近幾年來，我國公路、鐵路建設事業(yè)蓬勃發(fā)展，國家“十二五”規(guī)劃中曾明確指出，5年建成鐵路3萬公里，高速公路3.5萬公里，其中絕大部分屬于中西部地區(qū)開發(fā)，因地理位置等因素，其中橋隧的施工占據(jù)了很大的份額。對于施工中的安全問題，尤其是隧道是施工的安全問題更是重中之重。
*章 引言
因此，能夠?qū)崿F(xiàn)災害預防、事故救助、信息化管理等*的管理手段將是隧道安全建設的必然選擇。
1.1 系統(tǒng)介紹
隧道行業(yè)屬于多事故頻繁的行業(yè)因其是施工的特殊性和復雜性，而且隧道事故的發(fā)生往往具有突發(fā)性和不可預見性，一旦發(fā)生事故，造成的后果也通常是比較嚴重的，結(jié)合市場以及用戶的反饋，我們推出用物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域內(nèi)*的RFID遠距離射頻識別技術(shù)，并整合傳感技術(shù)、視頻技術(shù)、多媒體顯示技術(shù)等多領(lǐng)域內(nèi)的*的智慧施工隧道-隧道安全管理系統(tǒng)(下文統(tǒng)稱“隧道安全管理系統(tǒng)”)：
1.1.1、 實現(xiàn)人員進出自動登記/定位管理---替代原有進隧道翻牌的制度;(包括人員信息日常管理、進出記錄，定位信息、數(shù)據(jù)分析，存儲、報表打印等)
1.1.2、實現(xiàn)車輛進出自動管理，包括進出登記，進出計數(shù)等;(特殊功能系統(tǒng)可選)
1.1.3、隧道危險氣體監(jiān)測，記錄，超閥值報警等(特殊氣體隧道定制);
1.1.4、隧道內(nèi)外部語音實時通訊，通訊更快捷方便;(特殊功能系統(tǒng)可選)
1.1.5、24小時視頻監(jiān)控，可以實現(xiàn)1個月歷史記錄存儲，隨時查看;可支持手機視頻查看
1.1.6、LED屏顯示或是電視墻顯示，顯示更形象更專業(yè)化;
1.1.6、遠程訪問管理，實時隨地，只要有網(wǎng)絡的地方，均可以查看當前隧道施工的各安全信息。
1.1.7、采用集中監(jiān)控方式，隧道視頻圖像以及人員進出記錄可統(tǒng)一于一個監(jiān)控總指揮中心，實現(xiàn)遠程實時管控。
本系統(tǒng)著重解決施工人員進出的自動化識別，替代“人工翻牌進洞”的管理。并綜合隧道管理各項資源，在保證既定的系統(tǒng)功能正常應用的前提下，利用*技術(shù)對系統(tǒng)進行整合利用，包含人員進出管理、LED大屏顯示等。zui大限度的利用資源將隧道工作、管理提升到更搞水平的管理平臺上。
第二章 設計原理
確保當前施工隧道的安全，同時不影響當前施工隧道的工作，采用集中管理設計思維處理現(xiàn)場各種監(jiān)控數(shù)據(jù)
以客戶的需求為基本原則，并充分結(jié)合現(xiàn)有成熟完善的技術(shù)進行設計。
隧道人員進出安全管理系統(tǒng)是一個涉及傳感技術(shù)、LED顯示技術(shù)、射頻識別技術(shù)等多方面領(lǐng)域的*技術(shù)，因此總體方案設計必須具有可靠性、安全性、*性、靈活擴充性、經(jīng)濟實用性、操作和維護的方便性，更要具有前瞻性的建設全局統(tǒng)一管理的平臺。
在規(guī)劃設計過程中，系統(tǒng)設計以保障安全生產(chǎn)、提高企業(yè)效率，提升企業(yè)管理品質(zhì)為目標，以高質(zhì)量服務管理者和使用者為基本原則和設計思路。
第三章 系統(tǒng)組成及工作原理
隧道人員安全管理系統(tǒng)采用集中管理式設計思路，以集團監(jiān)控中心為核心，現(xiàn)場所有數(shù)據(jù)回傳至集團監(jiān)控中心，系統(tǒng)總體設計圖如下：
系統(tǒng)總共采用3級架構(gòu)平臺，分別是一級管理平臺為隧道現(xiàn)場管理平臺，二級管理平臺為項目部管理平臺，三級管理平臺為集團公司管理平臺
3.1 系統(tǒng)組成
隧道綜合應用系統(tǒng)主要有人員進出管理系統(tǒng)、LED顯示系統(tǒng)以及通訊系統(tǒng)組成。
注意：紅色部分為系統(tǒng)可選
3.2 系統(tǒng)應用總體平臺擴展架構(gòu)
以本地系統(tǒng)為基礎，實現(xiàn)各功能模塊數(shù)據(jù)通信;
可以擁有遠程中心，可實時查詢當前隧道的相關(guān)安全信息;
采用包括前端工點監(jiān)控、中間通訊層、后臺調(diào)度監(jiān)控的三層體系架構(gòu)
前端工點監(jiān)控(人員進出定位管理系統(tǒng)、視頻監(jiān)控、人員/車輛門禁管理)以及后臺調(diào)度(遠程 中心機房、服務器以及部分外部對接平臺)采用B/S應用架構(gòu)。
3.3人員進出定位管理系統(tǒng)
人員進出管理系統(tǒng)主要為人員進出信息管理。主要有監(jiān)控主機、讀卡基站、人員識別卡、傳輸數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換器等。
監(jiān)控主機(現(xiàn)場服務器)：獨立計算機，負責整個系統(tǒng)設備及人員檢測數(shù)據(jù)的管理、通訊、統(tǒng)計存儲以及屏幕顯示、查詢打印、畫面編輯、網(wǎng)絡通訊等任務。
讀卡基站(讀卡器)：實時采集接收人員卡的信息，并及時通過通信線路實時反饋到系統(tǒng)當中?？梢苑譃槎ㄎ换竞妥R別基站。
人員識別卡：編程有*的識別碼，僅提供給讀卡基站去識別，一般在安全帽上安裝或是身上佩戴，健康認證，安全可靠。
傳輸數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換器：包括一些信號轉(zhuǎn)換器，主要實現(xiàn)對信號的轉(zhuǎn)換以便系統(tǒng)更好的接收處理數(shù)據(jù)
大致原理圖如下
進出系統(tǒng)：在每個施工隧道口內(nèi)裝2臺讀卡器。1臺讀卡器裝在隧道洞口的入口處，另一臺讀卡器裝在洞口往里200米(隧道不足時建議不小于100米)處，然后給每一位施工人員或是相關(guān)需要進出隧道的人員的安全帽上安裝人員電子標簽。當人員佩戴安全帽進出隧道時，內(nèi)置的電子標簽發(fā)出的信號，可以被讀卡器獲取到，讀卡器根據(jù)讀到卡的先后順序來判斷施工人員的進出情況，施工人員何時進、何時出、洞內(nèi)有多少作業(yè)人員都能反映到系統(tǒng)軟件中，同時，利用現(xiàn)場安裝的大型LED屏幕，可以將相關(guān)進出隧道的人員信息顯示到大屏幕上，使隧道進出人員情況一目了然。施工人員將該系統(tǒng)考勤卡佩戴在安全帽內(nèi)側(cè)，無須主動刷卡便能實現(xiàn)自動考勤，方便省力、準確度高。
定位系統(tǒng)：根據(jù)隧道施工情況，在隧道內(nèi)的二襯臺車前后安裝2臺定位基站，并處于實時的工作狀態(tài)中，當佩戴了人員標識卡的施工人員進入隧道內(nèi)，在臺車或掌子面施工作業(yè)時，該標識卡即會自動被zui近的定位基站識別到，同時由連接定位基站的無線網(wǎng)橋?qū)⒆R別到的數(shù)據(jù)同步上傳到后臺監(jiān)控系統(tǒng)軟件中，由后臺軟件對上傳的數(shù)據(jù)進行實時的計算處理，做出對隧道內(nèi)人員的區(qū)域定位管理，并顯示在軟件的界面上。
3.4 人員車輛通道(門禁)系統(tǒng)
門禁通道系統(tǒng)主要利用自動刷卡機制限制人員的進出，保障禁止非工作人員私自進出施工區(qū)域，同時也可用來來保障數(shù)據(jù)的真實性和有效性，避免因人為因素而導致考勤失效，或是管理出錯。車輛的門禁可以提升對現(xiàn)場車輛的及時管控，做到更加有效的車輛利用率。
主機(現(xiàn)場服務器)：負責整個系統(tǒng)設備及人員檢測數(shù)據(jù)的管理、通訊、統(tǒng)計存儲
以及屏幕顯示、查詢打印、畫面編輯、網(wǎng)絡通訊等任務。
控制板：實時采集接收人員卡的信息，并及時通過通信線路實時反饋到系統(tǒng)當中并生成控制擺閘的指令，根據(jù)數(shù)據(jù)有效性就行控制，保證人員進出正常。
道閘：主要安裝在入口處，對車輛進出限制作用，對于可通行車輛，道閘自動開啟，放行車輛進出。
地感檢測器：及時檢測是否有車輛經(jīng)過，并發(fā)送信息至控制系統(tǒng)，產(chǎn)生相關(guān)聯(lián)動
三輥閘：也安裝在隧道入口處，對人員進出限制作用，進出人員統(tǒng)一在該機器上刷卡，有機器識別權(quán)限，進行開啟或是限行命令
利用人員/車輛門禁通道系統(tǒng)可以實現(xiàn)進出人車分流通過，保證一定的進出安全，只要給人員和車輛配置相關(guān)電子標簽即可。當人員攜帶人員卡(即電子標簽)，靠近人員門禁通道也即三輥閘的時候，內(nèi)置的讀卡器可以及時讀取卡片信息，并送交后臺核實，運行通過，則發(fā)送命令給三輥閘，開啟放行，否則不變化。而對于車輛門禁系統(tǒng)，也需要給每一輛車配置車輛卡，車輛經(jīng)過通行區(qū)域的時候，會觸發(fā)讀卡，同時也有地感觸發(fā)，當同時讀卡和地感觸發(fā)的時候，系統(tǒng)將判定車輛允許通行，則開啟道閘放行。單單的讀卡或是單一的地感觸發(fā)，系統(tǒng)統(tǒng)一認為不允許通過。
3.5 LED顯示系統(tǒng)
將LED大屏幕安裝在施工入口附近，靠近門房或是值班室為佳，用于實時顯示地鐵施工人員的信息，使管理*化，透明化。顯示的內(nèi)容包括：標簽號，姓名，時間，總?cè)藬?shù)等，使領(lǐng)導及監(jiān)管人員不用下到隧道下面去，也不必查看監(jiān)控室電腦就能及時了解隧道內(nèi)施工人員情況。有了該LED大屏幕顯示系統(tǒng)不僅可以使洞內(nèi)各區(qū)域內(nèi)施工人員信息形象、直觀、一目了然的體現(xiàn)出來。而且，在開現(xiàn)場會時，也可以在大屏幕上顯示各種歡迎標語、宣傳標語;在平時可以通過大屏幕提示施工人員注意施工安全，在有高溫、霜凍等惡劣天氣時可以及時進行溫馨提示。這些都能充分體現(xiàn)隧道施工項目部管理上的人性化、現(xiàn)代化、科學化。
3.6 視頻監(jiān)控系統(tǒng)(可選)
網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括前端視頻采集設備、網(wǎng)絡視頻編解碼、通訊傳輸設備，以及后端的監(jiān)控接收客戶端軟件。安裝在隧道各主要的監(jiān)控點執(zhí)行信號采集傳輸，軟件主要是安裝在監(jiān)控室電腦上，兩者之間通過平臺管理中心系統(tǒng)*，對其前端視頻點進行多點對多點的實時監(jiān)控管理。如：視頻、云臺、放大、錄像、等功能，有管理權(quán)限的用戶還可以對任何點的錄像進行設置、下載、實時點播錄像等操作;系統(tǒng)還可以通過PC瀏覽器進行監(jiān)控。
由此可以看出，網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)采用的是監(jiān)控攝像機對隧道施工現(xiàn)場各視頻點進行24小時的實時監(jiān)控。對于一些關(guān)鍵視頻點可啟動視頻移動偵測功能和報警功能，系統(tǒng)根據(jù)圖像移動情況自動識別、觸發(fā)，并進行錄像(有預先錄制機制，預錄時長能提前20秒以上);同時系統(tǒng)將圖像、聲音、報警等實時數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控室電腦，管理人員可以通過本地監(jiān)視、遠程IE監(jiān)視、WEB 網(wǎng)頁客戶端等方式隨意切換前端任意監(jiān)控點的視頻，能直觀地了解和掌握施工各視頻監(jiān)控點的實時情況，從而達到隨時隨地及時準確地對其進行監(jiān)管。
實際的隧道現(xiàn)在，一般在在掌子面以及洞口附近分別安裝攝像頭，實時顯示查看監(jiān)控區(qū)域的情況，讓管理者更直接的了解現(xiàn)場情況。
系統(tǒng)組成：服務器、攝像機、視頻服務器、傳輸數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換器以及通訊傳輸部分
3.7 后臺系統(tǒng)
后臺系統(tǒng)根據(jù)需求分析，采用zui前沿的電視墻技術(shù)，通過平臺服務，及時的將數(shù)據(jù)呈現(xiàn)到電視墻上面，以供管理員及時分析處理
第四章 系統(tǒng)功能特點
4.1 核心功能特點
本系統(tǒng)遵循"統(tǒng)一發(fā)發(fā)卡、統(tǒng)一裝備、統(tǒng)一管理"的原則，按準許隧道洞內(nèi)工作人員和班組實行"一人一卡"制，該感應器可視為"上崗憑證"或"隧道準入證"并可配合相關(guān)制度政策，以便更好發(fā)揮利用系統(tǒng)的優(yōu)勢。
(1)自動翻牌：
施工人員進出無需手動翻牌，進出自動登記;
(2)自動刷卡：
施工人員進出無需手動刷卡，全自動識別;
(3)實時在線：
施工人員進出實時在線顯示，查看簡單方便;
(4)歷史查詢：
施工人員進出記錄全程記錄保存，隨時可以調(diào)取歷史記錄信息
歷史存儲數(shù)據(jù)體積小，正?？梢员４嬉荒暌陨匣蚋L時間;
(5)報表打?。?br />
施工人員進出記錄可以根據(jù)需要報表打印，供備份查詢
(6)災后急救：
一旦發(fā)生相關(guān)事故險情，上位機可以立即顯示當前隧道人員信息，可以提高搶險效率和救護效果;
(7)其他拓展功能(可定制)：
人員定位;
車輛管理;
定位軌跡;
危險區(qū)域限入報警
危險氣體監(jiān)測
4.2 系統(tǒng)特點
1、安全、穩(wěn)定性高：健康資質(zhì)認證，具有防爆防塵、抗干擾的特點
2、多卡快速識別：50米范圍內(nèi)可同時識別100個卡信息，識別物體速度可達到200公里/小時
3、適應性強：可以配合現(xiàn)在各種傳輸網(wǎng)絡比如光強、以太網(wǎng)、485總線等
4、豐富的查詢報表：zui大程度上方便管理人員操作
5、遠程接入：可以在任何一臺可以上網(wǎng)的電腦上遠程查看某條隧道的實時情況，無須到現(xiàn)場。
6、視覺性強：通過外置的超大LED屏幕顯示，可以隨時知道目前洞內(nèi)現(xiàn)在有多少人，這些人是誰
第五章 軟件功能
5.1 概述
隧道人員進出管理系統(tǒng)軟件為公司自主開發(fā)。采用目前*VC.net開發(fā)平臺，結(jié)合功能強大的SQSERVER數(shù)據(jù)庫?；贐/S結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡監(jiān)控軟件，可通過IE瀏覽器在網(wǎng)絡上瀏覽、查詢、打印施工人員定位及考勤管理等相關(guān)信息，同時根據(jù)權(quán)限的不同，可以進行相關(guān)權(quán)限下的限制操作等，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行
5.2 功能描述
目前隧道人員安全進出管理系統(tǒng)集成了人員進出管理，定位管理，歷史軌跡查詢以及LED顯示四大功能于一身，實時監(jiān)測隧道內(nèi)部人員和或其他監(jiān)控物體的動態(tài)分布情況、數(shù)量以及其所在的位置，同時具有選擇跟蹤、實時跟蹤、位置查詢和個人定位等功能。
選擇跟蹤：選擇各部門工種等特定人員，掌握其在現(xiàn)場的工作情況
實時跟蹤：實時顯示隧道內(nèi)部各人員的位置狀態(tài)及其來源地。能夠清楚地反映其活動情況
位置跟蹤：選定某個監(jiān)控段或是監(jiān)控點，可以顯示此段區(qū)域內(nèi)的人員或車輛分布情況
個人定位：顯示特定人員的運動軌跡，并可顯示其歷史運動方向
考勤統(tǒng)計功能
通過對進出隧道的工作人員的出、入時間以及在隧道各區(qū)域的停留工作時間的記錄與統(tǒng)計，完成對全區(qū)個人、部門以及干部的考勤信息查詢、統(tǒng)計
按照要求輸出各種信息報表(如：時間報表、出勤月報表等)
LED大屏顯示
同步顯示系統(tǒng)各監(jiān)測數(shù)據(jù)，更直接更形象
可以進行豐富的節(jié)目安排，人性化*
上手容易，簡單易懂，操作性方便快捷
員工管理功能
員工管理功能 ：員工的增加、刪除、修改和查詢
硬件信息管理功能：對讀卡器基站站、分站名稱進行管理，對人員識別卡信息進行錄入
實時報警功能
具有告警信息實時顯示及歷史告警查詢功能，告警內(nèi)容包括讀卡器基站故障、卡電池電量不足、危險區(qū)域超時、禁區(qū)闖入等重要內(nèi)容
安全監(jiān)測功能
跟蹤安全監(jiān)測人員在隧道內(nèi)的運動軌跡，記錄他們在各區(qū)域及各監(jiān)測點的停留時間，從而保證安全監(jiān)測工作的嚴格執(zhí)行
區(qū)域禁入管理功能
當有非*人員進入一些重要地方、或是危險場所等禁止進入?yún)^(qū)域時，系統(tǒng)給出提示和警告，同時將相關(guān)信息記錄保存
緊急事件協(xié)助處理功能
萬一當隧道發(fā)生緊急事件時系統(tǒng)可以及時對丟失人員進行統(tǒng)計，查詢事故現(xiàn)場附近的人員信息，快速確定人員的準確位置，以便及時有效地開展搜救工作
歷史數(shù)據(jù)的查詢和報表打印功能
可對隧道人員定位、人員跟蹤、考勤統(tǒng)計、安全監(jiān)測管理、系統(tǒng)運行管理等信息進行長期保存，并可方便地查詢歷史記錄。
