中铁四局隧道无线监控方案
行业背景
随着我国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，在道路建设过程中不可避免地会遇到山区和丘陵等复杂的地理环境。在此环境下，隧道建设方案作为直接，也是采用多的穿行方案，可以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。
在隧道行业的监控系统应用中，以目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，采用当前非常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*的无线网络传输系统和*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。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。带来的不仅是管理效率的改变，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可以高效率地提高安全生产的指数，可以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、*监控等环节上为管理部门提供巨大的帮助。
项目需求分析
实现在项目部、总部、手持终端看到现场掌控面作业情况
实现在项目部、总部、手持终端看到现场全局的作业情况
实现在项目部、总部、手持终端了解到作业洞口的具体情况
在监控中心实现大屏拼接，可观看到不同项目部的实时画面
可以远程调取不同项目部的录像信息
可实现远端、项目部、移动手持终端对现场动点摄像机的控制
可实现分级管理，不同级别的工作人员具备不同的操作权限
系统总体设计原则和依据
为了确保隧道工程综合监控系统顺利实施，我们根据现场状况，针对性的制定了一个详细的无线集中监控方案，将会满足相关部门的各种监控需求。本方案遵循技术*、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则。并综合考虑施工、维护操作因素，并对以后的发展、扩建、改造、移动等因素留有扩充的余地。具有以下原则：
1、*性与适用性
本系统采用纯数字高压缩低带宽高清视频信号传输，利用高带宽数字无线调制技术共同配合实现了在复杂的施工环境下的链路传送，避免了大型机械对线路造成的损伤。
2、经济性与便捷性
充分考虑用户实际需要和信息技术发展趋势，根据客户需要，针对不同位置单独设计不同的组合与电气组合，无需大规模布线，同时具备可复制和可重复利用，在一个工地施工完毕可继续在下一个工地继续使用。
3、开放性
所有系统传输以TCP/IP协议为基础，是不同的设备可借助我们搭建的网络平台进行数据的传递，例如门禁、定位、传感等。
4、可扩充性
系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的可能。并根据今后该工程的实际要求扩展系统功能，同时，本方案在设计中留有冗余，以满足今后的发展要求。
5、可靠性与安全性
系统的设计充分考虑到现场电路和作业环境，每一个地方都做了直流稳压处理，可保证在大型电器、电弧焊等作业时产生电涌情况下对设备不造成损伤。同时，在配电柜内我们设计了直流备用电源UPS，在现场突然断电情况下，可保证设备连续5个小时的工作时间，以保证系统的运行安全。
系统整体组网方案
上图为隧道的大概施工分布情况
隧道总长6.4km，分为5个作业面，进口位置与1#斜井都是单项作业面，现场作业有一分部负责。出口位置与2#斜井由二分部负责，2#斜井采用双向作业。
上图为进口与1#斜井传输到项目部的图示
1#斜井前端作业面摄像机采用一个移动点全面高清云台摄像机(水平360度旋转，上下+90~-90度调整，可实现对前端作业面各个角度的观察)，一个相对固定点高清红外球机(安装在挂布台车上，可随着台车位置的变动而向前移动)。前端移动点位置不确定，所以设计为全向天线，与挂布台车上的设备一起传给二衬台车作为1对2的接收(挂布台车与二衬台车距离会随着进度不断向前推进，虽然两个台车距离很近，但是由于设备很重，在向前推进过程当中如果受力不均担心造成对线路的破坏，所以此处的摄像机也采用无线的方式传给二衬台车)。二衬台车位置再用另外一台无线设备向洞口相交处传递，在洞口相交处到1#斜井之间有一很明显的弯道，所以在他们中间加了一对中继设备，洞口的摄像机采用固定安装方式。由于1#斜井无法与项目部直视，那么此处利用一分部搅拌站和附近村民水塔(红色房子)做了两次中继传输到一分部项目部。
隧道进口内部前端和1#斜井配置相同，只是在二衬台车与隧道洞口位置加了一次中继，洞口可以直接与一分部传输。
所有的安装位置，我们均考虑了直流稳压保护和直流监控不间断供电电源。所有中继位置处均考虑有工业级监控交换机进行对接。(实际安装时会统一放置在一个定制的防水防尘箱内，采用集中供电的方式，利于系统的稳定也便于现场的维护。
上图为2#井与出口位置传输到二分部的整体示意图，基本思路与上述相同，只是在2#斜井处为双向施工，多了一个作业面，那么前端作业面的设计思路是相同的，只是在洞口相交处需要做一次整合，统一传输到洞口处。2#斜井洞口与项目部之间有一座土山阻隔，而且上面有大概150~200米的一个不同坡度的平面。所以此处需要多加一次中继，由于现场无法供电，所以采用风光互补的方式在这里进行供电。然后在传递到二分部。隧道出口处可以直接与二分部可视所以此处直接传输到二分部。
一分部和二分部本地各有一台数字网络视频存储转发主机，现场配置一台22寸专业视频监视器。并配备一台接入层交换机与项目部网络进行连接，通过项目部的宽带网络与中心相连(为确保传输的质量，项目部至少需要10M以上的上行网络)
此系统还可以应用于以下领域
平安城市、军警系统高清网络视频监控
金融银行业高清视频联网监控
机场、海关、边防安检高清视频网络监控
水利电力、移动基站系统无人值守高清视频网络监控
排污、环保监测、森林防火减灾高清视频网络监控
大中型连锁超市卖场联网监控
校园、工业园区、医院联网监控