铁路客运站客流监测与疏散决策辅助系统与仿真

摘　要：铁路客运站客流监测与疏散决策辅助系统是通过摄像头采集特定区域的旅客影像进行统计，运用可视化、图像处理以及数据库管理技术将这些数据信息与应急等级进行智能化比较分析进行预警，起到实时监控，即时反应的作用，从而让监测者能方便、快捷、准确地把握相关数据或图像等信息，并运用其思维分析，多媒体技术或者实时分派疏散人员对车站内的客流进行有效疏导。铁路客运站客流检测及疏散辅助决策系统可以为车站工作人员提供量化的客流信息（如人群密度），从而智能化地提供一套快速、高效、准确的应急疏散方案，同时，我们的系统将直观地显示出入站旅客状况，并对客流高峰时段、密集方向、关键部位等进行部署，可以有效缓解客流拥挤、加速旅客周转、提高运营效率。

关键词：图像处理　视频监控　视频监控系统　嵌入式　监控系统

中图分类号：U291

文献标识码：A

文章编号：1007-3973（2012）006-001-02

我国是一个人口大国，铁路作为最主要的交通方式，难免会因客流瞬间集散，客流在时间空间上分布不均匀等特点导致拥挤，以致于发生踩踏等一系列事故，因此客流集散安全管理体系面临新考验。当今我国铁路客运站往往是由管理者凭经验采取处理方法，比如组织公安民警和武装战士维护车站秩序，甚至扩大车站规模等方法，然而这些方法并没有真正意义上对症下药，并且具有一定的滞后性和不科学性。因此，采取一套可智能化监控系统对客流高峰时段、密集方向、关键部位等进行部署，可有效避免因客运站工作人员无法对车站客流分布整体把握和持续警觉而造成不正确或者效果不佳的疏解方案的决策和实施，并有效降低事故的发生率和严重性，提高运营效率。

1 研究背景

当今世界科学技术日新月异，在客流监测方面，欧美国家出现了专门智能视频分析监控技术，并成功应用于安防控制系统，该技术以数字化、网络化视频监控为基础，借助计算机强大的数据处理能力，能自动分析和抽取视频源中的关键信息。在我国，铁路客运站虽然也出现了视频监控系统，但是该项技术无法自动分析获取信息，例如人群密度，疏散方案等，尚未形成从客流监测到疏散方案统一的决策辅助系统，管理者往往凭经验或预案采取应急管理和救援，基于此本小组将研究、开发设计一套基于铁路客运站客流监测与疏散决策辅助系统。

铁路客运站客流检测及疏散辅助决策系统可以为车站工作人员提供量化的客流信息（如人群密度），从而智能化地提供一套快速、高效、准确的应急疏散方案，同时，我们的系统将直观地显示出入站旅客状况，并对客流高峰时段、密集方向、关键部位等进行部署，可以有效缓解客流拥挤、加速旅客周转、提高运营效率。

2 研究思路

本课题本着实时监控，即时反应的理念，采用了可视化设计开发的方式，研究、开发铁路客运站客流监控软件，建立基于铁路客运站客流分布监测及智能化提供疏散辅助信息系统。研究思路如下：

(1)将通过摄像头监测及相关软件提供基于客运站客流的监测系统。

(2)根据监测系统提供的相关数据等进行分级预警，并提供安全稳定、方便快捷的平台给车站工作人员查找数据信息，从而正确决策。

(3)同时，该系统会智能化地根据信息进行分析得出预设的客流疏解方案，使相关人员正确引导旅客安全疏散

3 研究过程和内容

3.1 监控技术的比较选择

目前的主流监控技术有：智能视频监控技术、模拟视频监控系统、数字化本地视频监控系统、数字化远程视频监控系统。

通过比选，我们选择了基于DSP的嵌入式视觉客流检测系统,该系统采用CMOS图像传感器完成图像数据采集功能,借助DSP进行图像处理以获取视场中的客流信息,并利用网络控制器实现图像数据的以太网高速传输,再通过人头检测和模式识别技术从图像中获得客流的数目信息。

3.2 应急等级的划分

研究结果表明，在没有突发事件的情况下，人们拥挤在人均占有面积0.28m2以下的空间可能造成危险，当人均占有面积减少到0.25m2时，前后人群开始贴身接触，在应急情况下，会导致挤压，推跌而造成死亡。因此，人均占有面积为0.28m2时，是控制疏散通道空间最大人员密度限界的重要依据。人群的步行速度受到许多因素的影响，包括人员的特征和一些环境条件，人员的特征如性别，体重，是否喝醉酒，疲劳程度，健康状况，疏散中人员的组成等；环境条件如拥挤的程度，火或烟的强度以及走廊的设计等。步行速度的大小是安全疏散设计的重要基础数据，也是影响建筑物事故中人的行为疏散安全的一个重要因素。此外，Fruin的《Pedestrian Planning and Design》指出，人群移动速度在一定程度上取决于人群密度。当人与人之间的间隙较大时，人可以以正常的速度行走；当人与人之间的间隙减小时，人的行走速度则会变慢；直至最后因人群密度过大，行走速度降为0。在此基础上，我们结合中国铁路客运站的客流相关特点，定量划分等级如图1。

(1)通过图像识别视频监控技术获得车站实时情况及相关客流数据。

在车站安装基于DSP的嵌入式视觉客流检测系统。该检测系统采集区域内的旅客影像，对旅客影像进行统计分析，运用可视化、图像处理以及数据库管理技术等，得出该区域内的人群密度，人流状况。将该系统与计算机显示器连接起来。监测者可以通过显示屏随时了解车站内各个区域的客流状况。该系统起到实时监控，即时反应的作用，从而让监测者能方便、快捷、准确地把握相关数据或图像等信息。

(2)根据数据对客流进行智能分析，并与划分好的应急等级进行比较，通过图上车站区域的颜色进行报警。

基于DSP的嵌入式视觉客流检测系统可以得出车站特定区域内的人群密度以及步行速度。我们把这些数据与已经划分好的预警等级进行比较，从而可以得出该区域该时刻的预警状态，如果此时需要对旅客进行疏导，系统将自动发出预警警告，提醒车站的工作人员。

(3)系统根据预警情况，自动生成疏散方案。