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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)是一個涉及視頻監(jiān)控技術(shù)、傳感技術(shù)、LED顯示技術(shù)、射頻識別技術(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。

在規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中，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)陳舊造成整個系統(tǒng)性能不高或者過早淘汰。

可靠性：在充分考慮先進(jìn)性的同時,硬件系統(tǒng)應(yīng)立足于用戶對整個系統(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，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)用總體平臺架構(gòu)

可以擁有遠(yuǎn)程中心，可實(shí)時查詢當(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）以及后臺調(diào)度（遠(yuǎn)程 中心機(jī)房、服務(wù)器以及部分外部對接平臺）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、人員識別卡、傳輸數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換器等。

監(jiān)控主機(jī)（現(xiàn)場服務(wù)器）：獨(dú)立計(jì)算機(jī)，負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)設(shè)備及人員檢測數(shù)據(jù)的管理、通訊、統(tǒng)計(jì)存儲以及屏幕顯示、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)時采集接收人員卡的信息，并及時通過通信線路實(shí)時反饋到系統(tǒng)當(dāng)中。可以分為定位基站和識別基站。

人員識別卡：編程有全球唯一的識別碼，僅提供給讀卡基站去識別，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：包括一些信號轉(zhuǎn)換器，主要實(shí)現(xiàn)對信號的轉(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)：在每個施工隧道內(nèi)裝2臺讀卡器。1臺讀卡器裝在隧道洞口的入口處，另一臺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判斷施工人員的進(jìn)出情況，施工人員何時進(jìn)、何時出、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)，無須主動刷卡便能實(shí)現(xiàn)自動考勤，方便省力、準(zhǔn)確度高。

定位系統(tǒng)：在每個施工隧道二襯臺車附近安裝2臺讀卡器，一個安裝臺車前一個安裝在臺車后，臺車前讀卡器主要是對掌子面開挖或是其他靠近掌子面工作的人員定位，臺車后，主要是負(fù)責(zé)臺車附近工作的人員定位（若要加安裝定位讀卡器，可以按200米一個點(diǎn)位計(jì)算，同時，建議隧道開挖的長度必須≧1000米，已開挖部分超過600米），洞口的2臺亦可以實(shí)現(xiàn)定位功能，洞內(nèi)定位隨臺車作業(yè)實(shí)時進(jìn)行識別定位。施工人員只要將該系統(tǒng)考勤卡佩戴在安全帽內(nèi)側(cè)，無須主動刷卡，在每個讀卡器的有效識別范圍內(nèi)，根據(jù)識別到的人員標(biāo)識卡的情況對施工人員進(jìn)行區(qū)域定位識別管理，使管理人員在監(jiān)控室就能及時掌握施工現(xiàn)場的具體情況。同時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)情況的時候，可以通過按鈕，及時通知洞外值班室，以便做好危險(xiǎn)預(yù)防及救助。洞外獲取信息后，亦可以通過廣播的形式通知到現(xiàn)場所有帶識別的人員

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，同時也可用來來保障數(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。車輛的門禁可以提升對現(xiàn)場車輛的及時管控，做到更加有效的車輛利用率

主機(jī)（現(xiàn)場服務(wù)器）：負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)設(shè)備及人員檢測數(shù)據(jù)的管理、通訊、統(tǒng)計(jì)存儲

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)時采集接收人員卡的信息，并及時通過通信線路實(shí)時反饋到系統(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，對車輛進(jìn)出限制作用

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

三輥閘：也安裝在隧道入口處，對人員進(jìn)出限制作用

讀卡器：遠(yuǎn)距離讀卡器，通過靠近自動刷卡方式，獲取人員/車輛攜帶的電子標(biāo)簽卡信息，并傳輸?shù)胶笈_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，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候，內(nèi)置的讀卡器可以及時讀取卡片信息，并送交后臺核實(shí)，運(yùn)行通過，則發(fā)送命令給三輥閘，開啟放行，否則不變化。而對于車輛門禁系統(tǒng)，也需要給每一輛車配置車輛卡，車輛經(jīng)過通行區(qū)域的時候，會觸發(fā)讀卡，同時也有地感觸發(fā)，當(dāng)同時讀卡和地感觸發(fā)的時候，系統(tǒng)將判定車輛允許通行，則開啟道閘放行。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。

人員/車輛門禁通道 原理圖

2.5 氣體監(jiān)測系統(tǒng)

環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)重點(diǎn)對危險(xiǎn)氣體的監(jiān)測，比如瓦斯。在開挖面需要進(jìn)行氣體監(jiān)測的地方，安裝相應(yīng)的瓦斯監(jiān)測裝置，利用瓦斯檢測儀實(shí)現(xiàn)對該區(qū)域瓦斯的監(jiān)測，以便及時將實(shí)時氣體濃度消息通知后臺，做到及時防范，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)測系統(tǒng)主要包含監(jiān)控服務(wù)器、前端感知監(jiān)測器、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)測器：一般多指采集數(shù)據(jù)設(shè)備，如瓦斯監(jiān)測器等�？梢詫�(shí)時采集現(xiàn)場環(huán)境參

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

傳輸接口轉(zhuǎn)換器：包括一些信號轉(zhuǎn)換器，主要實(shí)現(xiàn)對信號的轉(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，姓名，時間，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。而且，在開現(xiàn)場會時，也可以在大屏幕上顯示各種歡迎標(biāo)語、宣傳標(biāo)語；在平時可以通過大屏幕提示施工人員注意施工安全，在有高溫、霜凍等惡劣天氣時可以及時進(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。對信號進(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，兩者之間通過平臺管理中心系統(tǒng)授權(quán)，對其前端視頻點(diǎn)進(jìn)行多點(diǎn)對多點(diǎn)的實(shí)時監(jiān)控管理。如：視頻、云臺、放大、錄像、等功能，有管理權(quán)限的用戶還可以對任何點(diǎn)的錄像進(jìn)行設(shè)置、下載、實(shí)時點(diǎn)播錄像等操作；系統(tǒng)還可以通過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)對隧道施工現(xiàn)場各視頻點(diǎn)進(jìn)行24小時的實(shí)時監(jiān)控。對于一些關(guān)鍵視頻點(diǎn)可啟動視頻移動偵測功能和報(bào)警功能，系統(tǒng)根據(jù)圖像移動情況自動識別、觸發(fā)，并進(jìn)行錄像（有預(yù)先錄制機(jī)制，預(yù)錄時長能提前20秒以上）；同時系統(tǒng)將圖像、聲音、報(bào)警等實(shí)時數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控室電腦，管理人員可以通過本地監(jiān)視、遠(yuǎn)程IE監(jiān)視、WEB 網(wǎng)頁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)時情況，從而達(dá)到隨時隨地及時準(zhǔn)確地對其進(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)控平臺終端，對系統(tǒng)返回的信息進(jìn)行顯示，并通過平臺軟件對各個監(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、云臺控制等多個功能。

攝像機(jī)：前段監(jiān)測設(shè)備，實(shí)時采集信號。提供云臺設(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轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號進(jìn)行傳輸，通過通訊線路回傳給監(jiān)控平臺。

傳輸數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換器：包括一些信號轉(zhuǎn)換器，主要實(shí)現(xiàn)對信號的轉(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)視頻信號的及時傳輸。

2.8 通訊系統(tǒng)及后臺系統(tǒng)

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際環(huán)境，現(xiàn)場用多種通訊系統(tǒng)，包含有線通訊、無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。

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

2.9 系統(tǒng)綜合遠(yuǎn)程管理

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

豐富的案例經(jīng)驗(yàn)：