铁路隧道考勤定位门禁监控系统

　　第一章 总述

　　近几年来，我国公路、铁路建设事业蓬勃发展，国家“十二五”规划中曾明确指出，5年建成铁路3万公里，高速公路3.5万公里，其中绝大部分属于中西部地区开发，因地理位置等因素，其中桥隧的施工占据了很大的份额。对于施工中的安全问题，尤其是隧道是施工的安全问题更是重中之重。

　　目前，我国隧道安全管理技术不够完善，对安全的重视刚起步没多久，对危险的识别和处理的方法、措施、管理手段相对陈旧，科学的安全管理缺乏严重，事故的多发性依旧令人侧目。除了会同业主、设计以及监测单位等多方制定常态化的应急预案外，如何通过更高效更科学的手段去预防或是降低事故发生的危害，就是我们所面临需要解决的关键问题。

　　隧道行业属于多事故频繁的行业因其是施工的特殊性和复杂性，而且隧道事故的发生往往具有突发性和不可预见性，一旦发生事故，造成的后果也通常是比较严重的，结合市场以及用户的反馈，我们推出用物联网领域内先进的RFID远距离射频识别技术，并整合传感技术、视频技术、多媒体显示技术等多领域内的高新技术的智慧施工隧道-隧道安全管理系统(下文统称“隧道安全管理系统”)：

　　1、 实现人员进出自动登记/定位管理---替代原有进隧道翻牌的制度;(包括人员信息日常管理、进出记录，定位信息、数据分析，存储、报表打印等)

　　2、 实现车辆进出自动管理，包括进出登记，进出计数等;

　　3、 隧道危险气体监测，记录，超阀值报警等;

　　4、 隧道内外部语音实时通讯，通讯更快捷方便;

　　5、 24小时视频监控，可以实现1个月历史记录存储，随时查看;

　　6、 LED屏显示或是电视墙显示，显示更形象更专业化;

　　7、 远程访问管理，实时随地，只要有网络的地方，均可以查看当前隧道是施工的各安全信息。

　　总之，隧道安全管理系统是一项集计算机、网络、通信、RFID、LED及视频编解码等多项高新技术的整合产品，有如下特点：

　　利用计算机和现代通信网络。采用网络(包括PSTN 、DDN、ISDN、LAN/WAN等)化的管理使图像、声音等多媒体信息和数据、图形、文字融入管理系统。

　　采用RFID智能识别技术，以最前沿的技术最大灵活运用嵌入到系统中，提供系统持久的科技感

　　成熟的图像语音压缩技术便于传输和存贮。压缩方法附合国际标准，便于系统间互操作。

　　独特而形象化的电子地图化现场监控管理，使监控者更加有身临其境的感觉

　　由于采用数字化技术，使多媒体信息，如音视频信息，可以随时随机地通过硬盘记录和回放，同时记录与布防和报警及其它事件相关的信息。

　　利用现有多种通信网络，使系统安装方便，投资少，监控的范围加大。

　　管理软件界面友好，人机交互方便，操作简单。

　　管理系统的智能化程度增强，在现实应用中更加方便实用， 能控制其他设备，能自动检测各种特定的、与设备运行有关的事件，如报警事件等。

　　第二章 技术方案设计

　　2.1 方案概述

　　本方案着重解决施工人员/车辆进出的自动化识别，替代“人工翻牌进洞”及车辆的管理。并综合隧道管理各项资源，在保证既定的系统功能正常应用的前提下，利用先进技术对系统进行整合利用，包含人车辆进出定位管理、人车通道(门禁)系统、LED大屏显示、视频监控、环境监测系统等。最大限度的利用资源将隧道工作、管理提升到更搞水平的管理平台上。

　　2.2 设计依据

　　设计依据标准

　　设计标准、依据严格遵守国家或部委或地方相关的执行标准

　　GB/T 2887-2000　电子计算机场地通用规范

　　YD/T 1666-2007 远程视频监控系统的安全技术要求

　　GB 10111-1988 利用随机数骰子进行随机抽样的方法

　　GB/T 12758-2004 城市轨道交通信号系统通用技术条件

　　YD 5079 通信电源工程安装规范

　　GBJ79-1985 工业企业通信接地设计规范

　　GB50168-92 电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范

　　GA/T75-94 安全防范工程程序与要求

　　GA/74-94 安全防范系统适用图形符号

　　GB50054-95 低压配电设计规范

　　国家信息产业部YD/T926-2001标准

　　以太网10Base-T标准

　　以太网100Base-T标准

　　2.3 设计原则

　　总体设计原则

　　总体以客户的需求为基本原则，并充分结合现有成熟完善的技术进行设计。

　　隧道安全管理系统是一个涉及视频监控技术、传感技术、LED显示技术、射频识别技术等多方面领域的先进技术，因此总体方案设计必须具有可靠性、安全性、先进性、灵活扩充性、经济实用性、操作和维护的方便性，更要具有前瞻性的建设全局统一管理的平台。

　　在规划设计过程中，系统设计以保障安全生产、提高企业效率，提升企业管理品质为目标，以高质量服务管理者和使用者为基本原则和设计思路。

　　硬件设计原则

　　系统的硬件设计和选型应该遵循如下原则：

　　先进性：系统硬件应具有先进性,避免短期内因技术陈旧造成整个系统性能不高或者过早淘汰。

　　可靠性：在充分考虑先进性的同时,硬件系统应立足于用户对整个系统的具体需求，应优先选择先进、适用、成熟的技术，最大限度地发挥投资效益。

　　开放性：计算机网络选择和相关产品的选择要以先进性和适用性为基础,同时考虑兼容性。

　　扩充性：系统数据采集设备采用模块化结构和总线通信方式，在系统规模扩展时，不需较大的改造，增加相应的模块即可。

　　软件设计原则

　　系统的软件设计和选型应该遵循如下原则：

　　可靠性和安全性：系统软件应具有很高的可靠性和安全性。

　　易用性：系统软件应操作方便,采用中文图形界面。

　　标准化：系统软件应符合国家、行业标准以及国际标准,便于多次升级和支持新硬件产品。

　　可扩充性：系统软件应具有可扩充性。采用面向对象的结构设计，具有一定的灵活性、可操作性和可扩展性。在今后业务发生变化时，模块的增加和对模块的修改不应对其他模块产生影响。

　　为确保整个工程的质量，总体方案设计原则需要达到上述可靠性、安全性、先进性、灵活扩充性、经济实用性、操作和维护的方便性的高度统一。

　　2.4 系统组成结构

　　2.4.1 系统组成

　　隧道综合应用系统主要有人员进出定位管理系统、人员/车辆门禁系统、LED显示系统、视频监控系统以及通讯系统组成。(红色部分为系统可选)

　　2.4.2 系统应用总体平台架构

　　◇ 以本地系统为基础，实现各功能模块数据通信;

　　◇ 可以拥有远程中心，可实时查询当前隧道的相关安全信息;

　　◇ 采用包括前端工点监控、中间通讯层、后台调度监控的三层体系架构

　　◇ 前端工点监控(人员进出定位管理系统、视频监控、人员/车辆门禁管理)以及后台调度(远程 中心机房、服务器以及部分外部对接平台)采用B/S应用架构。

　　2.4.3 系统网络结构拓扑图

　　2.4.5 人车辆进出定位系统

　　人员进出管理系统可分为人员进出考勤管理、人员定位信息管理等。主要有监控主机、读卡基站、人员识别卡、传输数据接口转换器等。

　　监控主机(现场服务器)：独立计算机，负责整个系统设备及人员检测数据的管理、通讯、统计存储以及屏幕显示、查询打印、画面编辑、网络通讯等任务。

　　读卡基站(读卡器)：实时采集接收人员卡的信息，并及时通过通信线路实时反馈到系统当中。可以分为定位基站和识别基站。

　　人员识别卡：编程有全球唯一的识别码，仅提供给读卡基站去识别，一般在安全帽上安装或是身上佩戴，健康认证，安全可靠

　　传输数据接口转换器：包括一些信号转换器，主要实现对信号的转换以便系统更好的接收处理数据

　　大致原理图如下

　　考勤系统：在每个施工隧道内装2台读卡器。1台读卡器装在隧道洞口的入口处，另一台读卡器装在洞口往里200米处，根据读卡器读到卡的先后顺序来判断施工人员的进出情况，施工人员何时进、何时出、洞内有多少作业人员都能反映到系统软件中，并体现到大屏幕上，使考勤情况一目了然。施工人员将该系统考勤卡佩戴在安全帽内侧，无须主动刷卡便能实现自动考勤，方便省力、准确度高。

　　定位系统(可选)：根据要求，此功能采用有线全覆盖方式。采用485总线方式传输定位信息。从隧道口开始，每隔150米装一台定位基站，当距离超过800米的时候，另外在增加中继器设备(此设备功能：延长485信号传输)。根据定位基站读到卡的信息，能确施工人员所在隧道内位置，在电脑示意图上能清楚的看到人员的当前位置。

　　2.4.6 人员车辆通道(门禁)系统

　　门禁通道系统主要利用自动刷卡机制限制人员的进出，保障禁止非工作人员私自进出施工区域，同时也可用来来保障数据的真实性和有效性，避免因人为因素而导致考勤失效，或是管理出错。车辆的门禁可以提升对现场车辆的及时管控，做到更加有效的车辆利用率

　　主机(现场服务器)：负责整个系统设备及人员检测数据的管理、通讯、统计存储

　　以及屏幕显示、查询打印、画面编辑、网络通讯等任务。

　　道闸：主要安装在入口处，对车辆进出限制作用，对于可通行车辆，道闸自动开启，放行车辆进出。

　　长　　度：1 ～ 5米

　　升降时间：3 ～ 6秒

　　工作原理：涡轮传动一体机

　　通讯协议：RS485接口或地感检测保护装置

　　箱体尺寸：340×280×970mm

　　工作电源：AC220V/150W

　　机身净重：55kg

　　适用温度：-40℃ ～ +85℃

　　三辊闸：也安装在隧道入口处，对人员进出限制作用，进出人员统一在该机器上刷卡，有机器识别权限，进行开启或是限行命令

　　尺寸：420×330×980 MM

　　材质：304不锈钢/喷塑

　　通道宽： 小于600MM

　　控制方式：半自动/全自动/手动

　　通行方式:单向/双向可调

　　通行速度：30-40人/分钟

　　通讯方式：TCP/IP 或者 RS485/232，RS485通信距离<1200M

　　方向指示：LED高亮指示通行方向

　　读卡接口：维根接口，或者485/232接口，支持多种模式

　　整机噪声：小于45分贝

　　连续无故障工作次数：>400万次

　　读卡器：远距离读卡器，通过靠近自动刷卡方式，获取人员/车辆携带的电子标签卡信息，并传输到后台控制中央去。

　　示意图

　　利用人员/车辆门禁通道系统可以实现进出人车分流通过，保证一定的进出安全，只要给人员和车辆配置相关电子标签即可。当人员携带人员卡(即电子标签)，靠近人员门禁通道也即三辊闸(摆闸、翼闸)的时候，内置的读卡器可以及时读取卡片信息，并送交后台核实，运行通过，则发送命令给闸机，开启放行，否则不变化。而对于车辆门禁系统，也需要给每一辆车配置车辆卡，车辆经过通行区域的时候，会触发读卡，同时也有地感触发，当同时读卡和地感触发的时候，系统将判定车辆允许通行，则开启道闸放行。单单的读卡或是单一的地感触发，系统统一认为不允许通过。

　　人员/车辆门禁通道 原理图

　　2.4.7 LED同步显示系统

　　将LED大屏幕安装在施工入口附近，靠近门房或是值班室为佳，用于实时显示地铁施工人员的信息，使管理先进化，透明化。显示的内容包括：标签号，姓名，时间，总人数等，使领导及监管人员不用下到隧道下面去，也不必查看监控室电脑就能及时了解隧道内施工人员情况。有了该LED大屏幕显示系统不仅可以使洞内各区域内施工人员信息形象、直观、一目了然的体现出来。而且，在开现场会时，也可以在大屏幕上显示各种欢迎标语、宣传标语;在平时可以通过大屏幕提示施工人员注意施工安全，在有高温、霜冻等恶劣天气时可以及时进行温馨提示。这些都能充分体现隧道施工项目部管理上的人性化、现代化、科学化。

　　系统组成：服务器、同步系统卡、LED显示屏

　　服务器：主要实现对显示内容的编辑，控制

　　同步显示系统卡：系统的核心部分，同步实现电脑与LED屏的显示内容。对信号进行编译传输

　　LED显示屏：由32X16 led灯点(P10单红)阵组成的模组拼装而成，根据实际情况可以选择拼装的大小

　　各种大小的LED屏(宽*高)：可根据用户需求，进行大小定制，组屏单元块1.28*0.92和1.28*1.28两种

　　2.4.8 视频监控系统

　　网络视频监控系统包括前端视频采集设备、网络视频编解码、通讯传输设备，以及后端的监控接收客户端软件。安装在隧道各主要的监控点执行信号采集传输，软件主要是安装在监控室电脑上，两者之间通过平台管理中心系统授权，对其前端视频点进行多点对多点的实时监控管理。如：视频、云台、放大、录像、等功能，有管理权限的用户还可以对任何点的录像进行设置、下载、实时点播录像等操作;系统还可以通过PC浏览器进行监控。

　　由此可以看出，网络监控系统采用的是监控摄像机对隧道施工现场各视频点进行24小时的实时监控。对于一些关键视频点可启动视频移动侦测功能和报警功能，系统根据图像移动情况自动识别、触发，并进行录像(有预先录制机制，预录时长能提前20秒以上);同时系统将图像、声音、报警等实时数据传送到监控室电脑，管理人员可以通过本地监视、远程IE监视、WEB 网页客户端等方式随意切换前端任意监控点的视频，能直观地了解和掌握施工各视频监控点的实时情况，从而达到随时随地及时准确地对其进行监管。

　　实际的隧道现在，一般在在掌子面以及洞口附近分别安装摄像头，实时显示查看监控区域的情况，让管理者更直接的了解现场情况。

　　系统组成：服务器、摄像机、视频服务器、传输数据接口转换器以及通讯传输部分

　　服务器：监控平台终端，对系统返回的信息进行显示，并通过平台软件对各个监控点位的摄像机进行操控，以及提供录像、播放视频、云台控制等多个功能。

　　摄像机：前段监测设备，实时采集信号。提供云台设备，实现摄像角度的改变，提供全方位式立体式监控。

　　视频服务器：主要是实现将声音图像的模拟信号转换成数字信号进行传输，通过通讯线路回传给监控平台。

　　传输数据接口转换器：包括一些信号转换器，主要实现对信号的转换以便系统更好的接收处理数据。

　　通讯传输：主要是一些RVVP线缆和网线构成，实现视频信号的及时传输。

　　2.4.10 通讯及后台管理系统

　　根据现场实际环境，现场选用多种通讯系统，包含有线通讯、无线通讯以及光纤通讯系统，合理搭配各种通讯系统，保证最优最合理的通讯传输。

　　根据用户需求，目前主洞隧道全长7公里多，2个斜井，考虑到斜井将会存在多个工作面，因此，总方案设计通讯线路为有线和无线相结合，其中人员定位考勤部分因需要全隧道覆盖，因此设计为有线传输。其他视频监控、语音通讯、环境监测系统由于只部分区域或是关键点位进行监控，因此采用无线更为适合系统的使用。

　　后台系统根据需求分析，采用最前沿的电视墙技术，通过平台服务，及时的将数据呈现到电视墙上面，以供管理员及时分析处理

　　系统可选，进行以隧道口为单位，实现全线系统整合，统一监控，统筹管理。

　　利用各个隧道口的网络通讯，可以将各个隧道的采集到的人员数据，包括进出记录以及定位信息等，实时传送到集团调动中心，及时了解各隧道人员分布情况，方便指挥调度。

　　第三章 软件功能

　　3.1 概述

　　隧道人员管理系统软件为我公司自主开发。采用目前先进VC.net开发平台，结合功能强大的SQL SERVER数据库。基于B/S结构的网络监控软件，可通过IE浏览器在网络上浏览、查询、打印施工人员定位及考勤管理等相关信息，同时根据权限的不同，可以进行相关权限下的限制操作等，保证系统稳定运行

　　3.2 功能描述

　　隧道人员安全进出管理系统集成了人员进出考勤定位功能、视频监控、环境气体监测功能、以及LED显示四大功能于一身，对于隧道内部人员和或其他监控物体的动态分布情况、数量以及其所在的位置，同时具有选择跟踪、实时跟踪、位置查询和个人定位

　　等功能。

　　选择跟踪：选择各部门工种等特定人员，掌握其在现场的工作情况

　　实时跟踪：实时显示隧道内部各人员的位置状态及其来源地。能够清楚地反映其活动情况

　　位置跟踪：选定某个监控段或是监控点，可以显示此段区域内的人员或车辆分布情况

　　个人定位：显示特定人员的运动轨迹，并可显示其历史运动方向

　　考勤统计功能

　　通过对进出隧道的工作人员的出、入时间以及在隧道各区域的停留工作时间的记录与统计，完成对全区个人、部门以及干部的考勤信息查询、统计

　　按照要求输出各种信息报表(如：时间报表、出勤月报表等)

　　视频监控

　　实时显示监控位置的图像，监控更直观清晰

　　提供云台方式查看，监控更具体更立体

　　视频存储方便，可以查阅一个月内的视频录像。

　　LED大屏显示

　　同步显示系统各监测数据，更直接更形象

　　可以进行丰富的节目安排，人性化极高

　　上手容易，简单易懂，操作性方便快捷

　　员工管理功能

　　员工管理功能 ：员工的增加、删除、修改和查询

　　硬件信息管理功能：对读卡器基站站、分站名称进行管理，对人员识别卡信息进行录入

　　实时报警功能

　　具有告警信息实时显示及历史告警查询功能，告警内容包括读卡器基站故障、卡电池电量不足、危险区域超时、禁区闯入等重要内容

　　安全监测功能

　　跟踪安全监测人员在隧道内的运动轨迹，记录他们在各区域及各监测点的停留时间，从而保证安全监测工作的严格执行

　　区域禁入管理功能

　　当有非授权人员进入一些重要地方、或是危险场所等禁止进入区域时，系统给出提示和警告，同时将相关信息记录保存

　　紧急事件协助处理功能

　　当隧道发生紧急事件时系统可以及时对丢失人员进行统计，查询事故现场附近的人员信息，快速确定人员的准确位置，以便及时有效地开展搜救工作

　　当系统停电、断电时，门禁系统自动放行功能。备用电源自动开启。

　　历史数据的查询和报表打印功能

　　可对隧道人员定位、人员跟踪、考勤统计、安全监测管理、系统运行管理等信息进行长期保存，并可方便地查询历史记录。

　　能按时间、部门等对信息进行查询和打印

　　信息联网功能

　　通过建立WEB服务器，可以以浏览网页的方式实现信息共享，客户端无须另加任何软件，提供WEB浏览器方式访问，保证远程用户可以及时的了解和掌握现场的实际情况，进行未来生产工作安排和指导

　　说明：软件部分插图仅供参考，由于软件版本的更新，可能发生些许变动，恕不另行通知

　　第四章 主要设备说明

　　4.1、通用读卡器

　　4.2、车辆电子标签

　　4.4、人员电子标签

　　4.5、普通枪式摄像机

　　4.6、云台球机

　　4.7、LED屏

　　4.8、三辊闸

　　4.9、道闸

　　第五章 案例介绍

　　部分业绩案例介绍：

　　中交三公局循隆隧道项目

　　中交一公局陇南隧道项目

　　中国水电十五局尖坪隧道项目

　　中铁三局集团石鼓山隧道项目

　　中铁吕家沟隧道项目

　　中铁十九局包家岭隧道项目

　　中铁港航局段家梁隧道项目

　　中铁十八局石门隧道项目

　　中铁十七局石楼道项目

　　浙江省交通工程建设集团云景高速隧道项目

　　中铁隧道集团一处有限公司台车分公司重庆隧道项目

　　甘肃天水隧道项目

　　中铁二十五局江西井冈山鹅岭隧道项目

　　中铁十六局集团上海轨道交通13号线隧道项目

　　陕西葆岚实业工程建设有限公司兰新铁路甘青段第二标段隧道项目

　　中铁隧道集团一处有限公司四分公司永定县隧道项目

　　中铁十局集团有限公司赣韶铁路隧道项目

　　中铁十六局集团青草沙凌桥支线C3标隧道项目

　　中铁隧道股份有限公司宁德宁武高速公路隧道项目