建筑工地無線監(jiān)控系統(tǒng)及其設(shè)計

施登峰

摘要：本文旨在通過應(yīng)用發(fā)達的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和先進的計算機技術(shù)，建立遠程安全監(jiān)控系統(tǒng)管理建筑工地，加強建筑工地施工現(xiàn)場安全防護管理，實時監(jiān)測施工現(xiàn)場安全生產(chǎn)措施的落實情況，對施工操作工作面上的各安全要素實施有效監(jiān)控，隨時將上述各類信息提供給相關(guān)單位監(jiān)督管理，及時消除施工安全。

關(guān)鍵詞：建筑工地；監(jiān)控；無線網(wǎng)絡(luò)；施工

中圖分類號：TN948.6 文獻標識碼：A 文章編號：1674—3024（2016）11—241—03

前言

建筑工地屬于環(huán)境復(fù)雜，人員復(fù)雜的區(qū)域，很難通過人員巡防來管理工地。然而建筑工地施工人員的人身安全，工地的建筑材料、財產(chǎn)設(shè)備等安全是施工單位管理者關(guān)心的頭等大事，建筑的施工質(zhì)量、施工進度、更是建筑單位關(guān)心的問題。考慮到設(shè)備及人員的安全，一套有效的現(xiàn)場及遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以讓管理者了解到現(xiàn)場的施工進度，可以遠程監(jiān)控現(xiàn)場的施工操作過程，和現(xiàn)場用料的安全。但是由于工地環(huán)境特殊，監(jiān)控設(shè)備要隨著工地建設(shè)的進度去改變監(jiān)控位置，有線監(jiān)控很難解決移動工地的監(jiān)控問題，因此通過無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)非常有必要。

1系統(tǒng)設(shè)計目標

首先要了解在建筑工地各方的需求，例如項目負責人需要在辦公室進行遠程監(jiān)控，實時監(jiān)控工地施工現(xiàn)狀，現(xiàn)場施工動態(tài)信息要即時反饋，及時掌握。

建筑公司要在總部進行工地的實時監(jiān)控，保證施工工地各項操作按照規(guī)范指標進行。需要通過遠程實時監(jiān)控在第一時間內(nèi)掌握施工動態(tài)，對施工難點或設(shè)計欠妥之處及時進行監(jiān)管，隨時合理調(diào)配人員到位。需要通過遠程實時監(jiān)控，宏觀調(diào)整工地施工規(guī)劃。

安監(jiān)局需要在辦公室對建筑工地進行實時監(jiān)控，保證建筑工地的施工安全，通過遠程實時監(jiān)控提高服務(wù)管理水平，實現(xiàn)預(yù)控目標，通過遠程監(jiān)控，合理安排抽巡查計劃，使監(jiān)管更具實效性與針對性，對文明、標化工地評定作出客觀判斷。

開發(fā)商需要隨時隨地了解工地施工情況，工地施工進展情況，并要及時掌握工地在建項目的質(zhì)量安全情況；還需要在銷售部門進行遠程視頻演示將施工實況展現(xiàn)于客戶面前，向客戶展現(xiàn)工地的建設(shè)規(guī)劃和進度，達到一個宣傳效果，使整體計劃能夠合理制定。

因此本系統(tǒng)要實現(xiàn)以下目標：

（1）通過攝像機隨時監(jiān)控建筑工地現(xiàn)場的狀況。

（2）拆裝方便，可隨時布置于新工地。（可重復(fù)使用性強）

（3）對特殊車輛進行視頻監(jiān)視。

（4）可在任何一臺能夠連接公網(wǎng)的電腦上監(jiān)控多個監(jiān)控點的信息，實現(xiàn)全方位監(jiān)視。

（5）通過鏡頭及云臺，對現(xiàn)場的部分細節(jié)進行縮放檢視。

（6）錄制現(xiàn)場監(jiān)視情況，隨時檢索回放，杜絕危險事故及非法盜竊等行為，減少工地物資損失。

（7）系統(tǒng)配備紅外燈，能夠在夜間、強光等惡劣狀況下正常工作。

考慮到建筑工地監(jiān)控環(huán)境的特殊性，因建筑工地對布線帶來很多的不便，如果全部進行基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架設(shè)比較困難，故需要對所有需要監(jiān)控的地點，采用無線網(wǎng)絡(luò)進行全方位的監(jiān)控。

2系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)分為前端設(shè)備連接部分，工地無線傳輸部分，整個網(wǎng)絡(luò)傳輸部分，監(jiān)控中心部分等。

2.1前端部分

前端主要由監(jiān)控攝像機、無線傳輸設(shè)備、以及整個前端的避雷、安裝支架和基礎(chǔ)設(shè)施組成；前端連接圖如圖A所示。

2.2工地無線傳輸部分

工地無線傳輸主要采用數(shù)字微波信號與WIFI無線傳輸相結(jié)合的無線傳輸方式。系統(tǒng)的傳輸鏈路采用5.8G無線網(wǎng)橋進行傳輸；

微波無線傳輸?shù)脑恚罕O(jiān)控前端采用模擬攝像機接入網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器（DVS）網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器把采集的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過微波發(fā)射器（無線網(wǎng)橋）發(fā)射數(shù)字信號到微波接收機上。微波接收端收到數(shù)字信號，通過交換機傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)上。

系統(tǒng)采用點對多點的解決方案，即：一個接受的網(wǎng)橋可以接受多個發(fā)射網(wǎng)橋傳回來的信息。在工地中有光纖接入處做工地的信號采集匯總中心，來做一對四的連接，工地中每個監(jiān)控點處都有一臺攝像機，攝像機通過視頻線與視頻服務(wù)器連接，最后視頻服務(wù)器再通過一根網(wǎng)線直接連接到無線網(wǎng)橋上。監(jiān)控中心處同樣放置N臺無線網(wǎng)橋，外接一根全向天線，來接收M方位4個監(jiān)控點處網(wǎng)橋傳回的監(jiān)控信息。工地信號采集匯總中心接收的4×N路監(jiān)控圖像通過租用運營商的nM光纖（根據(jù)項目實際點來計算上行帶寬的大小），上傳到互聯(lián)網(wǎng)。請參考傳輸連接圖B.

值得注意的是：工地信號采集匯總中心應(yīng)選擇在工地的無遮擋的制高點，而且要保障每個監(jiān)控點到監(jiān)控中心的鏈路都是暢通無遮擋的。如果監(jiān)控點到監(jiān)控中心的鏈路都有遮擋，嚴重影響無線信號的傳輸。

2.3整個網(wǎng)絡(luò)傳輸部分

工地信號采集匯總中心通過無線網(wǎng)橋接收到工地各個監(jiān)控點的數(shù)字信號后，通過光纖接到互聯(lián)網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)上的視高運營平臺會找到監(jiān)控數(shù)字信號，進行轉(zhuǎn)發(fā)，把監(jiān)控數(shù)字信號轉(zhuǎn)發(fā)到全國各地的客戶端電腦上，監(jiān)控方登陸客戶端便可進行遠程集中監(jiān)控。（通過ADSL接入便可以實現(xiàn)遠程實時監(jiān)控。）

整個網(wǎng)絡(luò)傳輸示意圖如圖

2.4監(jiān)控中心部分

監(jiān)控指揮中心是整個系統(tǒng)的控制、圖像顯示、圖像錄像中心，監(jiān)控中心能向指揮調(diào)度人員提供全面的、清晰的、可操作的、可錄制、可回放的現(xiàn)場實時圖像。

本系統(tǒng)的監(jiān)控指揮中心可以在建筑公司辦公室，安監(jiān)局辦公室等等遠離建筑工地的地方。監(jiān)控中心只需接入2M的ADSL帶寬便可實現(xiàn)流暢的遠程監(jiān)控，接入8M的ADSL帶寬，便可實現(xiàn)流暢的36畫面瀏覽。可以在監(jiān)控中心接VGA拼接屏，不需要矩陣或者電視墻，直接使用VGA數(shù)字信號拼接屏（有拼接屏處理器）。實現(xiàn)方式簡單，效果良好，占用空間小。（監(jiān)控中心只需一臺指揮終端，需要上墻的可以買拼接屏。還可以通過語音對講功能在工地擴音進行遠程指揮施工。）

監(jiān)控中心通過遠端紅外攝像機隨時隨地監(jiān)控建筑工地現(xiàn)場的狀況，并且可在任何一臺能夠連接公網(wǎng)的電腦上監(jiān)控多個監(jiān)控點的信息，實現(xiàn)全方位監(jiān)視。錄制現(xiàn)場監(jiān)視情況，隨時檢索回放，杜絕危險事故及非法盜竊等行為，減少工地物資損失。

2.5系統(tǒng)拓撲圖

整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為，前端（工地采用無線傳輸）中間經(jīng)過視高平臺進行信號收集轉(zhuǎn)發(fā)，末端（監(jiān)控端）可以進行遠程視頻集中監(jiān)控操作。整個系統(tǒng)拓撲圖如下圖D所示

2.6系統(tǒng)施工布局

因為環(huán)境特殊，系統(tǒng)對硬件的要求是：監(jiān)控攝像機能夠在夜間、強光等惡劣狀況下正常工作。所以工地監(jiān)控系統(tǒng)要配備：防爆、防雷、防水護罩，應(yīng)急供電系統(tǒng)，攝像機部分采用低照度寬動態(tài)攝像機，智能球機，變焦變倍一體機（具體以實際情況為準）。

安裝的部分規(guī)則：

①塔吊部分：塔吊前端由網(wǎng)橋發(fā)射器加網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器及一體化勻速球機組成，球機的485云臺控制線及視頻線直接接入網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)即完成塔吊攝像機的連接部分。通過鏡頭的變焦變倍及云臺的隨意轉(zhuǎn)向，對現(xiàn)場的部分細節(jié)進行縮放檢視。居高臨下，對工地全方位實施監(jiān)控。

②地面部分：地面部分的攝像機如果離信號采集匯總中心較近，可以直接通過視頻線連接至監(jiān)控中心的網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器。鑒于建筑施工工地揚塵比較嚴重，建議在所有攝像機上都裝球罩來保護設(shè)備。

③外圍部分：建議分別裝在建筑工地的東、南、西、北四個地點。

④門口監(jiān)控：對各種工程車輛進行視頻監(jiān)視。

方案系統(tǒng)施工平面圖如下圖F監(jiān)控點安裝參考（可根據(jù)工地的實際情況去安裝監(jiān)控探頭）

3系統(tǒng)預(yù)期

綜上所述，遠程安全監(jiān)控系統(tǒng)將計算機網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)、視頻壓縮技術(shù)、決策支持系統(tǒng)等現(xiàn)代高技術(shù)融為一體，幫助安全監(jiān)管部門、監(jiān)理單位和施工單位及時掌握安全管理、文明施工及治安管理狀況，對違章作業(yè)人員以威攝作用，有效促進施工現(xiàn)場提高安全文明施工水平，從而極大的提高建設(shè)工程安全生產(chǎn)的監(jiān)督水平和工作效率。因此，加強遠程監(jiān)控的建設(shè)和管理，對于提升建筑施工安全生產(chǎn)管理具有重要的意義。

系統(tǒng)的前端實施考慮到了工地施工的復(fù)雜性。前端均采用無線設(shè)備，免去了安裝布線的麻煩：設(shè)備可安裝于施工高處（如塔吊），從而可對整個施工現(xiàn)場起到有效的監(jiān)控作用；

同時針對從建筑工地管理處來講：管理人員不用時刻在工地現(xiàn)場監(jiān)管工程實施情況。管理處一般位于施工現(xiàn)場附近，通過接收設(shè)備，管理人員隨時隨地觀看到工地的實際施工情況，人員活動情況；同時因終端設(shè)備安裝在高處，監(jiān)控范圍廣，管理部門可提前預(yù)知危險信號，從而極大減少和避免工地事故發(fā)生。

而且從工程監(jiān)理部門來講：監(jiān)理處人員無需時刻在工地對所有施工現(xiàn)場因素進行直接管控，同工地管理部門一樣，可直接通過電腦、手機等設(shè)備，隨時隨地看到工地的實際操作情況；

最后從監(jiān)控管理來看：管理平臺對不同級別的訪問者設(shè)置相應(yīng)的不同訪問權(quán)限。如施工監(jiān)管總部人員可以對下面每個工地情況進行監(jiān)控；工地負責人只能對自己負責的相應(yīng)工地進行監(jiān)控無權(quán)觀看其他工地情況。監(jiān)控權(quán)限、錄像、截圖、下載、回放，云臺控制等權(quán)限管理，保障了監(jiān)控信息的安全，對工地的管理和控制以及安全提供了極大的便利。