广深港客专福田站基坑视频监控系统设计和应用

王洪战

(中铁隧道勘测设计院有限公司，天津 300133)

广深港客专福田站基坑视频监控系统设计和应用

王洪战∗

(中铁隧道勘测设计院有限公司，天津 300133)

为了保障广深港客运专线深圳福田站的施工安全，提出了建设福田站基坑综合视频监控系统。本文从系统开发环境、体系结构、物理结构、系统功能、数据库等方面进行了阐述，设计并实现了基坑视频监控系统。

客运专线；视频监控系统；安全预警

1 引 言

随着社会的不断进步，安全生产的概念已经深入人心，人们对安全生产的要求也越来越高。在事故多发的建筑行业，如何保证施工人员的人身安全，以及工地的建筑材料、设备等财产的保全是施工单位、建设方、监理等关心的头等大事。

由于广深港客运专线深圳福田站施工环境的限制，设备、材料的安全管理不完善及部分员工的自我防护意识的薄弱，对基坑的安全顺利开挖带来了挑战。为了实现一流的客运专线现场施工管理水平，必须采取先进、适合的信息化技术手段，对福田站的开挖、施工建设过程以及突发事件处理实现全过程可视化监控、数据安全预警与统一协调指挥。为了建筑工地安全管理进一步完善，将监控技术引入施工现场显得尤为重要。基坑视频监控系统实现对福田站基坑施工情况的实时视频监控，实现视频图像信息、施工现场监测数据信息的有机联动。这样就可以保证施工安全，提高施工建设效率，实现现代化的客运专线的施工管理目标。

2 系统设计

2.1 系统开发环境

本系统的开发遵循多层服务架构开发技术路线，体系结构采用Web浏览器/服务器(Browser/Server，简称B/S)以及客户端/服务器(Client/Server，简称C/S)相结合的模式，采用的操作系统为Linux；开发工具为Microsoft Visual studio.NET 2008；GIS软件平台统一采用了美国ESRI公司的产品，包括ArcSDE 9.2、ArcGISServer 9.2、ArcEngine等；数据库服务器、视频中心服务器、网关服务器以及数据接入服务器采用的是Windows XP中文版；数据库采用SQL Server 2005。

2.2 系统体系结构

福田站基坑视频监控系统是一项复杂的综合集成计算机系统工程，其涉及信息资源、技术、组织机构等组成要素，关键任务是通过对空间数据和业务数据的集成、融合与再处理实现基于空间位置的集成应用于服务，建立面向福田站基坑整个施工期间的综合监控及监测数据管理与安全预警系统。

软件功能采用模块化开发，各类数据资源统一存储在数据库中，并支持元数据方位功能。系统的体系结构采用分层划分的模式，各层相互独立又互为支撑，系统核心功能的实现由网络与通信平台、数据平台、应用支撑平台和综合应用来完成。其体系机构如图1所示。

图1 系统体系结构图

2.3 系统物理结构

基坑视频监控系统由现场监控中心、前端视频采集点、监控中心、远端监控用户终端设备构成。其中监控中心配备了大屏、应急通信电话、操作终端等设备，并通过数字微波通信网络和现场监控系统相连。系统的物理机构如图2所示。

图2 系统物理结构

2.4 系统功能设计

广深港客运专线深圳福田站基坑视频监控系统的功能包括安全监控与预警、监测信息管理、在线视频监控与访问、信息管理与发布等，如图3所示。

图3 福田站基坑视频监控功能示意图

系统的核心应用功能是施工期间的视频监控和数据安全监控与预警，其功能如图4所示。

图4 福田站基坑综合监控系统功能应用示意图

(1)视频监控

监控中心集成了对施工期间的工程进度、工地现场的各种移动设备(龙门吊、机车、车辆等)、固定设施(现场各种材料、电力设施等)、施工环境(自然环境、钢筋加工区等)实时状态等的监测，在福田站电子地图上实现对各类状态、安全、异常信息的实时动态监控功能。

(2)数据安全预警管理

对采集的数据采用一定的方法进行预处理，对超限的数据提出警报，并进行分析和解释，并将预警信息及时通过手机短信的方式发给建设方及相关方负责人。对预处理后的数据，采用合适的模型方法，对基坑开挖过程中相关监测量进行短期或长期预报，从而分析对基坑本身的安全状况进行预警。

3 系统数据库设计

空间数据是有关位置、专题特征及时间信息符号记录。广深港客运专线福田站监控中心空间数据库是整个福田站综合监控系统业务信息的基础。根据不同的数据用途和来源，系统数据库主要包括基础数据库表和多媒体数据库表。

(1)基础数据库表

基础数据主要是基坑开挖过程中的各项监测数据，包括连续墙墙顶(身)的水平位移、基坑外地表沉降、建筑物沉降及水平位移、坑外水、土压力、混凝土支撑内力、钢筋轴力等监测数据。通过在连续墙内部预先埋入监测元器件，在基坑开挖的过程中，在基坑现场安装自动采集仪就能实现监测数据的自动采集，然后利用CDMA网络，可以实时的将监测数据传入本系统的数据库中。

每个数据库表包含的字段有预警状态、测点编号、初始值、监测时间、本次最大值、最大累计值以及最大变化速率。

(2)多媒体数据库表

主要包括基坑内外的视频录像、声音数据、图片资料以及各种固定设施、移动设备、车辆、龙门吊的图片信息等。将施工现场录像存档、提供事故分析依据，以及进行安全预警或应急救援等。

4 系统实现及应用

根据施工环境及地形的需要，监控摄像机由300万像素高清球形摄像机、主动红外激光一体化摄像机构成。高速球形摄像机布设在基坑东西两侧，每侧每隔100 m设置1台摄像机，共计22台，实现对基坑施工区域的交叉覆盖。基坑东、西两侧每隔500 m各设置1台主动红外激光一体化摄像机，共计6台，满足夜间监控条件下的可视要求。随着基坑的开挖，在基坑的第一道混凝土支撑上布设摄像头，实现对基坑内的实时监控。监控摄像机的分布示意图如图5所示。

图5 福田站基坑高速球分布示意图

视频网络完成前端采集图像与监控中心之间的图像传送。无线数字微波设备负责将采集系统采集的信息传输到监控中心。

监控中心的设备由引用服务器、存储服务器、视频转发服务器、硬盘录像机、图像编码器设备、大屏显示系统、三层路由交换系统、防火墙设备、UPS电源设备构成。

本系统目前已投入到广深港客运专线福田站的施工过程中，在日常数据监测与预警、数据的共享发布、基坑实时监控等方面起到了较大作用。基坑视频监控系统主界面如图6所示。

图6 福田站基坑视频监控系统主界面

5 结 语

通过对福田站基坑视频监控系统的初步设计，实现了对福田站基坑实时监控、数据安全预警管理等功能。系统通过搭建好的无线平台和Internet实现远程视频监控，无论身在何地，只需一台电脑，便可实现对现场的实时监控以及实时掌握工程本身质量及人员的安全。

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[5] 李振华.图像通信与监控系统[M].北京:中国铁道出版社，1994

Design and Application Futian Station Foundation Video Monitoring System of Guangzhou－Shenzhen－Hong Kong Passenger Dedicated Line

Wang HongZhan
(China Railway Tunnel Survey＆Design Institute Co.，Ltd.Tianjin 300133，China)

To protect the Futian station construction safety of Guangzhou－Shenzhen－Hong Kong passenger dedicated line，it is necessary to construction integrated video monitoring system.In this paper，system development environment，system architecture，physical architecture，system functions，database and other aspects are described.designed and implemented the video monitoring system.

Passenger dedicated line；Video monitoring system；Security alert

1672－8262(2010)06－64－03

P208

B

2010—06—13

王洪战(1983—)，男，助理工程师，硕士研究生，主要从事地铁测量及监测工作。