民用機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)

郎 凱 / 李山林

1. 北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)股份有限公司， 北京 100621

2. 公安部第一研究所，北京 100048

1 概述

機(jī)場(chǎng)(特別是大中型航空樞紐機(jī)場(chǎng))有占地面積大、飛行區(qū)大、候機(jī)樓大、客貨流量大及飛機(jī)起降量大等特點(diǎn)，如果僅靠人工來(lái)進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)與管理，很難奏效，必須采取先進(jìn)的技術(shù)防范措施。在整個(gè)機(jī)場(chǎng)安防系統(tǒng)中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)是其中尤為重要的一環(huán)，具有前端點(diǎn)數(shù)多、分布廣等特點(diǎn)。各個(gè)機(jī)場(chǎng)都安裝了各類性能特點(diǎn)不同的監(jiān)控?cái)z像機(jī)，對(duì)機(jī)場(chǎng)的每一個(gè)區(qū)域進(jìn)行有效地視頻監(jiān)控管理。同時(shí)在系統(tǒng)中引入智能圖像識(shí)別分析技術(shù)，可對(duì)機(jī)場(chǎng)的特殊區(qū)域、特殊人群和特殊事件實(shí)現(xiàn)識(shí)別預(yù)警功能，加強(qiáng)機(jī)場(chǎng)的綜合管理力度、保障人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。

2 機(jī)場(chǎng)安防監(jiān)控系統(tǒng)范圍

機(jī)場(chǎng)安防監(jiān)控系統(tǒng)包括航站樓內(nèi)監(jiān)控、航站樓外安全監(jiān)控、停機(jī)坪監(jiān)控飛機(jī)起降跟蹤、機(jī)場(chǎng)跑道監(jiān)控及機(jī)場(chǎng)周界監(jiān)控，見(jiàn)圖1。

2.1 航站樓內(nèi)監(jiān)控

1）進(jìn)站大廳、出站大廳

進(jìn)站大廳和出站大廳是整個(gè)航站樓的重點(diǎn)監(jiān)控區(qū)域，具有如下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）監(jiān)控區(qū)域大，范圍廣：場(chǎng)地寬闊，人流量密集，要求攝像機(jī)的景深大、視場(chǎng)范圍廣，可隨時(shí)隨地對(duì)特定的人或物進(jìn)行全方位無(wú)死角的重點(diǎn)監(jiān)看和盯防。

（2）場(chǎng)景光線明暗對(duì)比強(qiáng)烈，逆光現(xiàn)象明顯：從建筑設(shè)計(jì)上考慮，航站樓進(jìn)站大廳和出站大廳采用鋼架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，外側(cè)使用全透明的玻璃幕墻。白天時(shí)，太陽(yáng)光透過(guò)玻璃幕墻直射入航站樓內(nèi)，陽(yáng)光的直射以及大理石地面對(duì)光線的反射，對(duì)攝像機(jī)而言形成了強(qiáng)逆光的監(jiān)控場(chǎng)景。（3）夜間光照條件不足，監(jiān)控場(chǎng)景照度不夠：大部分機(jī)場(chǎng)在每天凌晨1：00～5：00點(diǎn)為停航時(shí)間。在這段時(shí)間內(nèi)，航站樓內(nèi)的人員較少，從節(jié)能環(huán)保的角度考慮，只開啟若干照明設(shè)施。相比之下，這段時(shí)間的監(jiān)控場(chǎng)景光照條件相對(duì)較差，因此對(duì)攝像機(jī)的靈敏度和降噪效果要求較高。在低照度的環(huán)境下，對(duì)監(jiān)控場(chǎng)景中活動(dòng)物體的細(xì)節(jié)特征和移動(dòng)軌跡捕捉的就需要采用低照度高清晰攝像機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)控。

2) 值機(jī)島區(qū)域監(jiān)控

旅客值機(jī)辦票的值機(jī)島區(qū)域是重點(diǎn)監(jiān)控區(qū)域，針這一區(qū)域特點(diǎn)，需要選擇高清晰網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)配合人臉識(shí)別系統(tǒng)和智能圖像分析處理技術(shù)。

3) 候機(jī)室隔離區(qū)監(jiān)控

在候機(jī)室、隔離區(qū)、安檢區(qū)內(nèi)，需要監(jiān)控整個(gè)大廳候機(jī)乘客和工作人員的活動(dòng)情況，并且及時(shí)防范意外事件和突發(fā)事件的發(fā)生。所以監(jiān)控系統(tǒng)必須具備全方位的監(jiān)控視角，以便不間斷地觀測(cè)任何方向的可疑人員或物品。

4) 行李分揀、提取區(qū)

行李分揀和提取區(qū)內(nèi)，監(jiān)控系統(tǒng)需要滿足對(duì)特定監(jiān)控區(qū)域的覆蓋。采用低照度高清晰網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，可有效清晰地分辨出人員或物體的特征和行為細(xì)節(jié)，從而間接地保證旅客行李的安全。

2.2 航站樓外安全監(jiān)控

1）停車場(chǎng)

機(jī)場(chǎng)室外停車場(chǎng)的監(jiān)控需求特點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：

（1）監(jiān)控區(qū)域范圍大：室外停車場(chǎng)占地面積大，需要大視角的攝像機(jī)，能夠兼顧近處和遠(yuǎn)處的車輛情況。

（2）全天候24h應(yīng)用：停車場(chǎng)攝像機(jī)被安裝在停車場(chǎng)區(qū)域，一天24h均能有效工作；可采用一體化晝夜監(jiān)控?cái)z像機(jī)。

2）下客區(qū)、上客區(qū)

該區(qū)是路側(cè)監(jiān)控的另一重點(diǎn)區(qū)域。該區(qū)域行人和機(jī)動(dòng)車較多，容易發(fā)生交通糾紛。安裝在該區(qū)域的攝像機(jī)要具有IP66的室外防護(hù)等級(jí)，在具備良好的低照度和強(qiáng)光抑制性能的同時(shí)，還要能夠覆蓋大部分的監(jiān)控場(chǎng)景。

2.3 停機(jī)坪監(jiān)控飛機(jī)起降跟蹤

用于停機(jī)坪監(jiān)控飛機(jī)起降跟蹤的攝像機(jī)安裝于航站樓的空側(cè)區(qū)域或航空管理大樓樓頂，采用高清、透霧、夜視、遠(yuǎn)距離晝夜監(jiān)控一體化攝像機(jī)，不僅可以有效監(jiān)控飛機(jī)靠橋和退橋的操作過(guò)程，而且可以監(jiān)控飛機(jī)進(jìn)入跑道區(qū)域、飛機(jī)起落狀態(tài)、地勤工作人員的工作過(guò)程以及機(jī)場(chǎng)內(nèi)部車輛的行駛狀態(tài)，避免出現(xiàn)機(jī)場(chǎng)內(nèi)部車輛與飛機(jī)“搶道”，人為造成機(jī)場(chǎng)安全隱患。

2.4 機(jī)場(chǎng)跑道監(jiān)控

機(jī)場(chǎng)跑道是供飛機(jī)起飛或降落的區(qū)域，材質(zhì)多采用瀝青或混凝土。當(dāng)跑道上有螺絲、廢鐵塊、鋼化玻璃等堅(jiān)硬的物體時(shí)，由于飛機(jī)起落過(guò)程在跑道上的滑行速度很快，容易扎破飛機(jī)輪胎，造成飛機(jī)沖出跑道、折翼摩擦起火等機(jī)場(chǎng)事故。

可采用紅外熱成像監(jiān)控?cái)z像機(jī)在跑道一側(cè)排列分布，視場(chǎng)分布可以覆蓋整個(gè)跑道，拼接每臺(tái)攝像機(jī)畫面可形成一個(gè)跑道全圖。在跑道干凈、整潔無(wú)異物狀態(tài)下截取一張背景圖片，存儲(chǔ)在視頻分析處理數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，監(jiān)控?cái)z像機(jī)所采集到的實(shí)時(shí)圖像與該畫面進(jìn)行視頻圖像智能分析，當(dāng)跑道上出現(xiàn)FOD時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)識(shí)別預(yù)警，同時(shí)在跑道全圖中顯示出FOD的位置區(qū)域。

2.5 機(jī)場(chǎng)周界監(jiān)控

機(jī)場(chǎng)周界長(zhǎng)達(dá)幾十公里，周圍環(huán)境復(fù)雜，部分機(jī)場(chǎng)周界甚至穿越河流、山地、公路，如何對(duì)機(jī)場(chǎng)周界實(shí)現(xiàn)有效的智能化監(jiān)控，是機(jī)場(chǎng)安全防范的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。隨著紅外熱成像技術(shù)的成熟使用，采用遠(yuǎn)紅外成像與可見(jiàn)光成像一體化晝夜監(jiān)控設(shè)備，提高機(jī)場(chǎng)安全防范視頻監(jiān)控的性能，同時(shí)結(jié)合智能視頻分析系統(tǒng)，提高防衛(wèi)能力。采用智能視頻分析儀，將設(shè)備直接與監(jiān)控視頻圖像連接，在監(jiān)控中心視頻控制平臺(tái)軟件上進(jìn)行設(shè)置。在機(jī)場(chǎng)周界附近標(biāo)識(shí)虛擬邊界，當(dāng)有不明物體接近或越過(guò)周界時(shí)，系統(tǒng)即時(shí)發(fā)出警報(bào)，提醒安保人員迅速做出判斷處理。

3 飛行區(qū)安防保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

現(xiàn)代民用機(jī)場(chǎng)按建筑結(jié)構(gòu)及形式可分為航站樓、飛行區(qū)和貨運(yùn)區(qū)三大部分，航站樓是旅客進(jìn)出空港的主要活動(dòng)場(chǎng)所；飛行區(qū)是供航空器停放、滑行和起飛降落的區(qū)域；貨運(yùn)區(qū)與飛行區(qū)相連為航空貨運(yùn)提供分揀轉(zhuǎn)運(yùn)的場(chǎng)所。鑒于飛行區(qū)的使用性質(zhì)，應(yīng)將安全防護(hù)放在重要位置，設(shè)計(jì)有效的安防保護(hù)系統(tǒng)。

3.1 飛行區(qū)內(nèi)、外部環(huán)境特點(diǎn)及狀況

設(shè)計(jì)者必須描述清楚機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)外部環(huán)境（包括：建筑、村落、道路、照明及飛行區(qū)本身周界構(gòu)型、通道、應(yīng)急通道、專用通道、照明等區(qū)域及設(shè)施的基本特點(diǎn)），更需要詳細(xì)地描述其內(nèi)部的運(yùn)行規(guī)則。其次，還必須了解有關(guān)非法侵入者的三個(gè)信息：

1）是什么類別的非法侵入者；

2）非法侵入者采用什么手段；

3）非法侵入者具有的能力。

在飛行區(qū)設(shè)計(jì)安全保護(hù)系統(tǒng)時(shí)最關(guān)心的是防止非法侵入人員劫毀航空器，在航空器內(nèi)放置爆炸物、燃燒物等。此類事件所造成的公共負(fù)面影響最大，可導(dǎo)致重大人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失。如果通過(guò)描述飛行區(qū)環(huán)境及安保設(shè)施特點(diǎn)、并界定威脅和明確保護(hù)對(duì)象就可實(shí)現(xiàn)監(jiān)控防護(hù)目標(biāo)。

3.2 確定監(jiān)控目標(biāo)

監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)首先要確定監(jiān)控的目標(biāo)。為了確定目標(biāo)，設(shè)計(jì)者必須搜集有關(guān)設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)的資料，如搜集全面描述設(shè)施、運(yùn)行狀況和實(shí)物保護(hù)要求的信息。然后，設(shè)計(jì)者需要明確界定威脅，這包括研究潛在非法侵入者的一些因素，非法侵入者的類別、能力、戰(zhàn)術(shù)范圍。之后，設(shè)計(jì)者應(yīng)確定保護(hù)對(duì)象。由于保護(hù)系統(tǒng)的復(fù)雜性、系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要使用模擬技術(shù)。應(yīng)避免將寶貴的資源浪費(fèi)在不必要的防護(hù)上，同時(shí)，也應(yīng)避免未給關(guān)鍵的區(qū)域提供充分的防護(hù)，例如：將貨運(yùn)區(qū)、機(jī)務(wù)區(qū)等同于飛行區(qū)而采用同一個(gè)級(jí)別的防護(hù)顯然是不合理的。在整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)投資分布上，過(guò)多地側(cè)重某一環(huán)節(jié)而忽視系統(tǒng)的整體均衡性，最終可能會(huì)降低系統(tǒng)的使用效率。

3.3 威脅的界定

威脅的界定是指評(píng)估針對(duì)民用機(jī)場(chǎng)設(shè)施非法侵入者的意圖和所具有的能力，包括潛在非法侵入者的動(dòng)機(jī)、目標(biāo)、人數(shù)和能力，以及可能的戰(zhàn)術(shù)等。在確定保護(hù)目標(biāo)或評(píng)估已有實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)有效性時(shí)，必須考慮威脅的界定問(wèn)題。

必須根據(jù)該地區(qū)機(jī)場(chǎng)所遇見(jiàn)的實(shí)際威脅進(jìn)行界定，并作為安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)的組成部分，也就是需要詳細(xì)地掌握非法侵入者的行為、動(dòng)機(jī)和實(shí)際能力的信息。針對(duì)某特定地區(qū)，確定有關(guān)非法侵入者的動(dòng)機(jī)、潛在攻擊目標(biāo)、戰(zhàn)術(shù)人數(shù)和能力；非法侵入者的類型：外部非法侵入者、內(nèi)部非法侵入者、內(nèi)外勾結(jié)的外部侵入者。

最令安防系統(tǒng)關(guān)注的問(wèn)題是潛在非法侵入者的能力及人數(shù)，需要了解非法侵入者的裝備情況，是否持有武器或爆炸物，若有，需要判斷是什么類型，有關(guān)非法侵入者的其他內(nèi)容包括：使用什么形式的交通工具以及路線，是否有內(nèi)部人員幫助。

內(nèi)部侵入人員定義為了解運(yùn)行和安全保障系統(tǒng)且在沒(méi)有陪同人員情況下即可進(jìn)入飛行控制區(qū)的人員，包括被動(dòng)的（提供信息）、主動(dòng)非暴力的（例如：幫助進(jìn)出飛行區(qū)控制區(qū)，使報(bào)警和通訊設(shè)施失效）及主動(dòng)暴力的（此類非法侵入者是最難防范的）。在考慮內(nèi)部侵入者時(shí)，必須認(rèn)識(shí)到內(nèi)部侵入者可能具有與外部侵入者同樣的動(dòng)機(jī)，任何雇員均可成為潛在的侵入威脅，內(nèi)部侵入者與外部侵入者不同的地方在于：

1）他們對(duì)安防系統(tǒng)比較了解

2）有權(quán)出入飛行控制區(qū)，接觸到飛機(jī)

3）有機(jī)會(huì)選擇最佳的作案時(shí)間

在搜集有關(guān)威脅資料時(shí)也可通過(guò)公安部門、專業(yè)組織以及對(duì)犯罪的分析研究等獲取。

公安部門可提供有關(guān)對(duì)機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)構(gòu)成威脅人群的詳細(xì)資料，建立與公安部門對(duì)話并分析所提供的信息至關(guān)重要，但必須向這些部門明確說(shuō)明保安方面的擔(dān)憂和關(guān)注點(diǎn)，為幫助他們了解問(wèn)題，應(yīng)提供下列資料：

1）有關(guān)飛行區(qū)是否存在特定的設(shè)施和特殊的設(shè)備；

2）要阻止的非法侵入者的目的（如偷竊、破壞或從事走私及偷渡活動(dòng)等）；

3）列出在機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)曾經(jīng)發(fā)生過(guò)的事件類型。

總之，界定特殊地區(qū)威脅的方法應(yīng)指出了描述威脅所需資料的類型和資料的來(lái)源，可對(duì)這些資料進(jìn)行編纂或匯編，以便按威脅程度的大小加以使用，對(duì)威脅最后的界定能給安防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有效分析提供所需資料。

3.4 確定保護(hù)對(duì)象

確定保護(hù)對(duì)象是確定需要加以保護(hù)以防出現(xiàn)不良后果的具體區(qū)域或部件。首先要指定不良后果，就飛行區(qū)而言，直接威脅航空器安全作為重點(diǎn)加以討論；然后，選擇確定保護(hù)對(duì)象的方法并加以應(yīng)用，可用簡(jiǎn)單的方法人工列出保護(hù)對(duì)象。當(dāng)設(shè)施過(guò)于繁多無(wú)法靠人工確定保護(hù)對(duì)象時(shí)，可以使用比較嚴(yán)格的故障樹邏輯圖為基礎(chǔ)方法加以確定。

確定保護(hù)對(duì)象的方法有人工列表法和邏輯圖法，見(jiàn)圖2。

圖2 保護(hù)對(duì)象法示意圖

1）人工列表法

對(duì)于飛行區(qū)內(nèi)的部分，人工列出保護(hù)對(duì)象的做法是比較合適的。該方法包括把所有有關(guān)材料及他們所在位置列表，該表就是需要保護(hù)的對(duì)象；當(dāng)保護(hù)設(shè)施過(guò)于復(fù)雜，無(wú)法靠人工確定保護(hù)對(duì)象時(shí)，可以使用比較嚴(yán)謹(jǐn)?shù)拇_定方法。

2）邏輯圖法

邏輯圖飛行區(qū)內(nèi)潛在被破壞對(duì)象有用的工具，這種被稱為故障樹的邏輯圖，可用來(lái)表示導(dǎo)致不良狀態(tài)系統(tǒng)事件的組合。

3.5 設(shè)計(jì)飛行區(qū)安防保護(hù)系統(tǒng)

飛行區(qū)安防保護(hù)系統(tǒng)是整個(gè)機(jī)場(chǎng)安防系統(tǒng)的一部分（見(jiàn)圖3），安防保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)首先要考慮如何最好地將圍界、飛行區(qū)通道、傳感器、系統(tǒng)程序、通訊設(shè)備、保安人員等保護(hù)元素有效地組合起來(lái)，并在經(jīng)濟(jì)制約因素范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)安全防護(hù)。

在設(shè)計(jì)安全保護(hù)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循這樣的原則：安防保護(hù)系統(tǒng)能在盡可能遠(yuǎn)離保護(hù)對(duì)象的地方探測(cè)到非法侵入者，并在保護(hù)對(duì)象附近盡可能延遲非法侵入；此外，設(shè)計(jì)者必須意識(shí)到“未經(jīng)判斷的探測(cè)不是有效的探測(cè)”，響應(yīng)通訊十分重要。

機(jī)場(chǎng)安全領(lǐng)域是一個(gè)高標(biāo)準(zhǔn)、高要求及高防范的區(qū)域，安全防范級(jí)別極高。隨著近些年安防產(chǎn)品和技術(shù)的不斷成熟發(fā)展，用于機(jī)場(chǎng)安全的技術(shù)也在迅速發(fā)展提高。如智能視頻分析識(shí)別預(yù)警技術(shù)和人臉識(shí)別預(yù)警技術(shù)（圖4），引入到機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓、值機(jī)島、安檢區(qū)、通道區(qū)、周界布防等，與視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)結(jié)合，可加強(qiáng)機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓區(qū)域的安全保衛(wèi)工作，防止犯罪嫌疑人、非法人員、恐怖分子等登上飛機(jī)。同時(shí)可加強(qiáng)機(jī)場(chǎng)區(qū)域的執(zhí)法力度，給予犯罪分子有力的打擊。而紅外熱成像技術(shù)引入到機(jī)場(chǎng)安全中，更發(fā)揮出巨大的作用，利用紅外熱成像攝像機(jī)不受環(huán)境、天氣因素影響，無(wú)論是白天、夜晚、霧天、雨天均能有效進(jìn)行監(jiān)控，可給機(jī)場(chǎng)周界安全和飛機(jī)安全提供高效的視頻管理保障，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)域任何目標(biāo)的有效監(jiān)控如：周界、跑道、飛機(jī)起降跟蹤、飛機(jī)起落架收放監(jiān)控、空中交通管理、機(jī)場(chǎng)凈空管制等等。

4 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)代安防監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展為機(jī)場(chǎng)的安全提供了更加行之有效的科技保障。隨著機(jī)場(chǎng)安防系統(tǒng)及視頻監(jiān)控技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，硬件和軟件平臺(tái)、視頻監(jiān)控和門禁、報(bào)警、消防系統(tǒng)已經(jīng)打破原有的界限，走向大集成。使整個(gè)機(jī)場(chǎng)安全管理可以整合為一個(gè)高度集成化、智能化、可視化的綜合監(jiān)控管理平臺(tái)，隨著該綜合立體化綜合監(jiān)控管理平臺(tái)的使用，將為我國(guó)的機(jī)場(chǎng)飛機(jī)安全防衛(wèi)工作保駕護(hù)航，為航空交通事業(yè)做出更大貢獻(xiàn)。

[1]中華人民共和國(guó)公安部. 安全防范工程技術(shù)規(guī)范GB50348-2004[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2004.

[2]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. 智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB/T50314-2006[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2007.

[3]中華人民共和國(guó)公安部. 入侵報(bào)警系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范GB50394-2007[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2007.

[4]中華人民共和國(guó)公安部. 視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范GB50395-2007[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2007.

[5]中華人民共和國(guó)公安部. 出入口控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范GB50396-2007[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2007.