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    摘要：本文介紹了智能視頻分析技術(shù)的發(fā)展概況，并具體闡述了智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)在中海油LNG終端第一次應(yīng)用的設(shè)計(jì)方案，著重介紹系統(tǒng)架構(gòu)、前端設(shè)備的接入、傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)、DLP大屏幕投影顯示、VistaScape軟件的功能。
  關(guān)鍵詞：智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)；VistaScape；周界報(bào)警；安防

    Abstract: The development of intelligent video analysis technology is introduced. The application scheme of the intelligent video surveillance system in Cnooc LNG Terminal is presented in this paper, including the system configuration, the connection of the front cameras, the design of the transmission system, wide DLP projection screen, and the function of VistaScape software.

    Key words: intelligent video surveillance system; VistaScape; Perimeter alarm; Security and protection 

    1 浙江LNG項(xiàng)目介紹

    天然氣，在世界能源產(chǎn)業(yè)中扮演著越來(lái)越重要的角色。自上世紀(jì)90年代中期開始，中海油受國(guó)家委托，率先啟動(dòng)進(jìn)口LNG(liquefied natural gas)試點(diǎn)工作。浙江LNG項(xiàng)目由LNG接收站、LNG專用碼頭及與之配套的天然氣管道項(xiàng)目組成，是中海油與浙江省合作的重大能源項(xiàng)目。項(xiàng)目占地46.9公頃，一期總投資約70億元，包括建設(shè)一座可停靠8萬(wàn)～26.6萬(wàn)立方米LNG運(yùn)輸船的單泊位接卸碼頭和三座16萬(wàn)立方米混凝土全容罐。一期工程計(jì)劃于2012年建成投產(chǎn)，投產(chǎn)后每年可處理300萬(wàn)噸LNG。二期工程設(shè)計(jì)規(guī)模將達(dá)600萬(wàn)噸/年。

    2 智能視頻分析技術(shù)的發(fā)展

    在安全防范領(lǐng)域中，周界報(bào)警是最基本、應(yīng)用最廣泛的安全防范技術(shù)之一。對(duì)于一個(gè)防范體系來(lái)說(shuō)，周界報(bào)警系統(tǒng)是第一道防線，也是防范難度較大的防線。周界報(bào)警技術(shù)手段包括震動(dòng)電纜／光纖、泄漏電纜、主動(dòng)紅外探測(cè)器、主動(dòng)紅外墻和脈沖電子圍欄等。這些技術(shù)在一定程度上達(dá)到了防范的效果，但對(duì)應(yīng)用環(huán)境有一定的要求，同時(shí)需要其他安防技術(shù)措施(如電視監(jiān)控聯(lián)動(dòng))配合使用才能基本滿足需求。但電視監(jiān)控存在的不足也是顯而易見的，首先是無(wú)法在事件發(fā)生前預(yù)報(bào)、也不能在事件發(fā)生時(shí)及時(shí)報(bào)告并跟蹤目標(biāo)，只能在事后提供相關(guān)的圖像；其次從防控效率來(lái)說(shuō)，一般安防控制中心值班人員每天要面對(duì)數(shù)十個(gè)甚至上百個(gè)監(jiān)視畫面，對(duì)于畫面中出現(xiàn)的所有異常行為或突發(fā)事件不能做到一個(gè)不漏地及時(shí)報(bào)告。

    眾多研究表明，一個(gè)人同時(shí)觀察兩個(gè)監(jiān)視器時(shí)，10 分鐘內(nèi)會(huì)錯(cuò)過45％的有用信息；22 分鐘后會(huì)錯(cuò)過95％的有用信息，當(dāng)人同時(shí)觀察更多個(gè)顯示器時(shí)，注意力更加分散。因此，人們需要一種不知疲倦的“智能眼”，以便能準(zhǔn)確判斷可疑目標(biāo)和突發(fā)事件，并及時(shí)預(yù)報(bào)、報(bào)警和鎖定目標(biāo)，以提高中心值班人員的防控效率。

    智能視頻分析周界報(bào)警系統(tǒng)與以往的周界報(bào)警技術(shù)最大的區(qū)別在于：以往的周界報(bào)警探測(cè)技術(shù)所獲取的傳感信號(hào)所攜帶的信息量很有限，使報(bào)警控制系統(tǒng)無(wú)從分辨這些經(jīng)處理的報(bào)警信號(hào)是否真正有效，只能由人工去辨別。而智能視頻分析技術(shù)依靠的是CCD傳感器，該傳感器提供的是攜帶大量信息的圖像信號(hào)，智能視頻分析就是從圖像信號(hào)中提取所需的信息，根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)所的具體情況和用戶需求，策劃事件報(bào)告方案，制定相應(yīng)的規(guī)則，使該周界報(bào)警系統(tǒng)達(dá)到理想的使用效果。

    智能視頻分析技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)主要有以下幾點(diǎn)：

    ①主動(dòng)響應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的侵犯行為，報(bào)警發(fā)出時(shí)間為毫秒級(jí)。

    ②當(dāng)發(fā)現(xiàn)可疑目標(biāo)或事件時(shí)，自動(dòng)預(yù)警、報(bào)警、鎖定和跟蹤目標(biāo)。這使保安人員對(duì)所發(fā)生的安防事件事先有充分的準(zhǔn)備時(shí)間，事件發(fā)生時(shí)能迅速出擊，鎖定并始終掌握目標(biāo)的蹤跡，及時(shí)準(zhǔn)確地處理安防事件。

    ③高效的數(shù)據(jù)檢索和分析功能，能夠快速在視頻錄像記錄中查詢到調(diào)查對(duì)象的圖像信息，大大提高了工作效率。

    ④減輕安防管理人員的工作強(qiáng)度，緩解工作壓力，提高工作效率。

    ⑤適應(yīng)各種惡劣天氣、光線條件。

    智能視頻分析技術(shù)已經(jīng)在中國(guó)大規(guī)模應(yīng)用：青藏鐵路全線1300路通道采用視頻分析，對(duì)全線鐵路進(jìn)行入侵保護(hù)；北京地鐵5號(hào)線，權(quán)限23個(gè)車站，重點(diǎn)區(qū)域采用丟炸彈探測(cè)及入侵探測(cè)；北京航空信息中心機(jī)房，采用入侵探測(cè)及防尾隨；浦東機(jī)場(chǎng)、首都機(jī)場(chǎng)及已經(jīng)多條在建鐵路項(xiàng)目，均使用視頻分析技術(shù)……

    根據(jù)浙江LNG現(xiàn)場(chǎng)操作者反應(yīng)：由于位于港口邊，偷竊事件時(shí)有發(fā)生，先期建成的碼頭，原先安裝的用于監(jiān)控的攝像頭已經(jīng)有幾個(gè)被偷竊了。基于以上技術(shù)發(fā)展分析，浙江LNG終端設(shè)計(jì)采用智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，也是中海油終端第一次采用智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

    3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)介紹

    （1）系統(tǒng)設(shè)計(jì)整體要求

    智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)是為了建立一套綜合、統(tǒng)一、完善、信息化、集成度高的安防管理系統(tǒng), 系統(tǒng)應(yīng)能通過中央控制軟件，將閉路監(jiān)控系統(tǒng)、周界圖像分析及周界報(bào)警系統(tǒng)集成到一個(gè)控制平臺(tái)，為生產(chǎn)提供更穩(wěn)定的保障,降低因安全事件而帶來(lái)的各種影響，通過高科技技術(shù)手段對(duì)廠區(qū)圍界進(jìn)行保護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和制止非法闖入人員，借助聲光報(bào)警、圖像信號(hào)、電子地圖，提示值班人員進(jìn)行處理，自動(dòng)跟蹤鎖定、自動(dòng)生成事件報(bào)告記錄。

    （2）系統(tǒng)架構(gòu)
   
                  
                                   圖1 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和接口

    浙江LNG終端采用Siemens的Vistascape解決方案，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和接口如圖1所示。整個(gè)智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)由兩部分組成，一是前端的圖像信息采集及傳輸系統(tǒng)；二是后端的視頻分析管理系統(tǒng)與顯示系統(tǒng)。

    （3）前端設(shè)備的接入
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    固定偵測(cè)攝像機(jī)接入

    系統(tǒng)的固定偵測(cè)設(shè)備接入功能除了具有固定攝像機(jī)接入作用外，還具有對(duì)視頻的智能分析功能。在偵測(cè)到攝像機(jī)可視范圍內(nèi)有移動(dòng)物體時(shí)，系統(tǒng)中的固定探測(cè)設(shè)備接入功能會(huì)產(chǎn)生一個(gè)事件紀(jì)錄，并把該紀(jì)錄發(fā)送到傳感器應(yīng)用引擎做行為對(duì)比。該事件紀(jì)錄包括物體的三維坐標(biāo)，根據(jù)行為數(shù)據(jù)庫(kù)判斷而產(chǎn)生的目標(biāo)物體類別，并記錄目標(biāo)物體的高度、寬度、速度和移動(dòng)方向。

    本項(xiàng)目中的固定偵測(cè)攝像機(jī)采用低照度、自動(dòng)日夜轉(zhuǎn)換功能、黑白-彩色轉(zhuǎn)換、質(zhì)量可靠的PELCO攝像機(jī)。
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    聯(lián)動(dòng)攝像機(jī)接入

    系統(tǒng)的PTZ攝像機(jī)接入功能可以使系統(tǒng)接入來(lái)自PTZ（Pan/Tilt/Zoom）云臺(tái)攝像機(jī)的視頻圖像，還具有對(duì)視頻的智能分析功能，并使客戶在顯示設(shè)備上對(duì)云臺(tái)攝像機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，俯仰，變焦和定焦等控制。該功能還能夠根據(jù)設(shè)定自動(dòng)切、換巡視攝像機(jī)視頻，或由系統(tǒng)探測(cè)到報(bào)警信息自動(dòng)觸發(fā)。

    本項(xiàng)目中的聯(lián)動(dòng)攝像機(jī)采用PTZ控制功能、自動(dòng)日夜轉(zhuǎn)換功能、黑白-彩色轉(zhuǎn)換、質(zhì)量可靠的PELCO攝像機(jī)。

    （4）傳輸系統(tǒng)

    光傳輸系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：頻帶寬、通信容量大，抗電磁干擾， 無(wú)串音干擾、保密性好， 光纖線徑細(xì)、重量輕、柔軟，便于敷設(shè)。浙江LNG廠區(qū)骨干網(wǎng)傳輸系統(tǒng)采用光纖環(huán)形冗余以太網(wǎng)（HIPER-Ring），用以傳輸話音、儀表數(shù)據(jù)、視頻信號(hào)和廣播報(bào)警信號(hào)。核心交換機(jī)采用赫思曼(Hirschman)的模塊化骨干網(wǎng)工業(yè)交換機(jī)。視頻監(jiān)控信號(hào)接入骨干網(wǎng)傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示：
   
           
                    圖2 視頻監(jiān)控信號(hào)接入骨干網(wǎng)傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

    廠區(qū)的核心交換機(jī)位于碼頭控制室、海水控制室、行政樓和主控樓，以環(huán)形冗余以太網(wǎng)（HIPER-Ring）的形式組成廠區(qū)的光纖骨干網(wǎng)。廠區(qū)周界的兩種類型的攝像機(jī)（固定偵測(cè)攝像機(jī)和聯(lián)動(dòng)攝像機(jī)）就近接入位于海水控制室、行政樓、主控樓的交換機(jī)。

    考慮到距離問題，在口岸監(jiān)控室和貨運(yùn)門衛(wèi)室分別放置了光端機(jī)，用以接入附近的攝像機(jī)，口岸監(jiān)控室的光端機(jī)通過光纖接入碼頭控制室的交換機(jī)，而貨運(yùn)門衛(wèi)室的光端機(jī)就近接入主控樓的交換機(jī)。

    目前整個(gè)廠區(qū)總共布置6臺(tái)固定偵測(cè)攝像機(jī)和2臺(tái)聯(lián)動(dòng)攝像機(jī)，后期可根據(jù)需要增加相應(yīng)的固定偵測(cè)攝像機(jī)和聯(lián)動(dòng)攝像機(jī)。

    （5）顯示系統(tǒng)

    大屏幕顯示系統(tǒng)是整個(gè)顯示系統(tǒng)的核心，具有多畫面分割顯示和大圖像拼接顯示的功能，配有專用的控制軟件，負(fù)責(zé)控制DLP（Digital Light Procession）投影機(jī)的圖像拼接、色彩和顯示效果的調(diào)整，選擇需要顯示的信號(hào)和圖像。該系統(tǒng)具有以下強(qiáng)大功能：全屏顯示，高分辨率應(yīng)用；多路Video信號(hào)顯示；視頻信號(hào)以窗口的形式在顯示墻上任意位置放大、縮小、跨屏移動(dòng)及全屏顯示；每通道的視頻圖像可以任意切換顯示；可以接入并顯示各種網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)信號(hào)；控制主機(jī)通過RS232連接拼接單元、RGB矩陣、視頻矩陣等設(shè)備，所有控制功能都在控制主機(jī)上完成。
該項(xiàng)目在主控樓的中控室配置59”的DLP大屏。

    （6）VistaScape處理軟件

    在視頻智能分析軟件的市場(chǎng)需求急劇增長(zhǎng)的刺激下，國(guó)外提供視頻智能分析軟件產(chǎn)品的廠商已經(jīng)有許多：Siemens、Verint、Vidient、Westec、Interactive、Visual Defence、Nextiva、NiceVision、ioimage、TASC、MATE、Ov、Dallmeier、Ivbox、Viseowave等，他們都能提供視頻智能分析產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)的眾多企業(yè)也開始了對(duì)智能視頻分析軟件的嘗試。

    經(jīng)過對(duì)各廠商的比選，浙江LNG終端采用Siemens的Vistascape解決方案，Vistascape軟件是浙江LNG終端視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心軟件，費(fèi)用也比較昂貴。該軟件具有以下基本功能：
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    在三維電子地圖設(shè)置虛擬圍界。可以在電子地圖上設(shè)置虛擬的現(xiàn)場(chǎng)屏障，當(dāng)出現(xiàn)任何非法活動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)發(fā)出警報(bào)。并在GIS電子地圖以及3D模擬界面上精確顯示報(bào)警的位置，在事件管理界面自動(dòng)產(chǎn)生報(bào)警信息以及彈出相應(yīng)反應(yīng)預(yù)案提示操作員，同時(shí)也在視頻管理界面顯示并預(yù)置位現(xiàn)場(chǎng)攝像機(jī)圖像、顯示入侵者的行進(jìn)軌跡、同時(shí)錄像以備檢閱、聯(lián)動(dòng)并控制相應(yīng)輔助設(shè)備等。
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    能設(shè)置各前端設(shè)備的參數(shù)，同時(shí)聯(lián)動(dòng)相對(duì)應(yīng)的攝像機(jī)，將圖像顯示在指定的監(jiān)視器上，同時(shí)記錄相應(yīng)的報(bào)警圖像信息，每個(gè)報(bào)警事件至少具有30秒的錄像。
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   能夠提供自動(dòng)和手動(dòng)修危險(xiǎn)/報(bào)警等級(jí)功能，可以任意設(shè)置多達(dá)99個(gè)設(shè)施整體安防等級(jí)；
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    使用智能視頻動(dòng)態(tài)分析技術(shù)，系統(tǒng)必須24小時(shí)全天侯可靠工作，能夠有效排除雨、雪、霧及自然雜草的干擾；
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    可自動(dòng)識(shí)別捕捉到的目標(biāo)物，能夠有效排除小動(dòng)物、空中飛行雜物的干擾，基于10個(gè)像素便可以判斷目標(biāo)物大小，速度和方向，并區(qū)分為人、車、大船、小船、鳥等類型，對(duì)于不明物體以問號(hào)顯示其類型； 
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    自動(dòng)為每個(gè)監(jiān)視目標(biāo)物分配一個(gè)唯一的ID號(hào)，每個(gè)探測(cè)區(qū)域可分配50個(gè)ID，管理員可根據(jù)ID號(hào)查詢?cè)撃繕?biāo)物的運(yùn)行軌跡，以及當(dāng)前所處位置；
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    可顯示目標(biāo)物的實(shí)時(shí)運(yùn)行軌跡，可以隨時(shí)報(bào)告出目標(biāo)物的類型、尺寸、進(jìn)入?yún)^(qū)域時(shí)間、地點(diǎn)、移動(dòng)的速度等信息；
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    可自動(dòng)追蹤目標(biāo)，在監(jiān)控范圍內(nèi)自動(dòng)切換各攝像機(jī)并保持畫面不間斷；在PTZ攝像機(jī)監(jiān)控范圍內(nèi)，自動(dòng)追蹤監(jiān)控目標(biāo)而不需要人手操作即可實(shí)現(xiàn)。
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    提供圖像穩(wěn)定功能，能夠有效防止畫面抖動(dòng)帶來(lái)的影響，圖像提供對(duì)水面反射、旗幟擺動(dòng)、樹木搖擺等環(huán)境影響的過濾器；
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    設(shè)置的虛擬防區(qū)中安防策略可根據(jù)目標(biāo)物的類型、尺寸大小、移動(dòng)方向、移動(dòng)速度等條件觸發(fā)報(bào)警；
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    集成PTZ攝像機(jī)，能夠監(jiān)控所有周界區(qū)域，滿足全方位多角度監(jiān)控需要，具有快速變焦、云臺(tái)旋轉(zhuǎn)、俯仰能力功能，便于中控操作。

    4 結(jié)論

    智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有應(yīng)用范圍廣、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的適應(yīng)性強(qiáng)、防范措施靈活、誤報(bào)極少、適應(yīng)各種氣候條件，以及報(bào)警迅速、準(zhǔn)確并牢牢鎖定目標(biāo)等優(yōu)點(diǎn)。

    目前，該技術(shù)主要存在的問題是成本較高，因此，它僅在重大項(xiàng)目上有所運(yùn)用。但隨著SONY、Siemens以及國(guó)內(nèi)的專業(yè)產(chǎn)品商的介入，其勢(shì)必將打破目前的壟斷局面，成本會(huì)有所下降，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩鄶U(kuò)大。

    浙江LNG終端項(xiàng)目是中海油第一個(gè)采用智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的項(xiàng)目，該項(xiàng)目按計(jì)劃將在2012年底建成投產(chǎn)，該系統(tǒng)的實(shí)際使用情況對(duì)今后終端的建設(shè)具有參考價(jià)值。

    參考文獻(xiàn)：

    [1] 陳育智．智能視頻分析技術(shù)在周界報(bào)警系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].自動(dòng)化儀表．2009，30（11）：14-18.

    [2] 宋松．大連大窯灣保稅港區(qū)周界防范及視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施方案[J]．智能建筑與城市信息. 2008,144 (11)：84-87.

    作者簡(jiǎn)介： 蔣徐標(biāo) (1979- )，男 ，工程師，碩士，主要從事海洋石油儀控、通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作。

    摘自《自動(dòng)化博覽》2011年第六期