中交路橋科技是從事工程檢測監(jiān)測、城市安全監(jiān)測預警與評價、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復合型高新技術(shù)集團企業(yè)。
產(chǎn)品綜述
一、項目背景
近幾年來，我國公路、鐵路建設事業(yè)蓬勃發(fā)展，國家“十二五”規(guī)劃中曾明確指出，5年建成鐵路3萬公里，高速公路3.5萬公里，其中絕大部分屬于中西部地區(qū)開發(fā)，因地理位置等因素，其中橋隧的施工占據(jù)了很大的份額。對于施工中的安全問題，尤其是隧道是施工的安全問題更是重中之重。 目前，我國隧道安全管理技術(shù)不夠完善，對安全的重視剛起步?jīng)]多久，對危險的識別和處理的方法、措施、管理手段相對陳舊，科學的安全管理缺乏嚴重，事故的多發(fā)性依舊令人側(cè)目。除了會同業(yè)主、設計以及監(jiān)測單位等多方制定常態(tài)化的應急預案外，如何通過更高效更科學的手段去預防或是降低事故發(fā)生的危害，就是我們所面臨需要解決的關(guān)鍵問題。
二、需求分析
隧道行業(yè)屬于多事故頻繁的行業(yè)因其是施工的特殊性和復雜性，而且隧道事故的發(fā)生往往具有突發(fā)性和不可預見性，一旦發(fā)生事故，造成的后果也通常是比較嚴重的，結(jié)合市場以及用戶的反饋，我推出了采用物理網(wǎng)領(lǐng)域內(nèi)先進的RFID遠距離射頻識別技術(shù)，并整合傳感技術(shù)、視頻技術(shù)、多媒體顯示技術(shù)等多領(lǐng)域內(nèi)的高新技術(shù)的智慧隧道-隧道安全管理系統(tǒng)：
1、 實現(xiàn)人員進出自動登記/定位管理---替代原有進隧道翻牌的制度；（包括人員信息日常管理、進出記錄，定位信息、數(shù)據(jù)分析，存儲、報表打印等）
2、 實現(xiàn)車輛進出自動管理，包括進出登記，進出計數(shù)等；
3、 隧道危險氣體監(jiān)測，記錄，超閥值報警等；
4、 隧道內(nèi)外部語音實時通訊，通訊更快捷方便；
5、 24小時視頻監(jiān)控，可以實現(xiàn)1個月歷史記錄存儲，隨時查看；
6、 LED屏顯示或是電視墻顯示，顯示更形象更專業(yè)化； 遠程訪問管理，實時隨地，只要有網(wǎng)絡的地方，均可以查看當前隧道是施工的各安全信息
總體設計
1.1 網(wǎng)絡拓撲圖
圖1：聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡硬件架構(gòu)圖
1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
本系統(tǒng)總體規(guī)劃按照省監(jiān)控中心—路段管理處—站/隧道所的三級管理模式系統(tǒng)架構(gòu)。
圖1：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
系統(tǒng)采用路段管理處—〉站/隧道所的管理模式。路段管理處負責所轄區(qū)域所有高速的(包括隧道)監(jiān)控管理，兼?zhèn)渌淼拦芾硭到y(tǒng)所有功能，完成對外場設備采集的數(shù)據(jù)進行分析、異常情況處理、圖像監(jiān)視、下發(fā)控制指令合理誘導交通流以及系統(tǒng)日常運行維護等工作，同時對全線的交通數(shù)據(jù)等信息進行匯總、統(tǒng)計、打印。站/隧道所負責所管理隧道監(jiān)控，完成隧道交通監(jiān)控、通風、照明、消防、火災、環(huán)境監(jiān)測等管理功能。
1.3數(shù)據(jù)鏈路圖
圖2：聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈路結(jié)構(gòu)圖
本系統(tǒng)采用統(tǒng)一協(xié)議的數(shù)據(jù)交換平臺實現(xiàn)各級監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控信息交換和數(shù)據(jù)共享同步。各級數(shù)據(jù)交換平臺之間：上下級、平級數(shù)據(jù)交換平臺采用松散的連接方式，連接定義在模塊鏈接表中定義。只要定義了兩個數(shù)據(jù)交換平臺之間的連接，此兩個數(shù)據(jù)交換平臺即可進行數(shù)據(jù)交換。省中心數(shù)據(jù)交換平臺與所有監(jiān)控分局數(shù)據(jù)交換平臺連接;監(jiān)控分局數(shù)據(jù)交換平臺與本區(qū)域內(nèi)所有站數(shù)據(jù)交換平臺連接。數(shù)據(jù)交換采用最短線路的原則通過數(shù)據(jù)交換平臺達到相應目的模塊。
1.4 功能結(jié)構(gòu)圖
本系統(tǒng)主要功能是采集高速公路外場設備的交通數(shù)據(jù)以及實時路面數(shù)據(jù)，將采集的數(shù)據(jù)以模擬地圖形式友好形象的展示;并可通過分析處理實時數(shù)據(jù)對其車輛進行交通誘導。同時系統(tǒng)提供后臺管理功能，可對系統(tǒng)外場設備、系統(tǒng)基本信息以及系統(tǒng)用戶進行配置與管理。
聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖
系統(tǒng)功能
2.1 數(shù)據(jù)采集服務
2.1.1功能概述
數(shù)據(jù)采集服務負責采集路網(wǎng)主線外場監(jiān)控設備(包括交通、環(huán)境、氣象等)及隧道控制設備的數(shù)據(jù)參數(shù)和設備工作狀態(tài)。
采集服務由多個設備采集服務模塊組成，各個模塊獨立運行互不干擾。每個采集服務主要包括3大通用模塊：通信模塊、設備協(xié)議通信模塊、日志記錄模塊。 通信模塊：負責與客戶端程序進行數(shù)據(jù)交互。接受用戶操作指令并通過設備。
協(xié)議通信模塊對外場設備下發(fā)協(xié)議指令;同時外場設備應答后將處理完成的數(shù)據(jù)通過該模塊回復給客戶端程序進行展示。
設備協(xié)議通信模塊：負責將用戶操作指令與設備協(xié)議指令相互轉(zhuǎn)換工作，并處理對外場設備的發(fā)送和接受指令訂閱事件。
日志記錄模塊：負責記錄發(fā)送和接受的設備協(xié)議指令以及系統(tǒng)異常消息，并以文本的形式保存至本地硬盤。
VD類：車輛檢測器(VD)、視頻車輛檢測器(VVD)、微波車輛檢測器(MTD)
CMS類：大型情報板(CMS)、限速標志(CSLS)、雙基色信息屏(XP)、琥珀色信息屏(XXP)、小型情報板(SCMS)
CoVi類：一氧化碳能見度檢測器(COVI)
LiLo類：光強檢測器(LILO)
Wd類：氣象檢測器(WD)
Wsd類：風速風向檢測器(WSD)
設備狀態(tài)類：上述各類設備的狀態(tài)
2.2視頻管理子系統(tǒng)
2.2.1功能概述
視頻監(jiān)控子系統(tǒng)可實現(xiàn)編碼器、硬盤錄像、流媒體三種視頻瀏覽方式的集成，并能互為冗余備份，在其中某種方式失效的情況下，另外的瀏覽方式可及時補救。監(jiān)控系統(tǒng)可實現(xiàn)局域網(wǎng)及無線3G網(wǎng)兩種視頻數(shù)據(jù)上傳方式的集成，并能互有冗余備份，在局域網(wǎng)方式失效的情況下，無線3G網(wǎng)方式能及時補救。
無線視頻監(jiān)控是利用3G無線網(wǎng)絡傳輸視頻的一種方式。所謂無線可分兩個方面解釋：前端攝像機采用無線監(jiān)控采集終端(車載監(jiān)控終端);后臺進行網(wǎng)絡的監(jiān)控數(shù)據(jù)分發(fā)，完全兼容現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)視頻源;而監(jiān)控終端則支持PDA(手持式終端)及普通的INTERNET網(wǎng)絡計算機終端。它不受制傳統(tǒng)的有線監(jiān)控系統(tǒng)線纜困繞，也無地域的限制。更無須漫長的施工周期及高昂的建設投資，不影響現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)的正常運行。
2.3無線視頻監(jiān)控
2.3.1構(gòu)成體系
無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成從大方向講可以分為三個部分：
無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的前端：車載機
車載機可以接不同數(shù)量的CDMA模塊，可以是1到4不同等級，不同數(shù)量的模塊采集的圖像質(zhì)量也不盡相同。模塊越多，則圖像質(zhì)量越高，當然也需要越高的主機進行視頻壓縮。利用它來把非固定外場的圖像傳回到監(jiān)控管理中心。
無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的管理后臺：分發(fā)服務器
接收外場無線視頻監(jiān)控采集終端發(fā)送過來的圖像，同時把現(xiàn)有的監(jiān)控圖像進行數(shù)字化，并在網(wǎng)絡上分發(fā)到不同的監(jiān)控客戶端。
無線視頻監(jiān)控的監(jiān)控終端：PDA
裝有視頻功能軟件的PDA終端設備。
2.3.2監(jiān)控終端功能
監(jiān)控終端的功能主要包括： 1、圖像監(jiān)控功能 2、監(jiān)控頻道切換功能 3、監(jiān)控外場切換功能 4、用戶認證管理功能 5、無地域瀏覽監(jiān)控圖像
方案模式
數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)
可稱之為部分無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)解決方案，以對現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)進行數(shù)字化、網(wǎng)絡化。在于豐富監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控終端，并提供了監(jiān)控的高安全性。
在現(xiàn)有的監(jiān)控中心再加上一個分發(fā)服務器，從矩陣的輸出口把視頻源接入到服務器，此時只要服務器有固定的IP地址，就可以實現(xiàn)對現(xiàn)有監(jiān)控圖像的網(wǎng)絡分發(fā)。
移動式無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)
利用可移動的視頻采集終端，對不同的臨時監(jiān)控需求點作出監(jiān)控?？梢苿拥囊曨l采集終端由于監(jiān)控點不固定，因此，它必須利用無線公網(wǎng)作為監(jiān)控數(shù)據(jù)的傳輸網(wǎng)絡，例如CDMA、3G網(wǎng)絡。也正是因為它的監(jiān)控點不固定，故稱為移動式無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)。
完整的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)
系統(tǒng)可以兼容現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)，同時配備車載監(jiān)控采集終端，監(jiān)控中心管理系統(tǒng)，PDA監(jiān)控終端等等各種設備。
