智慧工地视频监控系统

智慧工地视频监控系统

1.

令狐采学

2.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：

?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。

?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。

?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；

?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；

?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。

3.平台设计

海康威视iVMS-8700综合安防管理平台是一套“集成化”、“数字化”、“智能化”的平台，包含视频、报警、门禁、访客、巡查、考勤、停车场、可视对讲、动环等多个子系统。在一个平台下即可实现多子系统的统一管理与互联互动，真正做到“一体化”的管理，提高用户的易用性和管理效率。iVMS-8700综合安防管理平台是自主研发的基于SOA系统架构的集成多系统的联网平台，采用先进的软硬件开发技术，满足系统集中管理、多级联网、信息共享、互联互通、多业务融合等需求，广泛应用于综合安防领域，满足领域内弱电综合管理的迫切需求。（由于本次智慧工地涉及到的是视频监控一类，所以平台设计只介绍视频区块的内容和特点）

2.1平台架构设计

2.1.1平台架构图

综合安防管理平台从系统架构上分为设备接入层、数据交互层、基础应用层、业务实现层、业务表现层。

图1.平台架构图

2.2平台组成

2.2.1设备接入层

第一层为设备接入层，设备接入层包含各监控安防系统设备资源，如视频设备、门禁设备、报警主机、磁盘阵列等基础设施，为系统应用提供可靠、有效、稳定的数据来源。

2.2.2数据交互层

第二层为数据交互层，数据交互层包含关系数据库、安全数据交互中间件等组成的综合信息资源库。对操作系统、数据库、安全加密、多媒体协议进行封装，屏蔽差异，实现上层应用的平台无关性，提高运行效率和系统兼容性。

2.2.3基础应用层

第三层为基础应用层，基础应用层负责在软件框架之上提供各个子系统的管理，如视频、报警、一卡通、停车场、可视对讲等。基于基础应用层的平台开发设计，能满足用户实际操作应用需求，并丰富安防综合应用功能，实现了各子系统间的统一管理。

2.2.4业务实现层

第四层为业务实现层，业务实现层负责提供在统一的综合

安防应用软件框架之上的各类应用，包括视频、报警、一卡通、停车场、可视对讲等，实现了各子系统间的业务集成及联动。

2.2.5业务表现层

第五层为业务表现层，通过Web Service接口使用平台提供的各种服务，将具体的业务展现给最终的用户。平台支持C/S 客户端、B/S客户端、大屏客户端、手机客户端以及iPad客户端，最大化满足用户的体验效果。

平台满足多部门对视频数据、信息数据的共享需求，可根据各使用部门不同的应用需求，采用自定义针对性的用户界面，通过授权的情况下，各部门可实现所有子系统资源及信息数据的共享。

2.3平台功能模块

2.3.1基础应用子系统

基础应用子系统为综合安防集成系统提供基础的框架支持和集中管理，对组织、区域信息进行统一管理，对人员、卡片信息进行统一管理和配置，对用户和用户权限进行统一管理，使各子系统模块之间达到资源共享、协作联动和统一调度。2.3.2数据库管理

集中管理软件依托于数据库软件，数据库软件是一个实际

可运行的存储、维护和应用系统提供数据的软件系统，是存储介质、处理对象和管理系统的集合体。数据库软件DB具有存储、截取、安全保障、备份的功能，是系统资源数据的管理工具。数据库能够保证系统资源的数据独立、高度共享、使用方便、运行可靠、可修改性和可扩充性以及能充分描述数据间的内在联系。系统资源在DB中的访问过程，都是在DBMS (Database Management System，数据库管理系统)的指挥和调度下进行的，并严格按照安全策略（包括系统安全策略、数据库安全策略、用户安全策略）对数据库执行相应的操作。

2.3.3视频监控子系统

视频监控子系统，实现对视频设备、解码设备、视频存储设备等进行集中管理。采用B/S架构配置、C/S架构控制结合的方式，实现视频安防设备接入管理、实时监控、录像存储、检索回放、智能分析、解码上墙控制等功能。通过开放的体系架构，全面、丰富的产品支持，为用户提供随需应变的整体解决方案。

2.4平台优势

2.4.1全面的系统集成

综合安防管理平台实现对综合安防系统的多个子系统的无缝集成，基于内部通讯与数据库共享机制，实现用户统一配置

与管理，并统一分配全局权限，大大提高管理水平。

综合安防管理平台接入的子系统包括：视频监控子系统、报警子系统、门禁子系统、停车场子系统，巡查子系统、消费子系统、考勤子系统、梯控子系统、访客子系统和动环子系统等。

2.4.2丰富的联动策略

通过综合安防管理平台联动管理业务，根据报警输入的属性预设多种报警事件，系统可针对事件设置不同的联动方案，可同时调用整个安防平台的多数资源进行响应。

?实现多种内部联动，包括弹图、声音联动、启用对讲、字符叠加、录像联动、云镜联动、报警输出联动、短信

联动、邮件联动、电子地图联动、抓图等；

?接收到报警后可联动关联监控点视频在客户端与大屏上显示，可联动快球预置位可启动语音对讲功能，实现跟

前端报警场所的语音通话；

?支持警情优先级别，同级别报警排队显示；

?支持统计、查询和打印报警信息，可通过报警事件检索录像；

?支持多种智能分析报警接入，如穿越警戒面、区域入侵、

人员聚集、徘徊、物品遗留等；

?支持主流报警主机的接入，对报警主机的防区进行布防/撤防/旁路

?支持门禁、报警业务处理。

2.4.3灵活的服务架构

平台基于SOA模式设计，对系统功能体系进行模块化组合，面向服务的开发方式，使系统具备随需应变的特性。

SOA是一种面向服务的分布式组件模型，基于SOA的应用程序被设计为一组相互交互的服务，在该模型中，任何业务功能被作为一个服务使用。应用程序的不同功能(服务)通过定义良好的接口和契约联系起来，使得系统中的服务可以采用统一和通用的方法进行调用。当某个服务内部结构和功能实现需要发生改变时，只需对相应服务进行更新，通过接口提供新的数据调用而不影响其它服务的执行。

SOA架构具有以下优势：

?基于SOA架构的应用系统功能扩展投资少、周期短、灵活性高；

?与传统的封闭式软件架构相比，SOA架构更能适应业务流程和系统需求的快速变化；

?SOA架构能够充分利用原有信息资源，保护数据及减少投资；

?SOA架构可降低软件系统对硬件资源的依赖程度。

2.4.4多层次的可靠性保障

综合安防平台服务支持集群和Rose热备部署，并采用错误自动发现及恢复技术，为系统提供不间断的服务，极大地提高了平台的可靠性，满足大规模、大并发量的业务应用需求。2.4.5强大的扩展性支持

根据项目规模和应用场景，平台可进行伸缩配置，平台设计时考虑了各服务的扩展能力，尤其是中心服务、设备接入、流分发、流存储等核心服务，各分项服务可分别根据规模进行集群扩展。

综合安防平台核心处理单元支持分布式、负载均衡部署，并采用多级架构来支持系统平台自身规模的扩展；支持承载大容量业务接入的核心服务器；分发、接入等单元均支持灵活扩展、平滑扩容，并提供可开放、可共享的接口。

2.4.6优良的系统兼容性

综合安防管理平台兼容多种数据库，包括Postgresql数据库、Oracle数据库等，可通过中间件实现异构数据的整合。

综合安防管理平台除了支持海康全系安防产品外，针对现实应用中大量第三方产品接入的需求，可适应各种品牌的硬件接入，兼容若干国内主流厂商的标准化设备，支持标准GB/T28181、ONVIF、PSIA设备的接入，兼容若干主流报警主机的接入等，并提供协议接入，SDK接入，主动注册设备接入等多种接入方式接入更多第三方厂商设备。考虑到第三方SDK 的实现质量会成为系统的不可控因素，需要进行一定的隔离，综合安防管理平台在处理非标准流接入时，引入转码、转封装等优化技术，实现对码流的隔离。

2.4.7全方位的安全管理

综合安防管理平台从系统安全和数据安全两个层面进行全方位的管理，提供全方位的信息安全管理。

系统安全方面：

?支持HTTPS安全安全传输协议；

?统一的登陆认证，防暴力破解；

?用户长时间不操作时，须重新进行身份鉴定；

?用户精细权限控制，普通用户只能操作其授权范围内的业务；

?采用安全工具扫描测试，严格把控安全风险。

数据安全方面：

?账号密码、视频数据加密传输；

?视频流内嵌水印，防止篡改；

?平台账号密码加强，支持密码规范要求。

2.4.8便捷的操作体验

综合安防管理平台界面设计人性化，采用B/S管理、C/S 操作模式，使系统维护更方便快捷，无论是系统管理、对各业务系统的参数配置管理、网络管理，还是对前端监控的远程控制、检索、回放录像资料、日志查询等都可通过WEB方式来完成，界面设计友好，能够让用户快速掌握操作方式，用户可通过WEB页面、客户端、手机、iPad等对系统进行访问与控制，方便远程管理。

2.4.8精细的权限设定

系统对用户权限的设置按管理功能权限、设备资源权限和中心管理权限进行划分，可设置用户的管理权限等级，并将用户操作权限细化到每台设备的具体功能分项，如某道门禁的查看和控制权限、某台摄像机的录像回放和云台控制权限等。2.4.9高效的系统运维

综合安防管理平台运维服务对系统内的设备运行状况进行

监视和管理，并能以各种图表的形式进行实时显示，主要提供资源清单管理、远程维护管理、性能管理、故障管理、日志管理，对各种维护数据可以进行查询、统计，并生成相关报表。

3.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2.工地监控系统拓扑图

4.系统组成

图3.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、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高清红外模拟摄像机、高清网络摄像机和高点球机，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。针对本项目施工特点，选用无线AP传输方式。本标段工地南北全长约2公里，监控中心设置在工地以西约1公里的和平桥村委附近，工地最近距离1.3公里，最远距离约1.8公里，中间有建筑物等障碍物，因此此传输方案需设置中转站，每个中转站设备可中转12个通道的视频信息，共需2个中转站，为应对现场复杂的施工环境，本方案配置4个中转设备。

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，支持随时抽查全部视频监控资源，实现管理的高度集中化，做到管控一体集中处理。由于监控中心硬盘录像机盘位已满，无法加设硬盘，所以方案内会添加中心硬盘录像机和硬盘设备，保证项目现场监控录像保存十五天。

监控中心采用视频综合平台完成视频的解码、拼接，上墙等应用。通过部署LCD、LED大屏用来将视频进行上墙显示。中心平台采用海康威视iVMS-8700综合安防管理平台对视频监控设备和用户进行统一管理，实现视频的预览、回放、权限控制等应用。

5.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。

视频监控系统设施基本配置如下表：

表1视频监控点位配置表

点位设计说明：

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。点位设计初步定于钢筋大棚外墙1个监控球机，保证能清晰照射到材料堆放区，并且在加工区域另一次增加1个监控球机，使监控内容无死角覆盖材料堆放区域。

监控点位1（圆圈处）

监控点位2（圆圈处）

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。钢筋大棚由于占地较大，工作区域广，所以点位设计为东西对角的墙体上各设立1个监控，保证无盲点无死角监控现场情况。

监控点位1（圆圈处）

监控点位2（圆圈处）

存梁区智能球机

在钢筋大棚隔壁的存梁区，视野开阔，自需要设立1个球机就可以监控全部场景。

大型平交叉口智能球机

在标段施工范围内的大型平交叉口,东北角和西南角两个对角位置立杆装设智能球机。保证施工期间，项目安全部门工作人员可以巡视大型路口详细情况，以应对紧急情况。本次点位暂定时代大道-天马路2个监控球机、时代大道万达路2个监控球机。

制高点球机

在征得湘湖九号物业单位的同意后，在1号楼设置1个高点球机，北面可以监控到本标段起点，南面可以监控到闻兴路，前后大约2.1公里。

北面

南面

在云涛名苑小区内十号楼楼顶也可设置1个高点，北面可以监控到闻兴路，难免可以监控到本标段的终端湘湖路南口，与湘湖9号高点球无缝连接，对整个标段的现场情况进行监控。

北面

南面

第二合同段范围为：K0+134~K3+588，2个高点球机可监控到本标段95%以上的范围，为充分利用资源，同时保证工地监控全覆盖，并尽可能兼顾工地出入口、建筑材料堆放处、材

料加工区，本方案另暂定增加网络球机2个，用来监控高点球机的监控盲区。

6.前端配套

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。本工地围挡上无法壁装、吊装及角装，因此部分使用立杆，立于围挡内侧，其余可安装在彩虹高架的路灯杆上

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。

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：

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。

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。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、电缆的金属外皮、金属构架、金属管线与接地系统作电气连接，防止在这此物件上由于感应雷电高压或接地装置上雷电入地高电位的传递造成对设备内部绝缘、电缆芯线的反击。监控点设备（含电源避雷器、控制信号避雷器）宜采用单点接地方式实现等电位连接，独立接地电阻小于10?。

系统供电

系统设备电源质量建议满足下列要求：

稳态电压偏移不大于±2%；

稳态频率偏移不大于±0.2Hz；

电压波形畸变率不大于5%。

7.系统特点

1）工地现场无线传输

工地现场使用3G或4G进行无线传输，充足的带宽保证了图像预览的流畅，不用布线，无需担心传统工地监控线材损坏反复修复的问题，而且节省了大量的电源和信号线，还有设备都可以反复利用，比如这个工地竣工后可以拆下来换到其他工地继续使用，不用增加任何成本。