 安防集成平台线网组成架构
Fig. 8 Integrated security platform wire network structure
9 线路中心级安防集成平台线网组成架构
Fig. 9 Line center level integrated security platform
wire network structure
10 站点级安防集成平台线网组成架构
Fig. 10 Site level integrated security platform
wire network structure
6 结论
安防集成平台的应用已是大势所趋[11]其重要性
在新时代智慧轨道交通的建设过程中尤为突出。安防
集成平台的智能化、集成化、创新化都将得到进一步
的深化。安防集成平台的独立建设可基于硬件独立(
独设置冗余的服务器进行承载的传统方案)、系统独立
(对于希望云化、虚拟化架构有需求的,可以以纯软件
方式设计)、功(对于系统高度集成的,可软件模
块方式纳入集成到如综合监控系统视频监控系统等系
统中)3种方式进行建设。随着安防行业技术的发展
将逐步打破现有以硬件为核心的模式,进而向以软件、
功能为核心的方向进行转变,最终实现综合运用各种人
防、技防、物防措施进行一体化处理,实现互联互通,
为新时代智慧轨道交通的建设做出应有的贡献。
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