一、 行業(yè)背景

    在全國范圍內的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，越來越多的鐵路線和公路線建設陸續(xù)開工。在發(fā)展道路建設不可避免地會遇到諸如山區(qū)和丘陵等復雜的地理環(huán)境，開掘隧道是在上述地區(qū)鐵路和公路建設經常會遇到的問題。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。現實情況看，隧道建設是一項艱苦、危險性較高的工程，如何高效率得在保證施工安全前提下，提高隧道掘進的質量和速度，越來越多的工程建設單位通過建立監(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用的先進的數字無線傳輸正在隧道建設中發(fā)揮越來越重要的作用。隨著隧道的廣泛應用，對施工過程中的建設安全情況進行第一手的掌握，及項目建成后對路況的實時監(jiān)控情況成為重點關注的對象。 

（圖源網絡，侵刪）

    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信產品——高帶寬數字無線傳輸設備，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了專業(yè)的隧道安防系統(tǒng)，實現了各級主管對現場的及時掌控，是遠在千里之外的施工現場、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）等及時準確的顯示出來。隨時隨地可以掌控不同現場的進度情況。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，我們根據現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，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、.需求分析
    實現在項目部、總部、手持終端看到現場掌控面作業(yè)情況

    實現在項目部、總部、手持終端看到現場全局的作業(yè)情況

    實現在項目部、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

    可實現遠端、項目部、移動手持終端對現場動點攝像機的控制

    可實現分級管理，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
1. 設和依據計原則

    為了確保隧道工程綜合監(jiān)控系統(tǒng)順利實施，我們根據現場狀況，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部門的各種監(jiān)控需求。

2. 方案的設計原則

    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)采用純數字高壓縮低帶寬高清視頻信號傳輸，利用高帶寬數字無線調制技術共同配合實現了在復雜的施工環(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) 可靠性與安全性 

    系統(tǒng)的設計充分考慮到現場電路和作業(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。

(4) 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據的傳遞，例如門禁、定位、傳感等。 

(5) 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。

3. 方案設計的依據

    根據國家有關法規(guī)的要求，我們經過認真研究、分析設計本系統(tǒng)方案。該系統(tǒng)具有性能先進、質量可靠、經濟實用等特點，而且該系統(tǒng)具有方便擴展、與其它信息系統(tǒng)實現無縫連接的能力，為實現安防系統(tǒng)的可視化管理奠定了基礎。

本方案依據如下標準：

《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）》

《智能建筑設計標準（DBJ08-47）》

《安全防范工程費用概算編制方法（GA/T70）》

《防盜報警中心控制臺（GB/T16572）》

《防盜報警控制器通用技術條件（GB/T16572）》

《入侵探測企通用技術GB10408.1》

《數字通信接口標準（G.703）》

《國際圖像音視頻編碼標準（ISO 11172）》

《報警圖像信號傳輸裝置（GB/T16677）》

《安全防范系統(tǒng)驗收規(guī)則GA308-2001》

《國家電網視頻監(jiān)控系統(tǒng)及接口標準 Q / GDW 517.1 — 2010》

3.1 系統(tǒng)整體組網方案（以蘭州五星坪隧道現場為例）

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個作業(yè)面，進口位置與1#斜井都是單項作業(yè)面，現場作業(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#斜井傳輸到項目部的圖示

    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）做了兩次中繼傳輸到一分部項目部。

    五星坪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)定也便于現場的維護。

    上圖為2#井與出口位置傳輸到二分部的整體示意圖，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)一傳輸到洞口處。2#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。五星坪隧道出口處可以直接與二分部可視，所以此處直接傳輸到二分部。

    一分部和二分部本地各有一臺數字網絡視頻存儲轉發(fā)主機，現場配置一臺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（為確保傳輸的質量，項目部至少需要10M以上的上行網絡）

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：

目錄服務器

流媒體轉發(fā)服務器

管理控制中心服務器

網絡數字矩陣服務器

網絡視頻轉發(fā)服務器

三維數字矩陣鍵盤

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準H.264 的中央監(jiān)控管理平臺，安裝在一臺標準的PC或服務器中。支持高清網絡攝像機、高清編解碼器、NVR 以及模擬攝像機+視頻服務器模式的集中認證和管理。它專為復雜多變的高清網絡監(jiān)控系統(tǒng)設計，采用全新的數據引擎，模塊化的組件設計，包括目錄管理、報警服務、數字矩陣切換、流媒體轉發(fā)、網絡視頻存儲等組件，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)控項目的最佳選擇。

四、應用領域
    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