廣深港客專福田站基坑視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計和應(yīng)用

王洪戰(zhàn)

(中鐵隧道勘測設(shè)計院有限公司，天津 300133)

廣深港客專福田站基坑視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計和應(yīng)用

王洪戰(zhàn)?

(中鐵隧道勘測設(shè)計院有限公司，天津 300133)

為了保障廣深港客運專線深圳福田站的施工安全，提出了建設(shè)福田站基坑綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)。本文從系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境、體系結(jié)構(gòu)、物理結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)功能、數(shù)據(jù)庫等方面進行了闡述，設(shè)計并實現(xiàn)了基坑視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

客運專線；視頻監(jiān)控系統(tǒng)；安全預(yù)警

1 引 言

隨著社會的不斷進步，安全生產(chǎn)的概念已經(jīng)深入人心，人們對安全生產(chǎn)的要求也越來越高。在事故多發(fā)的建筑行業(yè)，如何保證施工人員的人身安全，以及工地的建筑材料、設(shè)備等財產(chǎn)的保全是施工單位、建設(shè)方、監(jiān)理等關(guān)心的頭等大事。

由于廣深港客運專線深圳福田站施工環(huán)境的限制，設(shè)備、材料的安全管理不完善及部分員工的自我防護意識的薄弱，對基坑的安全順利開挖帶來了挑戰(zhàn)。為了實現(xiàn)一流的客運專線現(xiàn)場施工管理水平，必須采取先進、適合的信息化技術(shù)手段，對福田站的開挖、施工建設(shè)過程以及突發(fā)事件處理實現(xiàn)全過程可視化監(jiān)控、數(shù)據(jù)安全預(yù)警與統(tǒng)一協(xié)調(diào)指揮。為了建筑工地安全管理進一步完善，將監(jiān)控技術(shù)引入施工現(xiàn)場顯得尤為重要。基坑視頻監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對福田站基坑施工情況的實時視頻監(jiān)控，實現(xiàn)視頻圖像信息、施工現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)信息的有機聯(lián)動。這樣就可以保證施工安全，提高施工建設(shè)效率，實現(xiàn)現(xiàn)代化的客運專線的施工管理目標。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

本系統(tǒng)的開發(fā)遵循多層服務(wù)架構(gòu)開發(fā)技術(shù)路線，體系結(jié)構(gòu)采用Web瀏覽器/服務(wù)器(Browser/Server，簡稱B/S)以及客戶端/服務(wù)器(Client/Server，簡稱C/S)相結(jié)合的模式，采用的操作系統(tǒng)為Linux；開發(fā)工具為Microsoft Visual studio.NET 2008；GIS軟件平臺統(tǒng)一采用了美國ESRI公司的產(chǎn)品，包括ArcSDE 9.2、ArcGISServer 9.2、ArcEngine等；數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、視頻中心服務(wù)器、網(wǎng)關(guān)服務(wù)器以及數(shù)據(jù)接入服務(wù)器采用的是Windows XP中文版；數(shù)據(jù)庫采用SQL Server 2005。

2.2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

福田站基坑視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一項復(fù)雜的綜合集成計算機系統(tǒng)工程，其涉及信息資源、技術(shù)、組織機構(gòu)等組成要素，關(guān)鍵任務(wù)是通過對空間數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的集成、融合與再處理實現(xiàn)基于空間位置的集成應(yīng)用于服務(wù)，建立面向福田站基坑整個施工期間的綜合監(jiān)控及監(jiān)測數(shù)據(jù)管理與安全預(yù)警系統(tǒng)。

軟件功能采用模塊化開發(fā)，各類數(shù)據(jù)資源統(tǒng)一存儲在數(shù)據(jù)庫中，并支持元數(shù)據(jù)方位功能。系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)采用分層劃分的模式，各層相互獨立又互為支撐，系統(tǒng)核心功能的實現(xiàn)由網(wǎng)絡(luò)與通信平臺、數(shù)據(jù)平臺、應(yīng)用支撐平臺和綜合應(yīng)用來完成。其體系機構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖

2.3 系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)

基坑視頻監(jiān)控系統(tǒng)由現(xiàn)場監(jiān)控中心、前端視頻采集點、監(jiān)控中心、遠端監(jiān)控用戶終端設(shè)備構(gòu)成。其中監(jiān)控中心配備了大屏、應(yīng)急通信電話、操作終端等設(shè)備，并通過數(shù)字微波通信網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)相連。系統(tǒng)的物理機構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)

2.4 系統(tǒng)功能設(shè)計

廣深港客運專線深圳福田站基坑視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能包括安全監(jiān)控與預(yù)警、監(jiān)測信息管理、在線視頻監(jiān)控與訪問、信息管理與發(fā)布等，如圖3所示。

圖3 福田站基坑視頻監(jiān)控功能示意圖

系統(tǒng)的核心應(yīng)用功能是施工期間的視頻監(jiān)控和數(shù)據(jù)安全監(jiān)控與預(yù)警，其功能如圖4所示。

圖4 福田站基坑綜合監(jiān)控系統(tǒng)功能應(yīng)用示意圖

(1)視頻監(jiān)控

監(jiān)控中心集成了對施工期間的工程進度、工地現(xiàn)場的各種移動設(shè)備(龍門吊、機車、車輛等)、固定設(shè)施(現(xiàn)場各種材料、電力設(shè)施等)、施工環(huán)境(自然環(huán)境、鋼筋加工區(qū)等)實時狀態(tài)等的監(jiān)測，在福田站電子地圖上實現(xiàn)對各類狀態(tài)、安全、異常信息的實時動態(tài)監(jiān)控功能。

(2)數(shù)據(jù)安全預(yù)警管理

對采集的數(shù)據(jù)采用一定的方法進行預(yù)處理，對超限的數(shù)據(jù)提出警報，并進行分析和解釋，并將預(yù)警信息及時通過手機短信的方式發(fā)給建設(shè)方及相關(guān)方負責人。對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)，采用合適的模型方法，對基坑開挖過程中相關(guān)監(jiān)測量進行短期或長期預(yù)報，從而分析對基坑本身的安全狀況進行預(yù)警。

3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計

空間數(shù)據(jù)是有關(guān)位置、專題特征及時間信息符號記錄。廣深港客運專線福田站監(jiān)控中心空間數(shù)據(jù)庫是整個福田站綜合監(jiān)控系統(tǒng)業(yè)務(wù)信息的基礎(chǔ)。根據(jù)不同的數(shù)據(jù)用途和來源，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫主要包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫表和多媒體數(shù)據(jù)庫表。

(1)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫表

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要是基坑開挖過程中的各項監(jiān)測數(shù)據(jù)，包括連續(xù)墻墻頂(身)的水平位移、基坑外地表沉降、建筑物沉降及水平位移、坑外水、土壓力、混凝土支撐內(nèi)力、鋼筋軸力等監(jiān)測數(shù)據(jù)。通過在連續(xù)墻內(nèi)部預(yù)先埋入監(jiān)測元器件，在基坑開挖的過程中，在基坑現(xiàn)場安裝自動采集儀就能實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動采集，然后利用CDMA網(wǎng)絡(luò)，可以實時的將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳入本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中。

每個數(shù)據(jù)庫表包含的字段有預(yù)警狀態(tài)、測點編號、初始值、監(jiān)測時間、本次最大值、最大累計值以及最大變化速率。

(2)多媒體數(shù)據(jù)庫表

主要包括基坑內(nèi)外的視頻錄像、聲音數(shù)據(jù)、圖片資料以及各種固定設(shè)施、移動設(shè)備、車輛、龍門吊的圖片信息等。將施工現(xiàn)場錄像存檔、提供事故分析依據(jù)，以及進行安全預(yù)警或應(yīng)急救援等。

4 系統(tǒng)實現(xiàn)及應(yīng)用

根據(jù)施工環(huán)境及地形的需要，監(jiān)控攝像機由300萬像素高清球形攝像機、主動紅外激光一體化攝像機構(gòu)成。高速球形攝像機布設(shè)在基坑?xùn)|西兩側(cè)，每側(cè)每隔100 m設(shè)置1臺攝像機，共計22臺，實現(xiàn)對基坑施工區(qū)域的交叉覆蓋。基坑?xùn)|、西兩側(cè)每隔500 m各設(shè)置1臺主動紅外激光一體化攝像機，共計6臺，滿足夜間監(jiān)控條件下的可視要求。隨著基坑的開挖，在基坑的第一道混凝土支撐上布設(shè)攝像頭，實現(xiàn)對基坑內(nèi)的實時監(jiān)控。監(jiān)控攝像機的分布示意圖如圖5所示。

圖5 福田站基坑高速球分布示意圖

視頻網(wǎng)絡(luò)完成前端采集圖像與監(jiān)控中心之間的圖像傳送。無線數(shù)字微波設(shè)備負責將采集系統(tǒng)采集的信息傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。

監(jiān)控中心的設(shè)備由引用服務(wù)器、存儲服務(wù)器、視頻轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器、硬盤錄像機、圖像編碼器設(shè)備、大屏顯示系統(tǒng)、三層路由交換系統(tǒng)、防火墻設(shè)備、UPS電源設(shè)備構(gòu)成。

本系統(tǒng)目前已投入到廣深港客運專線福田站的施工過程中，在日常數(shù)據(jù)監(jiān)測與預(yù)警、數(shù)據(jù)的共享發(fā)布、基坑實時監(jiān)控等方面起到了較大作用。基坑視頻監(jiān)控系統(tǒng)主界面如圖6所示。

圖6 福田站基坑視頻監(jiān)控系統(tǒng)主界面

5 結(jié) 語

通過對福田站基坑視頻監(jiān)控系統(tǒng)的初步設(shè)計，實現(xiàn)了對福田站基坑實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)安全預(yù)警管理等功能。系統(tǒng)通過搭建好的無線平臺和Internet實現(xiàn)遠程視頻監(jiān)控，無論身在何地，只需一臺電腦，便可實現(xiàn)對現(xiàn)場的實時監(jiān)控以及實時掌握工程本身質(zhì)量及人員的安全。

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[5] 李振華.圖像通信與監(jiān)控系統(tǒng)[M].北京:中國鐵道出版社，1994

Design and Application Futian Station Foundation Video Monitoring System of Guangzhou－Shenzhen－Hong Kong Passenger Dedicated Line

Wang HongZhan
(China Railway Tunnel Survey＆Design Institute Co.，Ltd.Tianjin 300133，China)

To protect the Futian station construction safety of Guangzhou－Shenzhen－Hong Kong passenger dedicated line，it is necessary to construction integrated video monitoring system.In this paper，system development environment，system architecture，physical architecture，system functions，database and other aspects are described.designed and implemented the video monitoring system.

Passenger dedicated line；Video monitoring system；Security alert

1672－8262(2010)06－64－03

P208

B

2010—06—13

王洪戰(zhàn)(1983—)，男，助理工程師，碩士研究生，主要從事地鐵測量及監(jiān)測工作。