基于微波雷達(dá)的站臺(tái)端部防穿越入侵報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)用

楊天驕 袁振江

摘? 要：隨著我國“八縱八橫”高速鐵路網(wǎng)的逐步加密，大型樞紐站越來越多，站臺(tái)乘降人員聚集情況嚴(yán)重，尤其是在“春運(yùn)”“暑運(yùn)”等客流高峰，站臺(tái)值班人員需花費(fèi)大量精力去維持乘降秩序。個(gè)別旅客試圖穿越站臺(tái)端頭逃票而侵入鐵路線路的行為也時(shí)有發(fā)生。文章研究基于微波雷達(dá)技術(shù)的高鐵站臺(tái)端部防穿越入侵報(bào)警系統(tǒng)，為鐵路運(yùn)行安全、旅客人身安全提供保證，為高速鐵路的安全高效運(yùn)行提供支撐。文章研究成果已在多個(gè)高鐵車站成功應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：微波雷達(dá);站臺(tái)端部;入侵報(bào)警系統(tǒng)

中圖分類號：U291.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）26-0172-02

Abstract： With the gradual encryption of China's "eight vertical and eight horizontal" high-speed railway network， there are more and more large hub stations， and the gathering of platform passengers and landers is serious， especially at the peak of passenger flow， such as "Spring Festival transportation" and "summer transportation". Platform personnel on duty need to spend a lot of energy in maintaining the boarding and landing order. Individual passengers try to escape tickets at the end of the platform and invade the railway line from time to time. This paper studies the anti-crossing intrusion alarm system at the end of high-speed railway platform based on microwave radar technology， which provides guarantee for railway operation safety and passenger safety and support for the safe and efficient operation of high-speed railway. The research results of this paper have been successfully applied in many high-speed railway stations.

Keywords： microwave radar; platform end; intrusion alarm system

1 概述

2016年7月發(fā)布的《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》勾畫了中國鐵路“八縱八橫”高速鐵路網(wǎng)的宏偉藍(lán)圖，截止2019年底，隨著京張、商合杭、徐鹽、昌贛等一批高鐵的集中開通，“八縱八橫”鐵路網(wǎng)繼續(xù)加密，大量米字型、十字型樞紐車站應(yīng)運(yùn)而生，站臺(tái)數(shù)量多，接發(fā)車次量大。目前車站站臺(tái)端頭一般設(shè)置安裝鐵柵欄，通過硬隔離的方式進(jìn)行車站咽喉區(qū)入侵阻攔，同時(shí)仍依賴客運(yùn)值班員的人工巡視，在巡視過程中如發(fā)現(xiàn)乘客翻越柵欄的情況，會(huì)第一時(shí)間進(jìn)行制止，若乘客不服從勸告，站臺(tái)客運(yùn)員通過隨身配備的對講機(jī)向車站綜控室值班人員請求援助。面對高鐵越來越多的人流和越來越密集的接發(fā)車頻次，各車站只能通過增加巡檢人員數(shù)量、提高巡檢頻次來保障運(yùn)營安全。但人工巡視在發(fā)生緊急情況時(shí)通過傳統(tǒng)的對講、電話等方式實(shí)現(xiàn)警情上報(bào)，存在巡視有盲區(qū)、警情傳遞慢、處置不及時(shí)的弊端。

為此，原鐵路總公司于2018年發(fā)布了《中國鐵路總公司關(guān)于實(shí)施鐵路客運(yùn)提質(zhì)計(jì)劃的指導(dǎo)意見》，該指導(dǎo)意見中明確指出要在高鐵車站站臺(tái)端部部署防入侵報(bào)警裝置。本文所設(shè)計(jì)的站臺(tái)端部防穿越入侵報(bào)警系統(tǒng)通過設(shè)置非接觸式微波雷達(dá)探測器實(shí)現(xiàn)探測功能，在需要進(jìn)行穿越入侵報(bào)警的站臺(tái)端頭安裝微波雷達(dá)探測器，在站臺(tái)端頭形成一道無形的防護(hù)區(qū)域，當(dāng)有人非法進(jìn)入防區(qū)時(shí)，微波雷達(dá)探測器可立即探測到入侵事件，發(fā)出語音驅(qū)趕提示，并將告警事件上報(bào)至設(shè)置在綜控室的入侵報(bào)警終端。系統(tǒng)可隨時(shí)調(diào)出報(bào)警記錄對應(yīng)時(shí)間內(nèi)的歷史視頻，方便對入侵行為進(jìn)行確認(rèn)和處置，約束站臺(tái)旅客行為，起到震懾作用。

2 系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)的核心入侵探測裝置采用微波雷達(dá)，微波雷達(dá)又稱為近程雷達(dá)，可以測量目標(biāo)的方向、距離、速度等信息，與紅外、傳統(tǒng)的探測技術(shù)相比，微波雷達(dá)具有全天候、非接觸、抗惡劣天氣等優(yōu)點(diǎn)，近年來已經(jīng)從軍用領(lǐng)域擴(kuò)展到民用領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測、車輛探測、安全防范等領(lǐng)域。

基于微波雷達(dá)技術(shù)的高鐵站臺(tái)端部防穿越入侵報(bào)警系統(tǒng)主要前端探測報(bào)警設(shè)備、監(jiān)測中心設(shè)備和用戶終端組成。其中前端探測報(bào)警設(shè)備包括微波雷達(dá)、跟蹤球機(jī)、射頻身份識(shí)別裝置、防水音柱等，監(jiān)測中心設(shè)備包括交換機(jī)、服務(wù)器、數(shù)字硬盤錄像機(jī)，用戶終端為監(jiān)控終端電腦。系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)見圖1。

2.1 微波雷達(dá)

微波雷達(dá)作為一種微波傳感器，非常適合探測區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)物體，具備全天候、全天時(shí)的應(yīng)用。本方案所選用頻率為24GHz的微波雷達(dá)，水平探測角度120度，探測距離可達(dá)50米。設(shè)備基于卡爾曼濾波算法，誤報(bào)率極低，探測范圍內(nèi)無死角實(shí)時(shí)上報(bào)入侵目標(biāo)的角度、距離、速度，并發(fā)探測目標(biāo)可達(dá)64個(gè)。

微波雷達(dá)安裝在站臺(tái)端部，安裝時(shí)正面垂直于地面，朝向警戒防區(qū)。微波雷達(dá)向警戒防區(qū)發(fā)射探測信號，然后將接收到從目標(biāo)反射回來的信號與發(fā)射信號進(jìn)行比較，可獲得目標(biāo)的距離、方位、高度、速度等參數(shù)，并發(fā)送給跟蹤球機(jī)。

2.2 跟蹤球機(jī)

球機(jī)與雷達(dá)保持同一垂線方向安裝，并進(jìn)行球機(jī)和雷達(dá)的防區(qū)校準(zhǔn)。球機(jī)可對站臺(tái)端部進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控，當(dāng)雷達(dá)探測到防區(qū)內(nèi)出現(xiàn)移動(dòng)目標(biāo)后，球機(jī)自動(dòng)調(diào)整云臺(tái)方向及攝像機(jī)變焦，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的持續(xù)跟蹤。

2.3 射頻身份識(shí)別裝置

RFID射頻識(shí)別是微波與毫米波在安防領(lǐng)域的一種普遍應(yīng)用技術(shù)，該技術(shù)不需要讀寫器與目標(biāo)卡片之間建立有線連接，而是通過無線電信號識(shí)別特定目標(biāo)卡片，并讀寫相關(guān)卡片數(shù)據(jù)。

本文所研究的身份識(shí)別裝置利用RFID射頻識(shí)別技術(shù)，可識(shí)別到全向30米范圍內(nèi)的工作人員身份卡，并通過對身份卡屬性信息的解碼，確定工作人員身份信息，避免合法進(jìn)入防區(qū)內(nèi)的工作人員觸發(fā)報(bào)警。

系統(tǒng)通過平臺(tái)管理軟件可以對白名單卡片進(jìn)一步區(qū)分：一種為永久白名單，主要用戶為車站的站臺(tái)客運(yùn)員、車站值班員、駐站聯(lián)絡(luò)員、上水工、清潔工等車站常駐人員;另一種為臨時(shí)白名單，主要用戶為通過審批后的將要開展上道作業(yè)的鐵路供電、電務(wù)、工務(wù)人員班組。當(dāng)持有臨時(shí)白名單卡片的人員在非許可時(shí)間段內(nèi)觸發(fā)報(bào)警時(shí)，系統(tǒng)同樣報(bào)警。但臨時(shí)卡的有效期過后，該卡的權(quán)限會(huì)失效，無法再次進(jìn)入布防區(qū)域，否則同樣會(huì)產(chǎn)生報(bào)警。

2.4 防水音柱

本系統(tǒng)選用30W室外型防水音柱，防水等級達(dá)到IP66，支持線性音頻輸入，安裝簡單便捷。當(dāng)警戒防區(qū)有非法人員闖入時(shí)，音柱會(huì)發(fā)出警示驅(qū)離語音。系統(tǒng)同時(shí)具有語音喊話功能，車站綜控室或服務(wù)臺(tái)用戶終端同時(shí)具有遠(yuǎn)程喊話功能，值班人員可通過麥克風(fēng)將語音傳輸至指定的端頭音柱，實(shí)現(xiàn)對站臺(tái)端部長時(shí)間滯留的旅客進(jìn)行遠(yuǎn)程喊話勸離。

2.5 監(jiān)測中心設(shè)備

監(jiān)測中心設(shè)備主要由服務(wù)器、數(shù)字硬盤錄像機(jī)、交換機(jī)等組成。

服務(wù)器實(shí)現(xiàn)對車站內(nèi)所有監(jiān)測站臺(tái)實(shí)時(shí)告警業(yè)務(wù)的分析、處理、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)，并提供數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、告警統(tǒng)計(jì)分析、用戶管理、日志管理和安全管理等功能。

數(shù)字硬盤錄像機(jī)實(shí)現(xiàn)站臺(tái)端頭攝像機(jī)的歷史錄像存儲(chǔ)和告警視頻存儲(chǔ)，設(shè)計(jì)硬盤容量可滿足30天視頻存儲(chǔ)需求。

3 實(shí)施方案

3.1 前端探測報(bào)警設(shè)備

結(jié)合高鐵站臺(tái)雨棚結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及站臺(tái)設(shè)備安裝對美觀度的要求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用一體化吊裝支架的安裝方式。為保證站臺(tái)旅客及工作人員安全，設(shè)備吊裝高度的最低點(diǎn)不低于3米。

3.2 監(jiān)測中心設(shè)備

監(jiān)測中心設(shè)置在車站信息機(jī)房，服務(wù)器、數(shù)字硬盤錄像機(jī)和交換機(jī)等設(shè)備安裝在信息機(jī)房機(jī)柜內(nèi)，通過鐵路辦公網(wǎng)與站臺(tái)上前端探測報(bào)警設(shè)備聯(lián)接。

3.3 用戶終端

本論文設(shè)計(jì)的高鐵站臺(tái)端部防穿越入侵報(bào)警系統(tǒng)主要服務(wù)于車站客運(yùn)值班人員，根據(jù)客運(yùn)作業(yè)管理要求，用戶終端一般設(shè)置在車站綜控室或候車廳服務(wù)臺(tái)。

系統(tǒng)分管理員權(quán)限和車站操作員權(quán)限，管理員權(quán)限具備系統(tǒng)管理的最高權(quán)限，可以查看前端探測報(bào)警設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、報(bào)警事件列表等，并具備對其他用戶的管理、卡片管理等功能。車站操作員權(quán)限可以查看到各類設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、報(bào)警事件列表、卡片管理和審批功能等。

4 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種基于微波雷達(dá)技術(shù)的高鐵站臺(tái)端部防穿越入侵報(bào)警系統(tǒng)，具備7×24小時(shí)不間斷運(yùn)行能力，產(chǎn)品已在商合杭、鄭阜、徐懷鹽等多條高鐵線路車站投入使用。當(dāng)站臺(tái)端部劃定的警戒防區(qū)內(nèi)出現(xiàn)非法入侵行為時(shí)，站臺(tái)安裝的防水音柱會(huì)第一時(shí)間發(fā)出警示語音，對闖入人員進(jìn)行自動(dòng)驅(qū)離，綜控室或服務(wù)臺(tái)安裝的用戶終端同樣會(huì)發(fā)出報(bào)警聲音，提示值班員及時(shí)通過用戶界面查看站臺(tái)情況，并啟動(dòng)必要的應(yīng)急處置措施。該系統(tǒng)的投入使用，可以極大減輕客運(yùn)值班人員工作強(qiáng)度，為鐵路運(yùn)輸安全保駕護(hù)航。

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