一、 行業(yè)背景

    在全國范圍內(nèi)的加強(qiáng)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)方案作為最直接，也是采用最多的穿行方案，可以有效地發(fā)揮縮短行車?yán)锍?，提高線型標(biāo)準(zhǔn)、保障運(yùn)營安全，保護(hù)生態(tài)環(huán)境等特點(diǎn)?，F(xiàn)實(shí)情況看，隧道建設(shè)是一項(xiàng)艱苦、危險(xiǎn)性較高的工程，如何高效率得在保證施工安全前提下，提高隧道掘進(jìn)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)用的先進(jìn)的數(shù)字無線傳輸正在隧道建設(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(jìn)行第一手的掌握，及項(xiàng)目建成后對路況的實(shí)時(shí)監(jiān)控情況成為重點(diǎn)關(guān)注的對象。 

（圖源網(wǎng)絡(luò)，侵刪）

    在隧道行業(yè)的監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用中，以目前無線傳輸系統(tǒng)為代表的方案更具實(shí)用性和高效性。針對隧道無線傳輸解決方案中，緊密結(jié)合隧道建設(shè)過程和監(jiān)控運(yùn)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)前最成熟的微波通信產(chǎn)品——高帶寬數(shù)字無線傳輸設(shè)備，該方案采用先進(jìn)的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)和領(lǐng)先的視頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)了專業(yè)的隧道安防系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了各級主管對現(xiàn)場的及時(shí)掌控，是遠(yuǎn)在千里之外的施工現(xiàn)場、進(jìn)度、人員狀況，在項(xiàng)目部、公司總部辦公室，以及主管人員的移動(dòng)終端（手機(jī)、IPAD）等及時(shí)準(zhǔn)確的顯示出來。隨時(shí)隨地可以掌控不同現(xiàn)場的進(jìn)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(fèi)用、車船費(fèi)用等。帶來的不僅是管理效率的改變，長遠(yuǎn)來說也是對管理成本的節(jié)約。

    為保障各個(gè)無線傳輸點(diǎn)的有效帶寬和整個(gè)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(jì)，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(jì)又為安裝帶來了方便。在隧道無線傳輸系統(tǒng)中，隧道建設(shè)和管理部門可以高效率地提高安全生產(chǎn)的指數(shù)，可以在諸如隧道建設(shè)階段的挖掘車掘進(jìn)、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(bào)警、橫通道門監(jiān)控、中央監(jiān)控等環(huán)節(jié)上為管理部門提供巨大的幫助。

二、.需求分析
    實(shí)現(xiàn)在項(xiàng)目部、總部、手持終端看到現(xiàn)場掌控面作業(yè)情況

    實(shí)現(xiàn)在項(xiàng)目部、總部、手持終端看到現(xiàn)場全局的作業(yè)情況

    實(shí)現(xiàn)在項(xiàng)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(shí)現(xiàn)大屏拼接，可觀看到不同項(xiàng)目部的實(shí)時(shí)畫面

    可以遠(yuǎn)程調(diào)取不同項(xiàng)目部的錄像信息

    可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端、項(xiàng)目部、移動(dòng)手持終端對現(xiàn)場動(dòng)點(diǎn)攝像機(jī)的控制

    可實(shí)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

三、 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
1. 設(shè)和依據(jù)計(jì)原則

    為了確保隧道工程綜合監(jiān)控系統(tǒng)順利實(shí)施，我們根據(jù)現(xiàn)場狀況，針對性的制定了一個(gè)詳細(xì)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。

2. 方案的設(shè)計(jì)原則

    本方案遵循技術(shù)先進(jìn)、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(hù)操作因素，并對以后的發(fā)展、擴(kuò)建、改造、移動(dòng)等因素留有擴(kuò)充的余地。具有以下原則：

(1) 先進(jìn)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(shí)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(jī)械對線路造成的損傷。

(2) 經(jīng)濟(jì)性與便捷性

    充分考慮用戶實(shí)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(dú)設(shè)計(jì)不同的組合與電氣組合，無需大規(guī)模布線，同時(shí)具備可復(fù)制和可重復(fù)利用，在一個(gè)工地施工完畢可繼續(xù)在下一個(gè)工地繼續(xù)使用。

(3) 可靠性與安全性 

    系統(tǒng)的設(shè)計(jì)充分考慮到現(xiàn)場電路和作業(yè)環(huán)境，每一個(gè)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(shí)產(chǎn)生電涌情況下對設(shè)備不造成損傷。同時(shí)，在配電柜內(nèi)我們設(shè)計(jì)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(gè)小時(shí)的工作時(shí)間，以保證系統(tǒng)的運(yùn)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(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞，例如門禁、定位、傳感等。 

(5) 可擴(kuò)充性 

    系統(tǒng)設(shè)計(jì)中考慮到今后技術(shù)的發(fā)展和使用的需要，具有更新、擴(kuò)充和升級的可能。并根據(jù)今后該工程的實(shí)際要求擴(kuò)展系統(tǒng)功能，同時(shí)，本方案在設(shè)計(jì)中留有冗余，以滿足今后的發(fā)展要求。

3. 方案設(shè)計(jì)的依據(jù)

    根據(jù)國家有關(guān)法規(guī)的要求，我們經(jīng)過認(rèn)真研究、分析設(shè)計(jì)本系統(tǒng)方案。該系統(tǒng)具有性能先進(jìn)、質(zhì)量可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特點(diǎn)，而且該系統(tǒng)具有方便擴(kuò)展、與其它信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無縫連接的能力，為實(shí)現(xiàn)安防系統(tǒng)的可視化管理奠定了基礎(chǔ)。

本方案依據(jù)如下標(biāo)準(zhǔn)：

《安全防范工程的程序與要求（GA/T75）》

《安全防范系統(tǒng)通用圖形符號（GA1T77）》

《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（DBJ08-47）》

《安全防范工程費(fèi)用概算編制方法（GA/T70）》

《防盜報(bào)警中心控制臺（GB/T16572）》

《防盜報(bào)警控制器通用技術(shù)條件（GB/T16572）》

《入侵探測企通用技術(shù)GB10408.1》

《數(shù)字通信接口標(biāo)準(zhǔn)（G.703）》

《國際圖像音視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)（ISO 11172）》

《報(bào)警圖像信號傳輸裝置（GB/T16677）》

《安全防范系統(tǒng)驗(yàn)收規(guī)則GA308-2001》

《國家電網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)及接口標(biāo)準(zhǔn) Q / GDW 517.1 — 2010》

3.1 系統(tǒng)整體組網(wǎng)方案（以蘭州五星坪隧道現(xiàn)場為例）

上圖為隧道的大概施工分布情況

    五星坪隧道總長6.4km，分為5個(gè)作業(yè)面，進(jìn)口位置與1#斜井都是單項(xiàng)作業(yè)面，現(xiàn)場作業(yè)有一分部負(fù)責(zé)。出口位置與2#斜井由二分部負(fù)責(zé)，2#斜井采用雙向作業(yè)。

上圖為進(jìn)口與1#斜井傳輸?shù)巾?xiàng)目部的圖示

    1#斜井最前端作業(yè)面攝像機(jī)采用一個(gè)移動(dòng)點(diǎn)全方位高清云臺攝像機(jī)（水平360度旋轉(zhuǎn)，上下+90~-90度調(diào)整，可實(shí)現(xiàn)對前端作業(yè)面各個(gè)角度的觀察），一個(gè)相對固定點(diǎn)高清紅外球機(jī)（安裝在掛布臺車上，可隨著臺車位置的變動(dòng)而向前移動(dòng)）。前端移動(dòng)點(diǎn)位置不確定，所以設(shè)計(jì)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(jìn)度不斷向前推進(jìn)，雖然兩個(gè)臺車距離很近，但是由于設(shè)備很重，在向前推進(jìn)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(jī)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(jī)采用固定安裝方式。由于1#斜井無法與項(xiàng)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?xiàng)目部。

    五星坪隧道進(jìn)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(hù)和直流監(jiān)控專用不間斷供電電源。所有中繼位置處均考慮有工業(yè)級監(jiān)控專用交換機(jī)進(jìn)行對接。（實(shí)際安裝時(shí)會統(tǒng)一放置在一個(gè)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(hù)。

    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(gè)作業(yè)面，那么最前端作業(yè)面的設(shè)計(jì)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(xiàng)目部之間有一座土山阻隔，而且上面有大概150~200米的一個(gè)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(bǔ)的方式在這里進(jìn)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(jī)，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(jī)與項(xiàng)目部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，通過項(xiàng)目部的寬帶網(wǎng)絡(luò)與中心相連（為確保傳輸?shù)馁|(zhì)量，項(xiàng)目部至少需要10M以上的上行網(wǎng)絡(luò)）

中心平臺為整個(gè)運(yùn)營的交換樞紐，為了保證各級用戶，各個(gè)操作系統(tǒng)人員的不同位置操作需求，我們在運(yùn)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(jī)

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 的中央監(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(jī)、高清編解碼器、NVR 以及模擬攝像機(jī)+視頻服務(wù)器模式的集中認(rèn)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(jì)，采用全新的數(shù)據(jù)引擎，模塊化的組件設(shè)計(jì)，包括目錄管理、報(bào)警服務(wù)、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(dòng)門禁、巡更、車牌識別等系統(tǒng)，是集中監(jiān)控項(xiàng)目的最佳選擇。

四、應(yīng)用領(lǐng)域
    平安城市、公安系統(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(jī)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(dòng)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