隧道施工人员安全进出定位监控方案

苏州陆禾电子科技有限公司

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第一章 引言

      近几年来，我国公路、铁路建设事业蓬勃发展，国家“十二五”规划中曾明确指出，5年建成铁路3万公里，高速公路3.5万公里，其中绝大部分属于中西部地区开发，因地理位置等因素，其中桥隧的施工占据了很大的份额。对于施工中的安全问题，尤其是隧道是施工的安全问题更是重中之重。

        因此，能够实现灾害预防、事故救助、信息化管理等先进的管理手段将是隧道安全建设的必然选择。

1.1 系统介绍

    隧道行业属于多事故频繁的行业因其是施工的特殊性和复杂性，而且隧道事故的发生往往具有突发性和不可预见性，一旦发生事故，造成的后果也通常是比较严重的，结合市场以及用户的反馈，我们推出用物联网领域内先进的RFID远距离射频识别技术，并整合传感技术、视频技术、多媒体显示技术等多领域内的高新技术的智慧施工隧道-隧道安全管理系统（下文统称“隧道安全管理系统”）：

  1） 实现人员进出自动登记/定位管理---替代原有进隧道翻牌的制度；（包括人员信息日常管理、进出记录，定位信息、数据分析，存储、报表打印等）

  2）实现车辆进出自动管理，包括进出登记，进出计数等；（特殊功能系统可选）

  3）隧道危险气体监测，记录，超阀值报警等(特殊气体隧道定制)；

  4）隧道内外部语音实时通讯，通讯更快捷方便；（特殊功能系统可选）

  5）24小时视频监控，可以实现1个月历史记录存储，随时查看；可支持手机视频查看

  6）LED屏显示或是电视墙显示，显示更形象更专业化；

  7）远程访问管理，实时随地，只要有网络的地方，均可以查看当前隧道施工的各安全信息。

  8）采用集中监控方式，隧道视频图像以及人员进出记录可统一于一个监控总指挥中心，实现远程实时管控。

    本系统着重解决施工人员进出的自动化识别，替代“人工翻牌进洞”的管理。并综合隧道管理各项资源，在保证既定的系统功能正常应用的前提下，利用先进技术对系统进行整合利用，包含人员进出管理、LED大屏显示等。最大限度的利用资源将隧道工作、管理提升到更搞水平的管理平台上。

第二章 系统设计原则

    确保当前施工隧道的安全，同时不影响当前施工隧道的工作，采用集中管理设计思维处理现场各种监控数据以客户的需求为基本原则，并充分结合现有成熟完善的技术进行设计。

    隧道人员进出安全管理系统是一个涉及传感技术、LED显示技术、射频识别技术等多方面领域的先进技术，因此总体方案设计必须具有可靠性、安全性、先进性、灵活扩充性、经济实用性、操作和维护的方便性，更要具有前瞻性的建设全局统一管理的平台。

    在规划设计过程中，系统设计以保障安全生产、提高企业效率，提升企业管理品质为目标，以高质量服务管理者和使用者为基本原则和设计思路。

第三章  系统组成及工作原理

    隧道人员安全管理系统采用集中管理式设计思路，以集团监控中心为核心，现场所有数据回传至集团监控中心，系统总体设计图如下：

  系统总共采用3级架构平台，分别是一级管理平台为隧道现场管理平台，二级管理平台为项目部管理平台，三级管理平台为集团公司管理平台

3.1 系统组成

隧道综合应用系统主要有人员进出管理系统、LED显示系统以及通讯系统组成。

注意：红色部分为系统可选

人员进出定位管理系统：进出管理、 定位管理、 系统远程管理

人员/车辆门禁通道系统：  门禁道闸管理、 人员/车辆刷卡管理

LED显示系统：LED大屏显示

视频监控系统：隧道口视频监控、 掌子面视频监控、 远程视频终端服务

3.2 系统应用总体平台扩展架构 

◇  以本地系统为基础，实现各功能模块数据通信；

◇ 可以拥有远程中心，可实时查询当前隧道的相关安全信息；

◇ 采用包括前端工点监控、中间通讯层、后台调度监控的三层体系架构

◇ 前端工点监控（人员进出定位管理系统、视频监控、人员/车辆门禁管理）以及后台调度（远程 中心机房、服务器以及部分外部对接平台）采用B/S应用架构。

3.3人员进出定位管理系统

人员进出管理系统主要为人员进出信息管理。主要有监控主机、读卡基站、人员识别卡、传输数据接口转换器等。

监控主机（现场服务器）：独立计算机，负责整个系统设备及人员检测数据的管理、通讯、统计存储以及屏幕显示、查询打印、画面编辑、网络通讯等任务。

读卡基站（读卡器）：实时采集接收人员卡的信息，并及时通过通信线路实时反馈到系统当中。可以分为定位基站和识别基站。

人员识别卡：编程有全球唯一的识别码，仅提供给读卡基站去识别，一般在安全帽上安装或是身上佩戴，健康认证，安全可靠

传输数据接口转换器：包括一些信号转换器，主要实现对信号的转换以便系统更好的接收处理数据

大致原理图如下

 进出考勤管理：在每个施工隧道口内装2台读卡器。1台读卡器装在隧道洞口的入口处，另一台读卡器装在洞口往里200米（隧道不足时建议不小于100米）处，然后给每一位施工人员或是相关需要进出隧道的人员的安全帽上安装人员电子标签。当人员佩戴安全帽进出隧道时，内置的电子标签发出的信号，可以被读卡器获取到，读卡器根据读到卡的先后顺序来判断施工人员的进出情况，施工人员何时进、何时出、洞内有多少作业人员都能反映到系统软件中，同时，利用现场安装的大型LED屏幕，可以将相关进出隧道的人员信息显示到大屏幕上，使隧道进出人员情况一目了然。施工人员将该系统考勤卡佩戴在安全帽内侧，无须主动刷卡便能实现自动考勤，方便省力、准确度高。

定位管理：根据隧道施工情况，在隧道内的二衬台车前后安装2台定位基站，并处于实时的工作状态中，当佩戴了人员标识卡的施工人员进入隧道内，在台车或掌子面施工作业时，该标识卡即会自动被最近的定位基站识别到，同时由连接定位基站的无线网桥将识别到的数据同步上传到后台监控系统软件中，由后台软件对上传的数据进行实时的计算处理，做出对隧道内人员的区域定位管理，并显示在软件的界面上。

3.4 人员车辆通道（门禁）系统

门禁通道系统主要利用自动刷卡机制限制人员的进出，保障禁止非工作人员私自进出施工区域，同时也可用来来保障数据的真实性和有效性，避免因人为因素而导致考勤失效，或是管理出错。车辆的门禁可以提升对现场车辆的及时管控，做到更加有效的车辆利用率

主机（现场服务器）：负责整个系统设备及人员检测数据的管理、通讯、统计存储

以及屏幕显示、查询打印、画面编辑、网络通讯等任务。

控制板：实时采集接收人员卡的信息，并及时通过通信线路实时反馈到系统当中并生成控制摆闸的指令，根据数据有效性就行控制，保证人员进出正常。

道闸：主要安装在入口处，对车辆进出限制作用，对于可通行车辆，道闸自动开启，放行车辆进出。

地感检测器：及时检测是否有车辆经过，并发送信息至控制系统，产生相关联动

三辊闸：也安装在隧道入口处，对人员进出限制作用，进出人员统一在该机器上刷卡，有机器识别权限，进行开启或是限行命令

                      现场安装位置示意图

利用人员/车辆门禁通道系统可以实现进出人车分流通过，保证一定的进出安全，只要给人员和车辆配置相关电子标签即可。当人员携带人员卡（即电子标签），靠近人员门禁通道也即三辊闸的时候，内置的读卡器可以及时读取卡片信息，并送交后台核实，运行通过，则发送命令给三辊闸，开启放行，否则不变化。而对于车辆门禁系统，也需要给每一辆车配置车辆卡，车辆经过通行区域的时候，会触发读卡，同时也有地感触发，当同时读卡和地感触发的时候，系统将判定车辆允许通行，则开启道闸放行。单单的读卡或是单一的地感触发，系统统一认为不允许通过

3.5 LED显示系统

将LED大屏幕安装在施工入口附近，靠近门房或是值班室为佳，用于实时显示地铁施工人员的信息，使管理先进化，透明化。显示的内容包括：标签号，姓名，时间，总人数等，使领导及监管人员不用下到隧道下面去，也不必查看监控室电脑就能及时了解隧道内施工人员情况。有了该LED大屏幕显示系统不仅可以使洞内各区域内施工人员信息形象、直观、一目了然的体现出来。而且，在开现场会时，也可以在大屏幕上显示各种欢迎标语、宣传标语；在平时可以通过大屏幕提示施工人员注意施工安全，在有高温、霜冻等恶劣天气时可以及时进行温馨提示。这些都能充分体现隧道施工项目部管理上的人性化、现代化、科学化。

系统组成：服务器、同步系统卡、LED显示屏

3.6 视频监控系统（可选）

     网络视频监控系统包括前端视频采集设备、网络视频编解码、通讯传输设备，以及后端的监控接收客户端软件。安装在隧道各主要的监控点执行信号采集传输，软件主要是安装在监控室电脑上，两者之间通过平台管理中心系统授权，对其前端视频点进行多点对多点的实时监控管理。如：视频、云台、放大、录像、等功能，有管理权限的用户还可以对任何点的录像进行设置、下载、实时点播录像等操作；系统还可以通过PC浏览器进行监控。

由此可以看出，网络监控系统采用的是监控摄像机对隧道施工现场各视频点进行24小时的实时监控。对于一些关键视频点可启动视频移动侦测功能和报警功能，系统根据图像移动情况自动识别、触发，并进行录像（有预先录制机制，预录时长能提前20秒以上）；同时系统将图像、声音、报警等实时数据传送到监控室电脑，管理人员可以通过本地监视、远程IE监视、WEB 网页客户端等方式随意切换前端任意监控点的视频，能直观地了解和掌握施工各视频监控点的实时情况，从而达到随时随地及时准确地对其进行监管。

在实际的隧道现在，一般在在掌子面以及洞口附近分别安装摄像头，实时显示查看监控区域的情况，让管理者更直接的了解现场情况。

系统组成：服务器、摄像机、视频服务器、传输数据接口转换器以及通讯传输部分

3.7 后台系统

后台系统根据需求分析，采用最前沿的电视墙技术，通过平台服务，及时的将数据呈现到电视墙上面，以供管理员及时分析处理

第四章  系统功能特点

4.1 核心功能特点

    本系统遵循"统一发发卡、统一装备、统一管理"的原则，按准许隧道洞内工作人员和班组实行"一人一卡"制，该感应器可视为"上岗凭证"或"隧道准入证"并可配合相关制度政策，以便更好发挥利用系统的优势。

（1）自动翻牌：

l 施工人员进出无需手动翻牌，进出自动登记；

（2）自动刷卡：

l 施工人员进出无需手动刷卡，全自动识别；

（3）实时在线：

l 施工人员进出实时在线显示，查看简单方便；

（4）历史查询：

l 施工人员进出记录全程记录保存，随时可以调取历史记录信息

l 历史存储数据体积小，正常可以保存一年以上或更长时间；

（5）报表打印：

l 施工人员进出记录可以根据需要报表打印，供备份查询

（6）灾后急救：

l 一旦发生相关事故险情，上位机可以立即显示当前隧道人员信息，可以提高抢险效率和救护效果；

（7）其他拓展功能（可定制）：

l 人员定位；

l 车辆管理；

l 定位轨迹；

l 危险区域限入报警

l 危险气体监测

4.2 系统特点

1、安全、稳定性高：健康资质认证，具有防爆防尘、抗干扰的特点

2、多卡快速识别：50米范围内可同时识别100个卡信息，识别物体速度可达到200公里/小时

3、适应性强：可以配合现在各种传输网络比如光强、以太网、485总线等

4、丰富的查询报表：最大程度上方便管理人员操作

5、远程接入：可以在任何一台可以上网的电脑上远程查看某条隧道的实时情况，无须到现场。

6、视觉性强：通过外置的超大LED屏幕显示，可以随时知道目前洞内现在有多少人，这些人是谁 

  第五章  软件功能

5.1 概述

隧道人员进出管理系统软件为公司自主开发。采用目前先进VC.net开发平台，结合功能强大的SQL SERVER数据库。基于B/S结构的网络监控软件，可通过IE浏览器在网络上浏览、查询、打印施工人员定位及考勤管理等相关信息，同时根据权限的不同，可以进行相关权限下的限制操作等，保证系统稳定运行

5.2 功能描述

目前隧道人员安全进出管理系统集成了人员进出管理，定位管理，历史轨迹查询以及LED显示四大功能于一身，实时监测隧道内部人员和或其他监控物体的动态分布情况、数量以及其所在的位置，同时具有选择跟踪、实时跟踪、位置查询和个人定位等功能。

ü 选择跟踪：选择各部门工种等特定人员，掌握其在现场的工作情况

ü 实时跟踪：实时显示隧道内部各人员的位置状态及其来源地。能够清楚地反映其活动情况

ü 位置跟踪：选定某个监控段或是监控点，可以显示此段区域内的人员或车辆分布情况

ü 个人定位：显示特定人员的运动轨迹，并可显示其历史运动方向

考勤统计功能

ü 通过对进出隧道的工作人员的出、入时间以及在隧道各区域的停留工作时间的记录与统计，完成对全区个人、部门以及干部的考勤信息查询、统计

ü 按照要求输出各种信息报表（如：时间报表、出勤月报表等）

LED大屏显示

ü 同步显示系统各监测数据，更直接更形象

ü 可以进行丰富的节目安排，人性化极高

ü 上手容易，简单易懂，操作性方便快捷

员工管理功能

ü 员工管理功能 ：员工的增加、删除、修改和查询

ü 硬件信息管理功能：对读卡器基站站、分站名称进行管理，对人员识别卡信息进行录入

实时报警功能

ü 具有告警信息实时显示及历史告警查询功能，告警内容包括读卡器基站故障、卡电池电量不足、危险区域超时、禁区闯入等重要内容

安全监测功能

ü 跟踪安全监测人员在隧道内的运动轨迹，记录他们在各区域及各监测点的停留时间，从而保证安全监测工作的严格执行

区域禁入管理功能

ü 当有非授权人员进入一些重要地方、或是危险场所等禁止进入区域时，系统给出提示和警告，同时将相关信息记录保存

紧急事件协助处理功能

ü 万一当隧道发生紧急事件时系统可以及时对丢失人员进行统计，查询事故现场附近的人员信息，快速确定人员的准确位置，以便及时有效地开展搜救工作

历史数据的查询和报表打印功能

ü 可对隧道人员定位、人员跟踪、考勤统计、安全监测管理、系统运行管理等信息进行长期保存，并可方便地查询历史记录。

ü 能按时间、部门等对信息进行查询和打印

信息联网功能

ü 通过建立WEB服务器，可以以浏览网页的方式实现信息共享，客户端无须另加任何软件，提供WEB浏览器方式访问，保证远程用户可以及时的了解和掌握现场的实际情况，进行未来生产工作安排和指导

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