刘 琴，葛 淼，俞 铭
(国电南京自动化股份有限公司，江苏 南京 210000)
近年来，随着深度学习、数据挖掘、区块链等人工智能技术的发展，智能化生活成为未来发展的方向，与人类息息相关的城市轨道交通也开始向智慧城市交通方向发展。从2020年起，智慧城市交通更加深入地研究图像识别、知识图谱、神经网络、深度学习等数字化技术，为智慧城市交通的发展提供了新思路和更大的提升空间。在实现轨道交通智能化的前提下，保证地铁安全、高效地运行，仍然是智慧交通首要的发展方向和价值诉求。
地铁运营过程涉及多个系统、专业、设备且均和乘客密切相关。地铁运营出现异常情况时，若站务人员无法及时发现并解决，不但会影响乘客的正常出行，更严重的会造成人财损伤。基于上述问题，本文提出了一种基于智慧地铁的异常告警应用设计，根据各个车站实际情况制定一系列报警触发规则，对地铁运营的系统、设备实时在线监测，对地铁内各区域画面进行视频监控和视频分析，在发生异常时进行告警推送，避免不必要的情况发生。
1.1 与智慧地铁的联系
智慧地铁与传统地铁相比，对地铁的感知更加全面、透彻，能够自组织运行、自感知判断、自主创新，更加以人为本，使地铁更加可视化、透明化、可控化。智慧地铁的发展使得地铁系统中各子系统、设备采集的实时数据变得更加准确、高效；
视频画面的分析也更加规范、准确，在一定程度上大大减少了异常情况的告警延时。异常告警应用能够及时对异常情况进行告警通知，便于站务人员及时处理解决，使地铁运营更加可控。
1.2 异常告警应用
深度融合多类型传感器智能感知、智能视频分析、智能监测与诊断、智能决策支持等人工智能最新技术，针对地铁运营环境，实现辅助运营管理。对各路视频及监测数据进行监视和分析，支持多种典型运营辅助决策场景应用，包括异常告警。异常告警应用主要分为以下4个部分。
1.2.1 定时检修
每个产品、设备都有其一定的使用寿命，一旦超过固定寿命，设备随时可能损坏、报废。某些产品设备若长期处于高强度的工作状态，可能造成使用寿命的缩减。因此，设备的定时检修必不可少。实时累计各设备的工作时长，预设各设备的检修期，提前检查，发现问题及时检修和替换，对设备实施全生命周期管理，记录设备整个生命周期的维修情况，有针对性地制订维修管理计划。若在规定时间内没有进行设备检修则进行异常告警，提示设备须进行定时检修。
1.2.2 在线监测
对设备进行在线监测前须对设备进行异常情况配置。根据设备的自身属性情况，预先对地铁关联的产品设备各属性设置告警值，将设备实时监听到的属性信息与相应设备提前设置的告警值进行匹配，若达到告警值，则对相关设备进行告警提示。在系统画面中以图元的形式表示设备，图元以不同的颜色表示设备当前状态，通过选择图元，可以显示该设备的状态信息。
图1 异常告警应用
建立设备状态实时感知及预警体系，对接各类子系统(如有综合监控系统，则可以直接对接综合监控系统)，对地铁中各个系统设备进行实时监测，监听系统各个设备的多个属性，获取各子系统设备的实时状态；
此外，综合监控系统采集了地铁日常生产运营中各种设备和系统产生的海量状态和操作数据，利用这些采集到的数据，根据设备机理或利用机器学习技术，建立设备故障预警的规则或模型。在设备出现故障前进行提前预警，提供检修依据。对不同的设备异常情况划分等级，不同等级的告警以不同的颜色加以区分，对未及时处理的异常设备实时进行颜色灯闪烁，显示未处理的设备异常数。
在线监测涵盖电力监控系统(PSCADA)、环境与设备监测系统(BAS)、火灾报警系统(FAS)、屏蔽门系统(PSD)和门禁系统(ACS)，闸机系统(AFC)、道岔及道岔附属、智能照明、多联式空调等，需要对这些子系统所包含的设备进行实时状态监测。
1.2.3 触发规则配置
设计触发规则，根据地铁中实际发生的异常现象，预先对地铁各系统中的设备设置告警触发规则，包括属性值、通信状态、关联设备属性的变化等；
将定时检修实时监听到的设备信息与触发规则配置中配置的触发规则进行匹配，若符合触发规则，则对相关设备进行告警提示。
1.2.4 视频监控与视频分析
在线监测定时检修和异常配置在线监测只能对地铁中涉及的系统设备、产品设备进行实时监测和告警，无法对地铁内的人员、拥挤度进行实时监测，无法查看不同区域的实时画面，因此，可引入视频监控。视频监控能够满足站务人员随时查看各个区域、摄像头的实时画面的需求。
随着地铁的智能化发展，对视频分析算法的研究也越来越深入。通过在摄像头中配置视频分析算法，比如摔倒、障碍物、人员入侵、遗留物等，对车站区域进行实时监控和视频分析，更加精细化地判定异常类别，而非依靠站务人员实时查看监控画面。当视频分析发现异常情况时，系统自动对异常画面拍照、视频截取留存，便于后期查看和异常记录并进行告警提示(见图1)。具体功能如下：
(1)扶梯口拥堵分析。在扶梯口视频中实现对人数的分析，在固定区域里面识别出人数，并在超越阈值时提供告警信息，拥堵级别可以通过系统设置，同时显示该摄像头的视频信息。
(2)旅客摔倒分析。旅客在摄像头显示监视区域摔倒，系统自动识别出摔倒的行为，并通过告警及时通知车站人员。
(3)站台客流密度分析。通过视频信息对站台人员密度进行分析，判断站台区域人数情况，并根据配置的基数得到当前站台的客流密度。将客流密度发送给车站工况可视化模块，由其构建车站客流分布的热力图，并在客流密度超越阈值时提供告警信息。
(4)目标检测。对特定岗位的人员、部岗到位情况进行有目标的检测，确认是否到岗，若未及时到岗，进行告警提示，防止异常事件发生时，缺少专业人员处理。对特定需要巡检的设备和信息进行有目标的检测，确认设备是否运行正常，对运行异常的设备进行告警提醒，及时检修。
(5)一键巡站功能。根据站内已有的摄像头以及各个摄像头分布的位置区域，整合多个摄像头信息，对每个摄像头配置对应的视频分析算法，设置多条巡检线路，通过摄像头巡站的方式代替站务人员进行实地巡站，视频分析发现异常事件时进行报警。利用已有摄像头配置巡视路线，可能存在某些区域巡查不到，应增设巡检机器人，对机器人配置巡视路线，按照规定路径进行顺序巡检，不仅可以采集巡视区域的设备健康状态，还可以获取巡视区域内的客流情况，甚至可以获取监控死角内监控画面信息。
(6)自动扶梯运行状态分析。识别自动扶梯的运行方向(上行、下行)和运行状态(停止、运动)，若发现与预期设置不同情况(如电梯逆行、异常停止等)，进行异常告警，检查异常情况发生的原因，避免站内人流拥堵和扶梯异常事件发生。
(7)异常事件实时提示。系统在各个场景监测的过程中，一旦分析到异常的事件情况，可通过激活视频窗口和声光报警的方式提醒车站值班人员进行关注。
1.3 设备故障报警实时监控与反馈功能
通过综合监控系统对各个子系统中的设备进行监控，为运营人员提供设备故障信息。故障信息包括开关变位报警、保护动作报警、模拟量越限报警、设备故障报警、网络通信故障报警、控制报警、事故总报警、服务运行监控等。所有的设备故障和报警信息均可在HMI显示。报警信息按照预定义的事件严重性及处理优先级被赋予不同报警级别，用户可以根据报警级别过滤报警信息；
按照专业、车站、设备等划分类别，支持不同类别的报警推送到不同权限的操作工作站。在产生报警时，伴随动画图像、文字信息或声音提示，允许对特定关注的报警配置相关联的画面、对话框、预案，当设备发生故障时，系统会在报警显示画面上出现专门的提示并推送预案(见图2)。
图2 异常告警应报警反馈
1.4 异常告警联动
针对异常事件触发告警联动。根据异常报警事件的分级分类体系，实现对不同响应级别的异常事件的统一处置，联动应急指挥功能。利用数字化预案匹配事件类型和风险等级，根据事件匹配结果提醒并引导处置人员及时开展应急处置，对异常告警事件的车站及周边范围内的应急资源进行整合，形成区域应急资源一张图，实现应急物资调配，提高应急响应能力。触发视频联动，根据告警区域所关联的摄像头，进行视频数据实时传输，显示实时监控画面和视频分析结果，实现对接警方、应急响应启动、指挥协调、事态控制和善后恢复等流程化处置管理。当发生异常告警时，若关联其他子页面，还可以进行其他子页面的切换。
人、列车、设施、管理系统4个要素相互融合，互相关联，成为地铁成功运营不可或缺的组成部分。在地铁智能化发展的背景下，地铁作为一种大型的公共交通工具，为了给乘客提供安全的出行环境，就必须严格关注车站内各系统、产品设备的运行、监管与维护，实时关注设备的健康状况，对于异常情况及时告警处理。同时，还需要时刻关注站内各个区域的真实情况，通过查看监控画面、视频分析，对于视频画面中出现的异常现象，及时告警处理，确保地铁的安全运营。
本文提出的一种基于智慧地铁的异常告警应用对设备和视频画面两个方面进行异常监测，从定时检修、在线监测、异常配置和触发规则4个方面实时监测各设备的健康状况，既能实现对设备的定时检修，也能对车站实际情况的异常进行监管。视频监控和视频分析技术不仅能够满足站务人员随时调用摄像头查看实时画面，还能及时发现未查看的视频画面异常情况。此外，加入了视频联动功能，当异常发生时，实时显示对应的异常画面，便于确认异常是否准确和进入异常处理。
然而，本文所提出的一种基于智慧地铁的异常告警应用对视频分析算法的要求较高，视频分析算法种类越多，精确度越高，越能提高异常行为分类和异常告警的准确性。因此，本文中视频分析算法还需要进一步优化，提高整个过程的执行效率和准确性。
随着城市轨道交通地铁智能化的发展，地铁公司对地铁运营安全性的要求越来越高。地铁作为一种大型的公共交通工具，涉及的设备、产品、系统多，关联的人员密集，对异常情况的监测已经刻不容缓，人工监测已经无法满足车站的实际需求。本文提出的一种基于智慧地铁的异常告警应用设计，能够提高城市轨道交通运营过程中的安全性、精准性、高效性和智能化。随着对智能化信息技术的深入研究以及对异常告警技术的不断改进，相信在不久的将来，异常告警技术会更加广泛地应用在城市轨道交通中，做到真正的高效智能，为人们的出行提供更大的便利。
猜你喜欢摄像头报警检修浙江首试公路非现场执法新型摄像头中国交通信息化(2022年9期)2022-10-28摄像头连接器可提供360°视角图像汽车工程师(2021年12期)2022-01-18检修当代工人(2019年24期)2019-01-17LKD2-HS型列控中心驱采不一致报警处理铁道通信信号(2018年5期)2018-06-28变电站一次设备检修的意义及具体检修内容分析山东工业技术(2016年15期)2016-12-01电力系统继电保护二次回路的维护与检修电子制作(2016年19期)2016-08-242015款奔驰E180车安全气囊报警汽车维护与修理(2016年10期)2016-07-10死于密室的租住者小学生·多元智能大王(2015年3期)2015-05-25茂名式大修中国石油石化(2015年12期)2015-04-20奔驰360°摄像头系统介绍汽车维修与保养(2015年8期)2015-04-17