廣深港客運(yùn)專線福田站基坑視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用

王洪戰(zhàn)

(中鐵隧道勘測設(shè)計(jì)院有限公司,天津 300133)

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 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,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 ArcSDE9.2、ArcGISServer9.2、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。

1.2 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(xiàng)復(fù)雜的綜合集成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程,涉及到信息資源、技術(shù)、組織機(jī)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(shí)現(xiàn)基于空間位置的集成應(yīng)用,建立面向福田站基坑整個(gè)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(dú)立又互為支撐,系統(tǒng)核心功能的實(shí)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。其體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

1.3 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(diǎn)、監(jiān)控中心、遠(yuǎn)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)的物理結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1.4 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

廣深港客運(yùn)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)。

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2 系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)

圖3 福田站基坑視頻監(jiān)控功能示意

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

(1)視頻監(jiān)控

監(jiān)控中心集成了對施工期間的工程進(jìn)度,工地現(xiàn)場的各種移動(dòng)設(shè)備(龍門吊、機(jī)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(shí)時(shí)狀態(tài)等的監(jiān)測,在福田站電子地圖上實(shí)現(xiàn)對各類狀態(tài)、安全、異常信息的實(shí)時(shí)動(dòng)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(jìn)行預(yù)處理,對超限的數(shù)據(jù)提出警報(bào),并進(jìn)行分析和解釋,并將預(yù)警信息及時(shí)通過手機(jī)短信的方式發(fā)給建設(shè)方及相關(guān)方負(fù)責(zé)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(jìn)行短期或長期預(yù)報(bào),對基坑本身的安全狀況進(jìn)行預(yù)警。

2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

空間數(shù)據(jù)是有關(guān)位置、專題特征及時(shí)間信息符號記錄。廣深港客運(yùn)專線福田站監(jiān)控中心空間數(shù)據(jù)庫是整個(gè)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,可以將其分為二類。

(1)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

主要是基坑開挖過程中的各項(xiàng)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)。

(2)多媒體數(shù)據(jù)

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(dòng)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(jìn)行安全預(yù)警或應(yīng)急救援等。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用

高速球形攝像機(jī)設(shè)備設(shè)置在基坑?xùn)|西兩側(cè),每側(cè)每隔100 m設(shè)置1臺攝像機(jī),共計(jì)22臺,實(shí)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(dòng)紅外激光一體化攝像機(jī),共計(jì)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(shí)現(xiàn)對基坑內(nèi)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。高速球形攝像機(jī)的分布示意如圖5所示。

圖5 福田站基坑高速球形攝像機(jī)分布示意

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(fù)責(zé)將采集系統(tǒng)采集到的信息傳輸?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(jī)、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(yùn)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(shí)時(shí)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

4 結(jié)束語

通過對福田站基坑視頻監(jiān)控系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了對福田站基坑實(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控,無論身在何地,只需一臺電腦,便可實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場的實(shí)時(shí)監(jiān)控。為了實(shí)時(shí)掌握工程本身質(zhì)量及人員的安全,綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的對于管理者來說是非常有必要的,對其他建筑工程具有一定的借鑒意義。

[1]賀 禮.移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電視技術(shù),2007,31(6)：59-61

[2]胡白燕.遠(yuǎn)程無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電腦知識與技術(shù),2009,5(22)：6196-6197

[3]凌 力.客運(yùn)專線綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)線路監(jiān)控技術(shù)方案研究[J].鐵道通信信號,2009,45(9)：47-50

[4]段軍旗,蔣丹.遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子科技大學(xué)學(xué)報(bào) ,2002,31(5)：523-528