何江燕+陳勤富

【摘 要】 為全面加強呼鐵局待建和在建的鐵路隧道施工安全管理，本文研制了隧道施工安全管理監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)可對施工現(xiàn)場人員的安全進行實時監(jiān)控，提高工程施工的實時控制能力和規(guī)范化管理，并在八蘇木隧道進行了實地試驗，證明能取得較好的監(jiān)控效果。

【關(guān)鍵詞】 鐵路隧道 監(jiān)控 施工安全

1 引言

在隧道工程建設施工過程中，施工安全管理是施工單位、建設單位、建設管理部門、路局領(lǐng)導關(guān)注的重點。目前，隧道施工管理過程中基本上都是人工盯防，科技手段不多，管理缺乏實效。尤其是在施工人員管理、標準化作業(yè)管理、工程質(zhì)量及進度管理這幾方面的問題尤為突出。因此，隧道施工現(xiàn)場的視頻監(jiān)控和人員安全管理成為隧道施工安全管理的重要研究課題。鑒于我局新線建設項目的不斷增加，在建、待建的隧道數(shù)量很大，為了盡快提高施工現(xiàn)場的監(jiān)控和安全管理，本文研制了一種能自動監(jiān)測進出隧道和隧道內(nèi)人員的數(shù)量及具體人員信息、實時視頻監(jiān)控隧道內(nèi)施工狀況，提高施工單位的現(xiàn)場管理水平，并且通過網(wǎng)絡，建設單位和建設管理部門可隨時調(diào)看現(xiàn)場畫面和隧道內(nèi)施工人員的實時信息，并將發(fā)現(xiàn)的問題和處理意見通過網(wǎng)絡及時下發(fā)，施工單位通過網(wǎng)絡及時反饋整改措施和效果的系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)組成及原理

隧道施工安全管理監(jiān)控系統(tǒng)分為兩大子系統(tǒng)，隧道人員管理系統(tǒng)和無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

2.1 隧道人員管理系統(tǒng)

在隧道工程安全施工建設過程中，施工人員安全管理始終是各施工單位領(lǐng)導們關(guān)注的問題。從隧道施工實踐經(jīng)驗來看，控制施工人員在隧道中的出入，實時動態(tài)掌握隧道施工過程中人員的進出情況，準確掌握在隧道內(nèi)施工的人員，統(tǒng)計數(shù)據(jù)，推斷生產(chǎn)是否有序，人員是否到位，監(jiān)測檢驗人員工作是否正常，關(guān)鍵工作人員是否脫崗等，是保證人員施工安全的關(guān)鍵之一。

隧道人員管理系統(tǒng)是一種在隧道工程施工過程中能夠自動采集、統(tǒng)計人員出入數(shù)據(jù)的應用系統(tǒng)。其工作原理是在隧道出入口等重要位置安裝無線數(shù)據(jù)接收器，隧道內(nèi)工作人員隨身攜帶人員識別標識卡，人員識別標簽不斷地發(fā)射載有目標識別碼的無線電射頻信號，當工作人員進入到接收器讀取范圍內(nèi)，接收器接收到人員識別標簽發(fā)來的載波信號，經(jīng)過接收器接收處理后，將信號進行分析、處理，并通過CAN總線方式將信號發(fā)送到地面通信接口裝置，再轉(zhuǎn)換成RS232信號送給地面計算機，從而實現(xiàn)目標的自動化管理。

2.2 無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)

無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是利用安裝在隧道口、隧道內(nèi)掌子面附近的高清攝像頭，對施工隧道內(nèi)外進行實時全方位的現(xiàn)場監(jiān)視，使管理人員在控制室內(nèi)對所有監(jiān)控場所即將發(fā)生和所發(fā)生的重要事件了如指掌，并能迅速采取果斷措施加以處理，提高綜合防范和安全管理能力。隧道內(nèi)攝像頭到隧道口本地監(jiān)控端用無線微波傳輸，采集施工現(xiàn)場視頻數(shù)據(jù)以及對云臺和相機的控制指令信號。隧道口本地監(jiān)控端到外網(wǎng)接入點基于光纖傳輸，適用于跨地域，跨網(wǎng)絡的組網(wǎng)方式。在互聯(lián)網(wǎng)上的任何一臺電腦都可以根據(jù)其權(quán)限，通過隧道口本地監(jiān)控主機的IP地址，在遠程調(diào)看所有本地監(jiān)控端視頻監(jiān)控圖像資源和實時監(jiān)控畫面，并可通過視頻監(jiān)控軟件與隧道口監(jiān)控端交互文字信息和監(jiān)控畫面截圖。

3 系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

3.1 隧道人員管理系統(tǒng)的構(gòu)成

隧道人員管理系統(tǒng)由系統(tǒng)管理軟件和系統(tǒng)硬件兩大部分組成。隧道人員管理系統(tǒng)構(gòu)成如（圖1）所示。

3.2 系統(tǒng)管理軟件

3.2.1 主要功能

人員進出登陸功能：自動記錄所有進出隧道施工人員的出入時間，有利于管理人員準確、及時地掌握在隧道中施工人員的人數(shù)，便于及時發(fā)現(xiàn)問題，保證安全施工。

危險區(qū)域（特定區(qū)域）登陸功能：記錄進入危險區(qū)域的人員和時間，并同步在值班管理室的系統(tǒng)計算機和LED大屏上顯示，便于管理人員時刻掌握危險區(qū)域人員情況，保證施工人員安全。

日常管理功能：對于進出隧道的所有人員，進行工作超時、人員清點和考勤管理，實現(xiàn)隧道施工中的排班管理和專業(yè)化考勤等。

網(wǎng)絡查詢功能：隧道施工現(xiàn)場系統(tǒng)工控機能與互聯(lián)網(wǎng)連接，并設置固定 IP地址，在該機上有本系統(tǒng)數(shù)據(jù)發(fā)布網(wǎng)頁，機關(guān)人員可以通過輸入互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)址任意查詢隧道施工現(xiàn)場人員數(shù)據(jù)。隧道人員管理操作界面如（圖2）所示。

3.2.2 軟件程序

（1）數(shù)據(jù)收集程序分析。數(shù)據(jù)收集程序分析主要負責從隧道內(nèi)所有分站收集定位數(shù)據(jù)，然后把原始定位數(shù)據(jù)進行篩選分析，得出用戶所關(guān)心的隧道內(nèi)人員分布情況，或其它異?，F(xiàn)象。

（2）顯示界面控制程序。系統(tǒng)可以實時、同步、清晰的顯示隧道內(nèi)正在施工的人員姓名、工種、進入隧道時間及人員數(shù)目和特定區(qū)域的人員及數(shù)目。

3.3 無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計

3.3.1 軟件功能模塊（圖3）

3.3.2 軟件調(diào)試結(jié)果分析

（1）視頻播放模塊調(diào)試。通過防火墻，偵聽客戶端與視頻服務端連接狀態(tài)（58.18.101.45：80端口），客戶端接收視頻服務端視頻流，控件能實現(xiàn)視頻播放功能，視頻出現(xiàn)停頓或延遲狀態(tài)滿足無線傳輸要求。結(jié)果分析：視頻客戶端要實現(xiàn)的功能是接受視頻流并且實現(xiàn)播放功能。

（2）云臺控制模塊調(diào)試。通過防火墻，偵聽客戶端與云臺服務端連接狀態(tài)（58.18.101.45：80端口），客戶端接收云臺服務端反饋信息，判斷是否客戶端擁有控制權(quán)，并且動態(tài)提示客戶，配合服務端，很好的解決多個客戶端并發(fā)性問題。結(jié)果分析：云臺控制模塊要實現(xiàn)發(fā)送有權(quán)限的客戶端云臺控制指令，對無權(quán)限客戶端不允許發(fā)送控制指令和處理客戶端并發(fā)性問題。根據(jù)測試結(jié)果，可以看出云臺 “輪流控制，排隊等待” 控制機制可很好的解決客戶端并發(fā)性問題。而對獲得權(quán)限的云臺控制客戶端，能發(fā)送云臺控制指令，并在視頻播放模塊中可反映出相應的云臺操作。endprint

（3）系統(tǒng)功能實現(xiàn)與調(diào)試結(jié)果。通過各個功能模塊的調(diào)試，運行結(jié)果如圖4所示，可看出ActiveX控件嵌入在IE瀏覽器里，并且ActiveX控件整合了各個客戶端模塊的功能，且模塊之間能協(xié)調(diào)工作；該控件還實現(xiàn)了視頻展播功能、云臺控制功能、并發(fā)性處理功能、界面友好等功能。

4 結(jié)語

4.1 系統(tǒng)的技術(shù)特點

（1）易于實現(xiàn)。本系統(tǒng)架構(gòu)于Internet之上，適用于目前PC機上最為普及的Windows操作平臺。通過將ActiveX控件嵌入Web瀏覽器，不必安裝任何客戶端軟件即可實現(xiàn)視頻圖像的遠程監(jiān)控，使監(jiān)控瀏覽范圍達到最廣。在數(shù)據(jù)傳輸過程中完全實現(xiàn)數(shù)字化，易于實現(xiàn)在遠程網(wǎng)絡和復雜的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)中傳輸。組網(wǎng)簡單，只要具備局域網(wǎng)平臺，用網(wǎng)線就可實現(xiàn)設備間的物理連接，具備TCP/IP協(xié)議就可完成監(jiān)控組網(wǎng)。

（2）節(jié)省資源。本系統(tǒng)兼容于以往的傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)，只需增加視頻服務器之外，不再需要添加其它任何硬件便可實現(xiàn)監(jiān)控管理，可以充分利用現(xiàn)有的資源。

（3）擴展靈活。本系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮哪K化設計，不僅程序開發(fā)方便，而且便于實現(xiàn)整個系統(tǒng)的模塊化管理，可根據(jù)實際需要隨時增加、減少或替換功能組件，既提高了系統(tǒng)的靈活性和擴展性，也降低了系統(tǒng)集成的困難和成本。同時，也便于更新安全軟件，快捷提升系統(tǒng)的防護性能。支持遠程控制，管理較簡單，容易實現(xiàn)系統(tǒng)的擴容和改造。

4.2 系統(tǒng)的發(fā)展前景

隧道施工安全管理監(jiān)控系統(tǒng)采用安設若干攝像頭的方法，現(xiàn)場采集視頻資料，然后通過服務器向互聯(lián)網(wǎng)同步傳遞信息。該系統(tǒng)的投入使用，使隧道施工實現(xiàn)遠程集中控制和信息化管理，實現(xiàn)“人防、物防、技防”安全管理措施的有機結(jié)合，形成完善的施工安全監(jiān)控體系，大大提高了工程施工的透明度，為安全、優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供了一種新的技術(shù)管理手段，使隧道施工建設安全管理躍上一個新的層次。

參考文獻：

[1]趙健，王成金，于工.無線網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)在鐵路隧道施工中的應用.青島科技大學學報，2006，27：（2）1652168.

[2]國家隧道研討會及公路建設技術(shù)交流大會綜述.中國交通報，2002.11.7.

[3]龐大鵬.諸永高速公路隧道監(jiān)控量測數(shù)據(jù)處理及地質(zhì)超前預報方法研究.長春吉林大學，2008.

[4]伍毅敏.隧道位移實時監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)及其數(shù)據(jù)應用技術(shù)研究.西安：長安大學，2004.endprint

（3）系統(tǒng)功能實現(xiàn)與調(diào)試結(jié)果。通過各個功能模塊的調(diào)試，運行結(jié)果如圖4所示，可看出ActiveX控件嵌入在IE瀏覽器里，并且ActiveX控件整合了各個客戶端模塊的功能，且模塊之間能協(xié)調(diào)工作；該控件還實現(xiàn)了視頻展播功能、云臺控制功能、并發(fā)性處理功能、界面友好等功能。

4 結(jié)語

4.1 系統(tǒng)的技術(shù)特點

（1）易于實現(xiàn)。本系統(tǒng)架構(gòu)于Internet之上，適用于目前PC機上最為普及的Windows操作平臺。通過將ActiveX控件嵌入Web瀏覽器，不必安裝任何客戶端軟件即可實現(xiàn)視頻圖像的遠程監(jiān)控，使監(jiān)控瀏覽范圍達到最廣。在數(shù)據(jù)傳輸過程中完全實現(xiàn)數(shù)字化，易于實現(xiàn)在遠程網(wǎng)絡和復雜的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)中傳輸。組網(wǎng)簡單，只要具備局域網(wǎng)平臺，用網(wǎng)線就可實現(xiàn)設備間的物理連接，具備TCP/IP協(xié)議就可完成監(jiān)控組網(wǎng)。

（2）節(jié)省資源。本系統(tǒng)兼容于以往的傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)，只需增加視頻服務器之外，不再需要添加其它任何硬件便可實現(xiàn)監(jiān)控管理，可以充分利用現(xiàn)有的資源。

（3）擴展靈活。本系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮哪K化設計，不僅程序開發(fā)方便，而且便于實現(xiàn)整個系統(tǒng)的模塊化管理，可根據(jù)實際需要隨時增加、減少或替換功能組件，既提高了系統(tǒng)的靈活性和擴展性，也降低了系統(tǒng)集成的困難和成本。同時，也便于更新安全軟件，快捷提升系統(tǒng)的防護性能。支持遠程控制，管理較簡單，容易實現(xiàn)系統(tǒng)的擴容和改造。

4.2 系統(tǒng)的發(fā)展前景

隧道施工安全管理監(jiān)控系統(tǒng)采用安設若干攝像頭的方法，現(xiàn)場采集視頻資料，然后通過服務器向互聯(lián)網(wǎng)同步傳遞信息。該系統(tǒng)的投入使用，使隧道施工實現(xiàn)遠程集中控制和信息化管理，實現(xiàn)“人防、物防、技防”安全管理措施的有機結(jié)合，形成完善的施工安全監(jiān)控體系，大大提高了工程施工的透明度，為安全、優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供了一種新的技術(shù)管理手段，使隧道施工建設安全管理躍上一個新的層次。

參考文獻：

[1]趙健，王成金，于工.無線網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)在鐵路隧道施工中的應用.青島科技大學學報，2006，27：（2）1652168.

[2]國家隧道研討會及公路建設技術(shù)交流大會綜述.中國交通報，2002.11.7.

[3]龐大鵬.諸永高速公路隧道監(jiān)控量測數(shù)據(jù)處理及地質(zhì)超前預報方法研究.長春吉林大學，2008.

[4]伍毅敏.隧道位移實時監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)及其數(shù)據(jù)應用技術(shù)研究.西安：長安大學，2004.endprint

（3）系統(tǒng)功能實現(xiàn)與調(diào)試結(jié)果。通過各個功能模塊的調(diào)試，運行結(jié)果如圖4所示，可看出ActiveX控件嵌入在IE瀏覽器里，并且ActiveX控件整合了各個客戶端模塊的功能，且模塊之間能協(xié)調(diào)工作；該控件還實現(xiàn)了視頻展播功能、云臺控制功能、并發(fā)性處理功能、界面友好等功能。

4 結(jié)語

4.1 系統(tǒng)的技術(shù)特點

（1）易于實現(xiàn)。本系統(tǒng)架構(gòu)于Internet之上，適用于目前PC機上最為普及的Windows操作平臺。通過將ActiveX控件嵌入Web瀏覽器，不必安裝任何客戶端軟件即可實現(xiàn)視頻圖像的遠程監(jiān)控，使監(jiān)控瀏覽范圍達到最廣。在數(shù)據(jù)傳輸過程中完全實現(xiàn)數(shù)字化，易于實現(xiàn)在遠程網(wǎng)絡和復雜的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)中傳輸。組網(wǎng)簡單，只要具備局域網(wǎng)平臺，用網(wǎng)線就可實現(xiàn)設備間的物理連接，具備TCP/IP協(xié)議就可完成監(jiān)控組網(wǎng)。

（2）節(jié)省資源。本系統(tǒng)兼容于以往的傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)，只需增加視頻服務器之外，不再需要添加其它任何硬件便可實現(xiàn)監(jiān)控管理，可以充分利用現(xiàn)有的資源。

（3）擴展靈活。本系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮哪K化設計，不僅程序開發(fā)方便，而且便于實現(xiàn)整個系統(tǒng)的模塊化管理，可根據(jù)實際需要隨時增加、減少或替換功能組件，既提高了系統(tǒng)的靈活性和擴展性，也降低了系統(tǒng)集成的困難和成本。同時，也便于更新安全軟件，快捷提升系統(tǒng)的防護性能。支持遠程控制，管理較簡單，容易實現(xiàn)系統(tǒng)的擴容和改造。

4.2 系統(tǒng)的發(fā)展前景

隧道施工安全管理監(jiān)控系統(tǒng)采用安設若干攝像頭的方法，現(xiàn)場采集視頻資料，然后通過服務器向互聯(lián)網(wǎng)同步傳遞信息。該系統(tǒng)的投入使用，使隧道施工實現(xiàn)遠程集中控制和信息化管理，實現(xiàn)“人防、物防、技防”安全管理措施的有機結(jié)合，形成完善的施工安全監(jiān)控體系，大大提高了工程施工的透明度，為安全、優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供了一種新的技術(shù)管理手段，使隧道施工建設安全管理躍上一個新的層次。

參考文獻：

[1]趙健，王成金，于工.無線網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)在鐵路隧道施工中的應用.青島科技大學學報，2006，27：（2）1652168.

[2]國家隧道研討會及公路建設技術(shù)交流大會綜述.中國交通報，2002.11.7.

[3]龐大鵬.諸永高速公路隧道監(jiān)控量測數(shù)據(jù)處理及地質(zhì)超前預報方法研究.長春吉林大學，2008.

[4]伍毅敏.隧道位移實時監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)及其數(shù)據(jù)應用技術(shù)研究.西安：長安大學，2004.endprint