機場安防綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)研究

陳琛

（成都雙流國際機場 四川成都 610202）

機場安防是保障機場平穩(wěn)運行的關鍵，在當前網(wǎng)絡技術發(fā)展的背景下，打造一套完整的綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)具有必要性。為了能夠不斷強化綜合監(jiān)控系統(tǒng)的功能，相關人員要重點解決各個監(jiān)控系統(tǒng)獨立運行的問題，在堅持集成化管理的基礎上，最終打造出一個符合機場安防管理的監(jiān)控管理系統(tǒng)，這也是本文研究的主要目的。

1 總體設計方案

1.1 系統(tǒng)架構

本文在物聯(lián)網(wǎng)技術基礎上打造出機場安防綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)，該技術中充分發(fā)揮出物聯(lián)網(wǎng)技術工藝成熟的優(yōu)點，可以降低系統(tǒng)在建成后出現(xiàn)故障的概率。按照層次劃分，該系統(tǒng)的層次劃分方案如表1所示。

1.2 系統(tǒng)功能

按照表1 介紹的系統(tǒng)結構，在本次設計中所要實現(xiàn)的設備功能主要包括以下幾方面。（1）設備互聯(lián)網(wǎng)。在機場安防綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)中，應實時采集機場運行的數(shù)據(jù)來實現(xiàn)數(shù)字化監(jiān)控，因此，在系統(tǒng)功能設定中，應選擇一種可以快速采集系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)的方法，在確保正常通信的基礎上，借助高效便捷的采集方式來存儲數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)處理效果。（2）系統(tǒng)配置技術。當機場安防監(jiān)控系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過網(wǎng)絡渠道上傳至數(shù)據(jù)庫時，應保證設備與數(shù)據(jù)之間的匹配。而現(xiàn)階段考慮到機場的監(jiān)控設備存在參數(shù)、類型方面的差異，所以，在該功能中要解析監(jiān)控視頻中的原始數(shù)據(jù)，再將其加工為可識別的數(shù)據(jù)后再上傳。（3）大數(shù)據(jù)分析。為強化機場安防效果，可借助大數(shù)據(jù)技術來識別數(shù)據(jù)庫中的資料，在獲得分析數(shù)據(jù)后，對整個機場的安防工作現(xiàn)狀進行分析與評估，總結有無潛在安全隱患。

表1 系統(tǒng)的功能層次劃分方案

2 機場安防綜合監(jiān)控管理的關鍵技術

2.1 監(jiān)控設備互聯(lián)

本次研究中，基于物聯(lián)網(wǎng)技術，所建設的綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)是面向機場安防工作的，因此，在該系統(tǒng)上需要采集每一個監(jiān)控單位的數(shù)據(jù)，并完成數(shù)據(jù)存儲與上傳。在對相關技術可行性展開分析后，最終選擇了技術成熟的Modbus/TCP技術來構建物聯(lián)網(wǎng)體系，來強化安防綜合監(jiān)控系統(tǒng)的功能。

本文所使用的Modbus/TCP 技術是經(jīng)過通信模型實現(xiàn)的，該技術的架構如圖1所示。在該技術下，為保證正常的通信系統(tǒng)需求，整個監(jiān)控系統(tǒng)可以采用請求、指示、響應及證實等方法，確保正常的監(jiān)控管理系統(tǒng)實現(xiàn)。

圖1 機場安防綜合監(jiān)控系統(tǒng)的客戶端與服務器交互模型

在監(jiān)控管理系統(tǒng)設備互聯(lián)模塊下，模塊的總體設計方案為：在設備中嵌入數(shù)據(jù)采集程序，將設備的PLC設定為Modbus/TCP客戶端，之后經(jīng)服務器不斷采集設備運行數(shù)據(jù)即可。此時，為確保安防綜合監(jiān)控系統(tǒng)的運行效率，一臺服務器分別連接5～8 臺監(jiān)控設備采集數(shù)據(jù)，并按照設備對應的IP 型號區(qū)分設備；為能夠順利應對機場安防過程中的突發(fā)事件，在每臺服務器上都配置備用服務器，當采集服務器無法正常運行時，備用服務器可以采集監(jiān)控設備的各種信息。

在該系統(tǒng)中，為了能夠隨時提取不同監(jiān)控設備的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自動匹配客戶端（監(jiān)控設備）的端口號碼及IP 地址、其他數(shù)據(jù)類型等信息，經(jīng)過上述資料，能夠解析機場安防的實時數(shù)據(jù)。在本次機場安防綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)中，主要使用4 種Modbus 功能，分別為01、02、03、04，在功能碼中的01與02能夠傳輸線圈值，而03、04可用于傳輸寄存器的參數(shù)。所以，在監(jiān)控裝置解析期間，可根據(jù)功能碼的分布情況完成監(jiān)控數(shù)據(jù)解析，例如，當系統(tǒng)中解析的功能為01 與02 時，系統(tǒng)可以對監(jiān)控數(shù)據(jù)按照布爾類型數(shù)據(jù)處置，整個數(shù)據(jù)處理過程較為簡單，解析速度快；而當功能碼為03或者04時，則需要根據(jù)監(jiān)控視頻類型做解析。

2.2 系統(tǒng)配置方案

在本文介紹的物聯(lián)網(wǎng)框架下，當設備互聯(lián)模塊采集到監(jiān)控視頻的數(shù)據(jù)并完成上傳時，上述數(shù)據(jù)本身是無異常的，數(shù)據(jù)庫無法直接存儲視頻數(shù)據(jù)，所以，需要通過對視頻技術進行解析之后才能用于判斷機場安防工作的現(xiàn)狀。而結合機場安防工作的現(xiàn)狀來看，因為安防系統(tǒng)中的監(jiān)控設備可能會出現(xiàn)型號差異的問題，且不同類型的監(jiān)控系統(tǒng)所需要采集的數(shù)據(jù)存在不同，若根據(jù)監(jiān)控設備的類型建立解析模塊，則會顯著提升運營成本。為了解決上述問題，本文設置了通用配置模型，該模型能夠?qū)Σ煌谋O(jiān)控設備采用統(tǒng)一的操作規(guī)程進行處理，其基本配置方案包括為每一種類型的安防監(jiān)控設備建立配置文件，此時，配置文件匯總以下內(nèi)容：（1）監(jiān)控設備數(shù)據(jù)解析方法；（2）設備監(jiān)控數(shù)據(jù)的存儲文檔；（3）數(shù)據(jù)的存儲格式。之后，服務器在采集監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)后，可按照設備的編號信息將其上傳至對應的配置文件上，再按照規(guī)定存儲數(shù)據(jù)即可，此時，當采集的視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)出現(xiàn)變化時，只需要通過對配置的文件做修改后即可，不需要重新解析整個視頻監(jiān)控模塊。

2.3 功能模塊的設計方案

2.3.1 基本信息管理

（1）在基本信息管理中，需要針對每個機場安防監(jiān)控設備的參數(shù)進行監(jiān)控，包括監(jiān)控設備的基本信息、監(jiān)控設備的定位方案等，并且在該監(jiān)控設備運行中，可以根據(jù)IP 地址生成唯一代碼，通過該代碼，可以快速確定安防管理中出現(xiàn)異常的位置，方便安防人員第一時間抵達現(xiàn)場進行處理。

（2）人員信息管理。安防系統(tǒng)直接與安防人員對接，能夠記錄安防人員的位置及其他旅客的行動軌跡。在出現(xiàn)特殊情況時，可以聯(lián)系最近的安防人員；或者針對違法亂紀人員，進行監(jiān)控視頻跟蹤。

2.3.2 報警管理

在安防系統(tǒng)在運行過程中，可以根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)運行中出現(xiàn)的問題進行第一反饋。例如，在監(jiān)控機場內(nèi)電梯等裝置運行狀態(tài)時，可以根據(jù)發(fā)現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)或者運行故障，按照工作人員設定的標準判斷報警等級，并將電梯運行前后的故障對比發(fā)送給安防人員。或者當監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)異常溫度變化時可產(chǎn)生火警信息，由工作人員前往現(xiàn)場進行處置，判斷有無火災險情等。

自1999年聯(lián)合國教科文組織倡導建立世界地質(zhì)公園網(wǎng)絡以來，地質(zhì)公園作為地質(zhì)學研究的基礎來源和實踐平臺。在其保護和開發(fā)、建設和發(fā)展實踐過程中，如何促進地質(zhì)公園可持續(xù)發(fā)展也成為國內(nèi)外研究者所關注的重點。但對其可持續(xù)發(fā)展的研究，基本上都是針對特定地質(zhì)公園所現(xiàn)存的問題、圍繞地質(zhì)公園的自身條件及其總體規(guī)劃發(fā)展，采用環(huán)境容量測算法將地質(zhì)公園旅游環(huán)境承載力的測度作為衡量旅游發(fā)展及生態(tài)環(huán)境是否能可持續(xù)發(fā)展的重要標準之一[1-2]。但是旅游環(huán)境容量測算法測算的主要結果僅為可容納游客人數(shù)，未統(tǒng)籌考慮在游客人數(shù)增長條件下導致的生態(tài)、環(huán)境等問題。

2.3.3 數(shù)據(jù)庫設計

數(shù)據(jù)庫能夠存儲機場安防綜合監(jiān)控系統(tǒng)運行中出現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)，在本次設計中，同樣采用層次劃分的方法進行設計，具體如下。（1）基礎層設計。根據(jù)設備監(jiān)控管理的要求，機場安防中的影像資料可以被存儲在數(shù)據(jù)庫中，一般數(shù)據(jù)庫可以根據(jù)功能設定提供7～14d的影像信息保存周期。（2）跟蹤層。設備互聯(lián)中監(jiān)控設備所采集到實時獨立運行數(shù)據(jù)，在監(jiān)控系統(tǒng)中可以用于判斷機場安防的現(xiàn)狀。同時，在實時數(shù)據(jù)解析中，可按照數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容進行解析結果判斷機場安防現(xiàn)狀，通過相關數(shù)據(jù)，能夠描述異?；蛘哒＿\行的過程。（3）統(tǒng)計層。該功能層可以通過對視頻數(shù)據(jù)的處理與分析，在用戶界面匯總視頻監(jiān)測的結果，并形成統(tǒng)計數(shù)據(jù)，通過上述數(shù)據(jù)，工作人員可以更加直觀地判斷機場安防的現(xiàn)狀。

在數(shù)據(jù)庫設計中應包含以下信息。（1）存儲監(jiān)控設備的基本資料，包括后監(jiān)控設備的名稱、類別及創(chuàng)建時間等。該量表直接與監(jiān)控設備系統(tǒng)管理權限對接，不僅能夠采集監(jiān)控設備運行過程中的數(shù)據(jù)，也能與設備之間實現(xiàn)關聯(lián)，并為相關職能部門提供處理數(shù)據(jù)等。（2）監(jiān)控系統(tǒng)的配置信息，是指監(jiān)控系統(tǒng)運行中所采集的運行數(shù)據(jù)。例如，在監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控電梯運行數(shù)據(jù)中，數(shù)據(jù)庫可以存儲該電梯的名稱、采集協(xié)議、報警等相關信息，并且借助設備IP 地址實現(xiàn)與設備連接的關鍵，在特定的采集周期內(nèi)，可以形成電梯設備運行的數(shù)據(jù)量表。（3）報警表。數(shù)據(jù)庫中該功能可以記錄報警編號、報警名稱、報警臨界值等資料，該數(shù)據(jù)庫直接與監(jiān)控設備關聯(lián)，在將報警值與設備綁定之后，確保系統(tǒng)在發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)后可以及時定位。同時，通過與報警類型表相關聯(lián)，這種設計方法方便隨時區(qū)分設備故障或者異常故障等，獲得報警的分級評估結果。

數(shù)據(jù)庫與跟蹤層模型對接，在設計跟蹤層模型中，整個過程包含監(jiān)控設備運行過程與數(shù)據(jù)采集的所有數(shù)據(jù)庫，是對機場安防現(xiàn)狀的一種正確評估，與機場管理模塊對應，經(jīng)該模塊可以與機場安防系統(tǒng)平臺實現(xiàn)對接，其中的重點包括以下方面。（1）實時報警列表。包括報警編號、報警名稱、報警時間等資料，系統(tǒng)可以根據(jù)預設方案來判斷緊急處理方案。（2）歷史報警報表。包括歷史報警編號、報警信息、報警解決時間、報警原因等，方便隨時采集報警資料。與系統(tǒng)預案表相關聯(lián)，可以查看報警出現(xiàn)時系統(tǒng)選擇的緊急處理方案；與設備報警操作記錄相關聯(lián)，可以查看解決報警的方法。

2.4 硬件功能模塊的功能

2.4.1 視頻監(jiān)控分系統(tǒng)的實現(xiàn)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為安防體系中最為復雜的系統(tǒng)，機場中攝像機的數(shù)量可能達到上千個。在這種情況下，為滿足安防系統(tǒng)設計的基本要求，應按照監(jiān)控目標的差異來選擇相應的監(jiān)控系統(tǒng)，包括安檢區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)、候機樓監(jiān)控系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)中，需要設置高清近距離攝像機及人臉識別系統(tǒng)；而針對機場跑道、停機坪等特殊空間，需要設置晝夜遠距離監(jiān)控設備，該設備可以對飛機的安全起降情況進行監(jiān)控，所以，在系統(tǒng)實現(xiàn)中，通常應選擇高精度定位云臺，在物聯(lián)網(wǎng)體系中，該云臺可以與機場的雷達系統(tǒng)之間形成互動。

在系統(tǒng)設計中，應重點關注以下幾方面問題。（1）系統(tǒng)以計算機網(wǎng)絡化管理系統(tǒng)為核心，在保證子系統(tǒng)相對獨立的基礎上，借助物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)雙向連接，在打造雙向的視頻與數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)之后，可以滿足多級網(wǎng)絡系統(tǒng)操作的要求。（2）考慮到機場定位的特殊性，在監(jiān)控系統(tǒng)設計中，應考慮到不同層級系統(tǒng)的功能設定情況，其中包括最高操作級別的應急指揮監(jiān)視控制中心和僅次于應急指揮控制中心的機場治安管理控制中心。（3）系統(tǒng)中，針對各子系統(tǒng)的控制應遵循任務相近、流程合理的基本操作原則，在設計方案中，應充分發(fā)揮每個子系統(tǒng)的功能化，并對監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控。

2.4.2 防盜報警系統(tǒng)

防盜一直是機場安防工作中的重點內(nèi)容，為有效杜絕盜竊等問題發(fā)生，在本次設計中，可以按照被保護目標的差異及室內(nèi)情況來選擇不同類型的防爆探測裝置，包括紅外報警器、復合型報警器及視頻監(jiān)控報警器等。針對機場中的重要目標，可以設置多條防線，采用交叉防護的方法來解決單一報警器存在的死角問題。

2.4.3 通道控制分系統(tǒng)

機場中的通道控制分系統(tǒng)主要集中在候機樓中，此時，在設計方案中應重點考慮以下幾方面問題。（1）因為候機樓面積大，所以需要控制的出入口通道數(shù)量較多，且不同區(qū)域的控制要求存在差異，所以，在設計方案中應充分考慮到機場人員、海關人員、邊防檢查人員等不同類型工作人員的需求。（2）機場本身具有特殊性，出入口通道的控制效果會影響安防效果及旅客的生命安全等，在設計中，應考慮到證件識別、影像鑒別及點名功能等，如系統(tǒng)能夠隨時記錄旅客進入機場、離開機場、行進軌跡等資料。（3）數(shù)據(jù)庫共用及數(shù)據(jù)恢復等。該系統(tǒng)設計能夠記錄安防綜合監(jiān)控系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)，如門的自動關閉與報警、系統(tǒng)設備的安全狀況等。

2.4.4 火災報警系統(tǒng)

因為機場航站樓具有大空間、大平面的特征，在安防系統(tǒng)中增設火災報警系統(tǒng)時應考慮以下方面。（1）正確選擇火災探測器。該技術可通過火災動力學理論與火災探測技術，配合熱屏障系統(tǒng)來按照不同場所選擇相應的火災探測裝置。（2）在不同區(qū)域及不同用途的消防設備可以與其他控制系統(tǒng)之間實現(xiàn)聯(lián)動，并與監(jiān)控系統(tǒng)對接。（3）火災應急廣播系統(tǒng)能滿足大平面建筑物的安防傳播要求，并且能夠與現(xiàn)有廣播系統(tǒng)對接。

3 結語

本文針對機場安防綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)的設計方案進行了詳細討論，該系統(tǒng)可以用于實時監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并充分發(fā)揮出物聯(lián)網(wǎng)技術的優(yōu)勢，滿足系統(tǒng)集成化管理的要求，以及對機場航站樓、通道及其他空間的監(jiān)測要求，在技術上具有可行性，能夠切實滿足機場安全管理的功能要求，成為保證旅客生命安全的關鍵點。