5G技術下的鐵路站房安防系統(tǒng)
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摘要：鐵路出行逐漸成為大眾出行的首要選擇，而鐵路站房作為承載旅客出行的主要平臺，隨著客流量的日益增長，安防難度上升、安檢速度滯后等問題都對公共出行產(chǎn)生一定的影響。5g技術擁有大帶寬、高速率、低延時等特點，實現(xiàn)了萬物互聯(lián)的可能性。通過5G技術的加持，勢必可以提升整套安防體系的便捷性以及可靠性，進一步提升旅客的出行體驗以及鐵路客站的綜合管理水平。
鐵路是國家的重要基礎設施，是大眾化交通工具[1]。在綜合交通體系中處于重要地位，在經(jīng)濟社會發(fā)展中具有特殊重要的地位和作用。鐵路成為出行的首選，帶來的客流量增長給既有的站房安防系統(tǒng)帶來空前的壓力，除了擴容站房的物理面積以緩解客流量，5G技術的發(fā)展也為安防問題的解決提供了新的解決思路。
15G技術概述
作為新一代的移動通信技術，5G即第五代移動通信技術正潛移默化地延伸進入日常生活，5G系統(tǒng)普及化的重要推動力是快速發(fā)展的移動互聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)、云計算依托5G系統(tǒng)的不斷壯大，也逐漸被廣泛應用，逐步影響著科技社會前進的方向[2]。
1.1高速率
與4G網(wǎng)絡相比，5G網(wǎng)絡具備更高的速度，峰值速率不低于20Gb/s，可滿足高清視頻、虛擬現(xiàn)實等大數(shù)據(jù)量的傳輸需求。
1.2低時延
ITU、IMT-2020推進組等國內(nèi)外5G研究組織機構均對5G提出了毫秒級的端到端時延要求，理想情況下端到端時延為1ms，典型端到端時延為5~10ms。
1.3連續(xù)廣域覆蓋
高密度基站部署是實現(xiàn)連續(xù)廣域覆蓋的必要條件，保證了位于基站邊緣和在快速移動中的用戶在通信時可以穩(wěn)定于高速率，用戶體驗速率能夠達到不低于100Mbps。
1.4熱點高容量
在高密度區(qū)域的用戶分布區(qū)域，即熱點區(qū)域（繁華商業(yè)地區(qū)、住宅樓、商務寫字樓等），5G系統(tǒng)能夠為區(qū)域內(nèi)的使用者提供極高的數(shù)據(jù)傳輸速率，實現(xiàn)高速下載及傳輸超高清視頻等內(nèi)容。
1.5低功耗大連接
5G技術憑借其具備小數(shù)據(jù)包、低功耗、海量連接等特點，主要應用于為智慧城市（遠程抄表、井蓋監(jiān)測）、森林防災（火災報警）、環(huán)境監(jiān)測（濕度、PM2.5監(jiān)測）等對數(shù)據(jù)的采集及傳輸有較為嚴格的使用場景要求。移動、聯(lián)通、電信三家運營商從5G試點開始，到逐步推行5G網(wǎng)絡建設，全國多個主要城市已經(jīng)實現(xiàn)了5G網(wǎng)絡的覆蓋。在鐵路上，隨著廣深港高鐵全線實現(xiàn)5G信號覆蓋，鐵路也加入了高速互聯(lián)的新時代。岳陽東站作為武廣高鐵的一個重要節(jié)點站，在由中鐵四院廣州設計院設計完成的擴建新增站房改造中實現(xiàn)了5G基礎網(wǎng)絡建設，通過對區(qū)域通信基礎網(wǎng)絡進行改造，將5G網(wǎng)絡與岳陽東站實際應用相結合，為打造5G應用場景奠定堅實基礎。
2鐵路站房安防系統(tǒng)存在的問題
隨著鐵路信息化的推行及技術的推陳出新，鐵路出行已經(jīng)成為出行的主要方式。高鐵車站大廳一般占地上萬平方米，容納上萬人同時候車[3]，其中安防系統(tǒng)作為保障旅客的生命財產(chǎn)安全的重要手段，承載著重要的功能作用。面對日益增長的客流量，鐵路安防系統(tǒng)會出現(xiàn)很多隱患，作為保障鐵路系統(tǒng)正常運行的重要組成部分之一，安防系統(tǒng)面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。（1）由于安裝條件受限，部分區(qū)域不具備布放視頻監(jiān)控設備的走線，故產(chǎn)生了監(jiān)控盲區(qū)。前期客流量較少時對整體監(jiān)控布局來說并不存在太多問題，但是隨著客流量的增長，旅客所處的區(qū)域空間受到壓縮，分布范圍擴大，這些角落成為監(jiān)控隱患，如果發(fā)生事故，無法精確定位現(xiàn)場情況。（2）作為安防系統(tǒng)的出入口防范措施，實名制驗證及安全檢查這兩道鐵閘為鐵路列車安全出行提供了重要的保障，在客流量較少時，整體進出站流暢，旅客排隊等待的時間較短，但是隨著客流量的增長，有限的實名制驗證及安檢通過能力大大延長了旅客的排隊等待時間，導致旅客的乘車滿意度下降，同時也需要投入更多的人力來緩解這種情況。（3）擴建站房容納面積成為主要的擴容措施，但是，更應該把側重點放在如何提升旅客的出行效率及盡量減少旅客在站房停留等待的時間上。這樣既能盡快疏散高密度聚集的旅客，防范安全事故，同時提升旅客的乘車體驗感。
3基于5G技術的鐵路站房安防系統(tǒng)
5G技術具備高速率、低時延、連續(xù)廣域覆蓋、熱點高容量、低功耗大連接等特點[4]，結合鐵路站房在客流高峰時存在的安防問題，提出了基于5G技術的鐵路站房安防系統(tǒng)，實現(xiàn)安防設備靈活分布、高效組網(wǎng)，并且解決了在無法無限擴容物理空間的前提下，有效地保證了旅客進出站的速度，以防止出現(xiàn)高密度客流量帶來的安全隱患。
3.1視頻監(jiān)控高速化、無線化
視頻監(jiān)控終端通過5G網(wǎng)絡的承載，解決了高清視頻要求的大帶寬能力，實時操控要求的低時延能力，同時海量連接為安防提供多維感知能力。5G將進一步提升視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應用范疇。
3.2核驗設備智能化
國鐵集團大力推行電子客票，包括實名制驗證及檢票閘機在內(nèi)的核驗設備都已具備刷證加人臉比對的功能，很大程度上節(jié)約了旅客出行的時間。為了更進一步加快核驗設備智能化的步伐，借助5G技術的高速率、低時延特性，實現(xiàn)與后臺數(shù)據(jù)庫的智能人臉高效比對，進而減少旅客進站刷證的手續(xù)流程，減少旅客進出站的核驗時間，降低鐵路站房旅客密集度過大而帶來的安全隱患。
3.3安防設備機動性強、組網(wǎng)靈活
5G技術可以擺脫有限連接的束縛，達到靈活快速部署。基于5G安防設備的無線化，可以在特定時間對樞紐站及大客流量的站點實現(xiàn)可移動設備的投放，包括無線化連接的實名制驗證設備、進站檢票閘機、半自助檢票終端等，擴容旅客接待能力，緩解旅客高密度聚集的情況。單兵移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)利用終端的靈活便捷性，對突發(fā)事件的反應速度和處理效率，突破傳統(tǒng)指揮系統(tǒng)無法做到實時可視化指揮的功能。
3.4安防設備多樣化
5G網(wǎng)絡帶來的革新不僅對既有安防設備有質變的提升，也衍生出更多的新技術、新產(chǎn)品。如“5G+旅客求助系統(tǒng)”，在售票區(qū)、候車區(qū)等處設置5G無線求助按鈕及真空視頻監(jiān)控終端，通過5G無線網(wǎng)絡和后臺監(jiān)控中心管理人員進行通話，并可通過內(nèi)置攝像機查看確認呼叫信息；“5G+AR眼鏡安防應用”，AR眼鏡端安裝部署人臉檢測APP，安檢人員利用眼鏡通過后臺進行人臉特征提取，人員身份識別，將識別結果推送到眼鏡端。
4結語
第五代移動通信技術（5G）系統(tǒng)具有高速率、低時延、高穩(wěn)定性等特點，可應用于鐵路站房的安防系統(tǒng)之中，實現(xiàn)安防設備數(shù)據(jù)傳輸高速化、數(shù)據(jù)連接無線化，設備部署組網(wǎng)智能化等功能。隨著5G技術的進一步研發(fā)和推進，融合物聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)后的鐵路站房安防系統(tǒng)，將為旅客出行提供更為可靠有效的保障。
參考文獻
[1]李朋.淺析5G技術在鐵路機務系統(tǒng)的應用[J].科技經(jīng)濟導刊，2019，27（31）：16.
[2]張純燕.淺談5G環(huán)境下的高速鐵路通信系統(tǒng)應用探索[J].通信管理與技術，2019（2）：28-30.
[3]李琨浩.基于“5G”網(wǎng)絡的鐵路車站智慧服務體系研究[J].城市，2019（9）：65-68.
[4]艾渤，馬國玉，鐘章隊.智能高鐵中的5G技術及應用[J].中興通訊技術，2019，25（6）：42-47，54.
作者：王莉 張宇 單位：中鐵四院集團廣州設計院有限公司