徐文偉

（廈門兆翔智能科技有限公司，福建廈門 361009）

近年來，隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，人們生活水平大幅提高，跨區(qū)域的商務活動和旅游出行逐漸增多，交通運輸也在日常生產(chǎn)生活中扮演著越來越重要的角色?！笆濉逼陂g，我國民航旅客周轉(zhuǎn)量在綜合交通運輸體系中占比為33.1%，民航運輸?shù)目焖僭鲩L更凸顯出航空安全的重要性。航空安全主要包括飛行安全、航空地面安全和空防安全等?？辗腊踩笝C場空側(cè)的安全保衛(wèi)，即綜合運用人力防范、實體防范、電子防范等多種手段，預防、延遲以及阻止入侵、盜竊、搶劫、破壞等事件的發(fā)生[1]。2017年10月1日實施的《民用運輸機場安全保衛(wèi)設(shè)施》（MH/T 7003—2017）要求一類、二類機場圍界應設(shè)置入侵報警系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)，三類機場圍界宜設(shè)置入侵報警系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)應能夠?qū)ξ锢韲缧纬赏暾采w，能夠?qū)δ繕诉M行分類，對入侵行為作出判斷；應能夠在機場飛行和安全照明的環(huán)境下工作，并應滿足全天候運行的要求[2]。因此，研究圍界入侵報警系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性對空防安全意義重大。

1 圍界入侵報警系統(tǒng)分類

圍界入侵報警系統(tǒng)通常采用雷達、探測器、傳感器、圖像分析等探測技術(shù)實時監(jiān)控圍界區(qū)域，對非法入侵行為及時觸發(fā)報警。圍界入侵報警系統(tǒng)按照探測技術(shù)的不同可以分為感應式入侵報警系統(tǒng)和非感應式入侵報警系統(tǒng)兩大類，其中感應式入侵報警系統(tǒng)主要有振動電纜、振動光纖、振動探測器等，非感應式入侵報警系統(tǒng)主要采用視頻監(jiān)控分析技術(shù)。

1.1 振動電纜入侵報警系統(tǒng)

振動電纜入侵報警系統(tǒng)采用一種經(jīng)特殊充電處理后帶有永久預置電荷的同軸電纜作為傳感器，有入侵時，電纜受振動產(chǎn)生模擬電壓信號觸發(fā)報警。

振動電纜為無源分布式，安裝簡便，布線靈活，適合在地形復雜的圍界布防。振動電纜易受電磁干擾導致誤報，電纜遭雷擊后會存在系統(tǒng)癱瘓的風險，且系統(tǒng)建設(shè)和維護的成本比較高[3]。

1.2 振動光纖入侵報警系統(tǒng)

振動光纖入侵報警系統(tǒng)采用光干涉原理及光學振動傳感技術(shù)，采用光纖作為探測設(shè)備，無須供電，性能穩(wěn)定，安裝維護簡單，不受電磁干擾和地形起伏影響。振動光纖對各種振動頻率非常敏感，易受大風、暴雨等惡劣天氣影響導致誤報。系統(tǒng)調(diào)試復雜，與第三方報警設(shè)備兼容性較差[4]。

1.3 振動探測器入侵報警系統(tǒng)

振動探測器入侵報警系統(tǒng)的前端由分布式探測器節(jié)點組成，將探測器安裝在物理圍欄或磚墻上，通過采集振動信號觸發(fā)報警。探測器信號線對防紫外線且防水等級要求較高，系統(tǒng)采用環(huán)型組網(wǎng)方式，環(huán)網(wǎng)單點故障不會影響系統(tǒng)報警功能。系統(tǒng)受天氣影響較低，對于實體墻的防護效果有限。

1.4 視頻監(jiān)控分析報警系統(tǒng)

視頻監(jiān)控分析報警系統(tǒng)基于圍界視頻監(jiān)控系統(tǒng)采集的圖像，在物理圍界設(shè)置虛擬防區(qū)，通過圖像分析算法對入侵行為進行預報警。視頻監(jiān)控分析報警系統(tǒng)覆蓋范圍廣，不受地形環(huán)境影響。由于監(jiān)控圖像質(zhì)量受光源、物體遠近大小、植物晃動、雨水等影響較大，系統(tǒng)誤報率較高，通常僅作為感應式入侵報警系統(tǒng)的輔助報警手段使用[5]。

通過分析可知，當前感應式圍界入侵報警系統(tǒng)可以應對大多數(shù)使用場景，但易受地形環(huán)境、天氣因素、電磁干擾、凈空要求等影響系統(tǒng)功能。對于部分地形環(huán)境特殊、物理圍界不具備提供感應探測條件的防區(qū)，采用視頻監(jiān)控分析報警系統(tǒng)存在漏報風險，對于機場空防安全是一個較大的隱患。為解決這類特殊圍界防區(qū)的防護需求，本文提出采用熱成像智能入侵報警系統(tǒng)代替現(xiàn)有視頻監(jiān)控分析報警系統(tǒng)。熱成像智能入侵報警系統(tǒng)基于可見光以及熱成像雙光譜成像信息融合技術(shù)，采用深度學習算法，可實現(xiàn)實時識別分類和報警，系統(tǒng)不受地理條件和天氣環(huán)境的影響，對保障特殊圍界防區(qū)適用性較強。

2 熱成像智能入侵報警系統(tǒng)在廈門機場的應用

廈門機場坐落在廈門島東北端，機場位于市區(qū)，機場圍界與社會道路相鄰，如圖1所示。

圖1 機場圍界與社會道路相鄰

因?qū)Ш皆O(shè)施限制要求，此處無法設(shè)置標準物理圍欄，圍界僅設(shè)置刺圈和視頻監(jiān)控系統(tǒng)，人員易通過該區(qū)域進入飛行區(qū)，造成空防安全隱患，在此防區(qū)增設(shè)一套熱成像智能入侵報警系統(tǒng)。

2.1 系統(tǒng)部署

熱成像智能入侵報警系統(tǒng)由前端熱成像雙目攝像機、網(wǎng)絡傳輸、存儲系統(tǒng)、大屏顯示、平臺服務器和算法服務器組成。圍界前端分別設(shè)置了近距熱成像雙目攝像機負責監(jiān)測0～100 m范圍和遠距熱成像雙目攝像機負責監(jiān)測100～200 m范圍，對整個防區(qū)實現(xiàn)全方位無死角地覆蓋。

設(shè)備安裝位置如圖2所示。

圖2 熱成像攝像機安裝示意圖

熱成像雙目攝像機根據(jù)物體輻射溫度信號進行成像，通過可見光和熱成像雙光譜成像信息融合技術(shù)實現(xiàn)24 h監(jiān)控，可以實時為后端算法服務器提供高質(zhì)量圖像樣本。

系統(tǒng)設(shè)有算法服務器負責對前端采集的圖像進行入侵識別和預警分析，轉(zhuǎn)發(fā)并記錄所有控制指令信息流和報警信息流，具備流媒體服務功能。

系統(tǒng)采用基于深度學習的人工智能識別算法，模擬人類神經(jīng)網(wǎng)絡識別過程，對大數(shù)據(jù)集進行學習和訓練，識別率和誤報率優(yōu)于傳統(tǒng)運動物體入侵算法。算法模型包括了人、汽車、貓、狗、鳥等數(shù)十種類型的預警功能，可以精確選擇需要的安全預警條件。算法具有自主學習和自動優(yōu)化功能，可以根據(jù)用戶的處理結(jié)果進行長期神經(jīng)網(wǎng)絡優(yōu)化訓練，系統(tǒng)識別率可以隨著使用時間的增加而提升。系統(tǒng)平臺擁有實時告警監(jiān)控、告警數(shù)據(jù)統(tǒng)計、電子地圖、告警信息管理、未確認告警信息管理、設(shè)備管理、用戶管理等功能。系統(tǒng)的告警信息可以接入機場現(xiàn)有振動探測器入侵報警系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)前端廣播和聲光報警聯(lián)動。

2.2 系統(tǒng)測試

逆光報警如圖3所示。

圖3 逆光報警

深夜熱成像報警如圖4所示。

圖4 深夜熱成像報警

雨夜熱成像報警如圖5所示。

圖5 雨夜熱成像報警

系統(tǒng)建設(shè)完成以后，經(jīng)過一段時間的調(diào)試和試運行，系統(tǒng)趨于穩(wěn)定運行。分別選取逆光、深夜、雨夜等幾種特殊使用場景，對系統(tǒng)的漏警率、誤警率、響應時間進行測試。

通過場景測試可知，熱成像智能入侵報警系統(tǒng)均能準確識別并及時報警。在實際使用過程中，熱成像智能入侵報警系統(tǒng)不受天氣環(huán)境和工作時間限制，系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性和可靠性，對特殊圍界防區(qū)起到了較好的防護作用。

3 結(jié)語

熱成像智能入侵報警系統(tǒng)擁有可見光和熱成像雙光譜成像信息融合技術(shù)和深度學習智能識別算法，彌補了傳統(tǒng)視頻監(jiān)控分析報警的場景單一、受天氣和環(huán)境影響的缺點，應用場景和識別率都優(yōu)于傳統(tǒng)電子圍界視頻監(jiān)控預警算法，補足了感應式探測技術(shù)防御效果不佳的區(qū)域。未來機場圍界防入侵技術(shù)的發(fā)展趨勢是采用傳統(tǒng)感應探測技術(shù)和熱成像智能報警等技術(shù)進行多角度、多層次融合決策的智能報警，可以極大地提高圍界防入侵技術(shù)的穩(wěn)定性和可靠性。