一、行業(yè)背景

　　隨著我國加強基礎交通建設的大背景下，高速鐵路及高速公路發(fā)展不斷提速，在道路建設過程中不可避免地會遇到山區(qū)和丘陵等復雜的地理環(huán)境。在此環(huán)境下，隧道建設方案作為最直接，也是采用最多的穿行方案，可以有效地發(fā)揮縮短行車里程，提高線型標準、保障運營安全，保護生態(tài)環(huán)境等特點。

　　在隧道行業(yè)的監(jiān)控系統(tǒng)應用中，以目前無線傳輸系統(tǒng)為代表的方案更具實用性和高效性。針對隧道無線傳輸解決方案中，緊密結合隧道建設過程和監(jiān)控運營管理的多方面應用需求，在保證適應各種隧道內部復雜環(huán)境的基礎上，采用當前最成熟的微波通訊產品——高帶寬數(shù)字無線傳輸設備，該方案采用先進的無線網絡傳輸系統(tǒng)和領先的視頻技術實現(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。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。

　　為保障各個無線傳輸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計，這樣就很好的保證了復雜情況下網絡的帶寬，一體化的設計又為安裝帶來了方便。在隧道無線傳輸系統(tǒng)中，隧道建設和管理部門可以高效率地提高安全生產的指數(shù)，可以在諸如隧道建設階段的挖掘車掘進、鋪頂車安全性，以及后期的交通監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、通風控制、照明控制、電視、視頻監(jiān)控、火災報警、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、項目需求分析

　　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限

三、系統(tǒng)總體設計原則和依據(jù)

　　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，將會滿足相關部門的各種監(jiān)控需求。本方案遵循技術先進、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、先進性與適用性

　　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)字無線調制技術共同配合實現(xiàn)了在復雜的施工環(huán)境下的鏈路傳送，避免了大型機械對線路造成的損傷。

2、經濟性與便捷性

　　充分考慮用戶實際需要和信息技術發(fā)展趨勢，根據(jù)客戶需要，針對不同位置單獨設計不同的組合與電氣組合，無需大規(guī)模布線，同時具備可復制和可重復利用，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、開放性

　　所有系統(tǒng)傳輸以TCP/IP協(xié)議為基礎，是不同的設備可借助我們搭建的網絡平臺進行數(shù)據(jù)的傳遞，例如門禁、定位、傳感等。

4、可擴充性

　　系統(tǒng)設計中考慮到今后技術的發(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，本方案在設計中留有冗余，以滿足今后的發(fā)展要求。

5、可靠性與安全性

　　系統(tǒng)的設計充分考慮到現(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)時產生電涌情況下對設備不造成損傷。同時，在配電柜內我們設計了直流備用電源UPS，在現(xiàn)場突然斷電情況下，可保證設備連續(xù)5個小時的工作時間，以保證系統(tǒng)的運行安全。

四、系統(tǒng)整體組網方案

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。出口位置與2#斜井由二分部負責，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#斜井最前端作業(yè)面攝像機采用一個移動點全方位高清云臺攝像機(水平360度旋轉，上下+90~-90度調整，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，所以設計為全向天線，與掛布臺車上的設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，但是由于設備很重，在向前推進過程當中如果受力不均擔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，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，那么最前端作業(yè)面的設計思路是相同的，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，所以采用風光互補的方式在這里進行供電。然后在傳遞到二分部。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?br/>

　　一分部和二分部本地各有一臺數(shù)字網絡視頻存儲轉發(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絡進行連接，通過項目部的寬帶網絡與中心相連(為確保傳輸?shù)馁|量，項目部至少需要10M以上的上行網絡)

此系統(tǒng)還可以應用于以下領域：

　　平安城市、公安系統(tǒng)高清網絡視頻監(jiān)控

　　金融銀行業(yè)高清視頻聯(lián)網監(jiān)控

　　機場、海關、邊防安檢高清視頻網絡監(jiān)控

　　水利電力、移動基站系統(tǒng)無人值守高清視頻網絡監(jiān)控

　　排污、環(huán)保監(jiān)測、森林防火減災高清視頻網絡監(jiān)控

　　大中型連鎖超市賣場聯(lián)網監(jiān)控

　　校園、工業(yè)園區(qū)、醫(yī)院聯(lián)網監(jiān)控