上海地鐵車站智慧視覺系統建設方案研究

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鍵單元，其服務管理水平對城市軌道交通的發展有著重要影響。文章從車站運營人員的業務需求出發，聚焦于視頻監控系統，研究了地鐵車站智慧視覺系統的建設內容，包括車站態勢一張圖、AR 全景應用、車站巡視應用、車站客流管控、異常事件告警和車站機房巡檢。該系統能夠輔助車站管理人員高效掌握車站整體態勢，及時發現影響運營的安全隱患，避免事故發生，助力車站智慧化運營的順利實現。

關鍵詞 地鐵；車站；智慧視覺系統

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、服務優、污染少等優勢，在城市公共交通中發揮著越來越大的作用。為了提升地鐵車站服務水平及管理能力，行業內各企業基于自身產品特色、利用自身產品優勢，推出了琳瑯滿目的系統產品[1]。目前關于地鐵智慧車站的建設，基于不同的應用場景，已經逐步在向定制化方向深度發展。層出不窮的技術手段在為站內設備賦能的同時，如何也對運營人員賦能，提升運營服務水平，實現地鐵車站真正的智慧化，一直是業內研究的重點和難點[2]。該文基于地鐵車站實際運營業務需求，聚焦于視頻監控系統，利用視頻應用、紅外熱成像測溫和視頻圖像智能分析技術，研究了一種適用于上海地鐵車站的智慧視覺應用系統。該系統面向車站運營人員，提供了車站態勢一張圖、AR 全景應用、車站巡視應用、車站客流管控、異常事件告警和車站機房巡檢應用，能夠助力車站運營人員一目了然地掌握車站整體態勢情況，減輕工作人員的車站巡視壓力，及時發現影響車站運營的安全隱患，減少事故的發生，從而保障地鐵車站的安全、有序、高效運營，助力車站實現智慧化運營。

1 研究背景

上海地鐵是世界范圍內線路總長度最長、規模最大的城市軌道交通系統。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%，網絡規模領跑全球。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模的地鐵線路平穩安全運行給城市管理者提出了新挑戰。近年來，全國總共超過30 個城市在研究并建設智慧車站，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，研究了基于Wi-Fi 嗅探的客流監測、智慧消防、智慧客流引導、智能機器人、三維可視化等應用。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、世紀大道站建設了智慧車站[3]。智慧車站的建設涉及綜合監控系統、視頻系統、施工管理系統、生產管理系統、消防系統等，系統整體龐大復雜。該文聚焦于視頻監控系統，以陸家嘴車站為例，研究地鐵智慧車站智慧視覺系統建設方案。

2 系統總體設計

地鐵車站智慧視覺系統由基礎層、數據層、平臺層和應用層組成。

基礎層是車站智慧視覺系統的硬件設備，包括狀態感知設備和資源提供設備。其中，狀態感知設備包括視頻監控設備、全景監控設備和客流采集設備，為系統提供原始的視頻、圖片、客流等基礎數據；資源提供設備包括各類服務器和存儲設備，為系統提供GPU 計算資源、CPU 計算資源、通用存儲資源和流式存儲資源。

數據層接入原始數據，并以系統業務為基礎，將原始數據進行組裝、分析和處理，形成系統業務需要的數據，包括設備信息庫、客流數據庫、異常報警庫、視頻設備狀態庫、自動扶梯狀態庫、垂直電梯狀態庫等，為上層業務應用提供基礎的數據支撐。

平臺層提供通用、基礎的服務平臺，包括物信融合數據資源平臺、大數據基礎平臺、資源管理調度平臺、算法倉庫等，為系統應用層提供相應的平臺能力。應用層，用戶通過BS、CS、移動客戶端完成具體業務應用的操作和交互，包括車站態勢一張圖、AR 全景應用、車站巡視、車站客流管控、事件告警、事件處置等應用。

3 系統建設內容

3.1 車站態勢一張圖

車站態勢一張圖功能面向車站運營人員，應對中心管理、調度處置的業務需求，基于車站3D 模型，提供客流態勢、行車信息、告警事件、人員信息、視頻系統設備狀態等多元信息綜合界面，使車站態勢一目了然，從而實現車站的一體化綜合管理，如圖1 所示。

3.2 AR 全景應用

針對車站大場景的監控，通過在前端增設全景監控設備，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，將該場景內的設備、數據、事件都整合到畫面中，且支持應用、數據在實景畫面中進行操作，從而實現圖像融合、數據融合和應用融合，如圖2 所示。

3.3 車站巡視應用

車站巡視應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要求，以標簽為基礎組建視頻巡視任務預案，進行一鍵執行完成車站視頻巡站，如圖3 所示。車站巡視應用支持巡視任務提醒和巡視報告生成。系統按照時間展示當日所有巡視任務，包含開站巡視、早高峰巡視、平峰巡視、晚高峰巡視和關站巡視等，任務開始時會進行提醒。巡視任務完成后，支持生成巡視報告，展示巡視任務的執行情況和問題記錄。

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、站廳、站臺等關鍵區域部署客流相機，實時采集車站客流數據。系統將區域客流密度、區域客流人數和流速等數據進行綜合分析，當區域人數超過設定的閾值時，針對重點區域提供安檢區擁堵、換乘通道擁堵、出入口擁堵、站臺擁堵等突發性客流擁堵告警，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生。此外，針對車站關鍵區域，系統支持以熱力圖的形式實時展示車站不同區域的客流情況，輔助運營人員了解車站整體客流態勢。

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（在某種既定的規則下）進行分析處理后輸出處理結果，包括視頻圖像的結構化描述數據、報警信息、視頻、圖片的一種或幾種，可用于存儲和相關應用，如圖4 所示。系統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，實現車站異常事件告警功能，助力客運、乘務及安保等部門站務管理的智能化，實現關注問題的及早發現、及早處置，避免產生重大事故。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。機電設備類事件包括出入口卷簾門狀態、扶梯停運、地鐵站內商業屏狀態等。乘客行為類包括乘客逃票、重點區域入侵等事件。

系統檢測到異常事件后，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，系統在車站三維地圖上快速呈現事件位置，并彈出實時視頻輔助工作人員查看現場情況，并下發處置事件處置預案。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攝像機采集的視頻流，實現對供電機房內表計、指示燈、開關、把手的智能識別，輸出儀表的數值、指示燈的亮滅狀態、開關的開合狀態和把手的位置狀態。該文基于熱成像測溫技術，利用熱成像測溫相機，對機房內的設備進行實時溫度監測。熱成像攝像機將供電機房內設備的熱輻射轉化為灰度值，再利用各物體的灰度值差異來成像，從而發現和識別目標，實現溫度檢測。該文研究通過設置軌道機器人預置位，結合智能讀表和實時測溫技術，實現對供電機房內設備的遠程視頻自動巡檢。系統提供巡檢策略管理功能，對巡檢任務、巡檢計劃、巡檢路線、巡檢內容進行管理，巡檢完成后可自動生成巡檢報告，實現遠程快速的機房巡檢。

4 結語

上海地鐵線路規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務需求出發，基于視頻應用、紅外熱成像測溫和視頻圖像智能分析技術，研究了一種適用于上海地鐵車站的智慧視覺應用系統。該系統面向車站運營人員，提供了車站態勢一張圖、AR 全景應用、車站巡視應用、車站客流管控、異常事件告警和車站機房巡檢應用。該系統能夠輔助車站管理人員科學、高效地掌握車站整體態勢情況，減輕工作人員的車站巡視壓力，及時發現影響運營的安全隱患，減少事故發生，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，助力車站實現智慧化運營。

參考文獻

[1] 陳韻舟. 軌道交通智慧車站研究[J]. 科技創新與應用，2020（16）： 62-63.

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

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