基于信息融合的安防监管系统

基于信息融合的安防监管系统

第1章.系统说明

当前，我国正处于社会转型期，各种矛盾凸显，突发事件和公共

安全事件不断。09年发生的重庆“3.19”袭击哨兵事件，提醒我们

作为特殊场所的部队营区，也需要加强安全防范措施。除了保护国家

的财产安全及部队人员的人生安全，部队营区中还涉及到军事机密、

武器弹药等安全保卫工作，如有不慎，将会危及国家政治、经济利益,

更会引发社会危机，影响政府信誉，损害科学发展和谐社会建设。

传统园区安全管理和监控应用主要以视频监控、物理传感器报警

方式为主，但存在以下几个方面的问题：

(1)系统集成低，视频监控系统尚未与RFID技术、三维地理信

息系统有机集合，缺乏监控区域整体安全态势感知、评估和早期预警

能力，安全防范力量的科学配置和调度困难。

(2)传统报警系统多是采用前端物理传感器(或传感器报警系统)

和后端报警控制器，结合报警控制软件系统提供对各种类型的越界行

为进行报告，该方式仅对越界处的触发动作做出反应，容易因各种干

扰因素而产生误报。

(3)现有系统主要依靠人工监视和事后处理，不能提供自动进行

事件检测、人或物的异常行为识别、运动跟踪与预/报警等功能，不

能满足全面控制、重点防控、快速反应的防控需要。

(4)没有与三维地理信息系统融合，视频显示效果不直观，信息

感知和定位功能不足，快速应急反应和处置能力较低。现有系统中，

监视人员无法及时将众多屏幕上显示的监控图像进行内容和位置的

关联分析和判断，如发生案件时不能对作案嫌疑人的数量、行进路径、

周边情况做出准确判断和预测，安全事件的实时、准确定位和应急处

置十分困难。

基于三维地理信息融合的营区监管显示系统采用新的增强虚拟现

实技术、RFID技术，结合先进的周界报警系统来升级现有的视频监

控系统，实现营区环境安防监控，可大大增强营区自动化管理水平。

第2章.设计要求

安防监管系统是针对营区安全监防的专用系统。当系统设定为布

防状态时，一旦有人入侵等紧急情况时，与之相应的报警探测器立即

向用户端自动报警主机发出报警信号，接到警情事件后，自动报警主

机立即进行确认，确认无误后，进行事件的现场声(蜂鸣器)、光(ELD)

报警，同时用户端自动报警器自动向相关部门拨打预先设置好的报警

电话号码，进行语音报警。系统可通过多手段、多技术结合方式降低

单一技术手段报警方式中可能存在的漏警，特别是误警的发生。同时

系统能对整个营区进行全空间、全方位的视频展示，从而提供更为直

观的显示效果。

第3章.方案设计

安防系统根据其监防的区域特点可以分为周界、出入口和营区内

前端监控点采用模拟摄影头+视频编码服务器的方式，通过模拟摄

影头采集模拟监控视频数据，通过视频编码服务器将模拟信号转换为

数字视频数据，通过传输网络传输到指挥中心；使用若干台高性能服

务器组成融合服务集群对多路（＞100路）营区视频信息与三维GIS模

型进行融合，实现集中显示在监控中心的大屏幕显示器上；放置若干

台高性能全空间营区视频监视与控制工作站，进行融合后的营区视频

信息的录像、存储和集中处理。与区域内的各种网络进行连接，只需

具有相应的权限，网络上的任何电脑均可随时可对营区视频信息进行

浏览。

系统提供对营区内所有要点视频信息的实时录像，并支持融合后

的营区内“天眼视图”信息的历史回放功能，有助于对发生问题的事

后讨论和研究，也可作为历史资料供以后参考，；基于智能图象检索技

术，可以对任意营区要点、任意时间段的视频信息进行快速检索，避

免了人工检索的繁琐和效率低下的问题，如可以截取可疑目标的图

像，在己有监控视频数据库中检索该目标，能获取该目标在监控区域

内的历史活动情况。

3.2.周界报警防范子系统

周界防范是对监控区域外围或特定区域的防入侵手段,

系统场景如下:

BC

报警控制u后端报警

软件系统控制器

对于营区周界监控可以如上图所示方式进行。A代表物体，B代表

边界，C,D分别代表视频监控与前端物理传感器。依靠单个摄像头

区域内视频画面的内容变化可以判断有无物体的越界，但目前的图像

识别大多采用面积、形状方式对目标进行识别，目标识别算法的简化

可能造成误警。例如：当A为一个人时，发生越界行为应当报警，而

当A为一个空中飞行的小鸟时，由于距离视频摄像头距离较近，视频

图像中的面积较大，可能被误认为人或车辆发生报警信息、。针对上述

问题，系统采用软件实现和硬件结合方式。软件方式是利用摄像头区

域内视频画面的内容变化来判断是否有目标入侵，该技术被称为移动

侦测；硬件方式则是采用前端物理传感器(或传感器报警系统)和后

端报警控制器，结合报警控制软件系统提供对各种类型的越界行为进

行报告。多种不同手段的结合可大大降级浅警概率。

(1)视频目标监测报警

视频目标监测报警基于智能图象处理技术，通过实时分析监控区

域内多个监控点的实时视频数据，实现对设定区域的越界行为进行监

测，发现越界目标和行为时及时报警并显示在监控区域“天眼视图”

±;此外，可以结合传感器报警系统信息，实时显示大屏幕上。

(2)多传感器报警

根据实际应用需求以及工程实施维护成本要求，系统采用红外对

射传感器。

利用营区原有工程铁丝网围栏或围墙，在营区的围栏或围墙上安

装多对红外对射传感器，用人眼不可看见红外光束在营区围栏或围墙

上形成严密的保护网，一旦有不法人员想通过围栏翻入营区，就会立

即触发报警，并在报警主机上显示出相应的区域。整个周界可分戌多

个防护分区，根据现场情况，分区划分可自由灵活，每个区域都可以

通过报警主机独立布撤防。

3.3.出入口人员/装备监管子系统

3.3.L营区出入口

营区出入口人员/装备监控管理子系统对出入营区的人或物资自

动登记。系统场景图如下：

本系统分监测、信息处理、报警器三大模块，监测模块的输出信

号经信息处理模块处理后控制报警器的开启。

检测模块由安防探测器和RFID身份识别器组成，安防探测器和

RFID身份识别器的监管范围相同。安防探测器可以是红外线防盗装

置，也可以是视频、感应等其他周界或区域移动物体探测装置式探测

器，当有人进入监管范围时安防探测器被触发向信息处理器发出一个

异动信号。RFID身份识别器基于射频识别的原理，可以在一定距离

内接受安装在工作人员、车辆身上的射频身份卡发出的射频识别码，

射频身份卡由数据存储芯片和发射电路组成，每张卡的射频识别码与

佩戴卡的工作人员、车辆形成一一对应关系，因此系统通过RFID身

份识别器接收射频身份卡发出的射频识别码就可以判断出佩戴该卡

的工作人员车辆的身份。当卸装佩戴射频身份卡的工作人员车辆进入

监管区域时，RFID身份识别器接收到射频身份卡发出的射频识别码,

并将接收到的信号传送给信息处理器，而如果是身份不明的非法入侵

者闯入，因为不佩戴射频身份卡，RFID身份识别器就不会被触发，

也不会向信息处理器传送信号。

信息处理器可以是计算机系统，也可以是基于单片机的记录、分

析、控制设备，如果不需记录功能，简单的逻辑控制电路亦可满足要

求。信息处理器通过接收上述两路探测模块发出的信号来记录事件并

确定是否有非法侵入者。首先，任何人的进入都将触发安防探测器，

而只有佩戴有射频识别卡的内部工作人员车辆才会同时触发RFID身

份识别器，因此信息处理器可以根据上述两路探测模块的输出信号来

判断是非法侵入还是内部工作人员车辆正常进入监管区域，从而根据

事先设定的规则决定是否开启报警器发出警报。比如当两路探测模块

中只有安防探测器被触发，则可以判定有外界非法侵入，信息处理器

将立即开启警报器。信息处理器事先设定的规则中可以包括内部工作

人员车辆的准入时段信息，比如某工作人员车辆只能在上午八点至下

午四点之间进入监管区域，那么如果RFID身份识别器在该时段中检

测到该工作人员车辆佩戴的射频身份卡发出的识别码时，信息处理器

都将判定为正常，同时记录事件备查。而如果RFID身份识别器在该

时段之外的时间监测到该人员佩戴的射频身份卡发出的识别码，信息

处理器将立即开启警报。

3.3.2.楼宇房间出入口

在楼宇房间出入口采用人脸识别与RF1D结合方式实现出入人员

的监管，本系统集成基于主动近红外图像的人脸识别技术，能够在人

脸左右旋转90度以上、或人脸被部分遮挡时，快速稳定流畅地进行

人脸跟踪，能识别距离摄像头大于五米的人脸，能同时识别场景范围

内的多张人脸，准确率可大于95虬系统场景如下：

摄像机”

LCD显示屏

RTID读取单元

快速通道

系统由四部分组成，即监控摄像机和LCD显示单元、视频服务器、

数据库服务器（分布式数据库），以及RFID读取单元。

摄像机和LCD显示单元中，摄像机用于采集通过通道的人脸图像,

与视频服务器相连接；LCD用于实时显示摄像机采集的人脸图像及状

态信息。

视频服务器位于快速通道附件或闸机内，用于人脸身份验证、输

出控制信号，每个视频服务器与对应快速通道的摄像机和LCD连接。

视频服务器实时接收对应通道摄像机采集的人脸数据，并和预先注册

的人员名单进行对比。

数据库服务器实现对人员信息的集中管理、数据分发、VIP或黑

名单信息定制、以及报警的功能，用于保存所有注册人员的人脸数据

及其他信息，记录相关的业务消息和管理活动，并可方便生成各种定

制报表、VIP或黑名单信息表和定制报警等。

RFID读取单元位于通道闸机前端，用十读取射频卡信息，从数据

库调出该卡片的人脸数据和其他信息，从而实现与现场采集的人脸进

行对比，验证人员身份。RFID读取单元支持长距离与短距离两种型

号,包括EM、Ml、TI等。

3.3.3.智能推理与自动报警

系统具有智能推理和报警能力，对人员或物品的移动进行监控，

一旦发现不合法或不合理的行为，可自动报警。

利用获取的人员移动信息，并基于智能推理，勾勒出人员的行动

路线。结合三维GTS模型，可在地图上绘制人员和物资的历史流动轨

迹，并提供在不同地点停留时间及状态变化等属性查询。系统可定制

流动规则，对于与系统预定义的流动规则冲突的人员或物资，系统可

以智能判断并提供预警，从而可以防止非法出入营区。

第4章.特点与创新

(1)视频监控报警与多传感器报警方式的结合

视频监控主要是通过智能图像处理软件实现对视频数据进行分

析，但是受到图像识别技术的限制，在目标识别上往往缺乏准确性。

本系统采用视频与多传感器结合的设计思想解决了传统视频监控与

单一传感探测器一直存在的误报率高的问题。传感器探测到的报警信

息结合视频越界报警相互印证，可大大减少误报警现象。

（2）射频识别技术的应用

近年来，随着射频技术的匕速发展，射频识别技术在人员、车辆

以及物质管理方面得到了广泛应用。射频识别技术与传统安防技术的

结合可以进一步提高监控报警的准确性，实现“敌我”目标分辨c本

系统可以有针对性的对非法入侵发出报警信号，而内部工作人员车辆

和保安正常出入监控区域时却不会触发警报，这就有效的防止内部人

员触发引起的误报警现象。

（3）全空间视频融合

系统基于视频融合技术和数据融合技术，提供了全方位、全空间

的安全态势感知、安全威胁评估和应急反应协调功能。全空间数字化

监控系统提供了一个完整的、全视角、大场景的监控区域“天眼视

图”，融合了监控区域三维模型、实时监控视频数据以及其他监控传

感器数据，并将所有监控信息显示在一个屏幕上，实现对所有监控区

域的全空间监控信息感知和安全态势评估。

第5章.系统实施

系统部署实施架构图如下图所示:

5.1.营区全空间视频监控子系统

系统采用自主研发的三维地理信息系统平台，选用三台HPGS380G

服务器作为数据库服务器和视频融合服务器，网络交换机采用华为

48口工作组级交换机，设备放置于中心控制室。全区共设置高清晰

摄像头30只。配套网络视频服务器30只c前端监控点设备包括：室

内室外快球摄像机和视频编码服务器。摄像机的型号根据实际需要选

用三星SCC-C6435P室外智能高速球型摄像机，视频编码服务器采用

NV2000S-CF-lDM-220-Clo

5.2.周界报警防范子系统

采用红外对射结合智能周界防护系统，可有效地对营区周边区域

进行周界防范。根据营区