数字监控安防在寺庙中的应用

“十一五”期间，国家加大了对西藏文物保护工作的投入，拨专款对西藏二十余处重要寺庙开展修缮工作。修缮工程除了对现存的文物建筑本体进行维修保护之外，还包括安防、电气、给水、雨水、污水排放等诸多配套系统。安防系统作为其中的重要组成部分，为文物保护工作提供重要的保障。随着国家标准GB/T16571-2012《博物馆和文物保护单位安全防范系统要求》的颁布实施，规范了博物馆与文物保护单位安全防范工程设计、建设与使用管理，对古建筑类文物保护单位的安全防范系统提出了针对性的要求。本文将以西藏某寺庙的安防系统设计为例，解析探讨数字化视频监控系统在文物保护领域中的应用。一、应用项目背景在过去的岁月里，西藏寺庙具有多功能的作用，政治、经济、文化、教育都集中于此，因此其建筑通常不是单一个体，而是由许多具有不同功能的建筑构成的建筑群，这一建筑群就其功能可分为错钦（寺庙的最高管理机构，是全寺集会的场所）、扎仓（相当于一所综合性的学院，而较小的寺庙等同于一所专科学院）、康村（僧人进入扎仓后按其地域被分配到相应的康村中，它是扎仓的下一级组织，实际上是僧人宿舍）等。由于藏式寺庙自身建筑结构的特点，采用传统的技术手段已无法满足相关国家标准的要求。随着数字化技术的发展，数字高清摄像机、数字矩阵、安防集成管理平台、智能视频分析等数字化产品和技术日趋成熟，得到广泛应用，为藏式寺庙的安防系统建设提供了新的思路。一套完善的安全防范系统成为了寺庙技防的重要“利器”。它通过选用点、线、面和空间相结合的多种技术类型的探测器，形成多层次、多防线、无漏洞的入侵探测感知网络系统。同时采用数字化的视频监控系统，利用智能视频分析手段对特殊部位进行防护，以此作为入侵报警系统的有效补充。企业开发的数字视频监控系统以计算机为核心、运用数字视频技术、现场总线技术、网络通信技术建立了一套软硬件相结合、崭新的、完整的监控系统，它对大量的内部结构进行了优化，减少许多不必要的环节，提高了整体性能和反应速度。二、需求分析藏式寺庙安全防范系统中存在以下几个问题：（一）藏式寺庙一般都紧邻居民区，没有独立的外围墙，即使有围墙也多为不规则的形状，所以主动红外报警设备不具备安装条件；安装振动电缆报警设备需在围墙上加装金属栅栏，这会影响寺庙的原貌；寺庙外围没有隔离地带可供敷设泄露电缆，这给寺庙的外周界防护带来很大的困难。（二）寺庙内一些殿堂夜间有僧人值班，无法做到净空，传统的报警探测设备无法布防。（三）由于寺庙是信徒朝拜的场所，殿堂内的重要文物大多摆放在供桌上，实体防护措施薄弱。虽然夜间可以通过各种空间防护手段进行防护，但在白天游人众多，并且可以和文物近距离接触，文物被盗、被破坏的风险较高。（四）寺庙建筑结构中未设置专用的管道井、设备间，线缆只能沿墙壁、木梁敷设，传统模式的系统需要大量管线，为避免对文物本体的破坏，施工存在相当大的难度。以上这些问题暴露出了寺庙安全防范工作潜藏的隐患，对此，要科学、合理地运用数字化安防系统，为寺庙筑牢安全“防护墙”。寺庙的外周界防护可以通过智能视频分析手段来实现。沿围墙和寺庙建筑外围安装数字高清摄像机，利用穿越警戒线报警等智能分析手段，在寺庙与外界公共区域分界处画一条虚拟警戒线，一旦有人非法入侵，即会产生报警信号并传送至安防监控中心，值班保卫人员可根据现场情况及时处理。在有人值守的殿堂内，除安装传统的紧急报警按钮和有线对讲等设备外，选取适当位置安装数字高清摄像机，利用物品丢失检测等智能分析手段，对文物进行重点防护。对重要殿堂白天的防护可利用智能视频分析手段，通过安装数字高清摄像机，在供桌边缘画一条虚拟警戒线，一旦有人越过警戒线即会报警，提示值班人员严密观察现场情况；同时采用重点目标检测的手段，对重点文物进行防护。寺庙数字化安防系统主干线路均采用光纤的传输方式，以减少进出殿堂的管线数量，大大降低了对古建筑本体的影响。同时，由于光纤传输的特性，降低了信号在传输过程中的衰减，也避免了模数、数模转换的损耗，保证了图像质量。三、案例分析西藏自治区某寺庙占地约十余万平方米，四周与居民区毗邻，该寺为中华人民共和国国务院公布的全国重点文物保护单位。寺内建筑规模宏大，主要由措钦大殿、若干个扎仓僧院和康村及附属僧舍、库房等相对独立且结构严谨的建筑单位组成。该寺庙历史悠久，寺内各个殿堂内保存着大量珍贵文物，每天前来朝拜、旅游的人员众多，加之由于客观和历史原因，寺内开放文物展区、文物摆放区、文物存放区和寺内僧众生活区混杂在一起，防护区和禁区难以分开，这使得文物被盗的风险大大增加，因此建设完善的安全防范系统迫在眉睫。根据相关规范要求，该寺院建立起现代化的安全防范系统：以防盗报警系统为核心，以声音复核系统、图像复核系统为配合，在多媒体计算机的管理控制下，各子系统既可独立运行又能有机配合，系统具有自动化程度较高、功能完备、综合防范能力强、界面友好、维修方便等优势，强化了对寺院安全防范的力度。（一）纵深防护体系的建立1.外周界由于寺庙外围墙呈不规则多边形，不具备安装线型报警设备的条件。同时，围墙外毗邻居民区，缺乏能与公共区域隔离的巡逻通道，也不具备埋设缆式报警设备的条件。经过反复论证调研，最终确定采用智能视频分析手段，作为寺庙的外周界防护。沿围墙安装红外数字高清摄像机，采集现场图像，采用穿越警戒面检测的智能视频分析手段，对寺庙外围墙进行布防，一旦有人翻越围墙即发出报警。图1在场景内沿围墙走向设置一条虚拟警戒线（见图1），并设置穿越警戒线，其方向由围墙外至围墙内。如果运动目标由外到内穿越警戒线时，则发出报警；其他方式的运动不会触发报警。2.监视区监视区是外周界与防护区之间的区域，按照监视区的要求，在区域内安装数字高清摄像机全面观察区域内的情况。3.防护区按照相关规范的要求，根据殿堂内文物的等级、数量划分防护级别，对不同级别的殿堂采取相对应的报警手段进行布防，并安装红外数字高清摄像机进行报警复核。由于白天殿堂内人员密集，空间报警器无法设防，而且文物大都摆于供桌上，没有展柜等物理防护措施，给文物保护带来很大困难。利用现场数字高清摄像机实施图像采集，采取目标检测的手段，可对重要文物进行防护。在画面中，可指定需要保护的文物展品（见图2），一但所保护的文物被移动，系统立即发出告警，并在监视屏上自动弹出物品原来所处位置。对夜间有僧人值守的殿堂，无法安装常规的空间报警设备，除安装手动紧急报警按钮，还安装红外数字高清摄像机，采取穿越警戒线和目标检测的智能分析手段，对重要文物进行重点防护。图24.禁区寺庙内的文物库房和平时不开放的重要殿堂作为禁区，按照相关规范要求，须安装多种技术的报警探测器进行布防，同时可利用复核用的数字高清摄像机，采取智能分析的手段对重点文物进行布防。（二）传输系统视频安防监控系统采用全数字化系统，视频系统的主干信号采用网络传输模式，为保证信号的传输质量，增强系统的抗雷击、抗干扰能力，视频系统的主干网络信号采用光纤传输方式。大对数单模光缆由监控中心设备间的光缆配线柜呈星型结构分别敷设至各个殿堂、围墙等处，在上述位置选取光缆熔接节点，安装接入交换机，从接入交换机处出发，敷设多条FTP线缆至本区域的各摄像机设置处。在监控中心设备间内，安装核心千兆交换机，通过光纤与前端接入交换机连接。在设备间内同时安装入侵报警系统的主控设备，主机与前端分机相连的主干信号线均采用总线制传输模式，以保证信号传输质量。依此，由监控中心敷设至各个殿堂的主干线缆只包括主干光纤、报警总线和电源总线，大大减少了线缆数量。敷设线管要注意的是，要与现场情况充分结合，特别注意隐蔽性和安全性。外敷线路均用镀锌钢管保护，殿堂内的线缆则采用JDG管保护，线路尽量埋地设置。室外管线进入殿堂，尽量通过窗户和木梁之间的缝隙，以避免破坏建筑和壁画。当室内线缆采用JDG管保护沿殿堂内的木梁敷设时，对管路的外表宜采取与现场环境相近的伪装措施，以达到与现场环境相协调的目的，尽量减少对古建筑整体结构和风貌的破坏。此外，所有前端摄像机均采用直流12伏或交流24伏供电产品，做到前端设备以安全电压进入殿堂，以减少电气火灾隐患。（三）中心控制系统完善的安全技术防范系统由入侵报警、视频监控、声音复核、出入口控制、电子巡查、安防通讯、集成管理等子系统组成。通过安防管理集成平台，将各子系统通过硬件接口连接、软件逻辑编程等方式有机地整合集成，发挥各子系统的优势，构成完整有效、防范严密的技术防范系统，达到提前预警、争取处警时间、缩小和分散被破坏范围以及事后追溯查证的目的，为预防和打击违法犯罪活动提供技术保障。数字视频监控系统是本寺庙安全防范系统的重要组成部分，集智能化、自动化、网络化、全面化于一身，系统的建成给寺庙的安全管理提供了重要保障。数字视频监控系统在系统应用方面有着模拟视频监控系统无法比拟的优势：安全可靠——视频图像信号以加密的硬件压缩方式形成网络数据包，以组播的方式存在于整个网络中，所有需要远程监控的计算机均需经过主机端授权，有效地防范非法人员登录。强大的扩充和升级能力——数字视频监控系统可以很方便地进行硬件扩展和软件升级，充分满足现代化建筑中系统不断改造扩容的需求。强大的功能冗余——数字视频监控系统拥有强大的功能冗余，可以根据使用者在不同阶段对系统的使用要求，随时进行功能更新和扩充。图3智能视频分析是数字化视频监控系统的重要功能之一，它可将视频监控系统迅速转化为报警技术手段，将宏观监控转化为有效的安全控制。视频智能分析系统根据现场情况进行配置后，可持续不断地保持监视、探测并自动跟踪入侵者。值班人员可通过系统管理软件，完成对系统的设置和控制。视频智能分析系统由智能分析服务器和智能分析软件组成。前端数字摄像机采集到的数字视频信号，接入监控中心的核心以太网交换机后，由系统按照预设定方案进行视频智能分析处理，发现异常情况将报警信息通过网络上报至智能分析服务器，智能分析服务器与集成管理平台及其他相关子系统通过网络连接，实现安防系统的联动控制。本方案中视频智能分析系统主要应用了穿越警戒线报警和目标检测两大功能模块：穿越警戒线报警穿越警戒线智能模块实现不间断的视频监测，不给入侵者任何机会。同时，利用数字化系统的优势，能够忽略小动物、摇动的树枝、云的阴影、雨、雪等易引起误报警的干扰因素，对寺庙外周界进行有效的入侵检测。目标检测目标检测模块针对特定的重点目标，探测目标物体是否被人从所在的位置移开，保证寺庙内重要文物的安全。四、结语目前，数字化视频监控系统已经在藏式寺庙安全防范系统工程中得到应用。随着数字化技术的不断发展，数字化产品的不断完善，系统的图像清晰度和编码效率将大大提高，智能视频分析的功能日趋强大，数字化视频监控系统必定会在文物保护和博物馆安防系统中得到更广泛的应用，为文物保护工作提供更优质的技术保障。（作者单位：北京联视神盾安防技术有限公司）