民用機場飛行區安防系統設計

郎 凱 / 李山林

1. 北京首都國際機場股份有限公司， 北京 100621

2. 公安部第一研究所，北京 100048

1 概述

機場(特別是大中型航空樞紐機場)有占地面積大、飛行區大、候機樓大、客貨流量大及飛機起降量大等特點，如果僅靠人工來進行安全監測與管理，很難奏效，必須采取先進的技術防范措施。在整個機場安防系統中，視頻監控系統是其中尤為重要的一環，具有前端點數多、分布廣等特點。各個機場都安裝了各類性能特點不同的監控攝像機，對機場的每一個區域進行有效地視頻監控管理。同時在系統中引入智能圖像識別分析技術，可對機場的特殊區域、特殊人群和特殊事件實現識別預警功能，加強機場的綜合管理力度、保障人民生命財產的安全。

2 機場安防監控系統范圍

機場安防監控系統包括航站樓內監控、航站樓外安全監控、停機坪監控飛機起降跟蹤、機場跑道監控及機場周界監控，見圖1。

2.1 航站樓內監控

1）進站大廳、出站大廳

進站大廳和出站大廳是整個航站樓的重點監控區域，具有如下幾個特點：

（1）監控區域大，范圍廣：場地寬闊，人流量密集，要求攝像機的景深大、視場范圍廣，可隨時隨地對特定的人或物進行全方位無死角的重點監看和盯防。

（2）場景光線明暗對比強烈，逆光現象明顯：從建筑設計上考慮，航站樓進站大廳和出站大廳采用鋼架結構設計，外側使用全透明的玻璃幕墻。白天時，太陽光透過玻璃幕墻直射入航站樓內，陽光的直射以及大理石地面對光線的反射，對攝像機而言形成了強逆光的監控場景。（3）夜間光照條件不足，監控場景照度不夠：大部分機場在每天凌晨1：00～5：00點為停航時間。在這段時間內，航站樓內的人員較少，從節能環保的角度考慮，只開啟若干照明設施。相比之下，這段時間的監控場景光照條件相對較差，因此對攝像機的靈敏度和降噪效果要求較高。在低照度的環境下，對監控場景中活動物體的細節特征和移動軌跡捕捉的就需要采用低照度高清晰攝像機來實現有效監控。

2) 值機島區域監控

旅客值機辦票的值機島區域是重點監控區域，針這一區域特點，需要選擇高清晰網絡攝像機配合人臉識別系統和智能圖像分析處理技術。

3) 候機室隔離區監控

在候機室、隔離區、安檢區內，需要監控整個大廳候機乘客和工作人員的活動情況，并且及時防范意外事件和突發事件的發生。所以監控系統必須具備全方位的監控視角，以便不間斷地觀測任何方向的可疑人員或物品。

4) 行李分揀、提取區

行李分揀和提取區內，監控系統需要滿足對特定監控區域的覆蓋。采用低照度高清晰網絡攝像機，可有效清晰地分辨出人員或物體的特征和行為細節，從而間接地保證旅客行李的安全。

2.2 航站樓外安全監控

1）停車場

機場室外停車場的監控需求特點主要有以下幾點：

（1）監控區域范圍大：室外停車場占地面積大，需要大視角的攝像機，能夠兼顧近處和遠處的車輛情況。

（2）全天候24h應用：停車場攝像機被安裝在停車場區域，一天24h均能有效工作；可采用一體化晝夜監控攝像機。

2）下客區、上客區

該區是路側監控的另一重點區域。該區域行人和機動車較多，容易發生交通糾紛。安裝在該區域的攝像機要具有IP66的室外防護等級，在具備良好的低照度和強光抑制性能的同時，還要能夠覆蓋大部分的監控場景。

2.3 停機坪監控飛機起降跟蹤

用于停機坪監控飛機起降跟蹤的攝像機安裝于航站樓的空側區域或航空管理大樓樓頂，采用高清、透霧、夜視、遠距離晝夜監控一體化攝像機，不僅可以有效監控飛機靠橋和退橋的操作過程，而且可以監控飛機進入跑道區域、飛機起落狀態、地勤工作人員的工作過程以及機場內部車輛的行駛狀態，避免出現機場內部車輛與飛機“搶道”，人為造成機場安全隱患。

2.4 機場跑道監控

機場跑道是供飛機起飛或降落的區域，材質多采用瀝青或混凝土。當跑道上有螺絲、廢鐵塊、鋼化玻璃等堅硬的物體時，由于飛機起落過程在跑道上的滑行速度很快，容易扎破飛機輪胎，造成飛機沖出跑道、折翼摩擦起火等機場事故。

可采用紅外熱成像監控攝像機在跑道一側排列分布，視場分布可以覆蓋整個跑道，拼接每臺攝像機畫面可形成一個跑道全圖。在跑道干凈、整潔無異物狀態下截取一張背景圖片，存儲在視頻分析處理數據庫內，監控攝像機所采集到的實時圖像與該畫面進行視頻圖像智能分析，當跑道上出現FOD時，系統會自動識別預警，同時在跑道全圖中顯示出FOD的位置區域。

2.5 機場周界監控

機場周界長達幾十公里，周圍環境復雜，部分機場周界甚至穿越河流、山地、公路，如何對機場周界實現有效的智能化監控，是機場安全防范的一個重要環節。隨著紅外熱成像技術的成熟使用，采用遠紅外成像與可見光成像一體化晝夜監控設備，提高機場安全防范視頻監控的性能，同時結合智能視頻分析系統，提高防衛能力。采用智能視頻分析儀，將設備直接與監控視頻圖像連接，在監控中心視頻控制平臺軟件上進行設置。在機場周界附近標識虛擬邊界，當有不明物體接近或越過周界時，系統即時發出警報，提醒安保人員迅速做出判斷處理。

3 飛行區安防保護系統的設計

現代民用機場按建筑結構及形式可分為航站樓、飛行區和貨運區三大部分，航站樓是旅客進出空港的主要活動場所；飛行區是供航空器停放、滑行和起飛降落的區域；貨運區與飛行區相連為航空貨運提供分揀轉運的場所。鑒于飛行區的使用性質，應將安全防護放在重要位置，設計有效的安防保護系統。

3.1 飛行區內、外部環境特點及狀況

設計者必須描述清楚機場飛行區外部環境（包括：建筑、村落、道路、照明及飛行區本身周界構型、通道、應急通道、專用通道、照明等區域及設施的基本特點），更需要詳細地描述其內部的運行規則。其次，還必須了解有關非法侵入者的三個信息：

1）是什么類別的非法侵入者；

2）非法侵入者采用什么手段；

3）非法侵入者具有的能力。

在飛行區設計安全保護系統時最關心的是防止非法侵入人員劫毀航空器，在航空器內放置爆炸物、燃燒物等。此類事件所造成的公共負面影響最大，可導致重大人員傷亡及財產損失。如果通過描述飛行區環境及安保設施特點、并界定威脅和明確保護對象就可實現監控防護目標。

3.2 確定監控目標

監控系統設計首先要確定監控的目標。為了確定目標，設計者必須搜集有關設施的運行狀態的資料，如搜集全面描述設施、運行狀況和實物保護要求的信息。然后，設計者需要明確界定威脅，這包括研究潛在非法侵入者的一些因素，非法侵入者的類別、能力、戰術范圍。之后，設計者應確定保護對象。由于保護系統的復雜性、系統設計需要使用模擬技術。應避免將寶貴的資源浪費在不必要的防護上，同時，也應避免未給關鍵的區域提供充分的防護，例如：將貨運區、機務區等同于飛行區而采用同一個級別的防護顯然是不合理的。在整體系統設計投資分布上，過多地側重某一環節而忽視系統的整體均衡性，最終可能會降低系統的使用效率。

3.3 威脅的界定

威脅的界定是指評估針對民用機場設施非法侵入者的意圖和所具有的能力，包括潛在非法侵入者的動機、目標、人數和能力，以及可能的戰術等。在確定保護目標或評估已有實物保護系統有效性時，必須考慮威脅的界定問題。

必須根據該地區機場所遇見的實際威脅進行界定，并作為安防系統設計的組成部分，也就是需要詳細地掌握非法侵入者的行為、動機和實際能力的信息。針對某特定地區，確定有關非法侵入者的動機、潛在攻擊目標、戰術人數和能力；非法侵入者的類型：外部非法侵入者、內部非法侵入者、內外勾結的外部侵入者。

最令安防系統關注的問題是潛在非法侵入者的能力及人數，需要了解非法侵入者的裝備情況，是否持有武器或爆炸物，若有，需要判斷是什么類型，有關非法侵入者的其他內容包括：使用什么形式的交通工具以及路線，是否有內部人員幫助。

內部侵入人員定義為了解運行和安全保障系統且在沒有陪同人員情況下即可進入飛行控制區的人員，包括被動的（提供信息）、主動非暴力的（例如：幫助進出飛行區控制區，使報警和通訊設施失效）及主動暴力的（此類非法侵入者是最難防范的）。在考慮內部侵入者時，必須認識到內部侵入者可能具有與外部侵入者同樣的動機，任何雇員均可成為潛在的侵入威脅，內部侵入者與外部侵入者不同的地方在于：

1）他們對安防系統比較了解

2）有權出入飛行控制區，接觸到飛機

3）有機會選擇最佳的作案時間

在搜集有關威脅資料時也可通過公安部門、專業組織以及對犯罪的分析研究等獲取。

公安部門可提供有關對機場飛行區構成威脅人群的詳細資料，建立與公安部門對話并分析所提供的信息至關重要，但必須向這些部門明確說明保安方面的擔憂和關注點，為幫助他們了解問題，應提供下列資料：

1）有關飛行區是否存在特定的設施和特殊的設備；

2）要阻止的非法侵入者的目的（如偷竊、破壞或從事走私及偷渡活動等）；

3）列出在機場飛行區曾經發生過的事件類型。

總之，界定特殊地區威脅的方法應指出了描述威脅所需資料的類型和資料的來源，可對這些資料進行編纂或匯編，以便按威脅程度的大小加以使用，對威脅最后的界定能給安防系統的設計者對系統進行有效分析提供所需資料。

3.4 確定保護對象

確定保護對象是確定需要加以保護以防出現不良后果的具體區域或部件。首先要指定不良后果，就飛行區而言，直接威脅航空器安全作為重點加以討論；然后，選擇確定保護對象的方法并加以應用，可用簡單的方法人工列出保護對象。當設施過于繁多無法靠人工確定保護對象時，可以使用比較嚴格的故障樹邏輯圖為基礎方法加以確定。

確定保護對象的方法有人工列表法和邏輯圖法，見圖2。

圖2 保護對象法示意圖

1）人工列表法

對于飛行區內的部分，人工列出保護對象的做法是比較合適的。該方法包括把所有有關材料及他們所在位置列表，該表就是需要保護的對象；當保護設施過于復雜，無法靠人工確定保護對象時，可以使用比較嚴謹的確定方法。

2）邏輯圖法

邏輯圖飛行區內潛在被破壞對象有用的工具，這種被稱為故障樹的邏輯圖，可用來表示導致不良狀態系統事件的組合。

3.5 設計飛行區安防保護系統

飛行區安防保護系統是整個機場安防系統的一部分（見圖3），安防保護系統的設計首先要考慮如何最好地將圍界、飛行區通道、傳感器、系統程序、通訊設備、保安人員等保護元素有效地組合起來，并在經濟制約因素范圍內實現安全防護。

在設計安全保護系統時，應遵循這樣的原則：安防保護系統能在盡可能遠離保護對象的地方探測到非法侵入者，并在保護對象附近盡可能延遲非法侵入；此外，設計者必須意識到“未經判斷的探測不是有效的探測”，響應通訊十分重要。

機場安全領域是一個高標準、高要求及高防范的區域，安全防范級別極高。隨著近些年安防產品和技術的不斷成熟發展，用于機場安全的技術也在迅速發展提高。如智能視頻分析識別預警技術和人臉識別預警技術（圖4），引入到機場候機樓、值機島、安檢區、通道區、周界布防等，與視頻監控攝像機結合，可加強機場候機樓區域的安全保衛工作，防止犯罪嫌疑人、非法人員、恐怖分子等登上飛機。同時可加強機場區域的執法力度，給予犯罪分子有力的打擊。而紅外熱成像技術引入到機場安全中，更發揮出巨大的作用，利用紅外熱成像攝像機不受環境、天氣因素影響，無論是白天、夜晚、霧天、雨天均能有效進行監控，可給機場周界安全和飛機安全提供高效的視頻管理保障，實現對機場飛行區域任何目標的有效監控如：周界、跑道、飛機起降跟蹤、飛機起落架收放監控、空中交通管理、機場凈空管制等等。

4 結束語

現代安防監控技術的發展為機場的安全提供了更加行之有效的科技保障。隨著機場安防系統及視頻監控技術的不斷發展和完善，硬件和軟件平臺、視頻監控和門禁、報警、消防系統已經打破原有的界限，走向大集成。使整個機場安全管理可以整合為一個高度集成化、智能化、可視化的綜合監控管理平臺，隨著該綜合立體化綜合監控管理平臺的使用，將為我國的機場飛機安全防衛工作保駕護航，為航空交通事業做出更大貢獻。

[1]中華人民共和國公安部. 安全防范工程技術規范GB50348-2004[S].北京：中國計劃出版社，2004.

[2]中華人民共和國住房和城鄉建設部. 智能建筑設計標準GB/T50314-2006[S].北京：中國計劃出版社，2007.

[3]中華人民共和國公安部. 入侵報警系統工程設計規范GB50394-2007[S].北京：中國計劃出版社，2007.

[4]中華人民共和國公安部. 視頻安防監控系統工程設計規范GB50395-2007[S].北京：中國計劃出版社，2007.

[5]中華人民共和國公安部. 出入口控制系統工程設計規范GB50396-2007[S].北京：中國計劃出版社，2007.