南照淮河公路大橋反恐監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

王琳，羅東偉 （安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088）

1 概述

南照淮河公路大橋是105 國道跨越淮河的一座重要橋梁，全橋總長(zhǎng)2328m，1999 年10 月建成通車[1]，該大橋的建設(shè)大大加快了阜陽、六安兩市之間的人流、物流速度，對(duì)于推動(dòng)沿線地域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義，2017 年該大橋進(jìn)行了維修改造[2]。

由于該大橋車流量較大，位置重要，根據(jù)《交通運(yùn)輸行業(yè)反恐怖防范基本要求》（JT/T 961—2015），應(yīng)定為反恐防范目標(biāo)[3]?！吨腥A人民共和國反恐怖主義法》[4]規(guī)定地方各級(jí)人民政府制定在組織實(shí)施城鄉(xiāng)規(guī)劃時(shí)，應(yīng)當(dāng)符合反恐怖主義工作的需要。《交通運(yùn)輸行業(yè)反恐怖防范基本要求》中將反恐防范等級(jí)由低到高依次劃分為一級(jí)（日常狀態(tài)）、二級(jí)（戒備狀態(tài)）和三級(jí)（緊急狀態(tài)）。綜合考慮恐怖威脅發(fā)生的可能性與潛在后果的嚴(yán)重性兩方面的因素，將南照淮河公路大橋的反恐怖防范等級(jí)定為一級(jí)。

為滿足南照淮河公路大橋的反恐怖防范要求，本文根據(jù)大橋現(xiàn)有設(shè)施現(xiàn)狀對(duì)南照淮河公路大橋的反恐監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

2 設(shè)施現(xiàn)狀

大橋主橋原整體概貌如圖1 所示，橋兩側(cè)安裝有路燈。根據(jù)現(xiàn)有設(shè)施現(xiàn)狀，考慮將橋面監(jiān)控安裝在燈桿上。

圖1 南照淮河大橋主橋整體概貌

3 反恐監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

項(xiàng)目建成后，由大橋管理處對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體管控，并與對(duì)外職能部門進(jìn)行信息交互。機(jī)電設(shè)施管理模式為大橋管理處監(jiān)控中心——監(jiān)控外場(chǎng)設(shè)施。

本次大橋反恐監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)[5]、橋面廣播系統(tǒng)、監(jiān)控中心設(shè)計(jì)及配套的傳輸和供電方案設(shè)計(jì)，以滿足大橋反恐監(jiān)控的需求，保障大橋安全。

3.1 視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)

3.1.1 橋面全程監(jiān)控

在橋梁路段總體按照間隔240m 設(shè)置1 處監(jiān)控?cái)z像機(jī)，兩側(cè)交錯(cuò)設(shè)置，避免監(jiān)控盲區(qū)的出現(xiàn)。共布設(shè)11 處橋面監(jiān)控，同時(shí)在車輛上下橋處布署測(cè)試卡口設(shè)備，橋面監(jiān)控布設(shè)見圖2 所示。監(jiān)控?cái)z像機(jī)安裝在路燈桿上距橋面8m 處，見圖3所示。

圖2 橋面監(jiān)控布設(shè)示意圖

圖3 航道監(jiān)控布設(shè)示意圖

3.1.2 航道監(jiān)控

為加強(qiáng)對(duì)橋梁構(gòu)造物安全狀況的監(jiān)視，在大橋航道上方兩側(cè)各設(shè)置航道監(jiān)控?cái)z像機(jī)，用以監(jiān)控航道船舶航行狀況，避開監(jiān)控盲區(qū)。航道監(jiān)控?cái)z像機(jī)通過膨脹螺栓固定在橋墩上。圖4 為航道監(jiān)控布設(shè)示意圖。

3.1.3 橋下安防監(jiān)控

為加強(qiáng)對(duì)橋下違法行為的監(jiān)視，在橋下兩側(cè)每間隔400m 左右各設(shè)置1 套具備人臉抓拍比對(duì)功能的監(jiān)控?cái)z像機(jī)，以監(jiān)控橋下道路過往相關(guān)人員信息，共計(jì)12 套。為避開監(jiān)控死角，監(jiān)控?cái)z像機(jī)應(yīng)安裝在30mT 梁中間附近，通過膨脹螺栓固定在橋底，且兩側(cè)攝像機(jī)錯(cuò)開一些位置，角度成70°視角，見圖4所示。

圖4 橋下監(jiān)控?cái)z像機(jī)布設(shè)示意圖

3.1.4 視頻結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)

設(shè)置視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)橋面、橋下、航道監(jiān)控?cái)z像機(jī)采集到的高清監(jiān)控視頻進(jìn)行分析處理，可對(duì)機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車、行人進(jìn)行分類檢測(cè)，并提取特性信息和屬性信息?？勺R(shí)別車身顏色、車型等多種車輛特征，識(shí)別性別、年齡段、上下身顏色、角度等多種行人特征。

3.2 有線廣播系統(tǒng)

在南照河大橋上設(shè)置有線廣播系統(tǒng)，當(dāng)大橋出現(xiàn)緊急情況時(shí)，大橋管理站可以利用廣播系統(tǒng)呼叫，或在管理站通過閉路監(jiān)控和火災(zāi)報(bào)警，發(fā)現(xiàn)緊急情況，用于發(fā)生緊急事件時(shí)的指揮調(diào)度。

3.2.1 系統(tǒng)方案

設(shè)計(jì)采用IP 有線廣播系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過監(jiān)控系統(tǒng)以太網(wǎng)交換機(jī)接入管理站。

考慮到大橋上每個(gè)燈柱的間距約30m，在大橋兩側(cè)每隔60m 面向行車方向在燈桿上各裝1 只50W 防雨號(hào)角，號(hào)角的高度約3m，喇叭面向行車方向。每4 個(gè)喇叭合用一個(gè)外場(chǎng)功放，外場(chǎng)功放采用IP 網(wǎng)絡(luò)功放。網(wǎng)絡(luò)功放通過RJ-45 接口與配置的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)連接，通過交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)接入管理站。在大橋管理站配置廣播主機(jī)與網(wǎng)絡(luò)話筒，管理廣播所用計(jì)算機(jī)則與監(jiān)控系統(tǒng)合設(shè)。

該方案將有線廣播系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合在一起，用同一臺(tái)控制計(jì)算機(jī)和同一套交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)的統(tǒng)一控制，不僅系統(tǒng)精簡(jiǎn)，投資節(jié)約，而且有效地提高了大橋管理站的工作效率。

3.2.2 系統(tǒng)設(shè)置

本次設(shè)計(jì)有線廣播系統(tǒng)應(yīng)用軟件安裝在監(jiān)控系統(tǒng)的管理計(jì)算機(jī)上，并接入以太網(wǎng)交換機(jī)，對(duì)其他子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)請(qǐng)求提供支持。

大橋上單側(cè)按每60m 設(shè)置一個(gè)揚(yáng)聲器，每240m 為一個(gè)音區(qū)，揚(yáng)聲器面向行車方向安裝。

網(wǎng)絡(luò)功放采用三防功放，外場(chǎng)設(shè)備箱防護(hù)等級(jí)不低于IP65。每個(gè)功放模塊均有唯一的地址碼，可以同時(shí)控制所屬轄區(qū)內(nèi)的4 套揚(yáng)聲器。控制臺(tái)可以呼叫任何1 套揚(yáng)聲器，也可進(jìn)行片呼和群呼。

根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)管理體制，本項(xiàng)目在大橋管理站設(shè)置一套廣播控制主機(jī)，負(fù)責(zé)呼叫網(wǎng)的運(yùn)行，同時(shí)對(duì)大橋進(jìn)行廣播、指揮調(diào)度、疏導(dǎo)交通和組織救援等。

有線廣播系統(tǒng)的供電方式采用就近取電方式，由大橋上配電接線盒提供AC220V 交流電源，對(duì)功放模塊進(jìn)行供電。

3.3 監(jiān)控中心設(shè)計(jì)

南照淮河公路大橋管理處設(shè)置在大橋一端附近，監(jiān)控室和機(jī)房設(shè)置在大橋管理處一樓。

3.3.1 計(jì)算機(jī)及服務(wù)器

本次改造主要設(shè)置應(yīng)用服務(wù)器及工作站。

服務(wù)器是監(jiān)控設(shè)施的核心部分，主要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)中的管理與運(yùn)行、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與備份、數(shù)據(jù)庫管理。本次配備視頻結(jié)構(gòu)分析服務(wù)器：支持機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車、行人的分類檢測(cè)與特性信息和屬性信息的提取。視頻轉(zhuǎn)碼服務(wù)器：將前端采集到的高清視頻進(jìn)行轉(zhuǎn)碼，利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行視頻轉(zhuǎn)發(fā)，大橋管理者可通過手機(jī)、計(jì)算機(jī)等終端，根據(jù)需要對(duì)視頻圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)看。

3.3.2 視頻存儲(chǔ)管理系統(tǒng)

設(shè)置視頻平臺(tái)管理服務(wù)器對(duì)監(jiān)控視頻進(jìn)行存儲(chǔ)、調(diào)度和傳輸播放，可接收前端發(fā)送的組播媒體流。同時(shí)通過專線將視頻數(shù)據(jù)及卡口系統(tǒng)數(shù)據(jù)互聯(lián)至公安部進(jìn)行信息共享，考慮數(shù)據(jù)互聯(lián)安全，通過防火墻保證數(shù)據(jù)互聯(lián)安全。

本次建設(shè)完成后，主要存儲(chǔ)需求包括橋面監(jiān)控圖像、航道監(jiān)控圖像以及橋下監(jiān)控圖像，總體監(jiān)控路數(shù)一覽表如表1所示。

大橋監(jiān)控路數(shù)一覽表 表1

高清監(jiān)控圖像存儲(chǔ)采用1080P分辨率，監(jiān)控視頻存儲(chǔ)時(shí)間90d（反恐怖法規(guī)定），每路監(jiān)控視頻按4Mbps 碼流計(jì)算預(yù)留，考慮格式化損傷、raid 需求，約需138T存儲(chǔ)空間，需要1套24盤位的視頻管理存儲(chǔ)設(shè)備。

3.3.3 傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

如圖5 所示，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)從總體架構(gòu)上可分為傳輸層、交換路由層、業(yè)務(wù)層。其中傳輸層主要依托光纖網(wǎng)絡(luò)及外場(chǎng)傳輸系統(tǒng)進(jìn)行視頻傳輸；交換路由層通過匯聚交換機(jī)進(jìn)行相關(guān)監(jiān)控業(yè)務(wù)調(diào)用、管理、存儲(chǔ)，并與相關(guān)應(yīng)用業(yè)務(wù)進(jìn)行信息交互。

圖5 數(shù)據(jù)傳輸流向圖

本設(shè)計(jì)在橋梁兩側(cè)及橋梁至管理處監(jiān)控中心機(jī)房之間敷設(shè)48 芯單模光纖，用于監(jiān)控設(shè)備的信息傳輸。

監(jiān)控?cái)z像機(jī)為高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，外場(chǎng)監(jiān)控圖像通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)傳輸至監(jiān)控中心機(jī)房，有線廣播等設(shè)備均通過工業(yè)以太網(wǎng)將信號(hào)輸至監(jiān)控中心機(jī)房，監(jiān)控中心可輸出監(jiān)控圖像。

電纜及光纜敷設(shè)：橋上電纜及光纜沿橋兩側(cè)電纜橋架敷設(shè)，橋頭至大橋管理處電纜及光纜通過兩條鍍鋅鋼管（2孔φ60×3.0）敷設(shè)。

3.3.4 設(shè)備防雷與接地

①防雷系統(tǒng)

箱變站高壓進(jìn)出線、變壓器高壓側(cè)均采用氧化鋅避雷器作為一級(jí)防雷保護(hù)，箱式電站低壓?jiǎn)卧渲枚?jí)防雷保護(hù)，并在設(shè)備前端安裝浪涌過電壓保護(hù)器，形成多級(jí)防雷體系，確保用電設(shè)備的安全。

②接地系統(tǒng)

橋梁設(shè)備接地按照每隔500m 設(shè)置一處引下線，與橋下設(shè)置接地網(wǎng)的做法。接地引下處的設(shè)備將PE 線接出，通過接地引下線引至橋下地面，并做接地極，每隔500m 做一次重復(fù)接地，水面區(qū)域除外，接地電阻不大于1Ω。

4 結(jié)語

為滿足南照淮河公路大橋維修改造工程中對(duì)反恐怖防范的要求，本文根據(jù)大橋現(xiàn)有設(shè)施現(xiàn)狀，對(duì)南照淮河公路大橋的反恐監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，主要包括視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)、橋面廣播系統(tǒng)、監(jiān)控中心設(shè)計(jì)及配套的傳輸和供電方案設(shè)計(jì)等，可滿足大橋反恐監(jiān)控的需求，保障大橋安全。