隧道无线视频监控方案 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。隧道建设方案作为最直接，也是采用最多的穿行方 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，如何高效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 建设安全情况进行第一手的掌握，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高效性。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，采用当前最成熟的微波通讯产品——高带宽数字无线传输设备，该方案采用先进的 无线网络传输系统和领先的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高效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、火灾报警、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 3. 系统总体设计 3.1. 设和依据计原则 为了确保隧道工程综合监控系统顺利实施，我们根据现场状况，针对性的制定了一个详细的无线集 中监控方案，本方案将会满足相关部门的各种监控需求。 3.1.1. 方案的设计原则 本方案遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则。并综合考虑施工、维护操作因素， 并对以后的发展、扩建、改造、移动等因素留有扩充的余地。具有以下原则： (1) 先进性与适用性 本系统采用纯数字高压缩低带宽高清视频信号传输，利用高带宽数字无线调制技术共同配合实现了 在复杂的施工环境下的链路传送，避免了大型机械对线路造成的损伤。 (2) 经济性与便捷性 充分考虑用户实际需要和信息技术发展趋势，根据客户需要，针对不同位置单独设计不同的组合与 电气组合，无需大规模布线，同时具备可复制和可重复利用，在一个工地施工完毕可继续在下一个工地继 续使用。 (3) 可靠性与安全性 系统的设计充分考虑到现场电路和作业环境，每一个地方都做了直流稳压处理，可保证在大型电器、 电弧焊等作业时产生电涌情况下对设备不造成损伤。同时，在配电柜内我们设计了直流备用电源 UPS，在 现场突然断电情况下，可保证设备连续 5 个小时的工作时间，以保证系统的运行安全。 (4) 开放性 所有系统传输以 TCP/IP 协议为基础，是不同的设备可借助我们搭建的网络平台进行数据的传递，例 如门禁、定位、传感等。 (5) 可扩充性 系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的可能。并根据今后该工 程的实际要求扩展系统功能，同时，本方案在设计中留有冗余，以满足今后的发展要求。 3.1.2. 方案设计的依据 根据国家有关法规的要求，我们经过认真研究、分析设计本系统方案。该系统具有性能先进、质量 可靠、经济实用等特点，而且该系统具有方便扩展、与其它信息系统实现无缝连接的能力，为实现安防系 统的可视化管理奠定了基础。 3.2. 系统整体组网方案（以隧道现场为例） 上图为隧道的大概施工分布情况 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。 上图为进口与 1#斜井传输到项目部的图示 1#斜井最前端作业面摄像机采用一个移动点全方位高清云台摄像机（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。 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。 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，那么最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） 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、报警服务、 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 集中监控项目的最佳选择。 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 特色功能 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、网络报警电子 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、报警设备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及报警。 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；远程报警布、 撤防；报警应答、联动预定义；多种声、光信号警示；提供报警联动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