第一章項目背景

近幾年來，我國公路、鐵路建設事業蓬勃發展，國家“十二五”規劃中曾明確指出，5年建成鐵路3萬公里，高速公路3.5萬公里，其中絕大部分屬于中西部地區開發，因地理位置等因素，其中橋隧的施工占據了很大的份額。對于施工中的安全問題，尤其是隧道是施工的安全問題更是重中之重。

目前，我國隧道安全管理技術不夠完善，對安全的重視剛起步沒多久，對危險的識別和處理的方法、措施、管理手段相對陳舊，科學的安全管理缺乏嚴重，事故的多發性依舊令人側目。除了會同業主、設計以及監測單位等多方制定常態化的應急預案外，如何通過更高效更科學的手段去預防或是降低事故發生的危害，就是我們所面臨需要解決的關鍵問題。

蘇州陸禾電子科技有限公司，成立之初就以隧道安全系統應用為重點研究方向，成功研發了“LOHO-ITMS隧道人員安全系統”，并成功在市場上投入應用，并取得相當不錯的成績，贏得了各隧道建設單位、業主的認可。

以下列舉部分成功案列（合作單位以及建設的隧道名稱或洞口名稱）

中隧三處  杭州秋實路半山隧道

中隧集團  杭州慶春路過江隧道

中鐵十六局  杭州江干區建華地鐵站

中鐵十七局  湖州隧道

浙江省交通工程建設集團  景寧縣云景高速隧道

中隧一處臺車分公司  重慶豐都隧道

中鐵二十四局  福建武夷山隧道

中交一公局  甘肅天水隧道

中鐵二十五局  江西井岡山鵝嶺隧道

中鐵一局四公司  云南紅河州蒙自縣蒙河鐵路

中鐵一局五公司  云南紅河州屏邊縣蒙河鐵路

中鐵十七局  四川廣元隧道中鐵十六局  

   上海軌道交通13號線隧道

   中鐵十八局   青海海東民和縣蘭新鐵路甘青段二標段隧道

   中鐵十局  韶關市贛韶鐵路隧道

本系統著重解決施工人員進出的自動化識別，替代“人工翻牌進洞”的管理。并綜合隧道管理各項資源，在保證既定的系統功能正常應用的前提下，利用先進技術對系統進行整合利用，包含人員進出管理、車輛門禁管理、視頻監控管理、隧道內人員定位管理、氣體檢測管理、無卡人員報警管理、LED大屏顯示等。最大限度的利用資源將隧道工作、管理提升到更搞水平的管理平臺上。

第三章  系統組成及工作原理

隧道綜合應用系統主要有人員進出定位管理系統、人員/車輛門禁系統、LED顯示系統、視頻監控系統以及通訊系統組成。

3.2 系統應用總體平臺擴展架構

◇  以本地系統為基礎，實現各功能模塊數據通信；

◇ 可以擁有遠程中心，可實時查詢當前隧道的相關安全信息；

◇ 采用包括前端工點監控、中間通訊層、后臺調度監控的三層體系架構

◇ 前端工點監控（人員進出定位管理系統、視頻監控、人員/車輛門禁管理）以及后臺調度（遠程 中心機房、服務器以及部分外部對接平臺）采用B/S應用架構。

3.3 系統網絡拓撲結構圖


3.4人員進出定位管理系統

人員進出管理系統可分為人員進出考勤管理、人員定位信息管理以。主要有監控主機、讀卡基站、人員識別卡、傳輸數據接口轉換器等。

監控主機（現場服務器）：獨立計算機，負責整個系統設備及人員檢測數據的管理、通訊、統計存儲以及屏幕顯示、查詢打印、畫面編輯、網絡通訊等任務。

讀卡基站（讀卡器）：實時采集接收人員卡的信息，并及時通過通信線路實時反饋到系統當中。可以分為定位基站和識別基站。

人員識別卡：編程有全球唯一的識別碼，僅提供給讀卡基站去識別，一般在安全帽上安裝或是身上佩戴，健康認證，安全可靠

傳輸數據接口轉換器：包括一些信號轉換器，主要實現對信號的轉換以便系統更好的接收處理數據

考勤系統：在每個施工隧道內裝2臺讀卡器。1臺讀卡器裝在隧道洞口的入口處，另一臺讀卡器裝在洞口往里200米處，根據讀卡器讀到卡的先后順序來判斷施工人員的進出情況，施工人員何時進、何時出、洞內有多少作業人員都能反映到系統軟件中，并體現到大屏幕上，使考勤情況一目了然。施工人員將該系統考勤卡佩戴在安全帽內側，無須主動刷卡便能實現自動考勤，方便省力、準確度高。

定位系統：在每個施工隧道二襯臺車附近安裝2臺讀卡器，一個安裝臺車前一個安裝在臺車后，臺車前讀卡器主要是對掌子面開挖或是其他靠近掌子面工作的人員定位，臺車后，主要是負責臺車附近工作的人員定位（若要加安裝定位讀卡器，可以按200米一個點位計算，同時，建議隧道開挖的長度必須≧1000米，已開挖部分超過600米），洞口的2臺亦可以實現定位功能，洞內定位隨臺車作業實時進行識別定位。施工人員只要將該系統考勤卡佩戴在安全帽內側，無須主動刷卡，在每個讀卡器的有效識別范圍內，根據識別到的人員標識卡的情況對施工人員進行區域定位識別管理，使管理人員在監控室就能及時掌握施工現場的具體情況。同時特殊人員卡上可以有按鈕，實現洞內洞外雙向通訊，當洞內有危險情況的時候，可以通過按鈕，及時通知洞外值班室，以便做好危險預防及救助。洞外獲取信息后，亦可以通過廣播的形式通知到現場所有帶識別的人員

門禁通道系統主要利用自動刷卡機制限制人員的進出，保障禁止非工作人員私自進出施工區域，同時也可用來來保障數據的真實性和有效性，避免因人為因素而導致考勤失效，或是管理出錯。車輛的門禁可以提升對現場車輛的及時管控，做到更加有效的車輛利用率

主機（現場服務器）：負責整個系統設備及人員檢測數據的管理、通訊、統計存儲

以及屏幕顯示、查詢打印、畫面編輯、網絡通訊等任務。

控制板：實時采集接收人員卡的信息，并及時通過通信線路實時反饋到系統當中并生成控制擺閘的指令，根據數據有效性就行控制，保證人員進出正常。

道閘：主要安裝在入口處，對車輛進出限制作用

地感檢測器：及時檢測是否有車輛經過，并發送信息至控制系統，產生相關聯動

三輥閘：也安裝在隧道入口處，對人員進出限制作用

讀卡器：遠距離讀卡器，通過靠近自動刷卡方式，獲取人員/車輛攜帶的電子標簽

信息，并傳輸到后臺控制中央去。

人員/車輛門禁通道 示意圖

利用人員/車輛門禁通道系統可以實現進出人車分流通過，保證一定的進出安全，只要給人員和車輛配置相關電子標簽即可。當人員攜帶人員卡（即電子標簽），靠近人員門禁通道也即三輥閘的時候，內置的讀卡器可以及時讀取卡片信息，并送交后臺核實，運行通過，則發送命令給三輥閘，開啟放行，否則不變化。而對于車輛門禁系統，也需要給每一輛車配置車輛卡，車輛經過通行區域的時候，會觸發讀卡，同時也有地感觸發，當同時讀卡和地感觸發的時候，系統將判定車輛允許通行，則開啟道閘放行。單單的讀卡或是單一的地感觸發，系統統一認為不允許通過。

氣體監測系統是公司在隧道應用方面的重要拓展功能，系統主要測定氣象參數、瓦斯濃度、風速、風量等參數。由于瓦斯隧道作業的危險性和特殊情況下的不可預知性，我們組織人員開發了這項安全監控系統，該系統能準確的檢測隧道內瓦斯的濃度，一旦瓦斯濃度超過設置的含量值，系統會自動發出報警并且切斷隧道內電源！從而防止因瓦斯濃度過高帶來的災害的持續發生，最大限度的避免了人員的傷害和財產的損失。

本系統設計的基本要求是瓦斯隧道施工期間，成立專門的瓦斯檢測隊伍系統，該系統由自動監控與人工監控系統組成，并做為施工工序管理，由現場施工負責人主管。在開挖面需要進行氣體監測的地方，安裝相應的瓦斯監測裝置，利用瓦斯檢測儀實現對該區域瓦斯的監測，以便及時將實時氣體濃度消息通知后臺，做到及時防范，安全預警，保證隧道工作更加正常安全的進行。

環境監測系統主要包含監控服務器、前端感知監測器、傳輸接口轉換器等

監控服務器：主要負責接收、處理、反映從前段監控設備返回的相關數據，并做保存查

看

前端感知監測器：一般多指采集數據設備，如瓦斯監測器等。可以實時采集現場環境參

數，并實時的通過系統通訊系統及時的傳回服務器

傳輸接口轉換器：包括一些信號轉換器，主要實現對信號的轉換以便系統更好的接收處理數據

 

將LED大屏幕安裝在施工入口附近，靠近門房或是值班室為佳，用于實時顯示地鐵施工人員的信息，使管理先進化，透明化。顯示的內容包括：標簽號，姓名，時間，總人數等，使領導及監管人員不用下到隧道下面去，也不必查看監控室電腦就能及時了解隧道內施工人員情況。有了該LED大屏幕顯示系統不僅可以使洞內各區域內施工人員信息形象、直觀、一目了然的體現出來。而且，在開現場會時，也可以在大屏幕上顯示各種歡迎標語、宣傳標語；在平時可以通過大屏幕提示施工人員注意施工安全，在有高溫、霜凍等惡劣天氣時可以及時進行溫馨提示。這些都能充分體現隧道施工項目部管理上的人性化、現代化、科學化。

系統組成：服務器、同步系統卡、LED顯示屏

服務器：主要實現對顯示內容的編輯，控制

同步顯示系統卡：系統的核心部分，同步實現電腦與LED屏的顯示內容。對信號進行編譯傳輸

LED顯示屏：由32X16 led燈點（P10單紅）陣組成的模組拼裝而成，根據實際情況可以選擇拼裝的大小

     網絡視頻監控系統包括前端視頻采集設備、網絡視頻編解碼、通訊傳輸設備，以及后端的監控接收客戶端軟件。安裝在隧道各主要的監控點執行信號采集傳輸，軟件主要是安裝在監控室電腦上，兩者之間通過平臺管理中心系統授權，對其前端視頻點進行多點對多點的實時監控管理。如：視頻、云臺、放大、錄像、等功能，有管理權限的用戶還可以對任何點的錄像進行設置、下載、實時點播錄像等操作；系統還可以通過PC瀏覽器進行監控。

由此可以看出，網絡監控系統采用的是監控攝像機對隧道施工現場各視頻點進行24小時的實時監控。對于一些關鍵視頻點可啟動視頻移動偵測功能和報警功能，系統根據圖像移動情況自動識別、觸發，并進行錄像（有預先錄制機制，預錄時長能提前20秒以上）；同時系統將圖像、聲音、報警等實時數據傳送到監控室電腦，管理人員可以通過本地監視、遠程IE監視、WEB 網頁客戶端等方式隨意切換前端任意監控點的視頻，能直觀地了解和掌握施工各視頻監控點的實時情況，從而達到隨時隨地及時準確地對其進行監管。

在實際的隧道現在，一般在在掌子面以及洞口附近分別安裝攝像頭，實時顯示查看監控區域的情況，讓管理者更直接的了解現場情況。

系統組成：服務器、攝像機、視頻服務器、傳輸數據接口轉換器以及通訊傳輸部分

服務器：監控平臺終端，對系統返回的信息進行顯示，并通過平臺軟件對各個監控點位的攝像機進行操控，以及提供錄像、播放視頻、云臺控制等多個功能。

攝像機：前段監測設備，實時采集信號。提供云臺設備，實現攝像角度的改變，提供全方位式立體式監控。

視頻服務器：主要是實現將聲音圖像的模擬信號轉換成數字信號進行傳輸，通過通訊線路回傳給監控平臺。

傳輸數據接口轉換器：包括一些信號轉換器，主要實現對信號的轉換以便系統更好的接收處理數據。

通訊傳輸：主要是一些RVVP線纜和網線構成，實現視頻信號的及時傳輸。

第四章  系統功能特點

4.1 核心功能特點

    本系統遵循"統一發發卡、統一裝備、統一管理"的原則，按準許隧道洞內工作人員和班組實行"一人一卡"制，該感應器可視為"上崗憑證"或"隧道準入證"并可配合相關制度政策，以便更好發揮利用系統的優勢。

（1）自動翻牌：

l 施工人員進出無需手動翻牌，進出自動登記；

（2）自動刷卡：

l 施工人員進出無需手動刷卡，全自動識別；

（3）實時在線：

l 施工人員進出實時在線顯示，查看簡單方便；

（4）歷史查詢：

l 施工人員進出記錄全程記錄保存，隨時可以調取歷史記錄信息

l 歷史存儲數據體積小，正常可以保存一年以上或更長時間；

（5）報表打印：

l 施工人員進出記錄可以根據需要報表打印，供備份查詢

（6）災后急救：

l 一旦發生相關事故險情，上位機可以立即顯示當前隧道人員信息，可以提高搶險效率和救護效果；

（7）其他拓展功能（可定制）：

l 人員定位；

l 車輛管理；

l 定位軌跡；

l 危險區域限入報警

l 危險氣體監測

4.2 系統特點

1、安全、穩定性高：健康資質認證，具有防爆防塵、抗干擾的特點

2、多卡快速識別：50米范圍內可同時識別100個卡信息，識別物體速度可達到200公里/小時

3、適應性強：可以配合現在各種傳輸網絡比如光強、以太網、485總線等

4、豐富的查詢報表：最大程度上方便管理人員操作

5、遠程接入：可以在任何一臺可以上網的電腦上遠程查看某條隧道的實時情況，無須到現場。

6、視覺性強：通過外置的超大LED屏幕顯示，可以隨時知道目前洞內現在有多少人，這些人是誰 

第五章  軟件功能

5.1 概述

隧道人員進出管理系統軟件為公司自主開發。采用目前先進VC.net開發平臺，結合功能強大的SQL SERVER數據庫。基于B/S結構的網絡監控軟件，可通過IE瀏覽器在網絡上瀏覽、查詢、打印施工人員定位及考勤管理等相關信息，同時根據權限的不同，可以進行相關權限下的限制操作等，保證系統穩定運行

5.2 功能描述

目前隧道人員安全進出管理系統集成了人員進出管理，定位管理，歷史軌跡查詢以及LED顯示四大功能于一身，實時監測隧道內部人員和或其他監控物體的動態分布情況、數量以及其所在的位置，同時具有選擇跟蹤、實時跟蹤、位置查詢和個人定位等功能。

ü 選擇跟蹤：選擇各部門工種等特定人員，掌握其在現場的工作情況

ü 實時跟蹤：實時顯示隧道內部各人員的位置狀態及其來源地。能夠清楚地反映其活動情況

ü 位置跟蹤：選定某個監控段或是監控點，可以顯示此段區域內的人員或車輛分布情況

ü 個人定位：顯示特定人員的運動軌跡，并可顯示其歷史運動方向

考勤統計功能

ü 通過對進出隧道的工作人員的出、入時間以及在隧道各區域的停留工作時間的記錄與統計，完成對全區個人、部門以及干部的考勤信息查詢、統計

ü 按照要求輸出各種信息報表（如：時間報表、出勤月報表等）

LED大屏顯示

ü 同步顯示系統各監測數據，更直接更形象

ü 可以進行豐富的節目安排，人性化極高

ü 上手容易，簡單易懂，操作性方便快捷

員工管理功能

ü 員工管理功能 ：員工的增加、刪除、修改和查詢

ü 硬件信息管理功能：對讀卡器基站站、分站名稱進行管理，對人員識別卡信息進行錄入

實時報警功能

ü 具有告警信息實時顯示及歷史告警查詢功能，告警內容包括讀卡器基站故障、卡電池電量不足、危險區域超時、禁區闖入等重要內容

安全監測功能

ü 跟蹤安全監測人員在隧道內的運動軌跡，記錄他們在各區域及各監測點的停留時間，從而保證安全監測工作的嚴格執行

區域禁入管理功能

ü 當有非授權人員進入一些重要地方、或是危險場所等禁止進入區域時，系統給出提示和警告，同時將相關信息記錄保存

緊急事件協助處理功能

ü 萬一當隧道發生緊急事件時系統可以及時對丟失人員進行統計，查詢事故現場附近的人員信息，快速確定人員的準確位置，以便及時有效地開展搜救工作

歷史數據的查詢和報表打印功能

ü 可對隧道人員定位、人員跟蹤、考勤統計、安全監測管理、系統運行管理等信息進行長期保存，并可方便地查詢歷史記錄。

ü 能按時間、部門等對信息進行查詢和打印

信息聯網功能

ü 通過建立WEB服務器，可以以瀏覽網頁的方式實現信息共享，客戶端無須另加任何軟件，提供WEB瀏覽器方式訪問，保證遠程用戶可以及時的了解和掌握現場的實際情況，進行未來生產工作安排和指導

第六章  主要設備介紹

6.1、遠距離射頻識別讀卡器

額定工作電壓	+9V 到+12V DC	定位讀卡器基站
額定工作電流	MAX 500mA
并發識別能力	不小于100張識別卡
工作頻率	2.4GHz-2.45G
識別距離	2-80m（大于 50 米的要外置天線）
尺寸	263*260*68mm
重量	0.5 千克
通訊接口	RS485/RJ45
移動識別速度	MAX 200公里/小時

 

6.2、電子標簽   
 

   

型號	人員電子標簽	又名“人員卡”
工作方式	單向只讀
發射頻率	3次/S
工作頻率	2.4GHz-2.45G
工作電流	發送時的工作電流：小于15mA； 待機時的工作電流：小于3µA；
最大輸出功率	0dbm
電池	不大于2.5
尺寸/重量	60×35×12mm/25g
防護等級	IP34
安裝方式	懸掛、佩戴或是固定安全帽上

6.3、普通槍式攝像機

型號	VNA-883D	槍式攝像機
輸入電壓	DC12VK0.5%(350mA)
工作溫度	-10℃～+50℃
感光面積	4.9mm*3.7mm
毛重	1.2kg
尺寸	376X165X371mm（LWH）
安裝方式	支架安裝
圖像傳感器	1.1/3''sony Exview Exview Super HAD II
有效象素	960H*582V
視頻輸出	BNC 1.0Vp-p/75Ω
掃描系統	15.625KHz(H)  50Hz(V)
水平解析度	700TVL
信噪比	>48dB
最低照度	0Lux
光圈&變焦	自動/手動

6.4、云臺球機

型號	DH-SD6423-GA	云臺球機
輸入電壓	AC24VK10%
功耗	13W/31W（紅外燈開啟）
通訊接口	RS485/422
通訊協議	行業V0.0，大華協議,Peclo-P/D
通訊波特率	2400/4800/9600/19200bps
預置位	255個
尺寸	Φ229*381mm
防護等級	IP66,4000V防雷
安裝方式	支架安裝
圖像傳感器	1/4'' CCD
有效象素	752H×582V
視頻輸出	VBS 1.0Vp-p/75Ω
白平衡	自動/手動/室內/室外/自動跟蹤
紅外燈	60米
水平解析度	600TVL
信噪比	>50dB
電子快門	1/1～1/10,000s
最低照度	0Lux
焦距長度	f＝3.9～89.78mm
光學倍率	23倍
光圈&變焦	自動/手動

案例展示：