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摘要：智能化铁路站台入侵监测系统将先进雷达技术和人工智能技术引入到铁路站台安全防护中，实现了入侵监测的自动撤防和布防，能够同时监测铁路站台人员横跨铁轨和人员站台越线两种入侵情况。雷达全天候全天时探测确保不遗漏移动目标并减少了后续进行目标识别的图像数量，确保入侵监测系统在准确率和实时性方面得到双提升，不仅有效减轻铁路工作人员在站台安全防护方面的工作压力，而且入侵报警稳定可靠。
关键词：人工智能；入侵监测；站台安全防护
近年来随着高铁路网日益完善，火车站客流量日渐密集，为了保障乘客人身安全，在站台划定安全黄线限制乘客随意靠近站台边缘，但乘客坠落站台事故仍时有发生，甚至还有部分乘客为图方便从一个站台直接横跨铁轨到其他站台，给自身生命安全和铁路行车安全都造成了巨大威胁。由此可见铁路站台安全防护需求主要包括两个方面，一是监测是否有人横跨铁轨；二是监测是否有人在候车过程中越线靠近站台边缘。
目前大部分铁路站台还是依靠人工盯防来提醒乘客注意安全，技防装备应用较少，部分铁路站台部署了红外对射装置或激光对射装置来检测乘客是否越线，当红外线或激光被遮挡后产生报警，对射装置部署方便，报警实时性强，但是易受干扰，无法区分入侵目标的类别，误报多。
本文融合了先进雷达技术和目标智能识别技术，提供一种智能化铁路站台入侵监测系统，监控视场能够覆盖铁路站台区域以及站台外侧铁轨区域，同时监测铁路站台的人员横跨铁轨和人员站台越线两种入侵情况，在确保入侵监测报警实时性的同时大幅提升入侵人员识别精度减少系统误报。
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系统设计
智能化铁路站台入侵监测系统运行后，布防状态下，当雷达发现可疑目标进入警戒区域后，自动记录目标运动轨迹，并将坐标发给高清相机进行拍摄后将拍摄图片发送给智能分析控制器进行识别确认，经过深度学习目标识别算法确认为危险目标后，发出报警信号，同时将目标出现时间、位置、拍摄视频、识别结果等信息传送到监控终端，供用户查看处理。
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1. 系统架构
智能化铁路站台入侵监测系统采用两级架构搭建，主要包括监控中心设备和前端站台设备，架构示意图如图1所示。
前端站台设备主要包括雷球一体机、超宽带定位基站、灯带、喇叭、串口转网口模块、光电转换器。
监控中心设备主要包括光电交换机、智能分析控制器、应用管理服务器。
图1 智能化铁路站台入侵监测系统架构示意图
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1. 系统功能
智能化铁路站台入侵监测系统实现的主要功能如下：
1.自动撤防布防：当监测到火车到站后撤防，其他时间处于布放状态。
2.入侵报警：当雷达发现可疑人员在布防状态横跨铁轨或者越过站台黄线时，自动记录目标，并联动监控相机自动进行抓拍传输给后台进行目标识别，确认为入侵目标后进行声光报警提示。
3.工作人员识别：当工作人员进入铁轨或者越线正常工作时，不进行报警。 4. 报警区域设定：工作人员能通过图形化、鼠标拖拽的方式灵活的设定需要进行警戒的报警区域和不需要进行警戒的排除区域。
1. 系统设备
智能化铁路站台入侵监测系统主要设备包括雷球一体机、超宽带定位系统、智能分析控制器。
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1. 雷球一体机
雷球一体机包含相控阵警戒雷达和高清球机，主要负责对警戒区域内的目标进行探测、抓拍、识别、报警、并将实时报警数据记录下来上传中心。
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1. 超宽带定位系统
超宽带定位系统由定位基站和定位标签两部分组成，其中定位标签为有源标签，佩戴在铁路工作人员身上；定位基站和雷球一体机安装在同一立杆上，采用内嵌边缘计算模块对定位标签位置进行实时计算，定位精度优于20 厘米。
通过超宽带定位系统解算得到铁路工作人员的实时位置，避免对处于铁轨或者站台黄线内侧进行正常工作的铁路工作人员产生误报警。
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智能分析控制器
智能分析控制器负责实时采集、处理前端站台设备上传的监测信息，并对上传图像进行智能分析，完成目标确认，如果发现有人横跨铁轨或者越过站台黄线，则触发前端的灯带和喇叭进行现场告警。
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系统工作流程
智能化铁路站台入侵监测系统采用基于深度学习的人工智能算法实现自动撤防和布防，避免干扰火车到站后乘客正常的上下车行为，火车离站后自动监测横跨铁轨和站台越线两种入侵情况，第一步使用灵敏度高、实时性强的相控阵雷达探测警戒区域出现的移动目标；第二步联动高清球机只抓拍存在移动目标的图片传输给智能分析控制器进行入侵目标识别，并对警戒区域内可疑入侵进行声光告警，具体工作流程如图2所示。
图2 智能化铁路站台入侵监测系统工作流程图
4 系统部署
本系统已在西安站站台部署，安装示意图如图3所示，共计在铁路站台部署5台前端站台设备。在站台两端，采取立杆的形式在离地高度为2.5米处架设两台设备；在站台中间，采取吊装的形式在离地高度为3.5米处安装三台设备。其中每套前端站台设备覆盖范围为110米，每台雷球一体机对应一个灯带和一个喇叭。图3中斜线表示雷球一体机的监控范围，每个雷球一体机下方有30米盲区，由其旁边的雷球一体机补盲。
图3 西安站站台设备安装示意图
5 结语
智能化铁路站台入侵监测系统将人工智能技术引入站台安全防护，采用视频监控与先进军工雷达技术相结合，能够全天候实时监测、识别布防状态下非铁路工作人员横跨铁轨和站台越线行为，并通过现场声光报警给予提示，同时警报信息实时上传到至监控中心，便于安保人员立即响应和处置，从而实现站台越线行为的7*24小时全方位、无死角的立体防护。
参考文献
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作者简介：商国军（1987—），男，安徽合肥人，博士，工程师，研究方向：视频图像算法、深度学习。
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