视频监控机场的应用

摘要本文着重介绍在复杂的机场环境中实施的从被动反应视频监视状态改变为主动反应监视状态的技术解决方案。该方案的关键部分包括使视频追踪自动化、把视频监视与军用型的指挥与控制软件接合在一起、视频与其它通信系统的无缝集成以及具有自我修复功能的视频通信备用通路。这些应用设计富有创造性，使用了已经被证实的可靠性优良的支持技术，形成一个能够进一步扩展和集成的可靠平台，从而避免重要的安全系统采用未经证明的“尖端”技术。引言在机场使用的视频监控系统传统上是反应型的安全工具。系统集成、正在崭露头角的智能技术和前途广阔的生物统计学技术所具有的优点还远远没有被认识到。近年来机场的安全检查已经受到比任何时候都更仔细的审查。这种被强化知情感已经对航空公司和旅行公众产生了严重的负面影响。如果你是一位经常旅行的人，就会感受到为确保安全而设立的过多的检查点让人体验到的人身受侵犯的感觉。当你通过一个安全检查点后，你旅行的兴趣消失殆尽。这就是最典型的感受。终端会被多次腾空来仔细检查设施，来查找罪犯并需要重新检查旅客。虽然这类事故在大多数的情况下都是偶然发生的，如某人延误了飞行航班，或者有人把东西落在车上而感到不需要再次通过检查点。在一起案例中，一个旅客认识到不应当把枪带到机场，在报警开始之前就离开终端，把枪放回自己的车里又及时返回检查点目睹了强化的搜查。令人感到遗憾的是，机场安全并不具有水晶球般的华贵，而且几乎总是假设是最差的情况。从历史上看，一直没有优化技术来支持负责安全责任的多家机构。机场终端的歇业无论对航空公司、旅客和机场来说都是痛苦的和代价高昂的。在机场终端关闭期间，每一家受到影响的航空公司都会有数百万美元的损失。由于违反安全规定，航空公司每年要向联邦航空管理局交纳数百万美元的罚金。有时连机场当局与地方执法机构自己都忘记他们损失了上百万美元的收入，从而增加了开销和降低了效率。完全忘记就是降低旅客的生产率。这些损失高昂的终端关闭所引起的波浪传递效应会使全国的航空系统受到数天的影响。一些航空公司由于受到的损失巨大会向违章方提出法律诉讼。航空公司并不希望以这种方式来收回他们蒙受巨大损失中的主要部分，他们只是希望有错一方的行为在今后应当受到约束，以避免再次发生同样的错误。遗憾的是，违章者通常只不过是愚蠢，而这可能是帮不上什么忙的。联邦航空管理局的责任是当扬监督机场，以防止未经授权的人进入机场的某些区域。为了支持这些目标，联邦航空管理局已经编写出在这一方面提供指导的安全指导手册。国内安全部通过运输安全管理局承担旅客与行李的检查责任。运输安全管理局通过提供安全设备如电子监视系统的资金已经帮助一些机场操作员来加强周界和入口控制的安全。但是，运输安全管理局还没有制定实施新技术的计划。地方执法机构和国民警卫队在提高警戒状态期间提供帮助。机场管理部门一般是负责部署和管理视频监视安全系统。不过，各种机构和利益之间的协调努力并不理想。安全操作员负责监控独立的音频和视频通信系统的恶劣气候影响。双向无线电话、911电话、交通事故电话、火警、野外报警、关于无人照料行李的电话呼叫、呼机、内部通话系统、计算机辅助调度、出入口控制报警和视频监视监控都是操作员工作职责的实例。此外，在发生事故期间要参考大量的程序文件。毫无奇怪，工作人员的转换率也是一个问题。为预防性地加强现今复杂航空环境中的安全保卫工作，本文介绍视频监控技术的最近应用。最近在南加利福尼亚州两个主要机场安装的视频监视升级系统表明，他们是如何应用视频监视系统的设计来增加安全效力和提高安全意识的。视频追踪视频追踪使操作员能很容易地通过利用图形界面跟踪通过某一设施或区域的对象。这一技术的核心是视频软件。该软件能使视频系统能够自动帮助操作人员跟踪通过机场的人。观察是通过大屏幕显示器实现的。当自动或手动报警被启动时，位置最适合的摄像机被调到视频阵列的中心。围绕着这个主要摄像机显示的是8个逻辑位置最接近的摄像机。每个摄像机都被预先编程执行自动常规监视。根据启动事件的不同来改变与报警事件有关的摄像机。对于每个有关的电动摄像机，还自动调节预置位置。操作员通过使用操纵杆或更现代化的鼠标驱动命令来控制电动摄像机。“调出”组成视频追踪系统的摄像机按如下方式配置：具有报警装置或视野位置最佳的摄像机称为一级视频追踪摄像机。一级摄像机经过预先位置设置提供报警装置和周围区域的最佳视野。在报警时调出的邻近摄像机称为二级摄像机。二级摄像机经过预先位置设置监控一级摄像机邻近的区域，当有人从一级摄像机的视野中走出去时，就会进入二级摄像机的监控视野中。二级摄像机按照它们与主摄像机的相对位置被安放在视频追踪视场的相应部位。在平面图左侧的摄像机显示在左手边，而在右侧的摄像机显示在平面图的右手边。只要二级摄像机的视野与主摄像机的视野重叠10％，就能够使操作员在对象离开一级摄像机的视野之前通过相应的二级摄像机视野确定该对象。视频追踪也能手动选择摄像机并按下追踪功能来启动。操作员可以用键盘功能键或热键、视频显示器上的图标或下拉与每个摄像机有关的菜单来启动系统。集成视频系统的控制已经从传统的笨重键盘改进成操作20英寸触摸屏平板显示器。终端地面示意图就显示在邻近的监视器上以便很方便地进行对照。彩色编码的视频摄像机的图标能以图形方式显示其状态。当视频追踪系统处于启动状态时，触摸任何显示一个邻近视野的摄像机的窗口就能够使该摄像机显示到矩阵的中心，并重新配置显示，使新的一级摄像机邻近包括多达8个摄像机。安全操作员可以很容易地重新调节或配置多屏幕窗口。通过热键或图标始终能调出默认屏幕配置。根据摄像机要监控的覆盖区域，视频追踪系统使用的摄像机数目可以低于9个。对于每个追踪系统的配置，最少可以使用5个摄像机，而最多可以使用9个摄像机。为了便于参考邻近显示的地面示意图或方位图，在视频追踪期间一级摄像机的图标用红色显示，与一级摄像机直接相邻近的二级摄像机在示意图上用橙色显示，而邻近二级摄像机的摄像机用黄色显示。在视频追踪期间包含摄像机的显示窗的边框用摄像机图标的相应颜色来表示。视频追踪系统可以包括与一级摄像机处于相同级别的摄像机和低于或高于一级摄像机级别的摄像机。当有这种情况出现时，系统也显示有摄像机涉及视频追踪的邻近地面的地图。操作员可以启动或取消这种多级功能。根据在视频追踪期间与一级摄像机的关联情况，每个电动摄像机都分配一个预置位置。每一预置位置都能够使二级摄像机适当定位，以便在对象走出主摄像机视场时观察他们。为了确保每个摄像机有足够数量的预置来执行期望该摄像机执行的每种可能的视频追踪功能，在确定系统的任务时分配给每一摄像机的摄像机预置位置的起始编程和测试至关重要。安装系统的合同文件和建设文件必须妥当地明确这些要求，以便确保使安全系统承包商能成功地实施。当不只一个报警启动视频追踪功能时，视频追踪就由下一个能使用的操作员工作站进行控制。为了进行视频追踪，操作员工作站分配了号码。第一个报警器启动一号工作站的视频追踪；第二个报警器启动二号工作站的视频追踪；第三个报警器启动三号工作站的视频追踪。以这种方式继续下去，直到所有的操作员工作站都在运行视频追踪功能。该系统能够确定操作员工作站是否接入或者视频追踪功能是否已经启动。视频追踪责任的分配会略过任何没有接入或那里没有启动视频追踪功能的工作站。如果报警出现、而且能使用的操作员工作站都已经进入视频追踪顺序，有关的一级报警摄像机就会显示在二级电视墙显示器的窗口和每一操作员工作站的二级监视器的窗口中。其后的报警将在电视墙窗口中排队等待一级报警摄像机。多达9个与未分配报警事件有关的视频图像可以排队并显示在邻近的电视墙监视器上。操作员们通过把鼠标光标移动到任何视频窗口并左击单击鼠标激活该窗口，能选择任何已经排队的一级摄像机并启动视频追踪功能。每一个被报警启动的摄像机窗口包含一个启动视频追踪功能的图标。与视频追踪功能有关联的摄像机都用数字摄像机以最高的分辨率和最快的翻新速度进行记录。操作员使用键盘热键、功能键或操作员控制台上的永久显示图标，能够随时启动或关闭视频追踪功能。当所有的操作员都关闭视频追踪时，系统功能就进入自动摄像机显示模式。视频追踪软件的设计还利用了正在出现的技术，因为这些技术变得更加可靠和用户友好。上述技术包括个人在指定的视场区域内和以能够引起报警的特定速度运动的运动探测。一个人或物体通过预置视频范围的运动也会引起报警。该系统能够能利用可以配置的软件来探测视场内被留在后面的物体。这可以包括进入视场然后停下、但是留下一个物体后离开的对象。一旦有可疑的事件发生，与智能软件有关联的报警启动会向相应的报警、入口控制、视频监视和数字记录系统报告。指挥与控制指挥与控制软件的目的是要在安全系统的各种要素中，自动显示、报警、记录和报告相应的系统活动。自动化的配置使操作员能摆脱必须同时执行多个困难任务约束，给操作人员提供更多的时间来响应事件，减少操作员失误，并确保重要任务能有条不紊的进行。在参考安全指挥中心，六个根据环境工程学设计的工作站经过精确配置来观察安装在电视墙上的三个大型50英寸显示器。这些精确配置的显示器使管理人员和其他有关人员能够清楚观察整个安全指挥中心的重要功能。这使管理人员和其它有关人员能够更有效地掌握信息和做出决定，而无须拥挤在操作员后面观看重要信息。显示在这些显示器上的视频和其它的有关信息可以用下述方式重新配置：触摸按钮处理、自动化的报警条件或操作员常规操作。每个显示器都很容易重新编程来显示视频图像、图形地图或其它系统信息的任意组合。一级安全操作员桌面工作站显示器由三台20英寸监视器配置而成，一台用于视频追踪、一台用于报警与入口控制、一台用于计算机辅助调度和通信。当启动一个报警点时，指挥与控制软件将控制指令发送到视频转换开关，把与该报警点相关的摄像机转接到相应的显示器。分配给视频追踪的视频图像除了在显示在电视墙的中心显示器上显示之外，还在该操作员的一台本地20英寸触摸屏液晶显示器上显示。这种指挥与控制系统监视器以图形图像格式显示彩色位置地图、平面示意图、菜单和其他实时信息。所有的观察、菜单与操作活动，包括地图浏览、缩放、滚动、输出控制、报警确认和复位功能都可以用鼠标点击界面和用系统键盘上的可编程序功能键来操作。最为重要的是，系统设计成能够开放部件集成，而且操作系统、数据库和计算机部件符合行业标准。系统支持与各种电子安全和通信系统连接的同时逻辑系统界面。系统的设计可为任何制造厂家的系统提供双向数据通信，只要该系统有数据协议。自我修复通信视频与数据通信系统设计的可靠性和长期使用性是一个需要首先考虑的因素。故意使视频系统失效属于可能的威胁，必须要认真地进行防范。但是，从以往的经验来看，视频和数据通信基础设施的意外损坏已经对视频系统的可靠性造成重大的负面影响。现在进行系统设计的时候，必须假定会发生这种意外损坏。大型机场的大量建设工程增加了发生意外损坏的可能性。个别部件的故障也会造成少量的系统故障。在设计不良的安全系统中，例行维护必须中断正在进行的视频监控、控制与记录。为了提高系统的可靠性，本参考项目包括了能进行自我修复的光纤结构。这种设计包括一条8英里长的围绕机场的单模和多模光纤环。这一设计提供一种经常进行管理的双路传输系统，在这一系统中不论发生什么原因的光纤电缆中断或故障都不影响视频和数据通信。通过集成进指挥和控制显示系统中的软件，还能够不断的监控光纤视频网络的状态和质量。光纤、发射机和接收机故障由最靠近的光纤监控站检测，视频和数据两条通路自动切换到相反方向上的二级传输线路上。光纤故障的特定位置和故障类型自动以图形的方式显示在操作员显示器上。监控、电子诊断和改道传输的实施速度足以确保视频或数据信号没有值得注意的损失。如果摄像机信号因为某种原因发生损失，也能够执行视频损失检测并生成相应的报警。由网络管理软件生成的报警报给报警、入口控制和视频系统，以便采取相应的行动。结果机场工作人员一致的看法是，新近安装的视频系统能够在即将到来的年代大大地降低航空股东的成本。监视工作效率的提高，加上视频追踪概念与其他先进技术无缝集成，大大增加了机场防止以高昂代