1. 行業(yè)背景
在全國范圍內(nèi)的加強基礎(chǔ)交通建設(shè)的大背景下，高速鐵路及高速公路發(fā)展不斷提速，越來越多的鐵路線和公路線建設(shè)陸續(xù)開工。在發(fā)展道路建設(shè)不可避免地會遇到諸如山區(qū)和丘陵等復(fù)雜的地理環(huán)境，開掘隧道是在上述地區(qū)鐵路和公路建設(shè)經(jīng)常會遇到的問題。隧道建設(shè)方案作為zui直接，也是采用zui多的穿行方案，可以有效地發(fā)揮縮短行車里程，提高線型標(biāo)準(zhǔn)、保障運營安全，保護生態(tài)環(huán)境等特點?，F(xiàn)實情況看，隧道建設(shè)是一項艱苦、危險性較高的工程，如何率得在保證施工安全前提下，提高隧道掘進的質(zhì)量和速度，越來越多的工程建設(shè)單位通過建立監(jiān)控系統(tǒng)來降低和保障工程的安全性，尤其是近兩年快速獲得應(yīng)用的*的數(shù)字無線監(jiān)控正在隧道建設(shè)中發(fā)揮越來越重要的作用。隨著隧道的廣泛應(yīng)用，對施工過程中的建設(shè)安全情況進行*手的掌握，及項目建成后對路況的實時監(jiān)控情況成為重點關(guān)注的對象。
在隧道行業(yè)的監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用中，以目前無線監(jiān)控系統(tǒng)為代表的方案更具實用性和性。針對隧道無線監(jiān)控解決方案中，緊密結(jié)合隧道建設(shè)過程和監(jiān)控運營管理的多方面應(yīng)用需求，在保證適應(yīng)各種隧道內(nèi)部復(fù)雜環(huán)境的基礎(chǔ)上，采用當(dāng)前zui成熟的微波通訊產(chǎn)品——高帶寬數(shù)字無線傳輸設(shè)備，該方案采用*的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)和的視頻技術(shù)實現(xiàn)了專業(yè)的隧道安防系統(tǒng)，實現(xiàn)了各級主管對現(xiàn)場的及時掌控，是遠在千里之外的施工現(xiàn)場、進度、人員狀況，在項目部、公司總部辦公室，以及主管人員的移動終端（手機、IPAD）等及時準(zhǔn)確的顯示出來。隨時隨地可以掌控不同現(xiàn)場的進度情況。在管理方面提高了工作效率，節(jié)約了到處巡回查看現(xiàn)場的差旅費用、車船費用等。帶來的不僅是管理效率的改變，長遠來說也是對管理成本的節(jié)約。
為保障各個無線監(jiān)控點的有效帶寬和整個無線鏈路的穩(wěn)定性，我們根據(jù)現(xiàn)場具體情況采用不同的設(shè)計，這樣就很好的保證了復(fù)雜情況下網(wǎng)絡(luò)的帶寬，一體化的設(shè)計又為安裝帶來了方便。在隧道無線監(jiān)控系統(tǒng)中，隧道建設(shè)和管理部門可以率地提高安全生產(chǎn)的指數(shù)，可以在諸如隧道建設(shè)階段的挖掘車掘進、鋪頂車安全性，以及后期的交通監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、通風(fēng)控制、照明控制、電視、視頻監(jiān)控、火災(zāi)報警、橫通道門監(jiān)控、*監(jiān)控等環(huán)節(jié)上為管理部門提供巨大的幫助。
2. 需求分析
實現(xiàn)在項目部、總部、手持終端看到現(xiàn)場掌控面作業(yè)情況
實現(xiàn)在項目部、總部、手持終端看到現(xiàn)場全局的作業(yè)情況
實現(xiàn)在項目部、總部、手持終端了解到作業(yè)洞口的具體情況
在監(jiān)控中心實現(xiàn)大屏拼接，可觀看到不同項目部的實時畫面
可以遠程調(diào)取不同項目部的錄像信息
可實現(xiàn)遠端、項目部、移動手持終端對現(xiàn)場動點攝像機的控制
可實現(xiàn)分級管理，不同級別的工作人員具備不同的操作權(quán)限
3. 系統(tǒng)總體設(shè)計
3.1. 設(shè)和依據(jù)計原則
為了確保隧道工程綜合監(jiān)控系統(tǒng)順利實施，我們根據(jù)現(xiàn)場狀況，針對性的制定了一個詳細的無線集中監(jiān)控方案，本方案將會滿足相關(guān)部門的各種監(jiān)控需求。
3.1.1. 方案的設(shè)計原則
本方案遵循技術(shù)*、功能齊全、性能穩(wěn)定、節(jié)約成本的原則。并綜合考慮施工、維護操作因素，并對以后的發(fā)展、擴建、改造、移動等因素留有擴充的余地。具有以下原則：
(1) *性與適用性
本系統(tǒng)采用純數(shù)字高壓縮低帶寬高清視頻信號傳輸，利用高帶寬數(shù)字無線調(diào)制技術(shù)共同配合實現(xiàn)了在復(fù)雜的施工環(huán)境下的鏈路傳送，避免了大型機械對線路造成的損傷。
(2) 經(jīng)濟性與便捷性
充分考慮用戶實際需要和信息技術(shù)發(fā)展趨勢，根據(jù)客戶需要，針對不同位置單獨設(shè)計不同的組合與電氣組合，無需大規(guī)模布線，同時具備可復(fù)制和可重復(fù)利用，在一個工地施工完畢可繼續(xù)在下一個工地繼續(xù)使用。
(3) 可靠性與安全性
系統(tǒng)的設(shè)計充分考慮到現(xiàn)場電路和作業(yè)環(huán)境，每一個地方都做了直流穩(wěn)壓處理，可保證在大型電器、電弧焊等作業(yè)時產(chǎn)生電涌情況下對設(shè)備不造成損傷。同時，在配電柜內(nèi)我們設(shè)計了直流備用電源UPS，在現(xiàn)場突然斷電情況下，可保證設(shè)備連續(xù)5個小時的工作時間，以保證系統(tǒng)的運行安全。
(4) 開放性
所有系統(tǒng)傳輸以TCP/IP協(xié)議為基礎(chǔ)，是不同的設(shè)備可借助我們搭建的網(wǎng)絡(luò)平臺進行數(shù)據(jù)的傳遞，例如門禁、定位、傳感等。
(5) 可擴充性
系統(tǒng)設(shè)計中考慮到今后技術(shù)的發(fā)展和使用的需要，具有更新、擴充和升級的可能。并根據(jù)今后該工程的實際要求擴展系統(tǒng)功能，同時，本方案在設(shè)計中留有冗余，以滿足今后的發(fā)展要求。
3.1.2. 方案設(shè)計的依據(jù)
根據(jù)國家有關(guān)法規(guī)的要求，我們經(jīng)過認真研究、分析設(shè)計本系統(tǒng)方案。該系統(tǒng)具有性能*、質(zhì)量可靠、經(jīng)濟實用等特點，而且該系統(tǒng)具有方便擴展、與其它信息系統(tǒng)實現(xiàn)無縫連接的能力，為實現(xiàn)安防系統(tǒng)的可視化管理奠定了基礎(chǔ)。
3.2. 系統(tǒng)整體組網(wǎng)方案（以隧道現(xiàn)場為例）
上圖為隧道的大概施工分布情況 隧道總長6.4km，分為5個作業(yè)面，進口位置與1#斜井都是單項作業(yè)面，現(xiàn)場作業(yè)有一分部負責(zé)。出口位置與2#斜井由二分部負責(zé)，2#斜井采用雙向作業(yè)。
上圖為進口與1#斜井傳輸?shù)巾椖坎康膱D示
1#斜井zui前端作業(yè)面攝像機采用一個移動點高清云臺攝像機（水平360度旋轉(zhuǎn)，上下+90~-90度調(diào)整，可實現(xiàn)對前端作業(yè)面各個角度的觀察），一個相對固定點高清紅外球機（安裝在掛布臺車上，可隨著臺車位置的變動而向前移動）。前端移動點位置不確定，所以設(shè)計為全向天線，與掛布臺車上的設(shè)備一起傳給二襯臺車作為1對2的接收（掛布臺車與二襯臺車距離會隨著進度不斷向前推進，雖然兩個臺車距離很近，但是由于設(shè)備很重，在向前推進過程當(dāng)中如果受力不均擔(dān)心造成對線路的破壞，所以此處的攝像機也采用無線的方式傳給二襯臺車）。二襯臺車位置再用另外一臺無線設(shè)備向洞口交叉處傳遞，在洞口交叉處到1#斜井之間有一很明顯的彎道，所以在他們中間加了一對中繼設(shè)備，洞口的攝像機采用固定安裝方式。由于1#斜井無法與項目部直視，那么此處利用一分部攪拌站和附近村民水塔（紅色房子）做了兩次中繼傳輸?shù)揭环植宽椖坎俊?/span>
隧道進口內(nèi)部前端和1#斜井配置相同，只是在二襯臺車與隧道洞口位置加了一次中繼，洞口可以直接與一分部傳輸。
所有的安裝位置，我們均考慮了直流穩(wěn)壓保護和直流監(jiān)控不間斷供電電源。所有中繼位置處均考慮有工業(yè)級監(jiān)控交換機進行對接。（實際安裝時會統(tǒng)一放置在一個定制的防水防塵箱內(nèi)，采用集中供電的方式，利于系統(tǒng)的穩(wěn)定也便于現(xiàn)場的維護。
上圖為2#井與出口位置傳輸?shù)蕉植康恼w示意圖，基本思路與上述相同，只是在2#斜井處為雙向施工，多了一個作業(yè)面，那么zui前端作業(yè)面的設(shè)計思路是相同的，只是在洞口交叉處需要做一次整合，統(tǒng)一傳輸?shù)蕉纯谔帯?#斜井洞口與項目部之間有一座土山阻隔，而且上面有大概150~200米的一個不同坡度的平面。所以此處需要多加一次中繼，由于現(xiàn)場無法供電，所以采用風(fēng)光互補的方式在這里進行供電。然后在傳遞到二分部。五星坪隧道出口處可以直接與二分部可視所以此處直接傳輸?shù)蕉植俊?/span>
一分部和二分部本地各有一臺數(shù)字網(wǎng)絡(luò)視頻存儲轉(zhuǎn)發(fā)主機，現(xiàn)場配置一臺22寸專業(yè)視頻監(jiān)視器。并配備一臺接入層交換機與項目部網(wǎng)絡(luò)進行連接，通過項目部的寬帶網(wǎng)絡(luò)與中心相連（為確保傳輸?shù)馁|(zhì)量，項目部至少需要10M以上的上行網(wǎng)絡(luò)）
中心平臺為整個運營的交換樞紐，為了保證各級用戶，各個操作系統(tǒng)人員的不同位置操作需求，我們在運營中心建立一套專業(yè)的無線視頻傳輸綜合管理平臺。包括：
目錄服務(wù)器
流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器
管理控制中心服務(wù)器
網(wǎng)絡(luò)數(shù)字矩陣服務(wù)器
網(wǎng)絡(luò)視頻轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器
三維數(shù)字矩陣鍵盤
匯聚層中心交換機
55寸窄邊拼接屏（四塊55寸，有高亮和普亮兩種規(guī)格）
高清視頻管理平臺是一套基于標(biāo)準(zhǔn) H.264 的*監(jiān)控管理平臺，安裝在一臺標(biāo)準(zhǔn)的PC或服務(wù)器中。支持高清網(wǎng)絡(luò)攝像機、高清編解碼器、NVR 以及模擬攝像機+視頻服務(wù)器模式的集中認證和管理。它專為復(fù)雜多變的高清網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計，采用全新的數(shù)據(jù)引擎，模塊化的組件設(shè)計，包括目錄管理、報警功能、數(shù)字矩陣切換、流媒體轉(zhuǎn)發(fā)、網(wǎng)絡(luò)視頻存儲等組件，此外還可集成聯(lián)動門禁、巡更、車牌識別等系統(tǒng)，是集中監(jiān)控項目的*選擇。
應(yīng)用領(lǐng)域
平安城市系統(tǒng)高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控
金融銀行業(yè)高清視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控
機場、海關(guān)、邊防安檢高清視頻網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控
水利電力、移動基站系統(tǒng)無人值守高清視頻網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控
排污、環(huán)保監(jiān)測、森林防火減災(zāi)高清視頻網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控
大中型連鎖超市賣場聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控
校園、工業(yè)園區(qū)、醫(yī)院聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控
特色功能
模塊化組件
管理中心端各個功能都可以細分為不同的模塊實現(xiàn)(如：目錄服務(wù)器、管理控制中心、網(wǎng)絡(luò)報警電子地圖、網(wǎng)絡(luò)視頻存儲服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)數(shù)字矩陣服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)解碼服務(wù)器，流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器等)。采用不同的模塊組合以適用于不同規(guī)模的監(jiān)控系統(tǒng)。
多用戶核心認證管理
基于多用戶認證管理技術(shù)，對某用戶在網(wǎng)絡(luò)中對任何設(shè)備的瀏覽、控制、管理權(quán)限和優(yōu)先級的集中*配置；在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)條件下可實現(xiàn)多用戶優(yōu)先級和沖突檢測。而以用戶為核心更有利于用戶在系統(tǒng)中的任意節(jié)點建立臨時指揮中心，從容處理應(yīng)對應(yīng)急突發(fā)事件。
優(yōu)先級和沖突檢測;完善的集中用戶認證管理模式和合理的優(yōu)先級及沖突檢測機制，所有用戶通過認證服務(wù)器管理，實現(xiàn)集中的用戶優(yōu)先級，瀏覽控制權(quán)限集中配置管理。
統(tǒng)一編號;攝像機、報警設(shè)備、服務(wù)器統(tǒng)一*編號及優(yōu)先級管理，支持自動檢索和批量添加。
多種顯示方式;支持物理設(shè)備瀏覽和虛擬分組瀏覽、支持雙碼流預(yù)覽；支持局部放大；支持高清視頻預(yù)覽和電子變倍。
ePTZ：支持電子云臺ePTZ控制、畫中畫、視頻云臺、鼠標(biāo)變焦、觸摸屏控制。
集中控制：云鏡優(yōu)先級控制，預(yù)置點、掃描線的調(diào)用；預(yù)置點巡航控制；云臺控制鎖定；遠程重啟及關(guān)機；遠程手動啟動錄像。
遠程管理;遠程調(diào)用修改前端設(shè)備參數(shù)；提供遠程軟件自動升級服務(wù)；遠程錄像資料檢索及備份；集中詳細日志管理系統(tǒng)、查詢和打印。
狀態(tài)監(jiān)測;通過心跳包檢測對下屬設(shè)備工作狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)連接等狀態(tài)進行巡檢監(jiān)測并生成報表。
集中電視墻管理;支持硬件和軟件解碼電視墻；支持對多臺解碼服務(wù)器主機的集中控制。
網(wǎng)絡(luò)數(shù)字矩陣：支持拼接墻仿真模擬；支持前端任意通道圖像的輪巡和組切調(diào)用、解碼顯示；支持模糊查詢和檢索；支持CCTV鍵盤控制和調(diào)用圖像及報警。
多級管理：管理中心可級聯(lián)，按級*管理控制；支持客戶端、IE和管理中心多種瀏覽控制方式。
實時對講：管理中心、DVR/NVS主機和分控端雙向語音（或文字）對講及群呼。
報警和電子地圖管理：多級電子地圖顯示；支持鷹眼地圖；支持攝像機快速檢索和地圖定位；遠程報警布、撤防；報警應(yīng)答、聯(lián)動預(yù)定義；多種聲、光信號警示；提供報警聯(lián)動其它系統(tǒng)和設(shè)備的接口。
流媒體視頻轉(zhuǎn)發(fā)：基于標(biāo)準(zhǔn)H.264的流媒體轉(zhuǎn)發(fā)和多碼流等技術(shù)，可以解決多用戶多通道的交叉訪問帶來的網(wǎng)絡(luò)帶寬和中心系統(tǒng)負荷問題，zui大限度保證系統(tǒng)運行穩(wěn)定。
網(wǎng)絡(luò)視頻的分布存儲/集中管理：支持錄像資料的分布存儲和集中管理，支持多機冗余備份，支持海量資料的智能檢索備份。
支持異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)：支持能夠承載IP數(shù)據(jù)的各種網(wǎng)絡(luò)（互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)專線、衛(wèi)星、無線微波等），支持跨路由器的遠程監(jiān)控；支持多播功能
多種功能聯(lián)動接口：支持門禁、對講、巡更、報警主機等多種接口整體聯(lián)動
靈活的數(shù)據(jù)庫管理：支持Access和SQL Server數(shù)據(jù)庫，支持數(shù)據(jù)庫備份及導(dǎo)入導(dǎo)出
雙機熱備：目錄服務(wù)器和存儲服務(wù)器均支持雙機熱備和冗余備份功能
智能視頻圖像分析接口：提供圖像的智能分析識別和聯(lián)動接口，如車牌抓拍識別接口
支持多語言：簡體中文、繁體中文、英語自動適應(yīng)操作系統(tǒng)
