基于物聯(lián)網(wǎng)的長隧道運營安全監(jiān)控方案

任 娜

（江蘇省交通技師學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212006）

物聯(lián)網(wǎng)指的是將無處不在的末端設(shè)備和設(shè)施，包括具備“內(nèi)在智能”的傳感器、移動終端、工業(yè)系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、家庭智能設(shè)施、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等、和“外在使能”的，如貼上RFID的各種資產(chǎn)、攜帶無線終端的個人與車輛等等“智能化物件或動物”或“智能塵?！?，通過各種無線和/或有線的長距離和/或短距離通訊網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)互聯(lián)互通、應(yīng)用大集成、以及基于云計算的SaaS營運等模式，在內(nèi)網(wǎng)、專網(wǎng)、和/或互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，采用適當(dāng)?shù)男畔踩Ｕ蠙C制，提供安全可控乃至個性化的實時在線監(jiān)測、定位追溯、報警聯(lián)動、調(diào)度指揮、預(yù)案管理、遠程控制、安全防范、遠程維保、在線升級、統(tǒng)計報表、決策支持、領(lǐng)導(dǎo)桌面等管理和服務(wù)功能，實現(xiàn)對“萬物”的“高效、節(jié)能、安全、環(huán)?！钡摹肮?、控、營”一體化。

在市政快速公路的長隧道中越來越多的事故是由于許多無關(guān)人員的進入、橫穿導(dǎo)致的，為了交通安全、避免類似事故的發(fā)生，本文提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的多參數(shù)一起監(jiān)測的安全監(jiān)控方案。

1 設(shè)計分析

系統(tǒng)要實現(xiàn)車輛進入隧道不報警，無關(guān)人員進入隧道報警，相關(guān)人員（檢查人員、維修人員等）進入隧道不報警的功能，根據(jù)這些需求，采用如下設(shè)計思路：

視頻監(jiān)控系統(tǒng)：在隧道口的每個車道上方設(shè)置1臺彩 轉(zhuǎn)黑一體化智能變倍攝像機云臺，來觀察和識別從隧道口進出的每一個移動物體（車輛和人員），并配置紅外燈以達到24小時連續(xù)監(jiān)控的目的。

電子識別系統(tǒng)：在隧道口處安裝電子標簽讀取器，對出入隧道的相關(guān)人員（凡進入隧道內(nèi)的相關(guān)人員必須攜帶粘有電子標簽的安全帽，否則為無關(guān)人員，視頻人員識別系統(tǒng)會自動報警）進行自動登記和識別，實時將通行數(shù)據(jù)傳輸?shù)街笓]部中心服務(wù)器，通過局域網(wǎng)，指揮部管理人員可以查看、統(tǒng)計相關(guān)人員出入隧道情況。

光纖周界防入侵報警系統(tǒng)：隧道口外部兩側(cè)的圍欄或者磚墻上安裝光纖周界防入侵監(jiān)控報警系統(tǒng)，24小時報警系統(tǒng)布防，一旦有人進入防范區(qū)域，就會報警通知值班人員同時聯(lián)動視頻監(jiān)控系統(tǒng)啟動錄像機對現(xiàn)場的圖像進行記錄，用以防范無關(guān)人員從隧道口一些隱蔽的地方進入隧道。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

2.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

系統(tǒng)采用數(shù)模混合方式，即音視頻圖象采用高質(zhì)量的模擬圖象及模擬音頻傳輸，音視頻信號傳輸?shù)娇偪厥以龠M行數(shù)字化處理和控制。采用此方案可較好的解決目前數(shù)碼圖象傳輸質(zhì)量普遍不高的現(xiàn)象。

2.1.1 前端部分（隧道口）

A 攝像機。隧道口每個車道上方安裝一個1臺彩轉(zhuǎn)黑一體化智能變倍攝像機，以觀察和識別從隧道口進出的每一個移動物體（車輛和人員）。該攝像頭具有自動白平衡、逆光補償和自動電子快門調(diào)節(jié)功能。配備鏡頭為電動可變鏡頭，可進行自動變焦、自動聚焦和自動光圈調(diào)節(jié)。變焦可將畫面拉近推遠，改變視角和成像大?。徽{(diào)節(jié)（自動聚焦和自動光圈），可調(diào)整圖象清晰度?？蓪⑺淼赖膱D像清晰實時定格于整個屏幕。

B 室外云臺為萬向云臺，可帶動攝像機上、下、左、右、左上、左下、右上、右下全方位掃描。所用解碼器為智能解碼驅(qū)動器，接到主控機發(fā)出的信息命令后，驅(qū)動相應(yīng)攝像機、電動三可變鏡頭、室內(nèi)云臺等完成各種動作。

C 通過系統(tǒng)主控機或分控機的簡便操作,都可控制任意指定云臺的上下左右旋轉(zhuǎn), 可觀察到隧道口的各個角落。還可控制鏡頭的變焦、聚焦和光圈可分別實現(xiàn)畫面的拉近拉遠和清晰度調(diào)整,使移動物體的各種動作細節(jié)一清二楚。

圖1 系統(tǒng)構(gòu)成

D 利用內(nèi)部局域網(wǎng)可把圖像聲音傳到具有信息點的任何地方。

2.1.2 傳輸部分

傳輸線共有以下幾種：視頻線、屏蔽雙絞線、多芯護套線及電源線。所有線看現(xiàn)場情況定。保證信號的高傳輸質(zhì)量、具備一定抗干擾能力。

2.1.3 總控制室

中心控制室是整個電子視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分，在這里可以觀察到隧道里各個角落的具體情況，中心控制室4臺17寸顯示器全部安裝在一個控制柜內(nèi)。操作人員可通過計算機鍵盤和鼠標可控制教室內(nèi)云臺和鏡頭的動作，以便進行細節(jié)監(jiān)視。采用硬盤錄象機（1臺或多臺）進行實況監(jiān)控及錄象。所有硬盤錄象機和顯示器都安裝在控制機柜內(nèi)見圖，可一機多用，既可控制前端設(shè)備及錄象又可兼作網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器，通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)（TCP/IP）實現(xiàn)客戶端多點多級的遠端控制與網(wǎng)上瀏覽（加裝客戶端接收軟件），同時又可作為數(shù)碼錄象機進行16路長時間數(shù)碼錄象。

2.2 電子識別系統(tǒng)

首先在隧道進出口的兩側(cè)安放若干個讀卡器，具體數(shù)量和位置根據(jù)現(xiàn)場實際工況和要實現(xiàn)的功能要求而定，并且將它們通過網(wǎng)絡(luò)布線和地面控制中心的計算機聯(lián)網(wǎng)。同時在每個授權(quán)進入隧道的相關(guān)人員的安全帽上安置一個電子標簽RFID，當(dāng)該人員進入隧道時，只要通過或接近放置在隧道口的任何一個讀卡器，讀卡器即會馬上感應(yīng)到信號同時立即上傳到控制中心的計算機上，計算機馬上就可判斷出具體信息（如：是誰，在哪個位置，具體時間），把它顯示在控制中心的大屏幕或電腦顯示屏上并做好備份。同時視頻監(jiān)控系統(tǒng)偵測到該移動人員的位置和時間信息，然后與電子識別系統(tǒng)讀取的信息作比較，以判斷是否為授權(quán)人員，若不是，則視頻監(jiān)控系統(tǒng)會發(fā)出非相關(guān)人員進出的報警信號。

2.3 周界防范報警系統(tǒng)部分

每個隧道出入口兩側(cè)的周界總長分別為100米。采用圍欄敷設(shè)安裝振動光纜，一般是在圍欄上端1／5處用防紫外線扎帶固定一道采S型鐵圍欄光纜。振動光纜一般采用鎧裝光纜，為了防止人為蓄意破壞，外面可套鍍鋅管加強保護。主機、鍵盤設(shè)在相應(yīng)的監(jiān)控室，當(dāng)發(fā)生入侵時，光纜受到振動，產(chǎn)生入侵信號傳到主機，由主機發(fā)出報警信號。

報警信號的應(yīng)用如下：

A 報警信號傳輸?shù)芥I盤上，在鍵盤上顯示報警防區(qū)編號，此時警衛(wèi)人員可以迅速奔赴防區(qū)現(xiàn)場查看處理。

B 報警信號傳輸?shù)铰?lián)動模塊，可以聯(lián)動相應(yīng)防區(qū)現(xiàn)場的聲光報警器，發(fā)出聲光報警，以起到震懾、制止、驅(qū)趕入侵者的作用；

C 報警信號傳輸?shù)浇泳浖?，以電子地圖形式呈現(xiàn)入侵防區(qū)在整個周界的位置，并以彈出視頻框的形式在電腦上顯示防區(qū)實時情況。本軟件還可以將每一次的入侵事件生成報警日志存儲起來，以方便用戶今后的查看。

3 系統(tǒng)特點

3.1 系統(tǒng)具有獨立的移動物體識別和報警功能，可按需要設(shè)置任意的報警畫面或局部畫面的移動報警。

3.2 在出現(xiàn)意外情況時，硬盤錄象監(jiān)控系統(tǒng)將按程序設(shè)計進入相應(yīng)的聯(lián)動控制狀態(tài)，及時地監(jiān)視和記錄現(xiàn)場發(fā)生的情況，以備今后的進一步處理。各種操作程序均具有存儲功能，當(dāng)市電中斷或關(guān)機時，所有編程設(shè)置均可保存。

3.3 系統(tǒng)可與其他電子系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)（需滿足接口需要），并可實現(xiàn)與其它子系統(tǒng)的聯(lián)動控制。 系統(tǒng)功能強大，完全可實施監(jiān)控畫面的實時傳輸。

3.4 系統(tǒng)可靠性高，具備相應(yīng)的防拆、防攀、防翻越、防破壞等功能，當(dāng)人為破壞周界探測設(shè)備時，可以及時發(fā)出報警信號。

3.5 既全面又有重點的全方位入侵防范。

4 系統(tǒng)部署

本系統(tǒng)遵循”統(tǒng)一發(fā)標識卡、統(tǒng)一裝備、統(tǒng)一管理”的原則，按準許進入隧道的人員和班組實行”一人一卡”制，該標識卡可視為”上崗憑證”或”隧道準入證”。具體方案如下：

隧道中安裝一定數(shù)量的信號收發(fā)器，具體位置根據(jù)現(xiàn)場情況而定，以滿足區(qū)域定位為準。

隧道管理單位向有關(guān)人員統(tǒng)一配發(fā)并裝備無線標識卡，無線標識卡安裝在安全帽的合適位置。

圖2 電子識別系統(tǒng)

圖3 周界防范報警系統(tǒng)

每張無限標識卡具有唯一卡號，卡號對應(yīng)員工的基本信息，包括姓名、年齡、性別、所屬班組、所屬工種、職務(wù)、本人照片、家屬信息等初始化到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。

進入隧道的人員必須佩戴裝有無線標識卡的安全帽。當(dāng)此人經(jīng)過隧道的信號收發(fā)器時，立即被系統(tǒng)識別，并通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的信息交換，將此人通過的路段、時間等信息傳輸至安全監(jiān)控中心記錄，并可同時在地理信息大屏幕墻上出現(xiàn)提示信息，顯示通過人員的姓名等。

結(jié)語

該系統(tǒng)不僅可以24小時不間斷對公路隧道口進行監(jiān)控，保障隧道的安全使用，防止意外事情的發(fā)生。而且在技術(shù)上有很大的創(chuàng)新性，完全實現(xiàn)了車輛進入隧道不報警，無關(guān)人員進入隧道報警，相關(guān)人員（檢查人員、維修人員等）進入隧道不報警的功能。

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