智慧工地整体建设项目前端感知系统解决方案.docx
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智慧工地整体建设项目前端感知系统解决方案
智慧工地整体建设项目前端感知系统解决方案
一.1设计概述
本系统不仅能够实现工地现场的远程预览、远程云控制球机转动、远程接收现场报警、远程与现场进行语音对话指挥等功能外，本系统与其他常规监控系统比起来着重突出联网、高清、无线三方面贴近工地行业应用的设计方案。
本系统具有如下功能：
1）施工现场远程巡查——通过施工现场本身就具有的互联网，可以直接在监控中心显示屏上看到各施工点的现场情景图像，也可以通过监控中心的监控电脑向前端摄像机、高速球发出控制指令，调整摄像机镜头焦距或控制云台进行局部细节观察，对施工现场进行远程实时抽检监控。
在监督施工现场是否规范施工的同时，保证建筑材料及设备的财产安全，并对违反规定的施工企业进行处罚提供证据。
2）录像存储及回放——录像文件存储在工地前端NVR里，既满足了存储，又不会适时占用很多上行带宽，管理人员可以随时远程访问各施工现场的录像记录，并可按时间、企业名称、摄像机编号等要素进行录像资料的智能化快速检索和回放显示，在必要的情况下还可以将相关录像资料转存到杭州市建设工程质量安全监督总站指挥中心。
3）视频监控不仅能在白天实时监控，且在夜间可以对施工现场进行监控；
4）若前端主动发出报警信息后，监控中心监控图像应自动切换到发生报警的施工现场图像；
5）中心系统能对所有设备进行管理；
6）系统能对登录平台用户进行管理，系统为不同级别用户配置权限功能，保证不具备权限的用户不可以随便查看他人管辖范围内的工地现场图像。
7）本系统设计使用性价比极高的高清摄像机及高清球机，分辨率为200万，可以看清工地现场的作业细节，无论是对现场施工指挥、监管，还是事后追踪现场情况，都能保证看得清，有据可依。
一.2视频监控子系统
一.2.1需求分析
在事故多发的施工现场，保证施工质量、施工人员的人身安全和工地的建筑材料、及设备的财产安全是建筑企业管理者关心的头等大事；每个建筑企业或者是开发商在地区或者全国都会有很多的建筑工地，这些工地分布很散，很难有足够的人力和精力去频繁的到现场去监管、检查，所以造成管理上的困难。
根据上述内容，对建筑企业用户具体的需求分析如下：
Ø远程对分散的建筑工地进行统一管理，避免使用人力频繁的去现场监管、检查，减少工地人员管理成本，提高工作效率。
Ø通过视频监控系统及时了解工地现场施工实时情况，施工动态和进度，防范措施是否到位，特别是对于场面比较大的工地，对于重点项目企业领导也需要远程监管。
Ø监管建筑工地现场的建筑材料和建筑设备的财产安全，避免物品的丢失或失窃给企业造成损失；
Ø将施工实况展现于客户面前，向客户展现工地的建设规划和进度，达到一个宣传效果，也使得销售计划能够合理制定；
Ø防范外来人员的翻墙入侵、越界出逃，非法入侵危险区及仓库等场所，保证工地的财产和人身安全。
一.2.2系统设计
本方案为满足施工企业对施工现场的安全和管理需求，采用先进的计算机网络通信技术、视频数字压缩处理技术和视频监控技术，加强建筑工地施工现场的安全防护管理，实时监测施工现场安全生产措施的落实情况，对施工操作工作面上的各安全要素等实施有效监控，同时消除施工安全隐患，加强和改善建设工程的安全与质量管理，实现建设工程监管模式的创新，同时加强了建筑工地的治安管理，促进社会的稳定和谐。
采用政府部门、企业、施工现场三级联动架构，有效实现视频数据共享，并提供建筑公司管理系统对接接口，方便进行二次开发。
通过企业平台，可以促使企业更好地对工地进行安全质量监管，落实企业责任主体。
同时可以方便企业进行自我监管，实时掌握工地现场信息，减少管理成本。
平台体系结构设计从根本上决定了系统所能提供的业务服务的规模和水平。
基于事实上的工业标准的J2EE平台和SOA面向服务的架构，是当前几乎所有的企业级业务平台所普遍采用的，被反复证明是目前最强壮、最博大、最高效、最具伸缩性和业务扩展能力的平台架构之一。
软件采用了在J2EE三层体系结构基础上构建的面向业务的四层体系结构，如下图所示：
图1.工地监控系统拓扑图
一.2.3系统组成
图2.工地监控系统拓扑图
如上图所示，建筑工地视频监控系统架构由三部分组成：
前端施工现场、传输网络、监控中心。
1）工地前端系统
工地前端系统主要负责现场图像采集、录像存储、报警接收和发送、传感器数据采集和网络传输。
前端监控设备主要包括分布安装在各个区域的球型鹰眼全景相机、高清红外星光网络摄像机、网络硬盘录像机，用于对建筑工地的全天候图像监控、数据采集和安全防范，满足对现场监控可视化、报警方式多样化和历史数据可查化的要求。
当出现突发事件时，工地现场管理人员可以通过紧急报警按钮向企业领导和上级单位报警，启动应急预案，满足应急指挥协同化的要求。
2）传输网络
工地和监控中心之间可采用专线和互联网两种方式，专线方式带宽有保证，网络稳定，通过软件预览的实时图像效果清晰，真正做到不仅看得见而且看得清，提示系统价值，但是租用专线价格比较昂贵；采用互联网方式，价格相对便宜，但是由于共享带宽，网络稳定性不如专线，高清摄像机的效果无法发挥到最大值。
工地现场的传输可以采用无线AP传输和有线传输两种方式，无线传输能适应工地现场复杂的环境，这样可以避免因为网线的损坏而不能传输的问题。
而有线传输则信号传输比较稳定，但是容易受现场环境限制，比如塔吊的升级会对网线的长度有所要求，这样容易损坏网线。
3）监控中心
监控中心是本系统的核心所在，是执行日常监控、系统管理、应急指挥的场所。
内部署视频监控综合管理平台，包括数据库服务模块、管理服务模块、接入服务模块、报警服务模块、流媒体服务模块、存储管理服务模块、Web服务模块等等，它们共同形成数据运算处理中心，完成各种数据信息的交互，集管理、交换、处理、存储和转发于一体，是视频监控系统能稳定、可靠、安全运行的先决条件。
支持随时抽查全部视频监控资源，接收报警信息，查阅各类统计数据，实现管理的高度集中化，做到管控一体集中处理。
平台支持分布式部署，当系统容量较大时，能够有效降低局部服务器性能和网络带宽压力，提升系统的稳定性。
一.2.4前端部署
前端摄像机是整个安全防范系统的原始信号源，主要负责各个监控点现场视频信号的采集，并将其传输给视频处理设备。
监控前端的设计将结合实际监控需要选择合适的产品和技术方法，保障视频监控的效果。
作为工地监控系统的视频源头，摄像机对整套监控系统起着至关重要的作用。
对摄像机的基本要求是：
防尘、防水、图像清晰真实、安装调试简便。
1、图像真实清晰——摄像机种类很多，其本源是内部核心部件“图像传感器+数字处理芯片”，针对不同的行业有完全不同的优化方案。
图像清晰度主要取决于图像传感器线数，线数越高，图像解析力越高，能获取更多的图像细节。
此外镜头倍数也将影响用户捕获图像的景深，广角取景能获取全景概况，长焦取景能获取人脸面部特征，因此，用户对图像要求与使用场景密切相关。
当然，在特殊场景下还需要特殊功能进行匹配，比如：
超低照度、逆光等等。
2、安装调试简便——摄像机多安装于难以摘取的位置，因此使用过程中的再度调试是较麻烦的，增加维护成本。
摄像机应该提供OSD操作菜单供用户远程调试及参数修改。
工地现场监控缩略图如下图所示：
视频监控系统设施基本配置如下表：
序号
覆盖范围
选用设备类型
实现目的
1
工地出入口
高清枪式摄像机和人脸抓拍机
监控进出人员，能看清进出物品细节。
人员通道设置人脸抓拍机
2
建筑材料堆放处
高清枪式摄像机
监控建筑材料所在区域，防止材料被盗
3
材料加工区
高清枪式摄像机
监控工作人员，能看清是否规范作业
4
塔吊上方
高清网络球机
监控塔吊作业层情况，监控整个工地情况。
5
围墙周界及内部区域
高清网络球机
监控围墙周界及内部区域巡视
6
制高点（如塔吊上）
碗型鹰眼
360度全景画面，多方向、多角度观察画面
7
制高点（如塔吊上）
热成像测温摄像机
对整个工地进行实时全天候监控及防火监控
表1视频监控点位配置表
点位设计说明：
工地出入口摄像机
工地是人员出入的场所，需在每个门口设置监控点，实时监控进出人员和货物，安装摄像机时需考虑夜晚的光线很差，并且要求每监控点要看清楚进出人员的样貌等。
本系统设计固定红外枪形高清摄像机，实时记录出入人员信息。
红外摄像机负责24小时监控整个场景。
人员通道配置人脸抓拍机，对进出人员进行人脸抓拍。
建筑材料堆放处监控摄像机
建筑材料堆一般零散放置很多材料，经常发生被偷盗现象，我们设计在材料堆放置红外高清筒型摄像机，24小时监控材料的取用与还回，避免偷盗事件发生，和当发生偷盗行为时高清摄像机清晰的画面为破案提供证据，保证企业利益。
材料加工区监控摄像机
目前工地大部分采用自行加工的方式来加工钢筋，所以对于材料的切割机操作区就需要我们专门的监控设施来监控施工期间的相关操作人员是否按照相关规定进行规范操作。
塔吊上方智能球机
塔吊是整个工地的制高点，可以俯瞰整个工地现场的作业情况，我们设计使用我们的高清网络球机，管理者足不出户，只要在办公室内轻轻摇动摇杆，即可控制球机转动到任何一个位置，通过变焦变倍即可看清塔吊操作台的作业情况，也可以看清远处楼层和地面的详细作业情况，大大降低了工程管理得难度，也节约了成本。
围墙位置智能球机
在工地的四面围墙上，根据约每50米的间隔，布设一台高清网络球机，该网络球机，在建设初期可对工地内的开工情况进行实时巡视；在建设中后期，主体建筑建起后，兼做转为周界监控和周界报警防范使用，对可疑人员翻墙或跨区域会产生报警，并及时在平台端弹出相应报警画面，保证可疑人员入侵和工地安全。
热成像测温摄像机
在工地制高点（塔吊）上设置热成像测温型摄像机，对工地全景进行实时监控。
对温度异常进行实时报警。
同时，热成像摄像机在野外可以作为全景区域的监控，对区域内的人员进行监控。
一.2.5前端配套
一.2.5.1监控点配套
（1）安装支架
室内摄像机的安装固定，根据摄像机型号和现场情况可采用壁装、吊装及角装等多种形式的安装支架，安装高度应不低于2.5m。
安装在室外的摄像机，当可借助建筑物附着安装时，选用相应的安装支架安装；若无合适的建筑物供附着安装，则需要选用视频监控专用立杆，安装高度应不低于3.5m。
（2）室外端接箱
室外摄像机的供电、信号等需要在室外进行汇集，需用专用的防水箱进行端接。
端接箱内部安装架的设计充分考虑设备的安装位置，同时具有防雨、防尘、防高温、防盗等功能。
不便于在立杆上部安装设备箱的，在地面设置设备机柜，其设计按照相关的规范标准执行，同时应具有防尘、防雨、防破坏等功能。
一.2.5.2接地及供电
对前端供电和控制部分，需要采取有效的避雷接地措施，充分保障前端的稳定性和可靠性。
前端监控的防雷接地主要从以下三个方面进行：
1、直击雷防护
在直击雷非防护区的每个视频监控点均配置预放电避雷针，安装于监控点立杆顶部。
提前预放电避雷针利用雷云电场周围电场强度向针尖发射高压脉冲特性，提前一定的时间引导雷电放电，不至于使局部雷云电荷积累形成过大的雷击强度，降低监控点雷击接闪强度和电子设备雷击电磁脉冲强度，提高了室外监控点的保护裕度。
2、供电设施的雷击电磁脉冲防护
电源防雷系统主要是防止雷电波通过电源对前端设备造成危害。
为避免高电压经过避雷器对地泄放后的残压或因更大的雷电流在击毁避雷器后继续毁坏后续设备，以及防止线缆遭受二次感应，本系统对前端室外防水箱220V电源进线以及室外防水箱到摄像机的低压电源线路进行避雷接地。
220V电源进线避雷标称放电电流不小于10KV，接地线缆建议不小于6mm2。
3、均压等电位连接技术
等电位连接是将正常不带电（或不带信息）的、未接地或未良好接地的设备金属外壳、电缆的
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