建筑工地無線監控系統及其設計

施登峰

摘要：本文旨在通過應用發達的網絡系統和先進的計算機技術，建立遠程安全監控系統管理建筑工地，加強建筑工地施工現場安全防護管理，實時監測施工現場安全生產措施的落實情況，對施工操作工作面上的各安全要素實施有效監控，隨時將上述各類信息提供給相關單位監督管理，及時消除施工安全。

關鍵詞：建筑工地；監控；無線網絡；施工

中圖分類號：TN948.6 文獻標識碼：A 文章編號：1674—3024（2016）11—241—03

前言

建筑工地屬于環境復雜，人員復雜的區域，很難通過人員巡防來管理工地。然而建筑工地施工人員的人身安全，工地的建筑材料、財產設備等安全是施工單位管理者關心的頭等大事，建筑的施工質量、施工進度、更是建筑單位關心的問題。考慮到設備及人員的安全，一套有效的現場及遠程視頻監控系統可以讓管理者了解到現場的施工進度，可以遠程監控現場的施工操作過程，和現場用料的安全。但是由于工地環境特殊，監控設備要隨著工地建設的進度去改變監控位置，有線監控很難解決移動工地的監控問題，因此通過無線遠程監控系統非常有必要。

1系統設計目標

首先要了解在建筑工地各方的需求，例如項目負責人需要在辦公室進行遠程監控，實時監控工地施工現狀，現場施工動態信息要即時反饋，及時掌握。

建筑公司要在總部進行工地的實時監控，保證施工工地各項操作按照規范指標進行。需要通過遠程實時監控在第一時間內掌握施工動態，對施工難點或設計欠妥之處及時進行監管，隨時合理調配人員到位。需要通過遠程實時監控，宏觀調整工地施工規劃。

安監局需要在辦公室對建筑工地進行實時監控，保證建筑工地的施工安全，通過遠程實時監控提高服務管理水平，實現預控目標，通過遠程監控，合理安排抽巡查計劃，使監管更具實效性與針對性，對文明、標化工地評定作出客觀判斷。

開發商需要隨時隨地了解工地施工情況，工地施工進展情況，并要及時掌握工地在建項目的質量安全情況；還需要在銷售部門進行遠程視頻演示將施工實況展現于客戶面前，向客戶展現工地的建設規劃和進度，達到一個宣傳效果，使整體計劃能夠合理制定。

因此本系統要實現以下目標：

（1）通過攝像機隨時監控建筑工地現場的狀況。

（2）拆裝方便，可隨時布置于新工地。（可重復使用性強）

（3）對特殊車輛進行視頻監視。

（4）可在任何一臺能夠連接公網的電腦上監控多個監控點的信息，實現全方位監視。

（5）通過鏡頭及云臺，對現場的部分細節進行縮放檢視。

（6）錄制現場監視情況，隨時檢索回放，杜絕危險事故及非法盜竊等行為，減少工地物資損失。

（7）系統配備紅外燈，能夠在夜間、強光等惡劣狀況下正常工作。

考慮到建筑工地監控環境的特殊性，因建筑工地對布線帶來很多的不便，如果全部進行基礎網絡架設比較困難，故需要對所有需要監控的地點，采用無線網絡進行全方位的監控。

2系統設計

系統分為前端設備連接部分，工地無線傳輸部分，整個網絡傳輸部分，監控中心部分等。

2.1前端部分

前端主要由監控攝像機、無線傳輸設備、以及整個前端的避雷、安裝支架和基礎設施組成；前端連接圖如圖A所示。

2.2工地無線傳輸部分

工地無線傳輸主要采用數字微波信號與WIFI無線傳輸相結合的無線傳輸方式。系統的傳輸鏈路采用5.8G無線網橋進行傳輸；

微波無線傳輸的原理：監控前端采用模擬攝像機接入網絡視頻服務器（DVS）網絡視頻服務器把采集的模擬信號轉換成數字信號，通過微波發射器（無線網橋）發射數字信號到微波接收機上。微波接收端收到數字信號，通過交換機傳輸到互聯網上。

系統采用點對多點的解決方案，即：一個接受的網橋可以接受多個發射網橋傳回來的信息。在工地中有光纖接入處做工地的信號采集匯總中心，來做一對四的連接，工地中每個監控點處都有一臺攝像機，攝像機通過視頻線與視頻服務器連接，最后視頻服務器再通過一根網線直接連接到無線網橋上。監控中心處同樣放置N臺無線網橋，外接一根全向天線，來接收M方位4個監控點處網橋傳回的監控信息。工地信號采集匯總中心接收的4×N路監控圖像通過租用運營商的nM光纖（根據項目實際點來計算上行帶寬的大小），上傳到互聯網。請參考傳輸連接圖B.

值得注意的是：工地信號采集匯總中心應選擇在工地的無遮擋的制高點，而且要保障每個監控點到監控中心的鏈路都是暢通無遮擋的。如果監控點到監控中心的鏈路都有遮擋，嚴重影響無線信號的傳輸。

2.3整個網絡傳輸部分

工地信號采集匯總中心通過無線網橋接收到工地各個監控點的數字信號后，通過光纖接到互聯網，互聯網上的視高運營平臺會找到監控數字信號，進行轉發，把監控數字信號轉發到全國各地的客戶端電腦上，監控方登陸客戶端便可進行遠程集中監控。（通過ADSL接入便可以實現遠程實時監控。）

整個網絡傳輸示意圖如圖

2.4監控中心部分

監控指揮中心是整個系統的控制、圖像顯示、圖像錄像中心，監控中心能向指揮調度人員提供全面的、清晰的、可操作的、可錄制、可回放的現場實時圖像。

本系統的監控指揮中心可以在建筑公司辦公室，安監局辦公室等等遠離建筑工地的地方。監控中心只需接入2M的ADSL帶寬便可實現流暢的遠程監控，接入8M的ADSL帶寬，便可實現流暢的36畫面瀏覽。可以在監控中心接VGA拼接屏，不需要矩陣或者電視墻，直接使用VGA數字信號拼接屏（有拼接屏處理器）。實現方式簡單，效果良好，占用空間小。（監控中心只需一臺指揮終端，需要上墻的可以買拼接屏。還可以通過語音對講功能在工地擴音進行遠程指揮施工。）

監控中心通過遠端紅外攝像機隨時隨地監控建筑工地現場的狀況，并且可在任何一臺能夠連接公網的電腦上監控多個監控點的信息，實現全方位監視。錄制現場監視情況，隨時檢索回放，杜絕危險事故及非法盜竊等行為，減少工地物資損失。

2.5系統拓撲圖

整個系統結構為，前端（工地采用無線傳輸）中間經過視高平臺進行信號收集轉發，末端（監控端）可以進行遠程視頻集中監控操作。整個系統拓撲圖如下圖D所示

2.6系統施工布局

因為環境特殊，系統對硬件的要求是：監控攝像機能夠在夜間、強光等惡劣狀況下正常工作。所以工地監控系統要配備：防爆、防雷、防水護罩，應急供電系統，攝像機部分采用低照度寬動態攝像機，智能球機，變焦變倍一體機（具體以實際情況為準）。

安裝的部分規則：

①塔吊部分：塔吊前端由網橋發射器加網絡視頻服務器及一體化勻速球機組成，球機的485云臺控制線及視頻線直接接入網絡視頻服務即完成塔吊攝像機的連接部分。通過鏡頭的變焦變倍及云臺的隨意轉向，對現場的部分細節進行縮放檢視。居高臨下，對工地全方位實施監控。

②地面部分：地面部分的攝像機如果離信號采集匯總中心較近，可以直接通過視頻線連接至監控中心的網絡視頻服務器。鑒于建筑施工工地揚塵比較嚴重，建議在所有攝像機上都裝球罩來保護設備。

③外圍部分：建議分別裝在建筑工地的東、南、西、北四個地點。

④門口監控：對各種工程車輛進行視頻監視。

方案系統施工平面圖如下圖F監控點安裝參考（可根據工地的實際情況去安裝監控探頭）

3系統預期

綜上所述，遠程安全監控系統將計算機網絡和通信技術、視頻壓縮技術、決策支持系統等現代高技術融為一體，幫助安全監管部門、監理單位和施工單位及時掌握安全管理、文明施工及治安管理狀況，對違章作業人員以威攝作用，有效促進施工現場提高安全文明施工水平，從而極大的提高建設工程安全生產的監督水平和工作效率。因此，加強遠程監控的建設和管理，對于提升建筑施工安全生產管理具有重要的意義。

系統的前端實施考慮到了工地施工的復雜性。前端均采用無線設備，免去了安裝布線的麻煩：設備可安裝于施工高處（如塔吊），從而可對整個施工現場起到有效的監控作用；

同時針對從建筑工地管理處來講：管理人員不用時刻在工地現場監管工程實施情況。管理處一般位于施工現場附近，通過接收設備，管理人員隨時隨地觀看到工地的實際施工情況，人員活動情況；同時因終端設備安裝在高處，監控范圍廣，管理部門可提前預知危險信號，從而極大減少和避免工地事故發生。

而且從工程監理部門來講：監理處人員無需時刻在工地對所有施工現場因素進行直接管控，同工地管理部門一樣，可直接通過電腦、手機等設備，隨時隨地看到工地的實際操作情況；

最后從監控管理來看：管理平臺對不同級別的訪問者設置相應的不同訪問權限。如施工監管總部人員可以對下面每個工地情況進行監控；工地負責人只能對自己負責的相應工地進行監控無權觀看其他工地情況。監控權限、錄像、截圖、下載、回放，云臺控制等權限管理，保障了監控信息的安全，對工地的管理和控制以及安全提供了極大的便利。