基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的機場視頻感知應(yīng)用研究

孫健

摘 要：由于傳統(tǒng)安防體系的技術(shù)限制，現(xiàn)有安防系統(tǒng)仍局限于基礎(chǔ)的安防業(yè)務(wù)，其智能化程度和準(zhǔn)確率都有待提高。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與安防技術(shù)為安防提供了一個新思路。文章對機場安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)進行分析，從機場業(yè)務(wù)需求出發(fā)，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)有機結(jié)合，具體包括密集人群探測、人員位置精準(zhǔn)定位、車輛運行軌跡跟蹤、托運行李運輸跟蹤、動力環(huán)境信息綜合顯示和反向控制等諸多方面，深入探討基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的機場視頻監(jiān)控為機場管理流程帶來的全新提升，進而獲得更多的安全效益。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)，RFID，視頻感知，視頻監(jiān)控

中圖分類號：TP393 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）30-0040-03

1 概 述

作為新一代信息技術(shù)的重要組成部分，物聯(lián)網(wǎng)是將各類信息設(shè)備（如：RFID射頻識別裝置、各種傳感器、GPS或北斗定位系統(tǒng)等）、無線傳輸技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，按照約定的協(xié)議，實現(xiàn)相關(guān)物品的信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[1]。作為互聯(lián)網(wǎng)的一種應(yīng)用拓展，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的核心是應(yīng)用創(chuàng)新。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)是安防系統(tǒng)的核心組成部分，可以為用戶提供現(xiàn)場實時、直觀的視覺及聽覺信息，并對音視頻信息進行存儲記錄便于事后追溯；與其他安防系統(tǒng)如門禁系統(tǒng)、周界報警系統(tǒng)等進行信息聯(lián)動。機場作為高風(fēng)險等級防護的場所，各類機場都進行了包括視頻監(jiān)控系統(tǒng)在內(nèi)的安防體系建設(shè)，并且發(fā)揮巨大的作用。然而，現(xiàn)有的安防系統(tǒng)仍局限于基礎(chǔ)的安防業(yè)務(wù)，如越界告警、出入口控制、音視頻圖像采集記錄等，而且受相關(guān)技術(shù)的限制，智能化程度或準(zhǔn)確率有待提升，比如視頻圖像的智能運用、周界防范報警的誤報等[2]。將新一代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與安防技術(shù)相結(jié)合，為機場安防提供了全新的解決思路，便于發(fā)掘出基于機場業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)的“泛安防業(yè)務(wù)”，以及規(guī)避安防系統(tǒng)的某些技術(shù)缺陷。

物聯(lián)網(wǎng)和視頻監(jiān)控在機場的工程實施、技術(shù)使用、業(yè)務(wù)應(yīng)用上有很多結(jié)合點，并且視頻監(jiān)控是機場安防體系的核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)和相關(guān)安防子系統(tǒng)的互聯(lián)中樞系統(tǒng)。因此，通過物聯(lián)網(wǎng)與視頻安防的結(jié)合形成新型的視頻感知安防系統(tǒng)，將能更好地促進機場安防體系的建設(shè)，使得安防系統(tǒng)更加智能化。以下，將從物聯(lián)網(wǎng)基本特征及組成、視頻感知網(wǎng)機場業(yè)務(wù)應(yīng)用等方面對視頻感知物聯(lián)網(wǎng)進行詳細(xì)闡述。

2 物聯(lián)網(wǎng)基本特征及組成

2.1 物聯(lián)網(wǎng)的主要特征

①全面感知。

利用RFID、傳感器、二維碼等隨時獲取物體的信息；

②可靠傳遞。

通過各種專業(yè)網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將物體的信息實時準(zhǔn)確地傳遞出去；

③智能處理。

利用云計算、模糊識別等智能計算技術(shù)，對海量數(shù)據(jù)和信息進行分析和處理，對物體實施智能化控制。

可見，物聯(lián)網(wǎng)首先要實現(xiàn)物體的全面感知，通過前端攝像頭、傳感器、移動設(shè)備等工具實現(xiàn)物體的“可視化”，通過目前已成熟的寬帶、移動通信以及專用網(wǎng)絡(luò)進行遠(yuǎn)程的信息傳遞，最終通過大數(shù)據(jù)分析、以及各種數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)對前端物體的智能化分析。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

通過對物聯(lián)網(wǎng)基本特征的分析，從技術(shù)架構(gòu)上物聯(lián)網(wǎng)可分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層三個層面，物聯(lián)網(wǎng)的具體架構(gòu)如圖1所示。

2.3 物聯(lián)網(wǎng)感知層設(shè)備的組成

①傳感器。

主要包括溫度、濕度、風(fēng)力、水浸等環(huán)境數(shù)據(jù)傳感器，通過電流信號變化、開關(guān)量信號等形式反映環(huán)境數(shù)據(jù)，一般由環(huán)境動力主機進行管理和數(shù)據(jù)上傳，工作原理如圖2所示。

②RFID射頻識別。

由射頻標(biāo)簽、讀寫器、中間件設(shè)備、名稱解析服務(wù)器及信息發(fā)布服務(wù)器組成。讀寫器識別射頻標(biāo)簽上的編號，通過中間件設(shè)備將采集信息傳送到名稱解析服務(wù)器和信息發(fā)布服務(wù)器進行編號信息轉(zhuǎn)換、相關(guān)信息映射并對外提供處理后的信息服務(wù)，工作原理如圖3所示。

③其它前端感知技術(shù)。

除了傳感器和射頻裝置外，前端感知技術(shù)還有基于紅外技術(shù)的感應(yīng)器、激光掃描器、基于Wifi技術(shù)的感應(yīng)器、基于UWB技術(shù)的感應(yīng)器以及基于ZigBee技術(shù)的感應(yīng)器，這些感應(yīng)器通過網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來形成一個巨大網(wǎng)絡(luò)，將感知物體連接在一起可以自動、實時的對物體進行識別、定位。

3 基于視頻感知物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

視頻感知物聯(lián)網(wǎng)是由視頻傳感器（攝像頭）、數(shù)據(jù)傳輸部分（包括無線網(wǎng)絡(luò)、視頻專網(wǎng)、電信網(wǎng)絡(luò)等）、智能信息處理及識別部分以及應(yīng)用等部分構(gòu)成。視頻感知通過傳感去獲取圖像、圖片等信息，然后進行視頻標(biāo)簽的提取包括對目標(biāo)的分類（人、車、物），通過網(wǎng)絡(luò)的傳輸與信息處理分析，建立起跨攝像頭、事件、控件的視頻標(biāo)簽的提取與關(guān)聯(lián)。

視頻感知物聯(lián)網(wǎng)是視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)的有機融合，根據(jù)機場航站樓、飛行區(qū)以及公共區(qū)占地面積大、立體空間大的特點，在工程實施時需要布放大量的攝像頭與物聯(lián)網(wǎng)傳感器。因此，可考慮將物聯(lián)設(shè)備與視頻攝像頭充分進行整合，利用視頻的專網(wǎng)傳輸，以達(dá)到快速有效的收集各種前端信息。 基于視頻感知物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)如圖4所示。

前端傳感器包括攝像頭、射頻門禁卡、震動傳感器、WIFI以及藍(lán)牙等設(shè)備。視頻攝像頭通過視頻分析技術(shù)可以獲得物體特征、人員的生物特征、人員密度、行進方向等信息，而其余這些傳感器可以獲得相對精確的對人員定位信息、物體定位及移動信息、環(huán)境信息、人員密度、人員流向等信息，感知層對這些信息采用前端分布式處理并分類存儲，對經(jīng)過處理的視頻分析結(jié)果以及各種傳感器分析的結(jié)果通過應(yīng)用層的視頻應(yīng)用平臺、大數(shù)據(jù)平臺進行事件的關(guān)聯(lián)性分析以及數(shù)據(jù)的深度挖掘，實現(xiàn)人、車、物的精確定位及可視化，同時能夠在GIS應(yīng)用對運行事態(tài)、安全事件等進行展示。

前端傳感器在工程實施時可以考慮與視頻攝像頭采取融合方式，如藍(lán)牙感應(yīng)設(shè)備、WIFI設(shè)備可以同攝像頭進行整合，方便工程實施。

另外攝像頭與傳感器之間也可通過無線網(wǎng)絡(luò)形成微型視頻感應(yīng)系統(tǒng)如攝像頭與溫度傳感器、攝像頭與門禁等，通過物物相連使視頻感技術(shù)知能夠在更大的范圍內(nèi)產(chǎn)生作用，能夠極大的促進機場的安全管理、提高運行服務(wù)水平。

4 機場業(yè)務(wù)

通過將物聯(lián)網(wǎng)傳感器與視頻攝像頭的融合可以實現(xiàn)面向旅客的密集人群探測、面向工作人員的精確位置定位、面向飛行區(qū)的服務(wù)車輛運行軌跡跟蹤以及面向旅客的商業(yè)行為分析等功能

4.1 面向旅客密集人群探測

機場管理部門了解旅客在各區(qū)域的密集程度，可以提前合理調(diào)配登機口、安檢口、服務(wù)窗口，減少區(qū)域人員過度情況的發(fā)生，提高服務(wù)質(zhì)量。探測旅客人群密集程度，需要借助旅客所攜帶的電子設(shè)備，目前階段主要為手機。借助手機的探測面臨諸多問題：如大量的兒童未攜帶手機；基于移動通信基站的探測，精度差；基于機場提供的Wifi服務(wù)探測，存在部分旅客并不使用機場Wifi服務(wù)情況；基于社交軟件（如微信）的定位服務(wù)，存在全球各國旅客使用不同社交軟件及商業(yè)合作模式的問題。

因此，面向旅客的密集人群的探測，采用高點、廣角攝像機的人群密度視頻智能分析技術(shù)更為可行。

4.2 面向工作人員的精確位置定位

機場管理部門可以強制要求工作人員攜帶某類便攜電子終端設(shè)備，借助室內(nèi)定位技術(shù)來較為精確的定位工作人員位置。在GPS/北斗定位系統(tǒng)可以覆蓋的室內(nèi)區(qū)域，可以借助定位系統(tǒng)來提供位置信息，由定位系統(tǒng)為視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供位置信息，結(jié)合樓內(nèi)電子地圖，實現(xiàn)位置信息與相應(yīng)位置攝像機的關(guān)聯(lián)。在GPS/北斗定位系統(tǒng)無法覆蓋的室內(nèi)區(qū)域，攝像機內(nèi)置藍(lán)牙、iBeacon、ZigBee、UWB等服務(wù)端模塊，工作人員攜帶相應(yīng)的終端設(shè)備（如基于RFID或WIFI的門禁卡等），對各部門工作人員進行編號，可以較為精準(zhǔn)的定位工作人員的位置信息，利用視頻監(jiān)控的有線網(wǎng)絡(luò)通道傳輸數(shù)據(jù)。

視頻監(jiān)控與定位信息的應(yīng)用結(jié)合：

①視頻監(jiān)控系統(tǒng)中進行業(yè)務(wù)流程定制；

②相關(guān)管理人員的監(jiān)控終端上顯示視頻時，可疊加工作人員編號信息；

③在視頻錄像同時，記錄工作人員編號、位置、時間信息，并與相關(guān)攝像機關(guān)聯(lián)；

④可用于管理部門進行人員在崗檢查、考核；應(yīng)急事件處置時，快速調(diào)度就近人員，遠(yuǎn)程可視化實時審查事件處理過程；

⑤視頻錄像和工作人員位置記錄信息還可以通過視頻錄像處理技術(shù)，根據(jù)時空信息，摘取出多個攝像機的相關(guān)錄像段，拼接出事件處置的視頻證據(jù)鏈。

視頻監(jiān)控在精準(zhǔn)位置定位中的應(yīng)用如圖5所示。

4.3 面向飛行區(qū)的服務(wù)車輛運行軌跡跟蹤

飛行區(qū)的服務(wù)車輛需要嚴(yán)格按照規(guī)定路線運行，但是不時出現(xiàn)司機違規(guī)情況，為飛行器的安全運行帶來隱患，需要加強服務(wù)車輛的規(guī)范運行管理。對于飛行區(qū)的服務(wù)車輛，可以GPS/北斗定位系統(tǒng)進行精確的軌跡定位。在服務(wù)車輛上安裝GPS/北斗終端設(shè)備，位置信息發(fā)送給機場飛行區(qū)GIS地圖系統(tǒng)，可以在地圖上實時顯示服務(wù)車輛運行軌跡，在GIS地圖上可以隨時調(diào)看實時視頻圖像進行確認(rèn)，監(jiān)管服務(wù)車輛不按規(guī)定行車的行為；定位信息、車輛編號信息傳送給視頻監(jiān)控系統(tǒng)，也可在視頻監(jiān)控的地圖界面上顯示服務(wù)車輛運行軌跡；視頻監(jiān)控系統(tǒng)保存相關(guān)信息，并與視頻錄像關(guān)聯(lián)，后期可以通過視頻錄像處理技術(shù)，根據(jù)時空信息，摘取出路徑上各攝像機的相關(guān)錄像段，拼接出違規(guī)運行的視頻證據(jù)鏈，為違規(guī)處罰提供確鑿證據(jù)，如圖6所示。

4.4 面向旅客的商業(yè)行為分析

商業(yè)行為分析主要針對機場航站樓內(nèi)商鋪，利用攝像機進行視頻分析，分析模式包括人數(shù)統(tǒng)計、軌跡分析、滯留分析以及面向識別等，將這些數(shù)據(jù)進行綜合匯總、統(tǒng)計，實現(xiàn)商場管理人員營銷策略支持、經(jīng)營中的問題分析、店員排班管理、促銷策略、柜臺布局策略支持等，如圖7所示。機場店鋪管理者需要的數(shù)據(jù)統(tǒng)計支持至少包括如下內(nèi)容：

①顧客進入店鋪的時間段精確統(tǒng)計，包括月、周、天、高峰小時等。

②顧客進入店鋪的駐留情況等。

③結(jié)合POS數(shù)據(jù)，對航站樓區(qū)域進行分析統(tǒng)計。

④全方位評價品牌對客流的拉動作用。

5 總 結(jié)

目前，基于物聯(lián)網(wǎng)的機場視頻監(jiān)控還處于建設(shè)探索和業(yè)務(wù)探索階段。另外，從產(chǎn)業(yè)鏈角度，物聯(lián)網(wǎng)和視頻監(jiān)控的結(jié)合也剛剛起步。物聯(lián)網(wǎng)的各類技術(shù)具有不同的頻段、檢測距離、覆蓋范圍、能耗、設(shè)備成本；基于某個業(yè)務(wù)需求，可能有多項技術(shù)可以選擇，技術(shù)的選擇需考慮成本、布點位置及覆蓋范圍、避免與機場航管相關(guān)系統(tǒng)的信號沖突、移動終端的電池續(xù)航能力等諸多因素。在實踐中可以在已建機場進行試點、驗證，獲得成功試點后，再對已建機場進行系統(tǒng)升級改造或在新建機場全面建設(shè)。

參考文獻：

[1] 萬群，郭賢生，陳章鑫.室內(nèi)定位理論、方法和應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出 版社，2012.

[2] 潘國輝.智能高清視頻監(jiān)控原理精解與最佳實踐[M].北京：清華大學(xué)出 版社，2014.