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分析隧道无线监控方案
点击次数:1782 发布时间:2015-11-19
  1.行业背景
  
  在全国范围内的加强基础交通建设的大背景下,高速铁路及高速公路发展不断提速,越来越多的铁路线和公路线建设陆续开工。在发展道路建设不可避免地会遇到诸如山区和丘陵等复杂的地理环境,开掘隧道是在上述地区铁路和公路建设经常会遇到的问题。隧道建设方案作为zui直接,也是采用zui多的穿行方案,可以有效地发挥缩短行车里程,提高线型标准、保障运营安全,保护生态环境等特点。现实情况看,隧道建设是一项艰苦、危险性较高的工程,如何率得在保证施工安全前提下,提高隧道掘进的质量和速度,越来越多的工程建设单位通过建立监控系统来降低和保障工程的安全性,尤其是近两年快速获得应用的先进的数字无线监控正在隧道建设中发挥越来越重要的作用。随着隧道的广泛应用,对施工过程中的建设安全情况进行*手的掌握,及项目建成后对路况的实时监控情况成为重点关注的对象。
  
  在隧道行业的监控系统应用中,以目前无线监控系统为代表的方案更具实用性和性。针对隧道无线监控解决方案中,紧密结合隧道建设过程和监控运营管理的多方面应用需求,在保证适应各种隧道内部复杂环境的基础上,采用当前zui成熟的微波通讯产品——高带宽数字无线传输设备,该方案采用无线网络传输系统和视频技术实现了专业的隧道安防系统,实现了各级主管对现场的及时掌控,是远在千里之外的施工现场、进度、人员状况,在项目部、公司总部办公室,以及主管人员的移动终端(手机、IPAD)等及时准确的显示出来。随时随地可以掌控不同现场的进度情况。在管理方面提高了工作效率,节约了到处巡回查看现场的差旅费用、车船费用等。带来的不仅是管理效率的改变,长远来说也是对管理成本的节约。
  
  为保障各个无线监控点的有效带宽和整个无线链路的稳定性,我们根据现场具体情况采用不同的设计,这样就很好的保证了复杂情况下网络的带宽,一体化的设计又为安装带来了方便。在隧道无线监控系统中,隧道建设和管理部门可以率地提高安全生产的指数,可以在诸如隧道建设阶段的挖掘车掘进、铺顶车安全性,以及后期的交通监控、环境监控、通风控制、照明控制、电视、视频监控、横通道门监控、中央监控等环节上为管理部门提供巨大的帮助。
  
  2.需求分析
  
  实现在项目部、总部、手持终端看到现场掌控面作业情况
  
  实现在项目部、总部、手持终端看到现场全局的作业情况
  
  实现在项目部、总部、手持终端了解到作业洞口的具体情况
  
  在监控中心实现大屏拼接,可观看到不同项目部的实时画面
  
  可以远程调取不同项目部的录像信息
  
  可实现远端、项目部、移动手持终端对现场动点摄像机的控制
  
  可实现分级管理,不同级别的工作人员具备不同的操作权限
  无线监控方案现场图
  3.2.系统整体组网方案(以兰州五星坪隧道现场为例)
  各监控点分布图
  上图为隧道的大概施工分布情况
  
  五星坪隧道总长6.4km,分为5个作业面,进口位置与1#斜井都是单项作业面,现场作业有一分部负责。出口位置与2#斜井由二分部负责,2#斜井采用双向作业。
  无线监控系统拓扑图
  上图为进口与1#斜井传输到项目部的图示
  
  1#斜井zui前端作业面摄像机采用一个移动点高清云台摄像机(水平360度旋转,上下+90~-90度调整,可实现对前端作业面各个角度的观察),一个相对固定点高清红外球机(安装在挂布台车上,可随着台车位置的变动而向前移动)。前端移动点位置不确定,所以设计为全向天线,与挂布台车上的设备一起传给二衬台车作为1对2的接收(挂布台车与二衬台车距离会随着进度不断向前推进,虽然两个台车距离很近,但是由于设备很重,在向前推进过程当中如果受力不均担心造成对线路的破坏,所以此处的摄像机也采用无线的方式传给二衬台车)。二衬台车位置再用另外一台无线设备向洞口交叉处传递,在洞口交叉处到1#斜井之间有一很明显的弯道,所以在他们中间加了一对中继设备,洞口的摄像机采用固定安装方式。由于1#斜井无法与项目部直视,那么此处利用一分部搅拌站和附近村民水塔(红色房子)做了两次中继传输到一分部项目部。
  
  五星坪隧道进口内部前端和1#斜井配置相同,只是在二衬台车与隧道洞口位置加了一次中继,洞口可以直接与一分部传输。
  
  所有的安装位置,我们均考虑了直流稳压保护和直流监控专用不间断供电电源。所有中继位置处均考虑有工业级监控专用交换机进行对接。(实际安装时会统一放置在一个定制的防水防尘箱内,采用集中供电的方式,利于系统的稳定也便于现场的维护。
  无线监控拓扑图
  上图为2#井与出口位置传输到二分部的整体示意图,基本思路与上述相同,只是在2#斜井处为双向施工,多了一个作业面,那么zui前端作业面的设计思路是相同的,只是在洞口交叉处需要做一次整合,统一传输到洞口处。2#斜井洞口与项目部之间有一座土山阻隔,而且上面有大概150~200米的一个不同坡度的平面。所以此处需要多加一次中继,由于现场无法供电,所以采用风光互补的方式在这里进行供电。然后在传递到二分部。五星坪隧道出口处可以直接与二分部可视所以此处直接传输到二分部。
  
  一分部和二分部本地各有一台数字网络视频存储转发主机,现场配置一台22寸专业视频监视器。并配备一台接入层交换机与项目部网络进行连接,通过项目部的宽带网络与中心相连(为确保传输的质量,项目部至少需要10M以上的上行网络)
  无线监控系统原理图
  中心平台为整个运营的交换枢纽,为了保证各级用户,各个操作系统人员的不同位置操作需求,我们在运营中心建立一套专业的无线视频传输综合管理平台。包括:
  
  目录服务器
  
  流媒体转发服务器
  
  管理控制中心服务器
  
  网络数字矩阵服务器
  
  网络视频转发服务器
  
  三维数字矩阵键盘
  
  汇聚层中心交换机
  
  55寸窄边拼接屏(四块55寸,有高亮和普亮两种规格)
  
  高清视频管理平台是一套基于标准H.264的中央监控管理平台,安装在一台标准的PC或服务器中。支持高清网络摄像机、高清编解码器、NVR以及模拟摄像机+视频服务器模式的集中认证和管理。它专为复杂多变的高清网络监控系统设计,采用全新的数据引擎,模块化的组件设计,包括目录管理、数字矩阵切换、流媒体转发、网络视频存储等组件,此外还可集成联动门禁、巡更、车牌识别等系统,是集中监控项目的*选择。
  
  应用领域
  
  平安城市、*系统高清网络视频监控
  
  金融银行业高清视频联网监控
  
  机场、海关、边防安检高清视频网络监控
  
  水利电力、移动基站系统无人值守高清视频网络监控
  
  排污、环保监测、森林防火减灾高清视频网络监控
  
  大中型连锁超市卖场联网监控
  
  校园、工业园区、医院联网监控
  
  模块化组件
  
  管理中心端各个功能都可以细分为不同的模块实现(如:目录服务器、管理控制中心、网络电子地图服务器、网络视频存储服务器、网络数字矩阵服务器、网络解码服务器,流媒体转发服务器、网络代理服务器等)。采用不同的模块组合以适用于不同规模的监控系统。
  
  多用户核心认证管理
  
  基于多用户认证管理技术,对某用户在网络中对任何设备的浏览、控制、管理权限和优先级的集中授权配置;在复杂网络条件下可实现多用户优先级和冲突检测。而以用户为核心更有利于用户在系统中的任意节点建立临时指挥中心,从容处理应对应急突发事件。
  
  优先级和冲突检测
  
  完善的集中用户认证管理模式和合理的优先级及冲突检测机制,所有用户通过认证服务器管理,实现集中的用户优先级,浏览控制权限集中配置管理。
  
  统一编号
  
  摄像机和服务器统一授权编号及优先级管理,支持自动检索和批量添加。
  
  多种显示方式
  
  支持物理设备浏览和虚拟分组浏览、支持双码流预览;支持局部放大;支持高清视频预览和电子变倍。
  
  ePTZ
  
  支持电子云台ePTZ控制、画中画、视频云台、鼠标变焦、触摸屏控制。
  
  集中控制
  
  云镜优先级控制,预置点、扫描线的调用;预置点巡航控制;云台控制锁定;远程重启及关机;远程手动启动录像。
  
  远程管理
  
  远程调用修改前端设备参数;提供远程软件自动升级服务;远程录像资料检索及备份;集中详细日志管理系统、查询和打印。
  
  状态监测
  
  通过心跳包检测对下属设备工作状态、网络连接等状态进行巡检监测并生成报表。
  
  集中电视墙管理
  
  支持硬件和软件解码电视墙;支持对多台解码服务器主机的集中控制。
  
  网络数字矩阵
  
  支持拼接墙仿真模拟;支持前端任意通道图像的轮巡和组切调用、解码显示;支持模糊查询和检索;支持CCTV键盘控制和调用图像。
  
  多级管理
  
  管理中心可级联,按级授权管理控制;支持客户端、IE和管理中心多种浏览控制方式。
  
  实时对讲
  
  管理中心、DVR/NVS主机和分控端双向语音(或文字)对讲及群呼。
  
  报警和电子地图管理
  
  多级电子地图显示;支持鹰眼地图;支持摄像机快速检索和地图定位;远程撤防;应答、联动预定义;多种声、光信号提示;提供其它系统和设备的接口。
  
  流媒体视频转发
  
  基于标准H.264的流媒体转发和多码流等技术,可以解决多用户多通道的交叉访问带来的网络带宽和中心系统负荷问题,zui大限度保证系统运行稳定。
  
  网络视频的分布存储/集中管理
  
  支持录像资料的分布存储和集中管理,支持多机冗余备份,支持海量资料的智能检索备份。
  
  支持异构网络
  
  支持能够承载IP数据的各种网络(互联网、数据专线、卫星、无线微波等),支持跨路由器的远程监控;支持多播功能
  
  多种功能联动接口
  
  支持门禁、对讲、巡更、等多种接口整体联动
  
  灵活的数据库管理
  
  支持Access和SQLServer数据库,支持数据库备份及导入导出
  
  双机热备
  
  目录服务器和存储服务器均支持双机热备和冗余备份功能
  
  智能视频图像分析接口
  
  提供图像的智能分析识别和联动接口,如车牌抓拍识别接口
  
  支持多语言
  
  简体中文、繁体中文、英语自动适应操作系统
  无线监控传输设备
  ST2510AD-N
  
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