廣深港客專福田站基坑視頻監控系統設計和應用

王洪戰

(中鐵隧道勘測設計院有限公司，天津 300133)

廣深港客專福田站基坑視頻監控系統設計和應用

王洪戰?

(中鐵隧道勘測設計院有限公司，天津 300133)

為了保障廣深港客運專線深圳福田站的施工安全，提出了建設福田站基坑綜合視頻監控系統。本文從系統開發環境、體系結構、物理結構、系統功能、數據庫等方面進行了闡述，設計并實現了基坑視頻監控系統。

客運專線；視頻監控系統；安全預警

1 引 言

隨著社會的不斷進步，安全生產的概念已經深入人心，人們對安全生產的要求也越來越高。在事故多發的建筑行業，如何保證施工人員的人身安全，以及工地的建筑材料、設備等財產的保全是施工單位、建設方、監理等關心的頭等大事。

由于廣深港客運專線深圳福田站施工環境的限制，設備、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。為了實現一流的客運專線現場施工管理水平，必須采取先進、適合的信息化技術手段，對福田站的開挖、施工建設過程以及突發事件處理實現全過程可視化監控、數據安全預警與統一協調指揮。為了建筑工地安全管理進一步完善，將監控技術引入施工現場顯得尤為重要。基坑視頻監控系統實現對福田站基坑施工情況的實時視頻監控，實現視頻圖像信息、施工現場監測數據信息的有機聯動。這樣就可以保證施工安全，提高施工建設效率，實現現代化的客運專線的施工管理目標。

2 系統設計

2.1 系統開發環境

本系統的開發遵循多層服務架構開發技術路線，體系結構采用Web瀏覽器/服務器(Browser/Server，簡稱B/S)以及客戶端/服務器(Client/Server，簡稱C/S)相結合的模式，采用的操作系統為Linux；開發工具為Microsoft Visual studio.NET 2008；GIS軟件平臺統一采用了美國ESRI公司的產品，包括ArcSDE 9.2、ArcGISServer 9.2、ArcEngine等；數據庫服務器、視頻中心服務器、網關服務器以及數據接入服務器采用的是Windows XP中文版；數據庫采用SQL Server 2005。

2.2 系統體系結構

福田站基坑視頻監控系統是一項復雜的綜合集成計算機系統工程，其涉及信息資源、技術、組織機構等組成要素，關鍵任務是通過對空間數據和業務數據的集成、融合與再處理實現基于空間位置的集成應用于服務，建立面向福田站基坑整個施工期間的綜合監控及監測數據管理與安全預警系統。

軟件功能采用模塊化開發，各類數據資源統一存儲在數據庫中，并支持元數據方位功能。系統的體系結構采用分層劃分的模式，各層相互獨立又互為支撐，系統核心功能的實現由網絡與通信平臺、數據平臺、應用支撐平臺和綜合應用來完成。其體系機構如圖1所示。

圖1 系統體系結構圖

2.3 系統物理結構

基坑視頻監控系統由現場監控中心、前端視頻采集點、監控中心、遠端監控用戶終端設備構成。其中監控中心配備了大屏、應急通信電話、操作終端等設備，并通過數字微波通信網絡和現場監控系統相連。系統的物理機構如圖2所示。

圖2 系統物理結構

2.4 系統功能設計

廣深港客運專線深圳福田站基坑視頻監控系統的功能包括安全監控與預警、監測信息管理、在線視頻監控與訪問、信息管理與發布等，如圖3所示。

圖3 福田站基坑視頻監控功能示意圖

系統的核心應用功能是施工期間的視頻監控和數據安全監控與預警，其功能如圖4所示。

圖4 福田站基坑綜合監控系統功能應用示意圖

(1)視頻監控

監控中心集成了對施工期間的工程進度、工地現場的各種移動設備(龍門吊、機車、車輛等)、固定設施(現場各種材料、電力設施等)、施工環境(自然環境、鋼筋加工區等)實時狀態等的監測，在福田站電子地圖上實現對各類狀態、安全、異常信息的實時動態監控功能。

(2)數據安全預警管理

對采集的數據采用一定的方法進行預處理，對超限的數據提出警報，并進行分析和解釋，并將預警信息及時通過手機短信的方式發給建設方及相關方負責人。對預處理后的數據，采用合適的模型方法，對基坑開挖過程中相關監測量進行短期或長期預報，從而分析對基坑本身的安全狀況進行預警。

3 系統數據庫設計

空間數據是有關位置、專題特征及時間信息符號記錄。廣深港客運專線福田站監控中心空間數據庫是整個福田站綜合監控系統業務信息的基礎。根據不同的數據用途和來源，系統數據庫主要包括基礎數據庫表和多媒體數據庫表。

(1)基礎數據庫表

基礎數據主要是基坑開挖過程中的各項監測數據，包括連續墻墻頂(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、混凝土支撐內力、鋼筋軸力等監測數據。通過在連續墻內部預先埋入監測元器件，在基坑開挖的過程中，在基坑現場安裝自動采集儀就能實現監測數據的自動采集，然后利用CDMA網絡，可以實時的將監測數據傳入本系統的數據庫中。

每個數據庫表包含的字段有預警狀態、測點編號、初始值、監測時間、本次最大值、最大累計值以及最大變化速率。

(2)多媒體數據庫表

主要包括基坑內外的視頻錄像、聲音數據、圖片資料以及各種固定設施、移動設備、車輛、龍門吊的圖片信息等。將施工現場錄像存檔、提供事故分析依據，以及進行安全預警或應急救援等。

4 系統實現及應用

根據施工環境及地形的需要，監控攝像機由300萬像素高清球形攝像機、主動紅外激光一體化攝像機構成。高速球形攝像機布設在基坑東西兩側，每側每隔100 m設置1臺攝像機，共計22臺，實現對基坑施工區域的交叉覆蓋。基坑東、西兩側每隔500 m各設置1臺主動紅外激光一體化攝像機，共計6臺，滿足夜間監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攝像頭，實現對基坑內的實時監控。監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

視頻網絡完成前端采集圖像與監控中心之間的圖像傳送。無線數字微波設備負責將采集系統采集的信息傳輸到監控中心。

監控中心的設備由引用服務器、存儲服務器、視頻轉發服務器、硬盤錄像機、圖像編碼器設備、大屏顯示系統、三層路由交換系統、防火墻設備、UPS電源設備構成。

本系統目前已投入到廣深港客運專線福田站的施工過程中，在日常數據監測與預警、數據的共享發布、基坑實時監控等方面起到了較大作用。基坑視頻監控系統主界面如圖6所示。

圖6 福田站基坑視頻監控系統主界面

5 結 語

通過對福田站基坑視頻監控系統的初步設計，實現了對福田站基坑實時監控、數據安全預警管理等功能。系統通過搭建好的無線平臺和Internet實現遠程視頻監控，無論身在何地，只需一臺電腦，便可實現對現場的實時監控以及實時掌握工程本身質量及人員的安全。

[1] 賀禮.移動視頻監控系統的設計與實現[J].電視技術，2007，31(6):59～61

[2] 胡白燕.遠程無線視頻監控系統設計[J].電腦知識與技術，2009，5(22):6196～6197

[3] 凌力.客運專線綜合視頻監控系統線路監控技術方案研究[J].鐵道通信信號，2009，45(9):47～50

[4] 段軍旗，蔣丹.遠程視頻監控系統的設計與實現[J].電子科技大學學報，2002，31(5):523～528

[5] 李振華.圖像通信與監控系統[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(1983—)，男，助理工程師，碩士研究生，主要從事地鐵測量及監測工作。