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隧道綜合性應(yīng)用系統(tǒng)

設(shè)計(jì)方案

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第一章  引言

1.1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

本系統(tǒng)著重在綜合隧道管理各項(xiàng)資源，在保證既定的系統(tǒng)功能正常應(yīng)用的前提下，利用先進(jìn)技術(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合利用。包含視頻監(jiān)控、人員進(jìn)出與定位管理、人員/車輛門禁系統(tǒng)、隧道氣體監(jiān)測(cè)等。最大限度的利用資源將隧道工作、管理提升到更搞水平的管理平臺(tái)上。

1.2 設(shè)計(jì)原則與依據(jù)

總體設(shè)計(jì)原則

總體以客戶的需求為基本原則，并充分結(jié)合現(xiàn)有成熟完善的技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

隧道綜合應(yīng)用系統(tǒng)是一個(gè)涉及視頻監(jiān)控技術(shù)、傳感技術(shù)、LED顯示技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)等多方面領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，因此總體方案設(shè)計(jì)必須具有可靠性、安全性、先進(jìn)性、靈活擴(kuò)充性、經(jīng)濟(jì)實(shí)用性、操作和維護(hù)的方便性，更要具有前瞻性的建設(shè)全局統(tǒng)一管理的平臺(tái)。

在規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中，系統(tǒng)設(shè)計(jì)以保障安全生產(chǎn)、提高企業(yè)效率，提升企業(yè)管理品質(zhì)為目標(biāo)，以高質(zhì)量服務(wù)管理者和使用者為基本原則和設(shè)計(jì)思路。

硬件設(shè)計(jì)原則

系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和選型應(yīng)該遵循如下原則：

先進(jìn)性：系統(tǒng)硬件應(yīng)具有先進(jìn)性,避免短期內(nèi)因技術(shù)陳舊造成整個(gè)系統(tǒng)性能不高或者過(guò)早淘汰。

可靠性：在充分考慮先進(jìn)性的同時(shí),硬件系統(tǒng)應(yīng)立足于用戶對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的具體需求，應(yīng)優(yōu)先選擇先進(jìn)、適用、成熟的技術(shù)， 最大限度地發(fā)揮投資效益。

開(kāi)放性：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)選擇和相關(guān)產(chǎn)品的選擇要以先進(jìn)性和適用性為基礎(chǔ),同時(shí)考慮兼容性。

擴(kuò)充性：系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備采用模塊化結(jié)構(gòu)和總線通信方式，在系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)展時(shí)，不需較大的改造，增加相應(yīng)的模塊即可。

第二章  系統(tǒng)組成及工作原理

2.1 系統(tǒng)組成                                                

隧道綜合應(yīng)用系統(tǒng)主要有人員進(jìn)出定位管理系統(tǒng)、人員/車輛門禁系統(tǒng)、LED顯示系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)以及通訊系統(tǒng)組成。

2.2 系統(tǒng)應(yīng)用總體平臺(tái)架構(gòu)

可以擁有遠(yuǎn)程中心，可實(shí)時(shí)查詢當(dāng)前隧道的相關(guān)安全信息；

采用包括前端工點(diǎn)監(jiān)控、中間通訊層、后臺(tái)調(diào)度監(jiān)控的三層體系架構(gòu)

前端工點(diǎn)監(jiān)控（人員進(jìn)出定位管理系統(tǒng)、視頻監(jiān)控、人員/車輛門禁管理）以及后臺(tái)調(diào)度（遠(yuǎn)程 中心機(jī)房、服務(wù)器以及部分外部對(duì)接平臺(tái)）采用B/S應(yīng)用架構(gòu)。

2.3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D

2.3人員進(jìn)出定位管理系統(tǒng)

人員進(jìn)出管理系統(tǒng)可分為人員進(jìn)出考勤管理、人員定位信息管理以。主要有監(jiān)控主機(jī)、讀卡基站、人員識(shí)別卡、傳輸數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換器等。

監(jiān)控主機(jī)（現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器）：獨(dú)立計(jì)算機(jī)，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備及人員檢測(cè)數(shù)據(jù)的管理、通訊、統(tǒng)計(jì)存儲(chǔ)以及屏幕顯示、查詢打印、畫面編輯、網(wǎng)絡(luò)通訊等任務(wù)。

讀卡基站（讀卡器）：實(shí)時(shí)采集接收人員卡的信息，并及時(shí)通過(guò)通信線路實(shí)時(shí)反饋到系統(tǒng)當(dāng)中�？梢苑譃槎ㄎ换�站和識(shí)別基站。

人員識(shí)別卡：編程有全球唯一的識(shí)別碼，僅提供給讀卡基站去識(shí)別，一般在安全帽上安裝或是身上佩戴，健康認(rèn)證，安全可靠

傳輸數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換器：包括一些信號(hào)轉(zhuǎn)換器，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的轉(zhuǎn)換以便系統(tǒng)更好的接收處理數(shù)據(jù)

大致原理圖如下

考勤系統(tǒng)：在每個(gè)施工隧道內(nèi)裝2臺(tái)讀卡器。1臺(tái)讀卡器裝在隧道洞口的入口處，另一臺(tái)讀卡器裝在洞口往里200米處，根據(jù)讀卡器讀到卡的先后順序來(lái)判斷施工人員的進(jìn)出情況，施工人員何時(shí)進(jìn)、何時(shí)出、洞內(nèi)有多少作業(yè)人員都能反映到系統(tǒng)軟件中，并體現(xiàn)到大屏幕上，使考勤情況一目了然。施工人員將該系統(tǒng)考勤卡佩戴在安全帽內(nèi)側(cè)，無(wú)須主動(dòng)刷卡便能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)考勤，方便省力、準(zhǔn)確度高。

定位系統(tǒng)：在每個(gè)施工隧道二襯臺(tái)車附近安裝2臺(tái)讀卡器，一個(gè)安裝臺(tái)車前一個(gè)安裝在臺(tái)車后，臺(tái)車前讀卡器主要是對(duì)掌子面開(kāi)挖或是其他靠近掌子面工作的人員定位，臺(tái)車后，主要是負(fù)責(zé)臺(tái)車附近工作的人員定位（若要加安裝定位讀卡器，可以按200米一個(gè)點(diǎn)位計(jì)算，同時(shí)，建議隧道開(kāi)挖的長(zhǎng)度必須≧1000米，已開(kāi)挖部分超過(guò)600米），洞口的2臺(tái)亦可以實(shí)現(xiàn)定位功能，洞內(nèi)定位隨臺(tái)車作業(yè)實(shí)時(shí)進(jìn)行識(shí)別定位。施工人員只要將該系統(tǒng)考勤卡佩戴在安全帽內(nèi)側(cè)，無(wú)須主動(dòng)刷卡，在每個(gè)讀卡器的有效識(shí)別范圍內(nèi)，根據(jù)識(shí)別到的人員標(biāo)識(shí)卡的情況對(duì)施工人員進(jìn)行區(qū)域定位識(shí)別管理，使管理人員在監(jiān)控室就能及時(shí)掌握施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況。同時(shí)特殊人員卡上可以有按鈕，實(shí)現(xiàn)洞內(nèi)洞外雙向通訊，當(dāng)洞內(nèi)有危險(xiǎn)情況的時(shí)候，可以通過(guò)按鈕，及時(shí)通知洞外值班室，以便做好危險(xiǎn)預(yù)防及救助。洞外獲取信息后，亦可以通過(guò)廣播的形式通知到現(xiàn)場(chǎng)所有帶識(shí)別的人員

2.4 人員/車輛門禁通道系統(tǒng)

門禁通道系統(tǒng)主要利用自動(dòng)刷卡機(jī)制限制人員的進(jìn)出，保障禁止非工作人員私自進(jìn)出施工區(qū)域，同時(shí)也可用來(lái)來(lái)保障數(shù)據(jù)的真實(shí)性和有效性，避免因人為因素而導(dǎo)致考勤失效，或是管理出錯(cuò)。車輛的門禁可以提升對(duì)現(xiàn)場(chǎng)車輛的及時(shí)管控，做到更加有效的車輛利用率

主機(jī)（現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器）：負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備及人員檢測(cè)數(shù)據(jù)的管理、通訊、統(tǒng)計(jì)存儲(chǔ)

以及屏幕顯示、查詢打印、畫面編輯、網(wǎng)絡(luò)通訊等任務(wù)。

控制板：實(shí)時(shí)采集接收人員卡的信息，并及時(shí)通過(guò)通信線路實(shí)時(shí)反饋到系統(tǒng)當(dāng)中并生成控制擺閘的指令，根據(jù)數(shù)據(jù)有效性就行控制，保證人員進(jìn)出正常。

道閘：主要安裝在入口處，對(duì)車輛進(jìn)出限制作用

地感檢測(cè)器：及時(shí)檢測(cè)是否有車輛經(jīng)過(guò)，并發(fā)送信息至控制系統(tǒng)，產(chǎn)生相關(guān)聯(lián)動(dòng)

三輥閘：也安裝在隧道入口處，對(duì)人員進(jìn)出限制作用

讀卡器：遠(yuǎn)距離讀卡器，通過(guò)靠近自動(dòng)刷卡方式，獲取人員/車輛攜帶的電子標(biāo)簽卡信息，并傳輸?shù)胶笈_(tái)控制中央去。

人員/車輛門禁通道 示意圖

利用人員/車輛門禁通道系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)出人車分流通過(guò)，保證一定的進(jìn)出安全，只要給人員和車輛配置相關(guān)電子標(biāo)簽即可。當(dāng)人員攜帶人員卡（即電子標(biāo)簽），靠近人員門禁通道也即三輥閘的時(shí)候，內(nèi)置的讀卡器可以及時(shí)讀取卡片信息，并送交后臺(tái)核實(shí)，運(yùn)行通過(guò)，則發(fā)送命令給三輥閘，開(kāi)啟放行，否則不變化。而對(duì)于車輛門禁系統(tǒng)，也需要給每一輛車配置車輛卡，車輛經(jīng)過(guò)通行區(qū)域的時(shí)候，會(huì)觸發(fā)讀卡，同時(shí)也有地感觸發(fā)，當(dāng)同時(shí)讀卡和地感觸發(fā)的時(shí)候，系統(tǒng)將判定車輛允許通行，則開(kāi)啟道閘放行。單單的讀卡或是單一的地感觸發(fā)，系統(tǒng)統(tǒng)一認(rèn)為不允許通過(guò)。

人員/車輛門禁通道 原理圖

2.5 氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)重點(diǎn)對(duì)危險(xiǎn)氣體的監(jiān)測(cè)，比如瓦斯。在開(kāi)挖面需要進(jìn)行氣體監(jiān)測(cè)的地方，安裝相應(yīng)的瓦斯監(jiān)測(cè)裝置，利用瓦斯檢測(cè)儀實(shí)現(xiàn)對(duì)該區(qū)域瓦斯的監(jiān)測(cè)，以便及時(shí)將實(shí)時(shí)氣體濃度消息通知后臺(tái)，做到及時(shí)防范，安全預(yù)警，保證隧道工作更加正常安全的進(jìn)行。

環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包含監(jiān)控服務(wù)器、前端感知監(jiān)測(cè)器、傳輸接口轉(zhuǎn)換器等

監(jiān)控服務(wù)器：主要負(fù)責(zé)接收、處理、反映從前段監(jiān)控設(shè)備返回的相關(guān)數(shù)據(jù)，并做保存查

看

前端感知監(jiān)測(cè)器：一般多指采集數(shù)據(jù)設(shè)備，如瓦斯監(jiān)測(cè)器等�？梢詫�(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境參

數(shù)，并實(shí)時(shí)的通過(guò)系統(tǒng)通訊系統(tǒng)及時(shí)的傳回服務(wù)器

傳輸接口轉(zhuǎn)換器：包括一些信號(hào)轉(zhuǎn)換器，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的轉(zhuǎn)換以便系統(tǒng)更好的接收處

理數(shù)據(jù)

瓦斯監(jiān)測(cè)原理圖

2.6 LED顯示系統(tǒng)

將LED大屏幕安裝在施工入口附近，靠近門房或是值班室為佳，用于實(shí)時(shí)顯示地鐵施工人員的信息，使管理先進(jìn)化，透明化。顯示的內(nèi)容包括：標(biāo)簽號(hào)，姓名，時(shí)間，總?cè)藬?shù)等，使領(lǐng)導(dǎo)及監(jiān)管人員不用下到隧道下面去，也不必查看監(jiān)控室電腦就能及時(shí)了解隧道內(nèi)施工人員情況。有了該LED大屏幕顯示系統(tǒng)不僅可以使洞內(nèi)各區(qū)域內(nèi)施工人員信息形象、直觀、一目了然的體現(xiàn)出來(lái)。而且，在開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)會(huì)時(shí)，也可以在大屏幕上顯示各種歡迎標(biāo)語(yǔ)、宣傳標(biāo)語(yǔ)；在平時(shí)可以通過(guò)大屏幕提示施工人員注意施工安全，在有高溫、霜凍等惡劣天氣時(shí)可以及時(shí)進(jìn)行溫馨提示。這些都能充分體現(xiàn)隧道施工項(xiàng)目部管理上的人性化、現(xiàn)代化、科學(xué)化。

系統(tǒng)組成：服務(wù)器、同步系統(tǒng)卡、LED顯示屏

服務(wù)器：主要實(shí)現(xiàn)對(duì)顯示內(nèi)容的編輯，控制

同步顯示系統(tǒng)卡：系統(tǒng)的核心部分，同步實(shí)現(xiàn)電腦與LED屏的顯示內(nèi)容。對(duì)信號(hào)進(jìn)行編譯傳輸

LED顯示屏：由32X16 led燈點(diǎn)（P10單紅）陣組成的模組拼裝而成，根據(jù)實(shí)際情況可以選擇拼裝的大小

LED大屏系統(tǒng)原理圖

2.7 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

     網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括前端視頻采集設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)視頻編解碼、通訊傳輸設(shè)備，以及后端的監(jiān)控接收客戶端軟件。安裝在隧道各主要的監(jiān)控點(diǎn)執(zhí)行信號(hào)采集傳輸，軟件主要是安裝在監(jiān)控室電腦上，兩者之間通過(guò)平臺(tái)管理中心系統(tǒng)授權(quán)，對(duì)其前端視頻點(diǎn)進(jìn)行多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控管理。如：視頻、云臺(tái)、放大、錄像、等功能，有管理權(quán)限的用戶還可以對(duì)任何點(diǎn)的錄像進(jìn)行設(shè)置、下載、實(shí)時(shí)點(diǎn)播錄像等操作；系統(tǒng)還可以通過(guò)PC瀏覽器進(jìn)行監(jiān)控。

    由此可以看出，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)采用的是監(jiān)控?cái)z像機(jī)對(duì)隧道施工現(xiàn)場(chǎng)各視頻點(diǎn)進(jìn)行24小時(shí)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。對(duì)于一些關(guān)鍵視頻點(diǎn)可啟動(dòng)視頻移動(dòng)偵測(cè)功能和報(bào)警功能，系統(tǒng)根據(jù)圖像移動(dòng)情況自動(dòng)識(shí)別、觸發(fā)，并進(jìn)行錄像（有預(yù)先錄制機(jī)制，預(yù)錄時(shí)長(zhǎng)能提前20秒以上）；同時(shí)系統(tǒng)將圖像、聲音、報(bào)警等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控室電腦，管理人員可以通過(guò)本地監(jiān)視、遠(yuǎn)程IE監(jiān)視、WEB 網(wǎng)頁(yè)客戶端等方式隨意切換前端任意監(jiān)控點(diǎn)的視頻，能直觀地了解和掌握施工各視頻監(jiān)控點(diǎn)的實(shí)時(shí)情況，從而達(dá)到隨時(shí)隨地及時(shí)準(zhǔn)確地對(duì)其進(jìn)行監(jiān)管。

在實(shí)際的隧道現(xiàn)在，一般在在掌子面以及洞口附近分別安裝攝像頭，實(shí)時(shí)顯示查看監(jiān)控區(qū)域的情況，讓管理者更直接的了解現(xiàn)場(chǎng)情況。

系統(tǒng)組成：服務(wù)器、攝像機(jī)、視頻服務(wù)器、傳輸數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換器以及通訊傳輸部分

服務(wù)器：監(jiān)控平臺(tái)終端，對(duì)系統(tǒng)返回的信息進(jìn)行顯示，并通過(guò)平臺(tái)軟件對(duì)各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)位的攝像機(jī)進(jìn)行操控，以及提供錄像、播放視頻、云臺(tái)控制等多個(gè)功能。

攝像機(jī)：前段監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)采集信號(hào)。提供云臺(tái)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)攝像角度的改變，提供全方位式立體式監(jiān)控。

視頻服務(wù)器：主要是實(shí)現(xiàn)將聲音圖像的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傳輸，通過(guò)通訊線路回傳給監(jiān)控平臺(tái)。

傳輸數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換器：包括一些信號(hào)轉(zhuǎn)換器，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的轉(zhuǎn)換以便系統(tǒng)更好的接收處理數(shù)據(jù)。

通訊傳輸：主要是一些RVVP線纜和網(wǎng)線構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)的及時(shí)傳輸。

2.8 通訊系統(tǒng)及后臺(tái)系統(tǒng)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際環(huán)境，現(xiàn)場(chǎng)用多種通訊系統(tǒng)，包含有線通訊、無(wú)線通訊以及光纖通訊系統(tǒng)，合理搭配各種通訊系統(tǒng)，保證最優(yōu)最合理的通訊傳輸。

后臺(tái)系統(tǒng)根據(jù)需求分析，采用最前沿的電視墻技術(shù)，通過(guò)平臺(tái)服務(wù)，及時(shí)的將數(shù)據(jù)呈現(xiàn)到電視墻上面，以供管理員及時(shí)分析處理

2.9 系統(tǒng)綜合遠(yuǎn)程管理

利用各個(gè)隧道口的網(wǎng)絡(luò)通訊，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控中心數(shù)據(jù)及時(shí)查看。

豐富的案例經(jīng)驗(yàn)：