浅析基于定轨传输及云端控制技术对施工现场远程监控的意义

仝星星，张帆，张晓波

（中国建筑第二工程局有限公司）

1 引言

中国建筑第二工程局有限公司昆明西山万达工程采用设置定向无线矩阵控制无线信号传输信道的方式，实现视频信号在无线网络中的稳定传输，保障视频网络的稳定性，高效建立并取得了良好的经济效益和社会效益。

2 技术特点

1）可靠性

坚持实用性原则，完全满足建筑工程项目远程监控视频系统从安装—投入使用—后期维护全周期的各项需求。

2）先进性

利用有线和无线相结合的方式，使视频信号在无线传输的距离最短，且传输过程中无障碍。使用全向天线的路由器300m 信号衰减超过100db，本技术采用大功率定向天线，保障了信号的强度，300m 内信号衰减小于20db 满足无线信号稳定传输需求。

3）实用性

根据本技术要求，采用稳定易用的硬件和软件，合理的安装调试方式，远程视频监控系统投入使用后无需借助专业人员及专用维护工具，提高了系统利用率，降低项目管理费用的投入。

3 适用范围

本技术适用于公用及民用建筑工程项目远程视频监控系统组建。

4 工艺原理

通过控制无线信号传输距离减少因无线信号传输距离过远造成的信号衰减，指定传输信号方向保证无线信号发射到目标方向，降低信号全向传播造成的损失。降低传输频率，增强发射功率保证信号的强度，以及调整无线信号使用的信道，避免信号传播中，其他信号干扰导致的无线信号丢包现象[3]，从而实现视频信号在无线网络中的稳定传输，保障视频网络的稳定性。

未使用本工程的无线云台发出的无线信号直接与项目监控中心的无线路由器相连，缺点是：

①传输距离受塔吊与监控中心距离较远影响接收信号的强度；

②监控中心的无线路由器与多个塔吊上的云台相连，无线路由器负载较大，信号发射功率无法保障，影响无线信号的传输质量；

③可能因楼层的升高，在监控中心与云台之间形成障碍，无线信号需穿透建筑物传播，造成信号强度衰减。

5 应用场景

可广泛应用于需要大范围高清画质监控的场所， 如:河流、森林、公路、铁路、机场、港口、岗哨、广场、公园、景区、街道、车站、大型场馆、小区外围等场所。视频监控平面布置如图1。

图1 视频监控平面布置示意图

6 云端建设优势

6.1 云端设备特点

①云监控控制单元组是一个低能耗、模块化、热插拔、智能的私有云平台，主要包括热插拔云监控视频控制器、热插拔云监控管理控制器、热插拔实时监控控制器、热插拔云监控存储控制器。采用热插拔控制器模式可以大大提升设备的安全可靠性，降低售后服务的难度和成本，升级更新和扩容简单等特点。

②采用大型嵌入式Linux 管理平台，对整个远程视频监控系统的监控设备统一管理，并大幅度提高监控平台的可靠性。

a.采用源代码完全开放的Linux 系统，避免病毒感染，杜绝了程序后门；

b.利用SQL 数据库进行检索，确保了对大量用户的可靠访问连接；

c.通过软硬件多重密码权限集中认证管理，杜绝非授权用户访问，同时开放第三方认证接口；

d.文件加密传输存储，提供与专用平台同样的安全性；

e.系统设计采用可靠性优先原则，从设计开始就保证了系统稳定可靠；

f.系统经过严格测试，经过大量工程应用，各项指标都达到了设计目标。

6.1.2 云端数据收集传输

通过配置视频接入及处理单元组、云存储及数据保护单元组、监视及管理单元组、智能机柜单元，组成云远程监控控制系统，根据实际需要，将现场监控信源实时转发到异地监控中心。

6.1.3 云数据分析

将各分控点并联接入监控中心，采用矩阵方式进行多监控点的集中管理，通过远程分布监控、集中监管的手段，实现对各项目现场监控系统的统一管理，实现了各施工现场远程监控管理的多样化、智能化、自动化、图形化，针对不同的项目监控分控中心，各现场监控系统管理人员独立管理本地监控系统。公司监控中心监控系统管理员只对各分控中心的部分信息进行收集、分析和统计，这样就减轻了公司监控中心的繁琐的管理压力，将管理权限完全落实到项目现场，公司管理决策者只需要根据各分控中心汇总的实时信息进行指挥和部署[4]。

6.2 便于公司层级终端建设及监控管理

监控中心总控部分就是整个监控系统的后台核心部分。系统采用多域结构控制，实现视频监控、录像、抓拍、录像查询、给前端显示设备提供解码后的输出信息等功能。

6.2.1 监控中心区域划分

由于监控中心需要集连多个施工现场的分控中心且集中了各种控制系统，必须考虑监控室的设备布置，做到合理、美观整洁，既要保证系统设备的可靠运行，又可以节约空间，方便管理。根据监控室的要求和实际状况，将监控室分成四个区域：设备区、显示屏区、系统操作区，工作区。

1）设备区

安放监控室监控屏、拼接支架、UPS 主机、电池柜等主要设备，所有主要设备均在设备区合理安装配置，并留有维修通道，监控室的进出口线及与显示区设备和控制台上设备的连线均从设备柜上引出。故在设备区要设置进出线的管路，其位置一般在显示墙屏的后面。

2）显示区

安放在系统中的图像显示终端，由于系统中由多台监视器叠加成大屏幕监视墙，故需要大屏幕监视器架来安置这些监视器。

3）操作区

系统中所有需要操作人员操作的设备，均安装在操作区的操作控制台上。

4）工作区

管理人员利用本系统展开工作的区间。

6.2.2 监控数据统计分析

通过监控中心，可根据实际的管理需求筛选施工现场进度、质量、安全等方面的视频资料，为现场管理提供有力的依据。通过监控系统，公司能直接监控各项目部现场施工情况，便于公司管理（见图2）。

图2 监控中心实拍图

6.3 周转使用

将拆除后入库的视频监控设备及线缆配件分类进行保管，在新项目开工时，可根据实际需要进行安装调试，适当增减设备，无需重新购买新批次的设备，节约使用成本。

7 效益分析

7.1 经济效益

施工现场远程视屏监控系统是贯穿整个施工工期的设施，本技术规范了施工现场远程视频监控系统的施工方法，统一系统搭建方式，提高了工作效率，节省了实施过程和后期维护费用，有利于各项目施工现场远程监控系统的统筹管理，具有良好的经济效益，若目前公司项目均采用本技术进行远程视频监控系统的搭建。

只建立现场独立监控系统（只能在现场分控中心监控，无网络级联，公司无法实时看到现场情况）。

每个项目按月均值计算：

管理费+设备养护费=6.3 万元/项目+4.25 万元/项目=10.55 万元/项目

在施56 个项目月均费用总计10.55万元/项目×56 项目=590.8 万元

建立矩阵式远程视频监控系统。

按月均值计算（在施56 个项目）：

管理费+设备养护费=4.1 万元/项目+2.63 万元/项目=6.73 万元/项目

月均费用总计6.73 万元/项目×56项目=376.88 万元

所有在施项目月均节约费用总计约为（10.55-6.73）万元 / 项目 ×56 项目=213.92 万元。

7.2 社会效益

利用本技术建立的施工现场远程视频监控系统，起到了规范工程现场管理、减少违规操作、保障施工安全和质量、节省资源、提高工程验收效率的作用，并取得了业主、监理、设计的一致好评，具有明显的社会综合效益。

如远程验收：

在远程验收时，通过数据中心转发可以观察到待验收的现场的视频信息，现场检查中心作为整个验收的指挥中心，指挥人员可以结合现场图像对前端工作人员进行调度，实现相互间的语音交互，所有验收人员在验收过程中可以调用相应的电子图纸和知识库中的规范等相关知识作为验收参考，最终形成一致的验收报告存档到本系统中。在验收工作中，对于一些无法到达现场的人员也可以通过这个系统实现远程的验收参与。

8 结语

工程以各个重要部位为单位安装监控前端设备，共计10 台日夜型筒型网络摄像机和5 台网络高清智能球机，安装在大门、材料堆放场、临建、办公区、塔吊等位置，每个重要部位能够对本部位所有应用环境都能实现监视、能够对监控的场所进行全实时录像。工程通过应用施工现场远程监控视频系统施工工法，共计节约10.82 万元。