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第一章 引言

 近幾年來(lái)，我國(guó)公路、鐵路建設(shè)事業(yè)蓬勃發(fā)展，國(guó)家“十二五”規(guī)劃中曾明確指出，5年建成鐵路3萬(wàn)公里，高速公路3.5萬(wàn)公里，其中絕大部分屬于中西部地區(qū)開(kāi)發(fā)，因地理位置等因素，其中橋隧的施工占據(jù)了很大的份額。對(duì)于施工中的安全問(wèn)題，尤其是隧道是施工的安全問(wèn)題更是重中之重。

  因此，能夠?qū)崿F(xiàn)災(zāi)害預(yù)防、事故救助、信息化管理等先進(jìn)的管理手段將是隧道安全建設(shè)的必然選擇。

1.1 系統(tǒng)介紹

隧道行業(yè)屬于多事故頻繁的行業(yè)因其是施工的特殊性和復(fù)雜性，而且隧道事故的發(fā)生往往具有突發(fā)性和不可預(yù)見(jiàn)性，一旦發(fā)生事故，造成的后果也通常是比較嚴(yán)重的，結(jié)合市場(chǎng)以及用戶(hù)的反饋，我們推出用物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域內(nèi)先進(jìn)的RFID遠(yuǎn)距離射頻識(shí)別技術(shù)，并整合傳感技術(shù)、視頻技術(shù)、多媒體顯示技術(shù)等多領(lǐng)域內(nèi)的高新技術(shù)的智慧施工隧道-隧道安全管理系統(tǒng)（下文統(tǒng)稱(chēng)“隧道安全管理系統(tǒng)”）：

 1.1.1、 實(shí)現(xiàn)人員進(jìn)出自動(dòng)登記/定位管理---替代原有進(jìn)隧道翻牌的制度；（包括人員信息日常管理、進(jìn)出記錄，定位信息、數(shù)據(jù)分析，存儲(chǔ)、報(bào)表打印等）

 1.1.2、實(shí)現(xiàn)車(chē)輛進(jìn)出自動(dòng)管理，包括進(jìn)出登記，進(jìn)出計(jì)數(shù)等；（特殊功能系統(tǒng)可選）

 1.1.3、隧道危險(xiǎn)氣體監(jiān)測(cè)，記錄，超閥值報(bào)警等(特殊氣體隧道定制)；

 1.1.4、隧道內(nèi)外部語(yǔ)音實(shí)時(shí)通訊，通訊更快捷方便；（特殊功能系統(tǒng)可選）

 1.1.5、24小時(shí)視頻監(jiān)控，可以實(shí)現(xiàn)1個(gè)月歷史記錄存儲(chǔ)，隨時(shí)查看；可支持手機(jī)視頻查看

 1.1.6、LED屏顯示或是電視墻顯示，顯示更形象更專(zhuān)業(yè)化；

 1.1.6、遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)管理，實(shí)時(shí)隨地，只要有網(wǎng)絡(luò)的地方，均可以查看當(dāng)前隧道施工的各安全信息。

 1.1.7、采用集中監(jiān)控方式，隧道視頻圖像以及人員進(jìn)出記錄可統(tǒng)一于一個(gè)監(jiān)控總指揮中心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)管控。

本系統(tǒng)著重解決施工人員進(jìn)出的自動(dòng)化識(shí)別，替代“人工翻牌進(jìn)洞”的管理。并綜合隧道管理各項(xiàng)資源，在保證既定的系統(tǒng)功能正常應(yīng)用的前提下，利用先進(jìn)技術(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合利用，包含人員進(jìn)出管理、LED大屏顯示等。最大限度的利用資源將隧道工作、管理提升到更搞水平的管理平臺(tái)上。

第二章 設(shè)計(jì)原

確保當(dāng)前施工隧道的安全，同時(shí)不影響當(dāng)前施工隧道的工作，采用集中管理設(shè)計(jì)思維處理現(xiàn)場(chǎng)各種監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)

以客戶(hù)的需求為基本原則，并充分結(jié)合現(xiàn)有成熟完善的技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

隧道人員進(jìn)出安全管理系統(tǒng)是一個(gè)涉及傳感技術(shù)、LED顯示技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)等多方面領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，因此總體方案設(shè)計(jì)必須具有可靠性、安全性、先進(jìn)性、靈活擴(kuò)充性、經(jīng)濟(jì)實(shí)用性、操作和維護(hù)的方便性，更要具有前瞻性的建設(shè)全局統(tǒng)一管理的平臺(tái)。

在規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中，系統(tǒng)設(shè)計(jì)以保障安全生產(chǎn)、提高企業(yè)效率，提升企業(yè)管理品質(zhì)為目標(biāo)，以高質(zhì)量服務(wù)管理者和使用者為基本原則和設(shè)計(jì)思路。

第三章  系統(tǒng)組成及工作原理

隧道人員安全管理系統(tǒng)采用集中管理式設(shè)計(jì)思路，以集團(tuán)監(jiān)控中心為核心，現(xiàn)場(chǎng)所有數(shù)據(jù)回傳至集團(tuán)監(jiān)控中心，系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖如下：

系統(tǒng)總共采用3級(jí)架構(gòu)平臺(tái)，分別是一級(jí)管理平臺(tái)為隧道現(xiàn)場(chǎng)管理平臺(tái)，二級(jí)管理平臺(tái)為項(xiàng)目部管理平臺(tái)，三級(jí)管理平臺(tái)為集團(tuán)公司管理平臺(tái)

3.1 系統(tǒng)組成 

隧道綜合應(yīng)用系統(tǒng)主要有人員進(jìn)出管理系統(tǒng)、LED顯示系統(tǒng)以及通訊系統(tǒng)組成。

注意：紅色部分為系統(tǒng)可選

3.2 系統(tǒng)應(yīng)用總體平臺(tái)擴(kuò)展架構(gòu)
 

◇  以本地系統(tǒng)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)各功能模塊數(shù)據(jù)通信；

◇ 可以擁有遠(yuǎn)程中心，可實(shí)時(shí)查詢(xún)當(dāng)前隧道的相關(guān)安全信息；

◇ 采用包括前端工點(diǎn)監(jiān)控、中間通訊層、后臺(tái)調(diào)度監(jiān)控的三層體系架構(gòu)

◇ 前端工點(diǎn)監(jiān)控（人員進(jìn)出定位管理系統(tǒng)、視頻監(jiān)控、人員/車(chē)輛門(mén)禁管理）以及后臺(tái)調(diào)度（遠(yuǎn)程 中心機(jī)房、服務(wù)器以及部分外部對(duì)接平臺(tái)）采用B/S應(yīng)用架構(gòu)。

3.3人員進(jìn)出定位管理系統(tǒng)

人員進(jìn)出管理系統(tǒng)主要為人員進(jìn)出信息管理。主要有監(jiān)控主機(jī)、讀卡基站、人員識(shí)別卡、傳輸數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換器等。

監(jiān)控主機(jī)（現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器）：獨(dú)立計(jì)算機(jī)，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備及人員檢測(cè)數(shù)據(jù)的管理、通訊、統(tǒng)計(jì)存儲(chǔ)以及屏幕顯示、查詢(xún)打印、畫(huà)面編輯、網(wǎng)絡(luò)通訊等任務(wù)。

讀卡基站（讀卡器）：實(shí)時(shí)采集接收人員卡的信息，并及時(shí)通過(guò)通信線(xiàn)路實(shí)時(shí)反饋到系統(tǒng)當(dāng)中。可以分為定位基站和識(shí)別基站。
                                    

人員識(shí)別卡：編程有全球唯一的識(shí)別碼，僅提供給讀卡基站去識(shí)別，一般在安全帽上安裝或是身上佩戴

大致原理圖如下

進(jìn)出系統(tǒng)：在每個(gè)施工隧道口內(nèi)裝2臺(tái)讀卡器。1臺(tái)讀卡器裝在隧道洞口的入口處，另一臺(tái)讀卡器裝在洞口往里200米（隧道不足時(shí)建議不小于100米）處，然后給每一位施工人員或是相關(guān)需要進(jìn)出隧道的人員的安全帽上安裝人員電子標(biāo)簽。當(dāng)人員佩戴安全帽進(jìn)出隧道時(shí)，內(nèi)置的電子標(biāo)簽發(fā)出的信號(hào)，可以被讀卡器獲取到，讀卡器根據(jù)讀到卡的先后順序來(lái)判斷施工人員的進(jìn)出情況，施工人員何時(shí)進(jìn)、何時(shí)出、洞內(nèi)有多少作業(yè)人員都能反映到系統(tǒng)軟件中，同時(shí)，利用現(xiàn)場(chǎng)安裝的大型LED屏幕，可以將相關(guān)進(jìn)出隧道的人員信息顯示到大屏幕上，使隧道進(jìn)出人員情況一目了然。施工人員將該系統(tǒng)考勤卡佩戴在安全帽內(nèi)側(cè)，無(wú)須主動(dòng)刷卡便能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)考勤，方便省力、準(zhǔn)確度高。

定位系統(tǒng)：根據(jù)隧道施工情況，在隧道內(nèi)的二襯臺(tái)車(chē)前后安裝2臺(tái)定位基站，并處于實(shí)時(shí)的工作狀態(tài)中，當(dāng)佩戴了人員標(biāo)識(shí)卡的施工人員進(jìn)入隧道內(nèi)，在臺(tái)車(chē)或掌子面施工作業(yè)時(shí)，該標(biāo)識(shí)卡即會(huì)自動(dòng)被最近的定位基站識(shí)別到，同時(shí)由連接定位基站的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋?qū)⒆R(shí)別到的數(shù)據(jù)同步上傳到后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)軟件中，由后臺(tái)軟件對(duì)上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的計(jì)算處理，做出對(duì)隧道內(nèi)人員的區(qū)域定位管理，并顯示在軟件的界面上。

3.4 人員車(chē)輛通道（門(mén)禁）系統(tǒng)

門(mén)禁通道系統(tǒng)主要利用自動(dòng)刷卡機(jī)限制人員的進(jìn)出，保障禁止非工作人員私自進(jìn)出施工區(qū)域，同時(shí)也可用來(lái)來(lái)保障數(shù)據(jù)的真實(shí)性和有效性，避免因人為因素而導(dǎo)致考勤失效，或是管理出錯(cuò)。車(chē)輛的門(mén)禁可以提升對(duì)現(xiàn)場(chǎng)車(chē)輛的及時(shí)管控，做到更加有效的車(chē)輛利用率

                 現(xiàn)場(chǎng)安裝位置示意圖

3.5 LED顯示系統(tǒng)

將LED大屏幕安裝在施工入口附近，靠近門(mén)房或是值班室為佳，用于實(shí)時(shí)顯示地鐵施工人員的信息，使管理先進(jìn)化，透明化。顯示的內(nèi)容包括：標(biāo)簽號(hào)，姓名，時(shí)間，總?cè)藬?shù)等，使領(lǐng)導(dǎo)及監(jiān)管人員不用下到隧道下面去，也不必查看監(jiān)控室電腦就能及時(shí)了解隧道內(nèi)施工人員情況。有了該LED大屏幕顯示系統(tǒng)不僅可以使洞內(nèi)各區(qū)域內(nèi)施工人員信息形象、直觀(guān)、一目了然的體現(xiàn)出來(lái)。而且，在開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)會(huì)時(shí)，也可以在大屏幕上顯示各種歡迎標(biāo)語(yǔ)、宣傳標(biāo)語(yǔ)；在平時(shí)可以通過(guò)大屏幕提示施工人員注意施工安全，在有高溫、霜凍等惡劣天氣時(shí)可以及時(shí)進(jìn)行溫馨提示。這些都能充分體現(xiàn)隧道施工項(xiàng)目部管理上的人性化、現(xiàn)代化、科學(xué)化。

系統(tǒng)組成：服務(wù)器、同步系統(tǒng)卡、LED顯示屏

3.6 視頻監(jiān)控系統(tǒng)（可選）

     隧道現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)采用的是監(jiān)控?cái)z像機(jī)對(duì)隧道施工現(xiàn)場(chǎng)各視頻點(diǎn)進(jìn)行24小時(shí)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。對(duì)于一些關(guān)鍵視頻點(diǎn)可啟動(dòng)視頻移動(dòng)偵測(cè)功能和報(bào)警功能，系統(tǒng)根據(jù)圖像移動(dòng)情況自動(dòng)識(shí)別、觸發(fā)，并進(jìn)行錄像（有預(yù)先錄制機(jī)制，預(yù)錄時(shí)長(zhǎng)能提前20秒以上）；同時(shí)系統(tǒng)將圖像、聲音、報(bào)警等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控室電腦，管理人員可以通過(guò)本地監(jiān)視、遠(yuǎn)程IE監(jiān)視、WEB 網(wǎng)頁(yè)客戶(hù)端等方式隨意切換前端任意監(jiān)控點(diǎn)的視頻，能直觀(guān)地了解和掌握施工各視頻監(jiān)控點(diǎn)的實(shí)時(shí)情況，從而達(dá)到隨時(shí)隨地及時(shí)準(zhǔn)確地對(duì)其進(jìn)行監(jiān)管。

實(shí)際的隧道現(xiàn)在，一般在在掌子面以及洞口附近分別安裝攝像頭，實(shí)時(shí)顯示查看監(jiān)控區(qū)域的情況，讓管理者更直接的了解現(xiàn)場(chǎng)情況。

系統(tǒng)組成：服務(wù)器、攝像機(jī)、視頻服務(wù)器、傳輸數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換器以及通訊傳輸部分

3.7 后臺(tái)系統(tǒng)

后臺(tái)系統(tǒng)根據(jù)需求分析，采用最前沿的電視墻技術(shù)，通過(guò)平臺(tái)服務(wù)，及時(shí)的將數(shù)據(jù)呈現(xiàn)到電視墻上面，以供管理員及時(shí)分析處理

           第四章  系統(tǒng)功能特點(diǎn)

4.1 核心功能特點(diǎn)

    本系統(tǒng)遵循"統(tǒng)一發(fā)發(fā)卡、統(tǒng)一裝備、統(tǒng)一管理"的原則，按準(zhǔn)許隧道洞內(nèi)工作人員和班組實(shí)行"一人一卡"制，該感應(yīng)器可視為"上崗憑證"或"隧道準(zhǔn)入證"并可配合相關(guān)制度政策，以便更好發(fā)揮利用系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。

（1）自動(dòng)翻牌：

l 施工人員進(jìn)出無(wú)需手動(dòng)翻牌，進(jìn)出自動(dòng)登記；

（2）自動(dòng)刷卡：

l 施工人員進(jìn)出無(wú)需手動(dòng)刷卡，全自動(dòng)識(shí)別；

（3）實(shí)時(shí)在線(xiàn)：

l 施工人員進(jìn)出實(shí)時(shí)在線(xiàn)顯示，查看簡(jiǎn)單方便；

（4）歷史查詢(xún)：

l 施工人員進(jìn)出記錄全程記錄保存，隨時(shí)可以調(diào)取歷史記錄信息

l 歷史存儲(chǔ)數(shù)據(jù)體積小，正常可以保存一年以上或更長(zhǎng)時(shí)間；

（5）報(bào)表打印：

l 施工人員進(jìn)出記錄可以根據(jù)需要報(bào)表打印，供備份查詢(xún)

（6）災(zāi)后急救：

l 一旦發(fā)生相關(guān)事故險(xiǎn)情，上位機(jī)可以立即顯示當(dāng)前隧道人員信息，可以提高搶險(xiǎn)效率和救護(hù)效果；

（7）其他拓展功能（可定制）：

l 人員定位；

l 車(chē)輛管理；

l 定位軌跡；

l 危險(xiǎn)區(qū)域限入報(bào)警

l 危險(xiǎn)氣體監(jiān)測(cè)

4.2 系統(tǒng)特點(diǎn)

1、安全、穩(wěn)定性高：健康資質(zhì)認(rèn)證，具有防爆防塵、抗干擾的特點(diǎn)

2、多卡快速識(shí)別：50米范圍內(nèi)可同時(shí)識(shí)別100個(gè)卡信息，識(shí)別物體速度可達(dá)到200公里/小時(shí)

3、適應(yīng)性強(qiáng)：可以配合現(xiàn)在各種傳輸網(wǎng)絡(luò)比如光強(qiáng)、以太網(wǎng)、485總線(xiàn)等

4、豐富的查詢(xún)報(bào)表：最大程度上方便管理人員操作

5、遠(yuǎn)程接入：可以在任何一臺(tái)可以上網(wǎng)的電腦上遠(yuǎn)程查看某條隧道的實(shí)時(shí)情況，無(wú)須到現(xiàn)場(chǎng)。

6、視覺(jué)性強(qiáng)：通過(guò)外置的超大LED屏幕顯示，可以隨時(shí)知道目前洞內(nèi)現(xiàn)在有多少人，這些人是誰(shuí) 

第五章  軟件功能

5.1 概述

隧道人員進(jìn)出管理系統(tǒng)軟件為公司自主開(kāi)發(fā)。采用目前先進(jìn)VC.net開(kāi)發(fā)平臺(tái)，結(jié)合功能強(qiáng)大的SQL SERVER數(shù)據(jù)庫(kù)。基于B/S結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控軟件，可通過(guò)IE瀏覽器在網(wǎng)絡(luò)上瀏覽、查詢(xún)、打印施工人員定位及考勤管理等相關(guān)信息，同時(shí)根據(jù)權(quán)限的不同，可以進(jìn)行相關(guān)權(quán)限下的限制操作等，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行

5.2 功能描述

目前隧道人員安全進(jìn)出管理系統(tǒng)集成了人員進(jìn)出管理，定位管理，歷史軌跡查詢(xún)以及LED顯示四大功能于一身，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)隧道內(nèi)部人員和或其他監(jiān)控物體的動(dòng)態(tài)分布情況、數(shù)量以及其所在的位置，同時(shí)具有選擇跟蹤、實(shí)時(shí)跟蹤、位置查詢(xún)和個(gè)人定位等功能。

ü 選擇跟蹤：選擇各部門(mén)工種等特定人員，掌握其在現(xiàn)場(chǎng)的工作情況

ü 實(shí)時(shí)跟蹤：實(shí)時(shí)顯示隧道內(nèi)部各人員的位置狀態(tài)及其來(lái)源地。能夠清楚地反映其活動(dòng)情況

ü 位置跟蹤：選定某個(gè)監(jiān)控段或是監(jiān)控點(diǎn)，可以顯示此段區(qū)域內(nèi)的人員或車(chē)輛分布情況

ü 個(gè)人定位：顯示特定人員的運(yùn)動(dòng)軌跡，并可顯示其歷史運(yùn)動(dòng)方向

考勤統(tǒng)計(jì)功能

ü 通過(guò)對(duì)進(jìn)出隧道的工作人員的出、入時(shí)間以及在隧道各區(qū)域的停留工作時(shí)間的記錄與統(tǒng)計(jì)，完成對(duì)全區(qū)個(gè)人、部門(mén)以及干部的考勤信息查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)

ü 按照要求輸出各種信息報(bào)表（如：時(shí)間報(bào)表、出勤月報(bào)表等）

LED大屏顯示

ü 同步顯示系統(tǒng)各監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，更直接更形象

ü 可以進(jìn)行豐富的節(jié)目安排，人性化極高

ü 上手容易，簡(jiǎn)單易懂，操作性方便快捷

員工管理功能

ü 員工管理功能 ：?jiǎn)T工的增加、刪除、修改和查詢(xún)

ü 硬件信息管理功能：對(duì)讀卡器基站站、分站名稱(chēng)進(jìn)行管理，對(duì)人員識(shí)別卡信息進(jìn)行錄入

實(shí)時(shí)報(bào)警功能

ü 具有告警信息實(shí)時(shí)顯示及歷史告警查詢(xún)功能，告警內(nèi)容包括讀卡器基站故障、卡電池電量不足、危險(xiǎn)區(qū)域超時(shí)、禁區(qū)闖入等重要內(nèi)容

安全監(jiān)測(cè)功能

ü 跟蹤安全監(jiān)測(cè)人員在隧道內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡，記錄他們?cè)诟鲄^(qū)域及各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的停留時(shí)間，從而保證安全監(jiān)測(cè)工作的嚴(yán)格執(zhí)行

區(qū)域禁入管理功能

ü 當(dāng)有非授權(quán)人員進(jìn)入一些重要地方、或是危險(xiǎn)場(chǎng)所等禁止進(jìn)入?yún)^(qū)域時(shí)，系統(tǒng)給出提示和警告，同時(shí)將相關(guān)信息記錄保存

緊急事件協(xié)助處理功能

ü 萬(wàn)一當(dāng)隧道發(fā)生緊急事件時(shí)系統(tǒng)可以及時(shí)對(duì)丟失人員進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，查詢(xún)事故現(xiàn)場(chǎng)附近的人員信息，快速確定人員的準(zhǔn)確位置，以便及時(shí)有效地開(kāi)展搜救工作

歷史數(shù)據(jù)的查詢(xún)和報(bào)表打印功能

ü 可對(duì)隧道人員定位、人員跟蹤、考勤統(tǒng)計(jì)、安全監(jiān)測(cè)管理、系統(tǒng)運(yùn)行管理等信息進(jìn)行長(zhǎng)期保存，并可方便地查詢(xún)歷史記錄。

ü 能按時(shí)間、部門(mén)等對(duì)信息進(jìn)行查詢(xún)和打印

信息聯(lián)網(wǎng)功能

ü 通過(guò)建立WEB服務(wù)器，可以以瀏覽網(wǎng)頁(yè)的方式實(shí)現(xiàn)信息共享，客戶(hù)端無(wú)須另加任何軟件，提供WEB瀏覽器方式訪(fǎng)問(wèn)，保證遠(yuǎn)程用戶(hù)可以及時(shí)的了解和掌握現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，進(jìn)行未來(lái)生產(chǎn)工作安排和指導(dǎo)