摘要 軌道交通是城市公共交通的骨干力量，車站作為地鐵運營的關(guān)鍵單元，其服務(wù)管理水平對城市軌道交通的發(fā)展有著重要影響。文章從車站運營人員的業(yè)務(wù)需求出發(fā)，聚焦于視頻監(jiān)控系統(tǒng)，研究了地鐵車站智慧視覺系統(tǒng)的建設(shè)內(nèi)容，包括車站態(tài)勢一張圖、AR 全景應(yīng)用、車站巡視應(yīng)用、車站客流管控、異常事件告警和車站機房巡檢。該系統(tǒng)能夠輔助車站管理人員高效掌握車站整體態(tài)勢，及時發(fā)現(xiàn)影響運營的安全隱患，避免事故發(fā)生，助力車站智慧化運營的順利實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞 地鐵；車站；智慧視覺系統(tǒng)

中圖分類號 U231.4 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）15-0015-03

0 引言

城市軌道交通具備速度快、運量大、正點率高、服務(wù)優(yōu)、污染少等優(yōu)勢，在城市公共交通中發(fā)揮著越來越大的作用。為了提升地鐵車站服務(wù)水平及管理能力，行業(yè)內(nèi)各企業(yè)基于自身產(chǎn)品特色、利用自身產(chǎn)品優(yōu)勢，推出了琳瑯滿目的系統(tǒng)產(chǎn)品[1]。目前關(guān)于地鐵智慧車站的建設(shè)，基于不同的應(yīng)用場景，已經(jīng)逐步在向定制化方向深度發(fā)展。層出不窮的技術(shù)手段在為站內(nèi)設(shè)備賦能的同時，如何也對運營人員賦能，提升運營服務(wù)水平，實現(xiàn)地鐵車站真正的智慧化，一直是業(yè)內(nèi)研究的重點和難點[2]。該文基于地鐵車站實際運營業(yè)務(wù)需求，聚焦于視頻監(jiān)控系統(tǒng)，利用視頻應(yīng)用、紅外熱成像測溫和視頻圖像智能分析技術(shù)，研究了一種適用于上海地鐵車站的智慧視覺應(yīng)用系統(tǒng)。該系統(tǒng)面向車站運營人員，提供了車站態(tài)勢一張圖、AR 全景應(yīng)用、車站巡視應(yīng)用、車站客流管控、異常事件告警和車站機房巡檢應(yīng)用，能夠助力車站運營人員一目了然地掌握車站整體態(tài)勢情況，減輕工作人員的車站巡視壓力，及時發(fā)現(xiàn)影響車站運營的安全隱患，減少事故的發(fā)生，從而保障地鐵車站的安全、有序、高效運營，助力車站實現(xiàn)智慧化運營。

1 研究背景

上海地鐵是世界范圍內(nèi)線路總長度最長、規(guī)模最大的城市軌道交通系統(tǒng)。截至2022 年9 月，上海城市軌道交通運營線路達到20 條（含磁浮線），運營里程831 km，運營車站508 座，其中換乘車站83 座，中心城軌道交通站點600 m 半徑覆蓋率達到40.9%，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模領(lǐng)跑全球。隨著上海地鐵線路的不斷延伸，地鐵車站客流壓力激增。目前，上海地鐵工作日客流已經(jīng)超過1 000 萬人次，上海軌道交通已成為城市公共交通的骨干力量，越來越多的上海市民、游客等將軌道交通作為出行的首選公共交通工具。

如何有效地保障如此大規(guī)模的地鐵線路平穩(wěn)安全運行給城市管理者提出了新挑戰(zhàn)。近年來，全國總共超過30 個城市在研究并建設(shè)智慧車站，以此提升車站工作人員的管理效率，保障地鐵安全有序高效運營。關(guān)于城市軌道交通智慧車站的研究，上海地鐵一直走在前列且發(fā)展迅速。從2018 年開始，上海地鐵開始智慧車站的研究，選取新江灣城站、顧村公園站、諸光路站、漢中路站和惠南站進行智慧車站的試點建設(shè)，研究了基于Wi-Fi 嗅探的客流監(jiān)測、智慧消防、智慧客流引導、智能機器人、三維可視化等應(yīng)用。而后，上海地鐵在陸家嘴站、豫園站、錦秋路站、顧村公園站、下沙路站、復旦大學站、人民廣場站、世紀大道站建設(shè)了智慧車站[3]。智慧車站的建設(shè)涉及綜合監(jiān)控系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)、施工管理系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等，系統(tǒng)整體龐大復雜。該文聚焦于視頻監(jiān)控系統(tǒng)，以陸家嘴車站為例，研究地鐵智慧車站智慧視覺系統(tǒng)建設(shè)方案。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計

地鐵車站智慧視覺系統(tǒng)由基礎(chǔ)層、數(shù)據(jù)層、平臺層和應(yīng)用層組成。

基礎(chǔ)層是車站智慧視覺系統(tǒng)的硬件設(shè)備，包括狀態(tài)感知設(shè)備和資源提供設(shè)備。其中，狀態(tài)感知設(shè)備包括視頻監(jiān)控設(shè)備、全景監(jiān)控設(shè)備和客流采集設(shè)備，為系統(tǒng)提供原始的視頻、圖片、客流等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；資源提供設(shè)備包括各類服務(wù)器和存儲設(shè)備，為系統(tǒng)提供GPU 計算資源、CPU 計算資源、通用存儲資源和流式存儲資源。

數(shù)據(jù)層接入原始數(shù)據(jù)，并以系統(tǒng)業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)，將原始數(shù)據(jù)進行組裝、分析和處理，形成系統(tǒng)業(yè)務(wù)需要的數(shù)據(jù)，包括設(shè)備信息庫、客流數(shù)據(jù)庫、異常報警庫、視頻設(shè)備狀態(tài)庫、自動扶梯狀態(tài)庫、垂直電梯狀態(tài)庫等，為上層業(yè)務(wù)應(yīng)用提供基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)支撐。

平臺層提供通用、基礎(chǔ)的服務(wù)平臺，包括物信融合數(shù)據(jù)資源平臺、大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)平臺、資源管理調(diào)度平臺、算法倉庫等，為系統(tǒng)應(yīng)用層提供相應(yīng)的平臺能力。應(yīng)用層，用戶通過BS、CS、移動客戶端完成具體業(yè)務(wù)應(yīng)用的操作和交互，包括車站態(tài)勢一張圖、AR 全景應(yīng)用、車站巡視、車站客流管控、事件告警、事件處置等應(yīng)用。

3 系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容

3.1 車站態(tài)勢一張圖

車站態(tài)勢一張圖功能面向車站運營人員，應(yīng)對中心管理、調(diào)度處置的業(yè)務(wù)需求，基于車站3D 模型，提供客流態(tài)勢、行車信息、告警事件、人員信息、視頻系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)等多元信息綜合界面，使車站態(tài)勢一目了然，從而實現(xiàn)車站的一體化綜合管理，如圖1 所示。

3.2 AR 全景應(yīng)用

針對車站大場景的監(jiān)控，通過在前端增設(shè)全景監(jiān)控設(shè)備，提供無畸變的全景畫面。以實時的全景畫面為背景，通過標簽化的方式，將該場景內(nèi)的設(shè)備、數(shù)據(jù)、事件都整合到畫面中，且支持應(yīng)用、數(shù)據(jù)在實景畫面中進行操作，從而實現(xiàn)圖像融合、數(shù)據(jù)融合和應(yīng)用融合，如圖2 所示。

3.3 車站巡視應(yīng)用

車站巡視應(yīng)用功能面向站控人員，針對早高峰、平峰、晚高峰車站巡視的任務(wù)要求，以標簽為基礎(chǔ)組建視頻巡視任務(wù)預案，進行一鍵執(zhí)行完成車站視頻巡站，如圖3 所示。車站巡視應(yīng)用支持巡視任務(wù)提醒和巡視報告生成。系統(tǒng)按照時間展示當日所有巡視任務(wù)，包含開站巡視、早高峰巡視、平峰巡視、晚高峰巡視和關(guān)站巡視等，任務(wù)開始時會進行提醒。巡視任務(wù)完成后，支持生成巡視報告，展示巡視任務(wù)的執(zhí)行情況和問題記錄。

3.4 車站客流管控

車站客流管控功能面向站控人員，通過在出入口、進出站閘機、換乘通道、安檢區(qū)、站廳、站臺等關(guān)鍵區(qū)域部署客流相機，實時采集車站客流數(shù)據(jù)。系統(tǒng)將區(qū)域客流密度、區(qū)域客流人數(shù)和流速等數(shù)據(jù)進行綜合分析，當區(qū)域人數(shù)超過設(shè)定的閾值時，針對重點區(qū)域提供安檢區(qū)擁堵、換乘通道擁堵、出入口擁堵、站臺擁堵等突發(fā)性客流擁堵告警，以提醒車站運營人員及時進行客流管控，防止大客流意外情況發(fā)生。此外，針對車站關(guān)鍵區(qū)域，系統(tǒng)支持以熱力圖的形式實時展示車站不同區(qū)域的客流情況，輔助運營人員了解車站整體客流態(tài)勢。

3.5 異常事件告警

視頻圖像智能分析處理的基本原理是對輸入的視頻圖像源（在某種既定的規(guī)則下）進行分析處理后輸出處理結(jié)果，包括視頻圖像的結(jié)構(gòu)化描述數(shù)據(jù)、報警信息、視頻、圖片的一種或幾種，可用于存儲和相關(guān)應(yīng)用，如圖4 所示。系統(tǒng)通過實時分析車站前端攝像機視頻流，基于圖像智能分析技術(shù)，實現(xiàn)車站異常事件告警功能，助力客運、乘務(wù)及安保等部門站務(wù)管理的智能化，實現(xiàn)關(guān)注問題的及早發(fā)現(xiàn)、及早處置，避免產(chǎn)生重大事故。車站異常事件可以分為三大類：乘客安全類、機電設(shè)備類和乘客行為類。乘客安全類包括扶梯逆行、摔倒、推嬰兒車、可疑物品等事件。機電設(shè)備類事件包括出入口卷簾門狀態(tài)、扶梯停運、地鐵站內(nèi)商業(yè)屏狀態(tài)等。乘客行為類包括乘客逃票、重點區(qū)域入侵等事件。

系統(tǒng)檢測到異常事件后，會在車控室客戶端進行彈窗告警，車控室工作人員點擊事件詳情，系統(tǒng)在車站三維地圖上快速呈現(xiàn)事件位置，并彈出實時視頻輔助工作人員查看現(xiàn)場情況，并下發(fā)處置事件處置預案。如圖5所示為非機動車亂停事件的彈窗告警界面。

3.6 車站機房巡檢

該文基于視頻圖像智能分析的方法，通過實時分析車站機房內(nèi)攝像機采集的視頻流，實現(xiàn)對供電機房內(nèi)表計、指示燈、開關(guān)、把手的智能識別，輸出儀表的數(shù)值、指示燈的亮滅狀態(tài)、開關(guān)的開合狀態(tài)和把手的位置狀態(tài)。該文基于熱成像測溫技術(shù)，利用熱成像測溫相機，對機房內(nèi)的設(shè)備進行實時溫度監(jiān)測。熱成像攝像機將供電機房內(nèi)設(shè)備的熱輻射轉(zhuǎn)化為灰度值，再利用各物體的灰度值差異來成像，從而發(fā)現(xiàn)和識別目標，實現(xiàn)溫度檢測。該文研究通過設(shè)置軌道機器人預置位，結(jié)合智能讀表和實時測溫技術(shù)，實現(xiàn)對供電機房內(nèi)設(shè)備的遠程視頻自動巡檢。系統(tǒng)提供巡檢策略管理功能，對巡檢任務(wù)、巡檢計劃、巡檢路線、巡檢內(nèi)容進行管理，巡檢完成后可自動生成巡檢報告，實現(xiàn)遠程快速的機房巡檢。

4 結(jié)語

上海地鐵線路規(guī)模和客流的快速增長，給軌道交通安全運行帶來了較大的安全隱患，也對車站工作人員的日常運營提出了更高要求。該文從地鐵車站實際運營業(yè)務(wù)需求出發(fā)，基于視頻應(yīng)用、紅外熱成像測溫和視頻圖像智能分析技術(shù)，研究了一種適用于上海地鐵車站的智慧視覺應(yīng)用系統(tǒng)。該系統(tǒng)面向車站運營人員，提供了車站態(tài)勢一張圖、AR 全景應(yīng)用、車站巡視應(yīng)用、車站客流管控、異常事件告警和車站機房巡檢應(yīng)用。該系統(tǒng)能夠輔助車站管理人員科學、高效地掌握車站整體態(tài)勢情況，減輕工作人員的車站巡視壓力，及時發(fā)現(xiàn)影響運營的安全隱患，減少事故發(fā)生，從而保障地鐵車站安全、有序、高效地運營，保證市民的切身利益，助力車站實現(xiàn)智慧化運營。

參考文獻

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[2] 馬一博. 城市智慧車站建設(shè)研究[J]. 現(xiàn)代城市軌道交通， 2020（8）： 12-16.

[3] 張文彬， 王碩， 崔軍飛. 智慧車站管控系統(tǒng)在上海地鐵的應(yīng)用[J]. 城市軌道交通研究， 2019（S2）： 84-87.