民用机场飞行区安防系统设计

郎 凯 / 李山林

1. 北京首都国际机场股份有限公司， 北京 100621

2. 公安部第一研究所，北京 100048

1 概述

机场(特别是大中型航空枢纽机场)有占地面积大、飞行区大、候机楼大、客货流量大及飞机起降量大等特点，如果仅靠人工来进行安全监测与管理，很难奏效，必须采取先进的技术防范措施。在整个机场安防系统中，视频监控系统是其中尤为重要的一环，具有前端点数多、分布广等特点。各个机场都安装了各类性能特点不同的监控摄像机，对机场的每一个区域进行有效地视频监控管理。同时在系统中引入智能图像识别分析技术，可对机场的特殊区域、特殊人群和特殊事件实现识别预警功能，加强机场的综合管理力度、保障人民生命财产的安全。

2 机场安防监控系统范围

机场安防监控系统包括航站楼内监控、航站楼外安全监控、停机坪监控飞机起降跟踪、机场跑道监控及机场周界监控，见图1。

2.1 航站楼内监控

1）进站大厅、出站大厅

进站大厅和出站大厅是整个航站楼的重点监控区域，具有如下几个特点：

（1）监控区域大，范围广：场地宽阔，人流量密集，要求摄像机的景深大、视场范围广，可随时随地对特定的人或物进行全方位无死角的重点监看和盯防。

（2）场景光线明暗对比强烈，逆光现象明显：从建筑设计上考虑，航站楼进站大厅和出站大厅采用钢架结构设计，外侧使用全透明的玻璃幕墙。白天时，太阳光透过玻璃幕墙直射入航站楼内，阳光的直射以及大理石地面对光线的反射，对摄像机而言形成了强逆光的监控场景。（3）夜间光照条件不足，监控场景照度不够：大部分机场在每天凌晨1：00～5：00点为停航时间。在这段时间内，航站楼内的人员较少，从节能环保的角度考虑，只开启若干照明设施。相比之下，这段时间的监控场景光照条件相对较差，因此对摄像机的灵敏度和降噪效果要求较高。在低照度的环境下，对监控场景中活动物体的细节特征和移动轨迹捕捉的就需要采用低照度高清晰摄像机来实现有效监控。

2) 值机岛区域监控

旅客值机办票的值机岛区域是重点监控区域，针这一区域特点，需要选择高清晰网络摄像机配合人脸识别系统和智能图像分析处理技术。

3) 候机室隔离区监控

在候机室、隔离区、安检区内，需要监控整个大厅候机乘客和工作人员的活动情况，并且及时防范意外事件和突发事件的发生。所以监控系统必须具备全方位的监控视角，以便不间断地观测任何方向的可疑人员或物品。

4) 行李分拣、提取区

行李分拣和提取区内，监控系统需要满足对特定监控区域的覆盖。采用低照度高清晰网络摄像机，可有效清晰地分辨出人员或物体的特征和行为细节，从而间接地保证旅客行李的安全。

2.2 航站楼外安全监控

1）停车场

机场室外停车场的监控需求特点主要有以下几点：

（1）监控区域范围大：室外停车场占地面积大，需要大视角的摄像机，能够兼顾近处和远处的车辆情况。

（2）全天候24h应用：停车场摄像机被安装在停车场区域，一天24h均能有效工作；可采用一体化昼夜监控摄像机。

2）下客区、上客区

该区是路侧监控的另一重点区域。该区域行人和机动车较多，容易发生交通纠纷。安装在该区域的摄像机要具有IP66的室外防护等级，在具备良好的低照度和强光抑制性能的同时，还要能够覆盖大部分的监控场景。

2.3 停机坪监控飞机起降跟踪

用于停机坪监控飞机起降跟踪的摄像机安装于航站楼的空侧区域或航空管理大楼楼顶，采用高清、透雾、夜视、远距离昼夜监控一体化摄像机，不仅可以有效监控飞机靠桥和退桥的操作过程，而且可以监控飞机进入跑道区域、飞机起落状态、地勤工作人员的工作过程以及机场内部车辆的行驶状态，避免出现机场内部车辆与飞机“抢道”，人为造成机场安全隐患。

2.4 机场跑道监控

机场跑道是供飞机起飞或降落的区域，材质多采用沥青或混凝土。当跑道上有螺丝、废铁块、钢化玻璃等坚硬的物体时，由于飞机起落过程在跑道上的滑行速度很快，容易扎破飞机轮胎，造成飞机冲出跑道、折翼摩擦起火等机场事故。

可采用红外热成像监控摄像机在跑道一侧排列分布，视场分布可以覆盖整个跑道，拼接每台摄像机画面可形成一个跑道全图。在跑道干净、整洁无异物状态下截取一张背景图片，存储在视频分析处理数据库内，监控摄像机所采集到的实时图像与该画面进行视频图像智能分析，当跑道上出现FOD时，系统会自动识别预警，同时在跑道全图中显示出FOD的位置区域。

2.5 机场周界监控

机场周界长达几十公里，周围环境复杂，部分机场周界甚至穿越河流、山地、公路，如何对机场周界实现有效的智能化监控，是机场安全防范的一个重要环节。随着红外热成像技术的成熟使用，采用远红外成像与可见光成像一体化昼夜监控设备，提高机场安全防范视频监控的性能，同时结合智能视频分析系统，提高防卫能力。采用智能视频分析仪，将设备直接与监控视频图像连接，在监控中心视频控制平台软件上进行设置。在机场周界附近标识虚拟边界，当有不明物体接近或越过周界时，系统即时发出警报，提醒安保人员迅速做出判断处理。

3 飞行区安防保护系统的设计

现代民用机场按建筑结构及形式可分为航站楼、飞行区和货运区三大部分，航站楼是旅客进出空港的主要活动场所；飞行区是供航空器停放、滑行和起飞降落的区域；货运区与飞行区相连为航空货运提供分拣转运的场所。鉴于飞行区的使用性质，应将安全防护放在重要位置，设计有效的安防保护系统。

3.1 飞行区内、外部环境特点及状况

设计者必须描述清楚机场飞行区外部环境（包括：建筑、村落、道路、照明及飞行区本身周界构型、通道、应急通道、专用通道、照明等区域及设施的基本特点），更需要详细地描述其内部的运行规则。其次，还必须了解有关非法侵入者的三个信息：

1）是什么类别的非法侵入者；

2）非法侵入者采用什么手段；

3）非法侵入者具有的能力。

在飞行区设计安全保护系统时最关心的是防止非法侵入人员劫毁航空器，在航空器内放置爆炸物、燃烧物等。此类事件所造成的公共负面影响最大，可导致重大人员伤亡及财产损失。如果通过描述飞行区环境及安保设施特点、并界定威胁和明确保护对象就可实现监控防护目标。

3.2 确定监控目标

监控系统设计首先要确定监控的目标。为了确定目标，设计者必须搜集有关设施的运行状态的资料，如搜集全面描述设施、运行状况和实物保护要求的信息。然后，设计者需要明确界定威胁，这包括研究潜在非法侵入者的一些因素，非法侵入者的类别、能力、战术范围。之后，设计者应确定保护对象。由于保护系统的复杂性、系统设计需要使用模拟技术。应避免将宝贵的资源浪费在不必要的防护上，同时，也应避免未给关键的区域提供充分的防护，例如：将货运区、机务区等同于飞行区而采用同一个级别的防护显然是不合理的。在整体系统设计投资分布上，过多地侧重某一环节而忽视系统的整体均衡性，最终可能会降低系统的使用效率。

3.3 威胁的界定

威胁的界定是指评估针对民用机场设施非法侵入者的意图和所具有的能力，包括潜在非法侵入者的动机、目标、人数和能力，以及可能的战术等。在确定保护目标或评估已有实物保护系统有效性时，必须考虑威胁的界定问题。

必须根据该地区机场所遇见的实际威胁进行界定，并作为安防系统设计的组成部分，也就是需要详细地掌握非法侵入者的行为、动机和实际能力的信息。针对某特定地区，确定有关非法侵入者的动机、潜在攻击目标、战术人数和能力；非法侵入者的类型：外部非法侵入者、内部非法侵入者、内外勾结的外部侵入者。

最令安防系统关注的问题是潜在非法侵入者的能力及人数，需要了解非法侵入者的装备情况，是否持有武器或爆炸物，若有，需要判断是什么类型，有关非法侵入者的其他内容包括：使用什么形式的交通工具以及路线，是否有内部人员帮助。

内部侵入人员定义为了解运行和安全保障系统且在没有陪同人员情况下即可进入飞行控制区的人员，包括被动的（提供信息）、主动非暴力的（例如：帮助进出飞行区控制区，使报警和通讯设施失效）及主动暴力的（此类非法侵入者是最难防范的）。在考虑内部侵入者时，必须认识到内部侵入者可能具有与外部侵入者同样的动机，任何雇员均可成为潜在的侵入威胁，内部侵入者与外部侵入者不同的地方在于：

1）他们对安防系统比较了解

2）有权出入飞行控制区，接触到飞机

3）有机会选择最佳的作案时间

在搜集有关威胁资料时也可通过公安部门、专业组织以及对犯罪的分析研究等获取。

公安部门可提供有关对机场飞行区构成威胁人群的详细资料，建立与公安部门对话并分析所提供的信息至关重要，但必须向这些部门明确说明保安方面的担忧和关注点，为帮助他们了解问题，应提供下列资料：

1）有关飞行区是否存在特定的设施和特殊的设备；

2）要阻止的非法侵入者的目的（如偷窃、破坏或从事走私及偷渡活动等）；

3）列出在机场飞行区曾经发生过的事件类型。

总之，界定特殊地区威胁的方法应指出了描述威胁所需资料的类型和资料的来源，可对这些资料进行编纂或汇编，以便按威胁程度的大小加以使用，对威胁最后的界定能给安防系统的设计者对系统进行有效分析提供所需资料。

3.4 确定保护对象

确定保护对象是确定需要加以保护以防出现不良后果的具体区域或部件。首先要指定不良后果，就飞行区而言，直接威胁航空器安全作为重点加以讨论；然后，选择确定保护对象的方法并加以应用，可用简单的方法人工列出保护对象。当设施过于繁多无法靠人工确定保护对象时，可以使用比较严格的故障树逻辑图为基础方法加以确定。

确定保护对象的方法有人工列表法和逻辑图法，见图2。

图2 保护对象法示意图

1）人工列表法

对于飞行区内的部分，人工列出保护对象的做法是比较合适的。该方法包括把所有有关材料及他们所在位置列表，该表就是需要保护的对象；当保护设施过于复杂，无法靠人工确定保护对象时，可以使用比较严谨的确定方法。

2）逻辑图法

逻辑图飞行区内潜在被破坏对象有用的工具，这种被称为故障树的逻辑图，可用来表示导致不良状态系统事件的组合。

3.5 设计飞行区安防保护系统

飞行区安防保护系统是整个机场安防系统的一部分（见图3），安防保护系统的设计首先要考虑如何最好地将围界、飞行区通道、传感器、系统程序、通讯设备、保安人员等保护元素有效地组合起来，并在经济制约因素范围内实现安全防护。

在设计安全保护系统时，应遵循这样的原则：安防保护系统能在尽可能远离保护对象的地方探测到非法侵入者，并在保护对象附近尽可能延迟非法侵入；此外，设计者必须意识到“未经判断的探测不是有效的探测”，响应通讯十分重要。

机场安全领域是一个高标准、高要求及高防范的区域，安全防范级别极高。随着近些年安防产品和技术的不断成熟发展，用于机场安全的技术也在迅速发展提高。如智能视频分析识别预警技术和人脸识别预警技术（图4），引入到机场候机楼、值机岛、安检区、通道区、周界布防等，与视频监控摄像机结合，可加强机场候机楼区域的安全保卫工作，防止犯罪嫌疑人、非法人员、恐怖分子等登上飞机。同时可加强机场区域的执法力度，给予犯罪分子有力的打击。而红外热成像技术引入到机场安全中，更发挥出巨大的作用，利用红外热成像摄像机不受环境、天气因素影响，无论是白天、夜晚、雾天、雨天均能有效进行监控，可给机场周界安全和飞机安全提供高效的视频管理保障，实现对机场飞行区域任何目标的有效监控如：周界、跑道、飞机起降跟踪、飞机起落架收放监控、空中交通管理、机场净空管制等等。

4 结束语

现代安防监控技术的发展为机场的安全提供了更加行之有效的科技保障。随着机场安防系统及视频监控技术的不断发展和完善，硬件和软件平台、视频监控和门禁、报警、消防系统已经打破原有的界限，走向大集成。使整个机场安全管理可以整合为一个高度集成化、智能化、可视化的综合监控管理平台，随着该综合立体化综合监控管理平台的使用，将为我国的机场飞机安全防卫工作保驾护航，为航空交通事业做出更大贡献。

[1]中华人民共和国公安部. 安全防范工程技术规范GB50348-2004[S].北京：中国计划出版社，2004.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部. 智能建筑设计标准GB/T50314-2006[S].北京：中国计划出版社，2007.

[3]中华人民共和国公安部. 入侵报警系统工程设计规范GB50394-2007[S].北京：中国计划出版社，2007.

[4]中华人民共和国公安部. 视频安防监控系统工程设计规范GB50395-2007[S].北京：中国计划出版社，2007.

[5]中华人民共和国公安部. 出入口控制系统工程设计规范GB50396-2007[S].北京：中国计划出版社，2007.