智能视频监控系统在民航机场安防中的应用.pdf

计算机与图像技术Computer&Multimedia Technology电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering174随着国际反恐形势的日趋严峻和民航行业的迅速发展，机场安防保卫工作面临着越来越大的挑战。在此背景下，智能视频监控技术应运而生，成了提高机场安防保卫水平的重要手段之一。智能视频监控系统基于数字视频技术和智能算法，能够全天候无死角地对航站楼、跑道、停机坪等多个区域进行实时监控，准确识别人员和车辆，发现异常行为，及时进行预警和处置。因此，智能视频监控系统在民航机场的安防中具有重要意义。1 民航机场安防工作现状1.1 各大机场分期建设安防系统，无法实现应急联动现在的机场安保系统，都是按照一定的顺序建立的，每个安保系统都是独立的。没有系统，没有定位，彼此间的联系也很模糊。因为选择的视频设备来自不同的制造商，所以造成了视频系统之间的互不连通，视频资源也不能共享，这就成了当前企业在使用视频监控系统时必须要解决的一个重要问题。民航机场安防系统主要包括视频系统、门禁系统、报警系统、卡口系统、停车场系统等系统，它们组成了一个个信息孤岛，对信息的实时应用和信息共享产生了制约，管理者要登录多个系统进行操作，不能进行系统间的应急联动。1.2 视频监控系统仍以模拟系统为主，无法对事件后的录像追查目前，在机场中的视频监控系统建设的要求中，视频监控系统的监控范围与清晰度要求应该更加明确，即视频监控需保证高清晰度，图像需清晰反映人像的脸部特征，对车辆的色号与车牌需满足车辆识别要求，视频监控存储时间不少于 90 天。但是在国内，大部分在2014 年以前已经建成完成的机场，系统仍旧是以模拟系统为主，没有相应的测试设备，也没有完整的测试记录，此类视频录像无法满足反恐法的基本要求，存在图像清晰度低、存储时间短、不能实现远程接入等问题，这对于民航事件录像调取与智能化分析都造成了极大的阻碍。1.3 机场管辖区域多属于垂直管理，控制风险因素较为复杂机场的码头区、停车场、办公区、货运区、前台区、飞行区、机库以及周围的一些区域，都是垂直管理的。由于受操作空间、安全性和各项性能指标的制约，系统的状态往往被限定在某一特定的区间，若不能被限定，将严重影响系统的控制性能。由于这些区域的特殊性，以及大量的人员和物资的流动，使得其存在着许多难以控制的风险。不管是从产业管理、行政管理、运行管理，在气象、飞行控制、机场建设、选址、飞机性能、人员配备等方面，都存在着许多问题。不同类型的风险并非孤立地存在，而是彼此纠缠，构成了一个复杂的风险复智能视频监控系统在民航机场安防中的应用秦力（河南省机场集团有限公司 河南省郑州市 450000）摘要：本文旨在为数字安防的大型应用提供可借鉴的应用。从机场视频监控系统的实际需求角度出发，通过数字视频监控系统在航站楼中的具体实施，介绍了数字视频监控系统的设计方案、系统调试及检测、智能化运用与集成管理等方面，并剖析了它在枢纽机场航站楼工程中的实际运用情况，为航站楼安全保卫工作提出了一个合理的系统框架。综合而言，本文针对智能视频监测系统运用于机场安全保卫工作方面展开了广泛的研究与探索，能够为国内民航机场安全形势提供重要借鉴和参考。关键词：智能视频监控；系统调试；安防保卫项目：郑州机场场区道路主要路口监控补盲 GJ2018-J002、河南省机场集团安防监控系统机坪行李装卸监控升级改造、廊桥监控升级改造、围界报警系统 UPS 电源改造及机场海关监管区域监控补盲 GJ2018-G002 河南省机场集团安防监控系统网络设备升级改造 GJ2018-G006 河南省机场集团监控系统存储服务采购项目 JT2018-G003。计算机与图像技术Computer&Multimedia Technology电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering175合体。此类风险的根源是设计瑕疵的问题，所以在后续监控、风险控制的过程中必须格外重视。2 智能视频监控系统设计方案2.1 机场数字安防系统需解决的难题目前，民航局已经提出了新时代民航高质量发展的战略，其在全国转型发展格局中的地位越来越重要，给航空工业的发展带来了更多的政策和制度红利。各个地区也都在积极开展着智慧机场的建设，根据上面的内容，对民航机场安保工作的现状进行了分析，可以发现传统的监控摄像系统都相对比较被动，通常只是监控一个固定的辖区，具有持续性的同时，缺乏智能化运行，如需要监控各个方位，那么就需要安装多个摄像头，虽然能够满足日常的监控需求，但针对一些关键要点也需要耗费过多的时间来获取其中的信息，由此可以看出，只有充分运用高新技术，克服传统模拟监控的技术缺陷，才能解决机场安防监控持续存在的问题，逐步向智能化、集成化发展1。2.2 智能视频分析技术及其应用智能视频分析技术是一种以目标行为为基础的智能监控技术，智能视频的前后端都是结构性的，以牌照识别、车辆特征识别为主，辅以人脸识别、行为识别、状态识别、事件识别等。通常情况下，智能分析单元可放置于前端，模拟视频信号能够直接介入数据端口对数据进行分析处理，同时通过环通输出可将模拟视频信号直接输出到视频编码进行压缩编码，也可利用报警信息对现有的视频编码与录像存储进行动态化调节减轻网络带宽与存储容量，使其能够以视频流媒体的形式存储于图像或图像序列中，使计算机可以从纷繁的视频图像中，分辨并识别出关键目标的行为2。它还可以对用户不感兴趣的信息进行有效的过滤，其实质就是通过自动分析与抽取视频资源中的关键信息流，过滤出大量的动态信息和重要信息，从而解决信息过载的问题。经过运算处理，可以将重要的用户信息或现场监控图像中的关键信息称为视频分析技术，例如车牌识别技术、视频检索技术、智能 AI 人脸识别技术等，从视频的目标对象中提取运动行为，并进行识别，应用在国内的安防监控领域。为方便视频数据的分析与使用，必须先对其进行特征辨识，特征识别主要是为了可以有效的进行图像匹配,让影像可以选择带有代表性的区域特征,比如,画面中的重点、边缘等几个关键的影像区域,找出交掉的根本特征,对影像进行智能匹配,并使之和影像相关联,以此达到对影像的高效搜索。2.3 智能视频监控系统的设计与实现智能摄像系统的构建需要软件的支撑，该系统由计算机信息技术、视频采集技术、固定摄像和云台摄像组合而成，并且两个摄像装置与存储装置、采集卡相连，云台摄像装置与计算机相连。从硬件上来看，主要有两种功能，一种是 CCD 相机的摄像，另一种是云台相机的控制。在软件方面，又将其划分为 4 大模块，分别为数据的获取与显示、存储等。将采集到的影像以一定的格式保存下来，并经过影像加工，最后用影像辨识的方图 1：基于现代化虚拟接口技术的视频综合监控系统结构分层计算机与图像技术Computer&Multimedia Technology电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering176法提取出影像资料3。移动过程中的影像捕获要求有计数器支撑，而云台的相机则主要依靠控制来实现对目标的全方位监视。在此基础上，本文提出了一种新的设计思想，并对其进行了深入的研究。为了能够与多个厂家的视频设备相兼容，本文提出了一种以虚拟设备接口技术为基础的视频综合监控系统，基于现代化虚拟接口技术的视频综合监控系统结构分层如图 1 所示4。视频综合监测技术，是指一种采用了虚拟系统的接口技术、信息收集技术、图像处理技术、互联网技术，以及软件技术的网络视频监测系统解决方案。它的基础是“核心服务层”和“虚拟装置驱动层”，它通过将来自各个企业的视频设备加以整合，每个企业的设备都成了统一的插件台，从内到外实现了对所有异质视频控制设备的由内而外的整合5。另外，多部照相机应有足够的存储空间，以免存储不足导致数据丢失。比如：保安行业要启动人脸识别，娱乐设施要纳入客流量监测等。除此之外，为了保证系统的不断升级，还必须为它提供技术支撑，监控摄像机的镜头大小决定了视频检测的范围，监控摄像机的镜头通常情况下具有狭义集中固定镜头（2.8mm、3.6mm、4mm、6mm、8mm 等）、变倍一体机（18 倍、22 倍、25 倍、27 倍等），根据客户的个性化需求，选择合适的监控摄像机镜头，这样才能防止由于机器的原因而出现监控范围显示不全的问题。芯片搭配镜头角度对照表如表 1 所示。3 智能视频监控系统在机场安防保卫工作中的应用3.1 人脸辨识技术优化人脸辨识，是一项通过人脸信息来判断某个人的身份的生物辨识手段。在航空工业中运用人脸识别技术，可以增强机场的事前预警意识，人脸辨识的技术流程是：以终端终端以及各个区域的功能特征为基础，对一系列的功能模块进行了划分和设计，并在此基础上对这些模块进行了选择和组合，从而形成了一种能够满足各种要求的具有不同功能的系统的设计方法。可在航站楼旅客出口、预分流用闸机、安检入口和登机口等处安装生物识别摄像机，并将监测信息、报警信息、评估结果等显示在人机交互界面上。该平台融合了生物识别、热成像测温、视频智能分析以及 5 G 等技术，实现了对流动人群的快速、高效的测量。其中，人脸辨识主要就是考究人脸验证与匹配问题，其中的核心问题就是技术架构和具体的优化对象,而人脸识别中主要存在着度量学习问题,即 Metrix Learning,而这一种学习方式主要以 Siamese 网络、Triplet 网络为代表。在该网络环境下,主要可输入两张图片分别进入两种网站中提取特征,这二种网站一般都会共享权重,所使用的特征损失函数就是 Contrastive loss。Siamese 网络结构如图 2 所示。Contrastive loss 的表达式主要如下所示：（1）式中，d 为两个特征向量的距离；y 为标签；如果两章输入图匹配的为同一张人脸，那么 y 为 1，否则 y为 0。飞机出港时刻表分布不均，导致乘客在机场等候安表 1：芯片搭配镜头角度对照表镜头大小 监控角度 监控距离监控场所4mm69.95m1.办公室、商用店铺等室内环境使用6mm5010m2.办公室、商场、收银台使用7mm3815m3.大型商场、企业车间等比较的场所使用12mm2625m4.酒店、出租屋通道等场所使用16mm1935m5.通道、围墙等场所使用图 2：Siamese 网络结构计算机与图像技术Computer&Multimedia Technology电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering177全检查时，常常会出现排队等候的现象。利用人脸识别技术，与乘客身份进行匹配，对有紧急情况的乘客进行识别，并为安全检查开辟应急通道。此外，它还能深入分析网络中传送的数据，收集具体目标的相关信息，并在第一时间对其进行预警，针对候机区 VIP 室、洗手间、购物区等重点区域，采用人脸识别技术对乘客进行实时跟踪，并在全国范围内实现了对 2G/4G 移动电话的全方位覆盖，并与公安、边防、海警等部门以及地方港口等部门进行了有效的对接。在登机口设置面部识别摄像头，弥补了“换牌登机”这一传统安检手段的缺陷。3.2 人口统计和人口密度估计人口统计是指某个具体的数量，人口密度的计算公式如下：人口密度（人/平方千米）=人口数（人）/面积（平方千米）（2）机场管理人员能够根据人口数进行相应的统计分析和报表，以支持机场进行生产和经营；而人口的密度和状况，指的则是人口的总体状况，可根据不同的乘客特征，对现行的规定做出了相应的修改，使机场安全检查管理系统能够更有效地适应不同乘客的需要，针对不同的旅客特点，在现有的规定基础上进行了适当的修改，使得机场安检系统能够更好地满足不同的乘客的需要。如航站楼值机室、安检等候室、登机口等需要乘客排队的地方，当乘客流量排队等待时间超过规定的阀位时，管理系统将主动发送警告和提醒，航站楼运营管理单位将适时组织人员打开闲置入口，利用人脸识别功能，准确的统计出客流量，并与店铺的销售数据进行对比，便于管理人员了解店铺的运营情况和 VIP 客户。通过建立在危险值基础上的安检系统，可以更加高效地对所有通关的乘客和货物进行细致的检查，因此安检系统会按照系统给出的危险值来进行后续的安检。实现对潜在客户的挖掘、客户类型的定位、服务和产品的有效推广的一体化分析和管理，通过运用机场视频监测系统的即时视频信号，对特殊时段、特定场所实施监测，并对人群密度进行管理与分析，以便于机场相关部门对目标地区迅速进行合理的管理干预，对枢纽型机场航站楼的旅客密集区（如：安检待检区、登机口、值机岛等）进行实时监测，及时发现有无异常的人密度，达到节能、环保和提高旅客出行舒适度的目的。4 总结总体而言，本文通过对民航安防的现状分析，得出了现有安防监控系统仍需解决的问题，提出了国内民航机场的智慧安防监管系统，该系统能够全面覆盖采集区域内 4G/5G 手机，能够满足智慧交通行业对安防保卫工作的监控需求，与公安、边检、业务系统及当地民航系统相结合，在民航登机口加装人脸识别摄像头，可填补传统机场安全体系中 换牌登机 的漏洞。此外，该信息系统也能够运用视频监控了解某一区域内的实际人口数，各职能部门能够通过视频监控调取及时处置事故的发生，并遣散现场的密集人群，还能够为一些特殊场合提供数据信息，避免一些重大安全事故的发生。该技术的应用使得国内交通管理水准有了一个质的飞跃，未来将会有更多航空综合服务站顺利建成，可灵活调配的视频监控系统也将为旅客带来更为舒适、温馨的乘机环境，在一定程度上促进机场的安全发展，更好地服务地方经济的发展。参考文献1 张在川.浅析智能视频监控系统在枢纽机场航站楼建设中的应用J.网络安全技术与应用,2020(9):137-138.2 明焱.智能视频监控系统在枢纽机场航站楼建设中的应用初探 J.电子世界,2019(16):103-104.3 王健,孙凌宇,田冰.网络视频监控系统在民航机场建设中的设计和应用 J.山东工业技术,2013(13):62-63.4 张策.试论视频监控系统在机场的应用及发展趋势J.中国新通信,2020,22(11):93-94.5 李都红,郭树林,解凯,等.基于“四型机场”理念的某机场 10kV 变电站综合自动化管理系统设计与应用 J.电气技术,2021,22(2):84-90.作者简介秦力（1984-），男，河南省临颍县人。学士学位，河南省机场集团信息中心高级工程师(副高)。负责河南省机场集团及下属各机场安防工程的弱电信息化部分，规划、设计、验收和运维保障等工作。