无线网络视频监控系统在铁路隧道施工中的应用
铁路沿线巡检无线视频监控方案
铁路沿线巡检无线视频监控方案随着铁路系统建设的不断完善，铁路沿线的安全也越来越引起重视。
而为了加强铁路沿线的安全监管，传统的巡检方式已经逐渐无法满足需要，因此使用无线视频监控技术成为了必然的趋势。
一、方案背景及目的铁路沿线是一个重要的社会基础设施，随着现代化建设的大力推进，铁路沿线的安全保障和维护也变得尤为重要。
不过，由于铁路沿线的地域和环境复杂，传统的巡检手段难以达到及时发现、迅速处置的要求，因此开发适合铁路沿线使用的无线视频监控技术已经成为当前的迫切需求。
本方案的主要目的是在铁路沿线建立一套完备的无线视频监控系统，用于及时发现、迅速处理发生在铁路沿线的安全事件，避免可能造成的不良后果，同时帮助铁路部门更好地监管铁路沿线的安全状况。
通过引入无线视频监控技术，可以提高巡检及维护效率，提高铁路系统的安全性和可靠性。
二、方案设计1. 设备选型由于铁路沿线环境的复杂性和行车速度的要求，很多传统的监控设备难以适应铁路沿线的巡检需求。
基于这一考虑，我们采用了具有高清晰度、防震性强、低功耗和高度耐用的无线视频监控设备。
并且根据铁路沿线地球物理条件以及监控范围和安装方式的不同，选择了适合铁路沿线使用的固定式和移动式的监控设备。
其中，就固定式监控设备而言，选型主要考虑其维护便捷性和防水性，以确保其能在极端环境下有效运行。
而就移动式监控设备而言，除要考虑其通信和视频传输质量外，还必须能适应铁路沿线的高速行车环境，并具备移动、轻便和防震等特点。
2. 系统架构本方案主要有两种架构，即中心式监控和分布式监控。
中心式监控指将监控设备的视频信号集中在一个中心矩阵中统一管理。
这种模式的优点是管理易于操作和升级，但需要架设一台大型中心服务器。
分布式监控则更加灵活，可以在多个细节和区域放置不同数量和类型的监视设备，数据上传到管理服务器接口，数据内容更加丰富。
但需要注意，这种模式下的人工集中应急响应和维护较为困难。
3. 系统使用本方案中，设备部署和使用的核心要素是安全和可靠性。
智能网络视频监控系统在铁路工程建设管理中的应用
智能 网络视频监 控系统在铁 路工程建设管理 中的应用
王辉 麟 ，蒋秋 华 ，史 天 运 ，王 富章
（ 道科 学研 究院 电子计算技 术研 究所 ，北京 １ ０ ８ ） 铁 ００１ 摘 要：着重阐述视频 监控 技术 的发展现 状 。详细介 绍智 能网络视 频监控 系统 的典型 组成结构和 功能 特 点，并对其在铁路 工程建 设管理信 息化 中的应 用和 重要作 用进行论 述。
火 键 浏 ：智 能 网 络视 频 监 控 系统 ；铁 路 工 程 建 设 ； 管 理 信 息 系统 ；应 用 ＬＩ 分 类 号 ：Ｕ２ ： Ｐ ９ ｝ 图 Ｔ ３ 文献 标 识 码 ：Ａ
Ａｐ ｌ ａｉｎｏ ｔｌｇ ｎ ｔ ｒ ｄ ｏＭ ｏ ｉｏ ｉｇＳ ｓｅ ｔ ｐｉ ｔ ｆ ｎｅｌ ｅ ｔ ｗｏ ｋＶｉｅ ｎｔｒｎ ｙ ｔｍ ｃ ｏ Ｉ ｉ Ｎｅ ｏ
工程 施 工进 度的监 控 管理 缺乏 有效 、直 观和 合理 的 丢失 等 。 管理 手 段 ；另一 方面 ，施 工现 场 重要施 工 材料 的看 工程 建设 管 理人 员在 工程 建设 指 挥部 、调 度 中 管 ，往 往力 不从 心 ，人 员配置 多 少都 是 不够 用 的 。 心 或者 其 他工程 建 设相 关部 门办 公室 实现对 全部 工
Ａ ｓｒｃ：ｔ ｓｅ … ￣ ｄｍｅ ｃ ａ ｓｕ ｔ ｎ ｆ ｅ ｒ ｉｅ ｎｔｒ ｇｔ ｈ ｏｏ ｍ ｈｔ ａ ｙ ｉ ｒｄ ｃｄｔｅ ｂ ｔ ｔＩｗａ ａ ｅ ｔ ｌ ｉ ａ ｏ ｓ ｔ ｋｖｄ ｏ ａ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗｏ ｍｏ ｉ ｉ ｃ ｎ ｌ ｅ ｐ ａｉ ｌ ，ｎ ｏ ｕｅ ｏｎ ｅ ｙ ｇ ｃｌ ｔ ｈ
智 能网络 视频 监控 系 统采 用基 于 Ｂ／ 构 的软 程 施工 现场 和工 程施 工 环境 的监 控 ，大 大减轻 日常 Ｓ结 件架构 、基于 ＭＰ Ｇ ／ Ｅ ２４的转码流 技术 、以及基 于帧 管 理人 员现 场巡 视 的工 作量 ，便 于及 时发 现危 险 隐 患 ，保 障 安全 生产 ，提 高 铁路 工程 建 设的 管理 信息、
无线传感网络在施工隧道监测系统中的应用
郭 晓 程 贺 智 宏
（ 西安市地下铁道有 限责任公 司， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ ０ ０ ）
摘 要 ： 提 出了一种 基 于无 线传 感 器 网络 的 隧道 施 工监控 系统设 计方 案 ， 确定 关键 因素判 定指 标 ， 从 节点 的硬 件 和软 件 模 块功 能 、 模块接 口以及决策实现等几方面进行讨论， 实现施工隧道安全监测， 并以火灾、 突水、 有害气体 以及塌方等方面进行模拟测试。 关键 词 ： 无 线传 感 器 网络 ； 隧道 施 工 ； 节点； 监 控 系统
引言 如图 １ 所不 。
目 前我 国正在大力 发展城 市地铁 建设 ，全 国共有几 十座城 市同时 ２ ． ２软 件模 块及接 口关 系。 采 用模块化 十 的软件 ， 分 为八大模块 ， 在修 建地铁 ， 预计 到 ２ ０ ２ ０ 年我 国地铁 总里程将 达 到 ６ １ ０ ０公里 。伴随 它们是 ： 数据采集及 管理 ， 决 策分析 ， 应 急处 理 ， 数据 管理 、 查 询及 打 印 ， 地铁建没陕速发展 ， 施工安全事故也频频发生 ， 尤其是重大事故的不断 参数设置， 系统调试 ， 主界面管理， 系统服务。 它们通过接 口相互连接 ， 数 发生 ， 给地 铁隧道 的安全 生产工作 敲响了警钟目 。 地 铁建设 工程 作为一类 据采 集及管理模 块能将 采收集 到的数 据存储到 数据库 中 ，并且 获取监 复杂 的地下 隐蔽工程 ， 其施工 中的不确定 因素有 很多 ， 先 进的监 测装置 听端 口号以及网关连接等参数 ；决策分析模块可以从数据库中提取特 是确保地铁隧道施工顺利进行的重要保障。 定时间范围内的数据并对其分析，根据分析的结果可以调用应急处理 现阶段， 在对隧道工程施工的监控工作中， 通常都是采用有线的传 模块； 主界面管理模块可以显示获取的数据 ， 并且还能获取地图元素的 输控制 ， 施工 现场 的环境 十分复 杂 ， 并 且还 伴有 大量 的机 械设 备 ， 因此 颜色和位置等信息。各模块间接口关系如图 ２ 。 这对数 据采集设 备的要求 也是 很高的 ，同时设备 的布置 工作也是 比较 ２ ． ３隧道决策 分析设 计。在 收集完 数据后 ， 系统 会将数 据存储 到数 困难 的一环 。而随着我 国无线传感器 网络的快 速发展 ， 在隧道监控 中应 据库中， 之后会对数据进行融合的操作， 从而得到隧道的即时状态。隧 用无线通信 技术就成 为了可能日 。 道—个标段通常都是很长的， 如果分析整个隧道的传感器数据 ， 那么就 无线传感器网络是由三部分组成的， 分别为观测者、 传感器节点以 很难 知道 到底哪 个位置 出现 了险 隋。 所以， 建 议采用基于监 控单元 的决 及感知对象 ， 功耗很低的许多微小网络节点构成了无线通信网络 ， 通过 策分析方式 ， 将每一个标段分成若干个小的监控单元， 各个单元内分别 实时感知、 监测和采集网络分布区域内的各种微观隧道信息， 同时还要 收集传感器数据， 同时存储到数据库中， 之后再对各单元的状态进行分 对所收集的信息进行处理， 以提高信息的准确性日 。 本文便是针对当前隧 析 ， 本 系统 对隧道 内的火灾 、 突水 、 危 险气体 超标 以及 塌方 四种 险情 进 道监测中面临的成本高、 实时性差以及网络等诸多问题 ， 提出了一种在 行 检测 ， 分别输 出 了其 所处 的等级 ， 当危 险等级 超标 时 就会有相 应 的应 无线传感器网络基础上的安全监控系统 ， 这个系统能够实时的收集各 急处理措施 。 种数 据 ，并 及时 的监控 隧道 工程施 工 中有 害气体 是否超标 以及突水 和 ３方 法的实现 塌方等 事故 ， 如果发 现危 险 ， 能够 及 时提示 报警 ， 并且 向外 界输 出 隧道 对施工 隧道的安全 检测工作 都是 以每一个 单元为单 位 的 ， 通 过分 当前 的危 险状态 ， 对安全生 产具有重要 指导意义 。 析收集 到 的该单 元节点 在某段 时间 内的所有数 据 ，从而得 出其 安全等 １主要事故指 标评判标准 级 。建 议选取 ２ － ８ 分钟 内这个范 围内 的数 据 ， 这是 因为 时间太 短 ， 结果 １ ． １隧道火灾 判断方法 。 火灾 的判 断方法为判 断为分析传 感器所收 的准确 性会很 差 ， 而时 间太长则 分析 的时间就会 更长 。另外 ， 分 析隧道 集到 的实时数 据 ， 如果发 现风速 数据异 常 ， 那么就 应立 即则 检测故 障点 的灾害时，要对多个传感器收集到的数据进行分析 ， 不同类型的传感 的风机状态 ， 若风机异常 ， 那么就不是风机的故障 ； 若风机的工作状态 器 ， 其所 占的权重也是有 所差异 的。隧道危 险等级的具体 计算 公式为 ： 是正 常 的 ， 一 氧化 碳 、 温度 以及 烟雾 等数 据时 异常 ， 应采 用安 全评 估服 务， 考 虑各参数见 的关联性 ， 评估报警 等级 。 １ ． ２有害气体超标判断方法。其判断方法是需要两级数据决策 ， 当 在此公式中， 代表传感器权重值， Ｍ 则代表传感器数值对应的警 风 速数据 异常时 ，特别是 二氧化碳 、甲烷或 是粉尘浓 度上 升趋势较 大 戒 等级 ， ｎ 。 为前 ８ ０ ％ 时 间内传 感器数 值个数 ， ｎ ２ 则为 后 ２ ％ 时 间内传感 ０ 时， 应 监测单 元 的风机状态 ， 排 除风 机故障 ； 当监 测到 的数据在 １ ５ 分 钟 器数值个数 。 仍未下降时 ， 应采用安全评估服务， 不考虑各气体之间的数据关联性， 首先提取 隧道单元 数据 ，通 过调整 传感器 权重确保 相关传 感器数 而是计算各气体报警的概率。 据正常获取 ， 根据传感器数值警戒值计算传感器数值所在等级Ｍ， 计算 １ ． ３隧道 突水 判断方法 。当排水沟水位 多于警 戒水位 线的 ９ ０ ％时 ， 前８ ％ 时间内传感器数值所在等级乘以各 自权重后的均值 ，计算后 ０ 并且仍有上升趋势时 ， 应立即计算突水报警概率。 如果完全超过警戒水 ２ ％ 时间内传感器数字所在等级乘以相应权重后的均值， ０ 根据上式计算 位， 则 立 即报 警。 出隧道危险等级进行相应的评级及预警。 １ ４隧道塌方判断方法。岩层移动报警是要评估两个参数的， 分别 ４模拟测试 分析 为地表沉降和地表运动加速度 ， 采用安全洋估服务， 考虑两个参数的数 ４ｌ 测试方案。 测试方案采用定时调用的方法， 即先设定定时器， 利 据相关 性 ， 其报警 的概率随着在 这两个参数 的增大而增 大的 。 用其循环性对各单元进行检测 ， 每个单元的检测分成火灾、 突水 、 有害 ２施工 隧道监控 总体 十 气 体超标 、 塌方 ， 因为提 出数据 的时间对 各 单元的检测 时间是 有直 接影 Ｚ１ 监 控系统体 系结构 。此 系统 的结构 是集移 动人员定 位 、 传感器 响的 ， 所 以建 议定 时器设为 ３ 秒 循环 一次 ， 而提 出数据 的时 间范 围对分 数 据采集 、 数据分 析 、 数 据处理 、 灾Ｊ 隋处 理设备 、 ３ ８远程联动设 备等 多功 析的准确性和响应速度也是有直接影响的， 所以， 应提出不同长度时间 能为一体的系统 ， 实时的检测隧道内部的各种灾害 ， 将数据上报到监控 内的数据进行分析 ， 从而保证结果的准确度和实时性 。模拟灾害时， 在 中心， 之后再对这些数据分析处理 ， 根据不同的险情等级 ， 调用各个灾 实验室环 境下是不 能模拟 塌方 的 ， 所 以应采 用测试 的方法 ， 不断 给压力 情处理设备并启动 ３ Ｇ远程联动机制， 尽可能的降低损失， 其硬件结构 传感器 增压 ， 并 且改 变其位 移值 ， 从 而模 拟塌方 灾 害 的特点 ； 而火 灾则 只能采用燃烧废纸的方法， 传感器在废纸周围进 行检测； 测试有害气体超标时 ， 所有的超标气体 都是采用同一种方法的， 所以只需依据二氧化碳 的浓 度来检测有 害气体 的超 隋况 。 ４ ． ２测 试结果 与分析 。 在分 别对 ２ 分钟 以及 ４ 分 钟时 间内的数 据进行模 拟分 析时 ， 通 过上 述 的公 式可知 ， 与靠 近当前时 间 ８ ％ 时间 内的数 据 ０ 权重占 ８ ％ ，所 以其 灾 害 的时 间分别 为 是 ２ ０ ４ ３ ０ ｓ 和４ ８ － ６ ０ ｓ ， 具体 的测试 结果见表 １ 、 表２ ： 从以上决策分析测试结果可以看出，决策 分析算法能够判断出隧道灾害 ，并且准确率极 高， 而它 的实 时性是要受 到历史数 据所选 取 的时 图 Ｉ监 控 系统 硬件 结构 图 ２模 块 间接 口关 系 间所影 响的 ， 并且检 测需 要 的时 间是与 时间长短
无线网络+监控系统在遂道工程中的应用
无线网络+监控系统在遂道工程中的应用在遂道工程项目中，一般在山体内部施工，距离较长（几公里以上）施工复杂，为外部工作人员可以知道内部施工情况，实时了解各主要作业区域情况，我们在实际的工作中采用了无线网络+监控系统相接合的方式，实现了这一功能，通过长期、实际运用得到了大家的一致认同，现将具体的工程方案与工程结构与大家分享。
做为这种应用方式首先考虑的是实用性和可靠性，遵循面向应用、注重实效的原则，以确保使用的技术及设备成熟可靠。
在系统的设计和实施工程中，应该充分考虑系统的可靠性。
在整体设计时关键部位必须有充足的备份措施，对于重要的网络部位应当采取先进可靠的容错技术。
在应用中所设计采用的设备全部为国内外具有良好声誉、良好产品质量及售后服务信誉的名牌产品，充分保证了设备及系统的可靠性。
一、先进性、成熟性与可扩展性原则在满足实用性原则的基础上，选用先进的设备、优化的结构、综合布线方式及多媒体控制技术，力争将系统的技术水平定位在一个高层次上，以适应新世纪现代生产管理发展的需要。
系统建设适应行业发展，充分考虑项目的特点，在整体设计、设备配置、通信方式、管理方式、维护方式等方面具有一定的先进性，采用国际标准的同时又是成熟的技术。
系统具有良好的可扩展性，充分保证能够将今后增加的新设备和新功能简单方便地与原有系统相结合。
二、开放性和标准化原则系统中所采用的布线设计、通信协议、系统设备及布线材料都符合国际标准、国家标准、工业标准和各类标准及相关行业标准。
充分利用不同网络的优势，将它们有机地结合起来，为信息交换和设备互操作创造有利条件。
系统结构设计及布线材料符合ISO/IEC11801综合布线标准及CECS：72/97《国家建筑与建筑群综合布线系统设计规范》。
网络系统硬件设备选型、施工、安装符合相应国际或国家标准。
三、经济性原则在完成系统建设目标的基础上，力争用最少的投资，取得最大的效益。
在网络设计、设备选型上，采用高性能价格比的方案和设备，不仅使资金的投入、产出比达到最大值，而且要降低整个系统的运行成本，以较低的人员与资金投入来维持系统的正常运行。
隧道无线视频监控方案
隧道无线视频监控方案隧道无线视频监控方案1. 行业背景在全国范围内的加强基础交通建设的大背景下，高速铁路及高速公路发展不断提速，越来越多的铁路线和公路线建设陆续开工。
在发展道路建设不可避免地会遇到诸如山区和丘陵等复杂的地理环境，开掘隧道是在上述地区铁路和公路建设经常会遇到的问题。
隧道建设方案作为最直接，也是采用最多的穿行方案，能够有效地发挥缩短行车里程，提高线型标准、保障运营安全，保护生态环境等特点。
现实情况看，隧道建设是一项艰苦、危险性较高的工程，如何高效率得在保证施工安全前提下，提高隧道掘进的质量和速度，越来越多的工程建设单位经过建立监控系统来降低和保障工程的安全性，特别是近两年快速获得应用的先进的数字无线监控正在隧道建设中发挥越来越重要的作用。
随着隧道的广泛应用，对施工过程中的建设安全情况进行第一手的掌握，及项目建成后对路况的实时监控情况成为重点关注的对象。
在隧道行业的监控系统应用中，以当前无线监控系统为代表的方案更具实用性和高效性。
针对隧道无线监控解决方案中，紧密结合隧道建设过程和监控运营管理的多方面应用需求，在保证适应各种隧道内部复杂环境的基础上，采用当前最成熟的微波通讯产品——高带宽数字无线传输设备，该方案采用先进的无线网络传输系统和领先的视频技术实现了专业的隧道安防系统，实现了各级主管对现场的及时掌控，是远在千里之外的施工现场、进度、人员状况，在项目部、公司总部办公室，以及主管人员的移动终端（手机、IPAD）等及时准确的显示出来。
随时随地能够掌控不同现场的进度情况。
在管理方面提高了工作效率，节约了到处巡回查看现场的差旅费用、车船费用等。
带来的不但是管理效率的改变，长远来说也是对管理成本的节约。
为保障各个无线监控点的有效带宽和整个无线链路的稳定性，我们根据现场具体情况采用不同的设计，这样就很好的保证了复杂情况下网络的带宽，一体化的设计又为安装带来了方便。
在隧道无线监控系统中，隧道建设和管理部门能够高效率地提高安全生产的指数，能够在诸如隧道建设阶段的挖掘车掘进、铺顶车安全性，以及后期的交通监控、环境监控、通风控制、照明控制、电视、视频监控、火灾报警、横通道门监控、中央监控等环节上为管理部门提供巨大的帮助。
基于Mesh网路的视频监控系统在铁路作业场所中的应用
方案一 的不足主要是投资高 ， 设备维护不便 ， 监控现场环境复杂不 能方便布线 ， 作为监控 系统本身 明线 的使用本身就是 不安全因素 。方 案 二对 目前 的多点视频监控 系统来说 明显 带宽不足 ， 况且其频率 资源 有 限不能为视频监控系统的建立提供全面 的支持 。有线 局域 网方 案除 不能实现更远距 离传输和更高级别的管理外还存在方案一 的不足 。 以上三种 既有方案都各 有不 同的不 足之处 ， 因此 寻求一种具有较 高的 可靠性 、 较大 的伸缩性 、 较强 的安全 性 、 较方便 的维护性和较低 的 投资成本的视频监控系统显得很 有必要 。
２基 于 ＷＭＮ的 视 频 监 控 系 统 ． ２１视 频 监 控 系 统 的 构 成 ．
２ 视频 监控 系 统 的硬 件 结 构 前端设备还包括视频 编码 器 、 摄像头 、 云台 、 Ｉ Ｏ等 ， 同完成 音 Ｄ／ Ｄ 共 视频 信息 的采 集 、 码 、 编 存储 和发送 。 目前 市场 上存 在很 多成熟 的产 品， 选择像素 、 分辨率 以及云 台旋转参数等满足应用场景 的摄像 器材即
科技 信扈
计 算机 与 网络
基于 Ｍｅ ｈ ｓ 网路硇视频监控系统在铁路作业场所【的匝用 ｌ １
济 南铁路局 济 南通信段 济 南维修 车 间 张 垒
［ 摘 要 ］ 文 结 合 既 有 视 频 监 控 系 统 的 缺 点 提 出 了 一 种 基 于 Ｗ ＭＮ 网 络 满 足 铁 路 监 控 需 求 的 新 方 案 ， 本 分析 了方 案 中的 硬 件 和 软 件 模块 的实现 ， 以及动 态路 由协议选择 ， 并探讨 了此方案在铁 路众 多作 业环境 中应用的可行性 。 ［ 键 词 ］ 线 ＭＥ Ｈ 网络 视 频 监 控 ０Ｗ Ｓ ４ ０ ＵＣ Ｉ 关 无 Ｓ ２ ０ ＬＮＵＸ操 作 系统
网络视频监控系统在高速公路长隧道施工中的应用
关 键 词 ： 网络视 频 ；监 控 系统 ； 高速 公路 ；隧道 中图 分 类 号 ：Ｕ４ ５ ５ 文 献标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ — ７ ６（ ０ ２） ６ ０ ８ — ２ ０２ ４ ８ ２ ｌ ０ —０ ２ ０
将 为今后 同类 型桥梁 建设 提供 宝 贵经 验 参考 文献 ［］徐 岳 ，等 ． 应 力 混 凝 土 连 １ 预
出 版 社 ．２ ０ ． ００
ｆ］范立 础：人 民交 通 出 版 社 ， Ｍ］ 北
１８ ９ ８．
板 与腹板 倒 角处均设 置 钩筋 ，为 保 证钩筋 施工 质量 ，要 求 中跨 合 龙 段 两 侧５ 块 件 的 箱 梁底 板 的 个
ｓ ｓ ｍ ｎ ｔ ｅ ｌｎ ｘ ｒ ｓ ｗａ ｎ ｅ ｏ ｓ ｕ ｔ ｎ ｙ ｔ ｉ ｏ ｇ ｅ ｐ ｅ ｓ ｙ ｔ ｎ ｌ ｎ ｔ ｃ ｉ ． ｅ ｈ ｕ ｃ ｒ ｏ
Ｋｅ ｏ ｄ ｙ ｗ ｒ ｓ： ｎ ｔ ｒ ｉ ｏ ｕ ｅ ｌａ ｅ ｓ ｓｅ ；ｅ ｐ ｅ ｓ ｙ ｕ ｅ ｅｗｏ ｋ ｖｄｅ ；ｓ ｒ ｉｌｎｃ ｙ ｔｍ ｖ ｘ ｒ ｓｗａ ；ｔ ｎｎ ｌ
桥梁与隧道工程 Ｂｄｅ ＴｎｅＥｇｅｒｇ ｒｇ ＆ ｕｎ ｉｅｎ ｉ ｌｎ ｎ ｉ
张伟 宗 ，何 书 强 ，李 海鹏
（ 武警 交 通 指 挥 部 ，北 京 １２ ０ ） ０ １ １
摘 要 ： 图像 通信 和 监 控 系统 以其 可视 、 直观 、安 全 可 靠 、 效 率 高等 一 系列 优 点 ， 已逐 渐在 工 程 建 设 领 域 中普 及 应 用 ，介
Ｉ ｓ ｓ ｍｅ ｒ ｆ ｒ ｎ ｅ ｔ ｈ ｉ ｌ ｒ ｅ ｉ ｅ ｒｎ ｓ ｔ ｎ ｒ ｄｕ ｅ ｔ ｐｐ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｈ ｔ ｒ ｉ ｏ ｕｒ ｅｌａ ｃ ｔｈａ ｏ ｅｅ ｅ ｃ ｏ ｔ ｅ ｓｍｉａ ｎｇｎ ｅ ｉ ｇ ｏ ｉ ｔｏ ｃ ｈｅ ａ ｌｃ ｔｏ ｆ ｔ ｅ ｎｅｗｏ ｋ ｖｄｅ ｓ ｖ ｉｌ ｎ ｅ
隧道施工无线网络传输
隧道施工无线网络传输
在隧道工程施工中，为了确保施工安全，施工方需要将隧道内的施工情况以视频的方式实时传输至隧道外的指挥中心。
无线网络外挂式覆盖设备，凭借自身的超高性能，可以很好地应用到隧道施工的宽带传输应用当中。
一、通过无线传输方式，可以摆脱线缆的限制，随着施工不断深入，网络扩展只需增加中继设备，非常方便且综合成本很低。
二、采用无线网络覆盖式组网方式，可以很好地解决“隧道效应”对无线电波的传输的影响。
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第27卷第2期2006年4月 青 岛 科 技 大 学 学 报Jour nal of Qing dao University of Science and T echno logyV ol.27No.2Apr.2006文章编号:1672 6987(2006)02 0165 04无线网络视频监控系统在铁路隧道施工中的应用赵 健,王成金,于 工*(青岛科技大学信息科学技术学院,山东青岛266042)摘 要:首次将无线网络视频监控系统应用到铁路隧道施工中,并取得成功。
此系统利用无线高频电波在隧道中衰减慢、传输距离远的特性,实现了洞内图像的传输和洞内、外语音交互。
从工作流程、模块功能等方面对系统作了介绍。
通过本项工程得出,在隧道中应用无线通信技术是可行的。
关键词:无线网络视频监控系统;铁路隧道;系统流程;模块功能中图分类号:T P391 文献标识码:AThe Application of Wireless Video Monitoring NetworkS ystem in Railway Tunnel ConstructionZHAO Jian,W ANG C heng jin,YU Gong(College of Information Science an d T echnology,Qingdao Un iversity of Science an d T echnology,Qingdao266042,Chin a)Abstract:Wireless v ideo monito ring netw o rk system has been successfully applied inrailw ay tunnel construction.Ow ing to slow recessing and long travel distance of theUH F radio w aves,this sy stem can transm it the images in tunnel and implem ent activ etalk.This paper gives a introductio n of sy stem structure and m odule functio n.Thro ug hthis project,w e recog nize that w ireless co mmunication is available in tunnel.Key words:w ireless video m onitor ing netw ork system;railw ay tunnel co nstr uction;system pro gram;mo dule function.铁路隧道施工中的现代化管理和安全作业在铁路建设中是举足轻重的。
目前,图像通信和监控系统以其可视、直观、安全可靠、效率高等一系列优点,已逐渐普及到了文化教育、工农业生产等国民经济的各个部门。
但是,在国内铁路隧道施工中还没有这方面的应用。
基于此我们为中铁十六局宜万铁路施工隧道大支坪至野三关段设计安装了无线网络监控系统。
本系统采用洞外有线、洞内无线的方式,实现了视频图像传输和语音的双向交互,指挥、调度人员在监控中心能看到洞内工作面及工地周围几千米远的施工情况,通过麦克方便地实现远程监督、调度施工,使各个施工层面更加协调一致。
通过接入Internet网络,实现真正意义上的 网络 监控[1,2]。
1 系统设计构想中铁十六局所承担宜万铁路施工隧道大支坪至野三关段,是本局所承担的全国最长的铁路隧道,总长14公里。
主体包括大支坪主洞、大支坪平导、野三关主洞(双工作面)、野三关平导五部分。
隧道环境复杂,途径水田、煤层、岩浆、溶洞。
这种情况下,迫切需要将工作面的地质雷达、图像等信息传输到指挥中心。
但在这种环境下,采用传统的有线方式(如泄收稿日期:2005 04 05作者简介:赵 健(1981~)男,硕士研究生. *通讯联系人.青 岛 科 技 大 学 学 报第27卷露同轴电缆)要面临两个难题:一是随着工作面的不断纵深,电缆的长度和中继器的数量都要相应增加,增加了额外费用;二是随着施工的进行,要不断地进行爆破,爆破产生的强大的冲击波很容易损坏泄露电缆。
目前,在隧道中进行的大量电波传输实验表明,U H F 电磁波在隧道中的传播损耗低,传输距离远,是封闭限定环境下比较理想的无线信息传输载体。
在综合考虑了众多情况之后,本工作采用无线方式来实现隧道内的视频监控。
最终的安装调试表明,这种方式是可行的,效果比较理想[3 5]。
2 系统结构及关键部件系统总体分前端和服务器端两部分。
前端包括各个监控点及无线收发点,后端为工程指挥调度中心。
前端监控点处放置有云台、网络摄像机、麦克、视频图像传输器、视频编解码服务器及声音功放等设备;无线收发点处主要设备是无线网关。
服务器端主要是服务器,用来存储来自监控点的图像和其他信息,并根据中心人员的请求来实现信息的检索,提供某段时间或某个具体时刻的所需图像或其他信息。
网络拓扑见图1。
图1 系统前端及服务器端结构Fig.1 Th e Fram e of Foreside and Service Section2.1 无线网关无线网关是实现本系统无线信号收发的核心部件,采用的是台湾产的ORIN OCO RG 1100宽带网关。
它的工作频段在2 4GH Z 附近;使用的协议有:TCP/IP 协议、ICM P 协议、U DP 协议以及PPP 协议;它是家中或小型办公室里进入高速宽带国际互联网通路和网络世界的入场券;能与任何适用的Wi Fi(无线保真)和ORiNOCO 无线局域网共同使用,具有提供共享文件、外围设备和国际互联网通路的能力。
ORINOCO RG 1100具有以下几个显著的特点:具有11M bit s -1数据速率的高性能;提供安全通道的VPN IP Sec 通行器;符合IEEE802 11b(Wi Fi)标准;DSL 上即插即用的通路,电缆调制解调器或无线网络用的ISDN 。
无线网关本身的发射功率有限,传输距离相应地比较受限制,又由于隧道长度是不断纵深的,在设计过程中便通过馈线外加了24DB 的定向天线。
通过外加定向天线,使无线传输信号的能量成光束形式传播,减少了能量损失,增加了传输距离。
2.2 视频编解码服务器视频编解码服务器主要完成图像的传输及声音的交互。
与声音信息相比,图像信息要大得多,而无线传输的带宽是有限的,只有几兆左右。
所以,在传输过程中必须要对图像及声音信息进行压缩。
当今有M PEG 4、M PEG 1、M PEG 2等多种A/V 压缩标准。
选择何种标准对于本系统的实现具有重要的作用[1]。
与M PEG 1、M PEG 2相比,M PEG 4具有如下独特的优势:基于内容的交互性;高效的压缩性;通用的访问性,基于这些特点,最终决定采用M PEG 4标准。
MPEG SERVER 4采用的是TVS 11视频服务器。
TVS 11视频服务器采用的运算速度更快的数字处理器能够快速压缩尺寸更大更加清晰的画面;先进的操作系统和音、视频压缩算法,使得图像传输更加流畅并且显示更加清晰细腻;嵌入的服务器,完全脱离PC 平台,系统调度效率高,代码固化在FLASH 中,系统运行稳定可靠。
TVS 11视频服务器支持通过浏览器(Internet Explore)进行远程图像访问,支持双向语音对讲,支持动态IP 地址,可随时实现图像和声音的网络传输。
3 系统功能模块及工作流程系统由采集模块、控制模块、数据处理模块等几部分组成。
3.1 采集模块采集模块包括前端监控点的图像和声音采集。
图像的采集是通过监控点处的网络摄像机来实现的。
图像采集主要包括工作面的施工情况、运渣车及施工人员信息。
声音采集是通过安置在工作面处的麦克来实现的。
采集的图像和输入的166第2期 赵 健等:无线网络视频监控系统在铁路隧道施工中的应用模拟语音通过双绞线传到M PEG SERVER4。
3.2 控制模块摄像头安放在云台内,可转动、缩放、聚焦等。
控制信号来自MPEG SERVER4的RS 232串口上的485A和485B信号线,这对线通过云台连接在摄像头上。
指挥中心发出的指令传到M PEG SERVER4,经解析后,通过这对信号线传到云台内的网络摄像机处,来实现对摄像头的不同操作,达到远程控制的目的。
3.3 数据处理模块采集的图像和输入的模拟语音并不能直接通过无线的方式来传输。
首先,传输模拟语音及图像信息需要较宽的带宽。
另外,模拟信号在传输过程中容易误差积累,到达接收端很难解调。
因此要经过MPEG SERVER4的数字化压缩处理。
压缩后的数据并不丢失原有信息,到达接收端后可以比较完整地恢复出原始图像和语音。
压缩后的数据量比模拟情况下要小的多,动态图像压缩倍数约为450倍(静态图像可达800倍),在现有无线带宽较窄的情况下,这是一种比较理想的数据处理方式。
3.4 系统的工作流程系统的工作过程(见图2)分两部分:1)指挥中心发出控制指令。
控制指令通过有线传输到无线网关,再由定向天线将指令发送出去。
监控点处的无线网关接收到指令后,送到MPEG SERVER4进行解析。
解析得到的指令通过485A和485B信号线对云台内的网络摄像机进行相应的操作。
2)前端监控点采集的图像和语音数据,通过线缆传至M PEG SERVER4。
MPEG SERVER 4对接收到的模拟数据先数字化,再进行压缩。
压缩后的数据通过无线网关传至服务器端的无线网关处。
指挥中心的服务器对接收的数据进行解压,还原出原始的图像和语音。
图2 系统工作流程Fig.2 T he w orking process of sys tem4 视频监控软件服务器端监控软件采用的是WM C监控组态软件。
本软件是用来控制和管理网络视频服务器或摄像机的。
它能够实现云台控制、视频录像、报警等功能设置,从而实现网络摄像机的监控报警,视频会议等功能。
它最多能支持256个群组,每组9路或16路,即最多可以分别管理2304路和4096路图像,每个群组能支持9/16路图像,因此能监测一个很广阔的领域。
本软件比现有的其他硬盘录像机系统功能更强大,但操作并不复杂。
由于采用新一代的MPEG4图像压缩技术,因此具有最清晰的图像品质和最大的压缩比率,弥补了当前监控领域中的一些不足。
图3是WMC操作界面。
界面的左侧是要输出图像;右侧是控制操作按钮。
其中要看哪路图像便可以点击其相应地画面,画面下方可以按次序设定好各路图像的名称或者编号,这样对操作者来说显得更直观一些。
5 安装调试设置好服务器端的视频软件和无线网关的各项参数。