建筑工地无线监控系统及其设计

施登峰

摘要：本文旨在通过应用发达的网络系统和先进的计算机技术，建立远程安全监控系统管理建筑工地，加强建筑工地施工现场安全防护管理，实时监测施工现场安全生产措施的落实情况，对施工操作工作面上的各安全要素实施有效监控，随时将上述各类信息提供给相关单位监督管理，及时消除施工安全。

关键词：建筑工地；监控；无线网络；施工

中图分类号：TN948.6 文献标识码：A 文章编号：1674—3024（2016）11—241—03

前言

建筑工地属于环境复杂，人员复杂的区域，很难通过人员巡防来管理工地。然而建筑工地施工人员的人身安全，工地的建筑材料、财产设备等安全是施工单位管理者关心的头等大事，建筑的施工质量、施工进度、更是建筑单位关心的问题。考虑到设备及人员的安全，一套有效的现场及远程视频监控系统可以让管理者了解到现场的施工进度，可以远程监控现场的施工操作过程，和现场用料的安全。但是由于工地环境特殊，监控设备要随着工地建设的进度去改变监控位置，有线监控很难解决移动工地的监控问题，因此通过无线远程监控系统非常有必要。

1系统设计目标

首先要了解在建筑工地各方的需求，例如项目负责人需要在办公室进行远程监控，实时监控工地施工现状，现场施工动态信息要即时反馈，及时掌握。

建筑公司要在总部进行工地的实时监控，保证施工工地各项操作按照规范指标进行。需要通过远程实时监控在第一时间内掌握施工动态，对施工难点或设计欠妥之处及时进行监管，随时合理调配人员到位。需要通过远程实时监控，宏观调整工地施工规划。

安监局需要在办公室对建筑工地进行实时监控，保证建筑工地的施工安全，通过远程实时监控提高服务管理水平，实现预控目标，通过远程监控，合理安排抽巡查计划，使监管更具实效性与针对性，对文明、标化工地评定作出客观判断。

开发商需要随时随地了解工地施工情况，工地施工进展情况，并要及时掌握工地在建项目的质量安全情况；还需要在销售部门进行远程视频演示将施工实况展现于客户面前，向客户展现工地的建设规划和进度，达到一个宣传效果，使整体计划能够合理制定。

因此本系统要实现以下目标：

（1）通过摄像机随时监控建筑工地现场的状况。

（2）拆装方便，可随时布置于新工地。（可重复使用性强）

（3）对特殊车辆进行视频监视。

（4）可在任何一台能够连接公网的电脑上监控多个监控点的信息，实现全方位监视。

（5）通过镜头及云台，对现场的部分细节进行缩放检视。

（6）录制现场监视情况，随时检索回放，杜绝危险事故及非法盗窃等行为，减少工地物资损失。

（7）系统配备红外灯，能够在夜间、强光等恶劣状况下正常工作。

考虑到建筑工地监控环境的特殊性，因建筑工地对布线带来很多的不便，如果全部进行基础网络架设比较困难，故需要对所有需要监控的地点，采用无线网络进行全方位的监控。

2系统设计

系统分为前端设备连接部分，工地无线传输部分，整个网络传输部分，监控中心部分等。

2.1前端部分

前端主要由监控摄像机、无线传输设备、以及整个前端的避雷、安装支架和基础设施组成；前端连接图如图A所示。

2.2工地无线传输部分

工地无线传输主要采用数字微波信号与WIFI无线传输相结合的无线传输方式。系统的传输链路采用5.8G无线网桥进行传输；

微波无线传输的原理：监控前端采用模拟摄像机接入网络视频服务器（DVS）网络视频服务器把采集的模拟信号转换成数字信号，通过微波发射器（无线网桥）发射数字信号到微波接收机上。微波接收端收到数字信号，通过交换机传输到互联网上。

系统采用点对多点的解决方案，即：一个接受的网桥可以接受多个发射网桥传回来的信息。在工地中有光纤接入处做工地的信号采集汇总中心，来做一对四的连接，工地中每个监控点处都有一台摄像机，摄像机通过视频线与视频服务器连接，最后视频服务器再通过一根网线直接连接到无线网桥上。监控中心处同样放置N台无线网桥，外接一根全向天线，来接收M方位4个监控点处网桥传回的监控信息。工地信号采集汇总中心接收的4×N路监控图像通过租用运营商的nM光纤（根据项目实际点来计算上行带宽的大小），上传到互联网。请参考传输连接图B.

值得注意的是：工地信号采集汇总中心应选择在工地的无遮挡的制高点，而且要保障每个监控点到监控中心的链路都是畅通无遮挡的。如果监控点到监控中心的链路都有遮挡，严重影响无线信号的传输。

2.3整个网络传输部分

工地信号采集汇总中心通过无线网桥接收到工地各个监控点的数字信号后，通过光纤接到互联网，互联网上的视高运营平台会找到监控数字信号，进行转发，把监控数字信号转发到全国各地的客户端电脑上，监控方登陆客户端便可进行远程集中监控。（通过ADSL接入便可以实现远程实时监控。）

整个网络传输示意图如图

2.4监控中心部分

监控指挥中心是整个系统的控制、图像显示、图像录像中心，监控中心能向指挥调度人员提供全面的、清晰的、可操作的、可录制、可回放的现场实时图像。

本系统的监控指挥中心可以在建筑公司办公室，安监局办公室等等远离建筑工地的地方。监控中心只需接入2M的ADSL带宽便可实现流畅的远程监控，接入8M的ADSL带宽，便可实现流畅的36画面浏览。可以在监控中心接VGA拼接屏，不需要矩阵或者电视墙，直接使用VGA数字信号拼接屏（有拼接屏处理器）。实现方式简单，效果良好，占用空间小。（监控中心只需一台指挥终端，需要上墙的可以买拼接屏。还可以通过语音对讲功能在工地扩音进行远程指挥施工。）

监控中心通过远端红外摄像机随时随地监控建筑工地现场的状况，并且可在任何一台能够连接公网的电脑上监控多个监控点的信息，实现全方位监视。录制现场监视情况，随时检索回放，杜绝危险事故及非法盗窃等行为，减少工地物资损失。

2.5系统拓扑图

整个系统结构为，前端（工地采用无线传输）中间经过视高平台进行信号收集转发，末端（监控端）可以进行远程视频集中监控操作。整个系统拓扑图如下图D所示

2.6系统施工布局

因为环境特殊，系统对硬件的要求是：监控摄像机能够在夜间、强光等恶劣状况下正常工作。所以工地监控系统要配备：防爆、防雷、防水护罩，应急供电系统，摄像机部分采用低照度宽动态摄像机，智能球机，变焦变倍一体机（具体以实际情况为准）。

安装的部分规则：

①塔吊部分：塔吊前端由网桥发射器加网络视频服务器及一体化匀速球机组成，球机的485云台控制线及视频线直接接入网络视频服务即完成塔吊摄像机的连接部分。通过镜头的变焦变倍及云台的随意转向，对现场的部分细节进行缩放检视。居高临下，对工地全方位实施监控。

②地面部分：地面部分的摄像机如果离信号采集汇总中心较近，可以直接通过视频线连接至监控中心的网络视频服务器。鉴于建筑施工工地扬尘比较严重，建议在所有摄像机上都装球罩来保护设备。

③外围部分：建议分别装在建筑工地的东、南、西、北四个地点。

④门口监控：对各种工程车辆进行视频监视。

方案系统施工平面图如下图F监控点安装参考（可根据工地的实际情况去安装监控探头）

3系统预期

综上所述，远程安全监控系统将计算机网络和通信技术、视频压缩技术、决策支持系统等现代高技术融为一体，帮助安全监管部门、监理单位和施工单位及时掌握安全管理、文明施工及治安管理状况，对违章作业人员以威摄作用，有效促进施工现场提高安全文明施工水平，从而极大的提高建设工程安全生产的监督水平和工作效率。因此，加强远程监控的建设和管理，对于提升建筑施工安全生产管理具有重要的意义。

系统的前端实施考虑到了工地施工的复杂性。前端均采用无线设备，免去了安装布线的麻烦：设备可安装于施工高处（如塔吊），从而可对整个施工现场起到有效的监控作用；

同时针对从建筑工地管理处来讲：管理人员不用时刻在工地现场监管工程实施情况。管理处一般位于施工现场附近，通过接收设备，管理人员随时随地观看到工地的实际施工情况，人员活动情况；同时因终端设备安装在高处，监控范围广，管理部门可提前预知危险信号，从而极大减少和避免工地事故发生。

而且从工程监理部门来讲：监理处人员无需时刻在工地对所有施工现场因素进行直接管控，同工地管理部门一样，可直接通过电脑、手机等设备，随时随地看到工地的实际操作情况；

最后从监控管理来看：管理平台对不同级别的访问者设置相应的不同访问权限。如施工监管总部人员可以对下面每个工地情况进行监控；工地负责人只能对自己负责的相应工地进行监控无权观看其他工地情况。监控权限、录像、截图、下载、回放，云台控制等权限管理，保障了监控信息的安全，对工地的管理和控制以及安全提供了极大的便利。