近几年来，我国公路、铁路建设事业蓬勃发展，国家“十二五”规划中曾明确指出，5年建成铁路3万公里，高速公路3.5万公里，其中绝大部分属于中西部地区开发，因地理位置等因素，其中桥隧的施工占据了很大的份额。对于施工中的安全问题，尤其是隧道是施工的安全问题更是重中之重。

目前，我国隧道安全管理技术不够完善，对安全的重视刚起步没多久，对危险的识别和处理的方法、措施、管理手段相对陈旧，科学的安全管理缺乏严重，事故的多发性依旧令人侧目。除了会同业主、设计以及监测单位等多方制定常态化的应急预案外，如何通过更高效更科学的手段去预防或是降低事故发生的危害，就是我们所面临需要解决的关键问题。

隧道行业属于多事故频繁的行业因其是施工的特殊性和复杂性，而且隧道事故的发生往往具有突发性和不可预见性，一旦发生事故，造成的后果也通常是比较严重的，结合市场以及用户的反馈，我们推出用物联网领域内先进的RFID远距离射频识别技术，并整合传感技术、视频技术、多媒体显示技术等多领域内的高新技术的智慧施工隧道-隧道安全管理系统（下文统称“隧道安全管理系统”）：

1. 实现人员进出自动登记/定位管理---替代原有进隧道翻牌的制度；（包括人员信息日常管理、进出记录，定位信息、数据分析，存储、报表打印等）

2. 实现车辆进出自动管理，包括进出登记，进出计数等；

3. 隧道危险气体监测，记录，超阀值报警等；

4. 隧道内外部语音实时通讯，通讯更快捷方便；

5. 24小时视频监控，可以实现1个月历史记录存储，随时查看；

6. LED屏显示或是电视墙显示，显示更形象更专业化；

7. 远程访问管理，实时随地，只要有网络的地方，均可以查看当前隧道是施工的各安全信息。

   总之，隧道安全管理系统是一项集计算机、网络、通信、RFID、LED及视频编解码等多项高新技术的整合产品，有如下特点：

   1利用计算机和现代通信网络。采用网络（包括PSTN 、DDN、ISDN、LAN/WAN等）化的管理使图像、声音等多媒体信息和数据、图形、文字融入管理系统。

   2采用RFID智能识别技术，以最前沿的技术最大灵活运用嵌入到系统中，提供系统持久的科技感

   3成熟的图像语音压缩技术便于传输和存贮。压缩方法附合国际标准，便于系统间互操作。

   4独特而形象化的电子地图化现场监控管理，使监控者更加有身临其境的感觉

   5由于采用数字化技术，使多媒体信息，如音视频信息，可以随时随机地通过硬盘记录和回放，同时记录与布防和报警及其它事件相关的信息。

   6利用现有多种通信网络，使系统安装方便，投资少，监控的范围加大。

   7管理软件界面友好，人机交互方便，操作简单。

   8 管理系统的智能化程度增强，在现实应用中更加方便实用， 能控制其他设备，能自动检测各种特定的、与?备运行有关的事件，如报警事件等。

   技术方案设计

2.1 方案概述

本方案着重解决施工人员/车辆进出的自动化识别，替代“人工翻牌进洞”及车辆的管理。并综合隧道管理各项资源，在保证既定的系统功能正常应用的前提下，利用先进技术对系统进行整合利用，包含人车辆进出定位管理、人车通道（门禁）系统、LED大屏显示、视频监控、环境监测系统等。最大限度的利用资源将隧道工作、管理提升到更搞水平的管理平台上。

2.2 系统组成结构

2.2.1 系统组成

隧道综合应用系统主要有人员进出定位管理系统、人员/车辆门禁系统、LED显示系统、视频监控系统以及通讯系统组成。（红色部分为系统可选）

2.2.2 系统应用总体平台架构

◇  以本地系统为基础，实现各功能模块数据通信；

◇ 可以拥有远程中心，可实时查询当前隧道的相关安全信息；

◇ 采用包括前端工点监控、中间通讯层、后台调度监控的三层体系架构

◇ 前端工点监控（人员进出定位管理系统、视频监控、人员/车辆门禁管理）以及后台调度（远程 中心机房、服务器以及部分外部对接平台）采用B/S应用架构。

2.2.3 系统网络结构拓扑图

2.2.5 人车辆进出定位系统

人员进出管理系统可分为人员进出考勤管理、人员定位信息管理以。主要有监控主机、读卡基站、人员识别卡、传输数据接口转换器等。

考勤系统：在每个施工隧道内装2台读卡器。1台读卡器装在隧道洞口的入口处，另一台读卡器装在洞口往里200米处，根据读卡器读到卡的先后顺序来判断施工人员的进出情况，施工人员何时进、何时出、洞内有多少作业人员都能反映到系统软件中，并体现到大屏幕上，使考勤情况一目了然。施工人员将该系统考勤卡佩戴在安全帽内侧，无须主动刷卡便能实现自动考勤，方便省力、准确度高。

定位系统（可选一）：此功能采用有线全覆盖方式。采用485总线方式传输定位信息。从隧道口开始，每隔150米装一台定位基站，当距离超过800米的时候，另外在增加中继器设备（此设备功能：延长485信号传输）。根据定位基站读到卡的信息，能确施工人员所在隧道内位置，在电脑示意图上能清楚的看到人员的当前位置。

定位系统（可选二）：此功能采用5米精确定定位，仅作用于台车到施工面的工区段。采用5米精确定位信息设备仅需从台车到施工面安装即可，在该工段安装2台定位主基站，每隔10米安装一台定位辅基站，每台辅基站仅需供电即可，所有数据由主基站采集接收。定位辅基站仅作信号触发作用，定位主基站采集数据后，分析当前接收到卡片信息由哪个辅基站触发，就可根据根据定位辅基站位置，能确定位施工人员所在隧道内该施工段的某个位置，同时在电脑示意图上亦能清楚的看到人员的当前位置。

2.2.6 人员车辆通道（门禁）系统

门禁通道系统主要利用自动刷卡机制限制人员的进出，保障禁止非工作人员私自进出施工区域，同时也可用来来保障数据的真实性和有效性，避免因人为因素而导致考勤失效，或是管理出错。车辆的门禁可以提升对现场车辆的及时管控，做到更加有效的车辆利用率

利用人员/车辆门禁通道系统可以实现进出人车分流通过，保证一定的进出安全，只要给人员和车辆配置相关电子标签即可。当人员携带人员卡（即电子标签），靠近人员门禁通道也即三辊闸（摆闸、翼闸）的时候，内置的读卡器可以及时读取卡片信息，并送交后台核实，运行通过，则发送命令给闸机，开启放行，否则不变化。而对于车辆门禁系统，也需要给每一辆车配置车辆卡，车辆经过通行区域的时候，会触发读卡，同时也有地感触发，当同时读卡和地感触发的时候，系统将判定车辆允许通行，?开启道闸放行。单单的读卡或是单一的地感触发，系统统一认为不允许通过。

2.2.7 LED同步显示系统

将LED大屏幕安装在施工入口附近，靠近门房或是值班室为佳，用于实时显示地铁施工人员的信息，使管理先进化，透明化。显示的内容包括：标签号，姓名，时间，总人数等，使领导及监管人员不用下到隧道下面去，也不必查看监控室电脑就能及时了解隧道内施工人员情况。有了该LED大屏幕显示系统不仅可以使洞内各区域内施工人员信息形象、直观、一目了然的体现出来。而且，在开现场会时，也可以在大屏幕上显示各种欢迎标语、宣传标语；在平时可以通过大屏幕提示施工人员注意施工安全，在有高温、霜冻等恶劣天气时可以及时进行温馨提示。这些都能充分体现隧道施工项目部管理上的人性化、现代化、科学化。

屏系统原理图

各种大小的LED屏（宽*高）：可根据用户需求，进行大小定制，组屏单元块1.28*0.92和1.28*1.28两种

 2.2.8 视频监控系统

  网络视频监控系统包括前端视频采集设备、网络视频编解码、通讯传输设备，以及后端的监控接收客户端软件。安装在隧道各主要的监控点执行信号采集传输，软件主要是安装在监控室电脑上，两者之间通过平台管理中心系统授权，对其前端视频点进行多点对多点的实时监控管理。如：视频、云台、放大、录像、等功能，有管理权限的用户还可以对任何点的录像进行设置、下载、实时点播录像等操作；系统还可以通过PC浏览器进行监控。

在实际的隧道现在，一般在在掌子面以及洞口附近分别安装摄像头，实时显示查看监控区域的情况，让管理者更直接的了解现场情况。

2.2.9 气体检测系统

环境监测系统重点对危险气体的监测，比如瓦斯。在开挖面需要进行气体监测的地方，安装相应的瓦斯监测装置，利用瓦斯检测仪实现对该区域瓦斯的监测，以便及时将实时气体浓度消息通知后台，做到及时防范，安全预警，保证隧道工作更加正常安全的进行

2.2.10 无卡人员报警系统

无卡人员报警系统可有有效判定单人带卡和不带卡进行识别，采用红外感应技术识别人员进出，再配合无卡报警读卡器实现无卡人员进洞报警

对于外来人员或无卡施工人员独自进入隧道时读卡器通过红外感应到之后会触发报警器报警，从而及时通知管理员。但是该无卡人员和携卡者一起进入时，读卡器就不会报警。

1）支持远距离自动刷卡

施工人员只需将识别卡放在安全帽内侧，无需主动刷卡，自然通过即可，快速方便。

2?非法用户报警功能

外来人员或无卡施工人员通过扫描范围时，报警系统通过报警器会发出声光报警，提示保安人员，有效的防止非法人员的进入。若该无卡人员与有卡人员一同进入通道，则该系统不会报警。

3）24小时监控视频联动功能

当有人员通过时，管理人员的电脑马上会显示相应的信息；系统支持远程的视频监控功能，领导可以在办公室内直接监控任意一台摄像机的画面。

4）远程数据和视频实时监控功能

系统可以对通过通道的人员进行24小时的监控录像，同时具备视频抓拍功能。一旦出现问题，可以很方便地定位到相应的责任人。

2.2.11 通讯及后台管理系统

根据现场实际环境，现场选用多种通讯系统，包含有线通讯、无线通讯以及光纤通讯系统，合理搭配各种通讯系统，保证最优最合理的通讯传输。

后台系统根据需求分析，采用最前沿的电视墙技术，通过平台服务，及时的将数据呈现到电视墙上面，以供管理员及时分析处理

系统可选，进行以隧道口为单位，实现全线系统整合，统一监控，统筹管理。

利用各个隧道口的网络通讯，可以将各个隧道的采集到的人员数据，包括进出记录以及定位信息等，实时传送到集团调动中心，及时了解各隧道人员分布情况，方便指挥调度。

第二章 软件功能

3.1 概述

隧道人员管理系统软件为我公司自主开发。采用目前先进VC.net开发平台，结合功能强大的SQL SERVER数据库。基于B/S结构的网络软件，可通过IE浏览器在网络上浏览、查询、打印施工人员定位及考勤管理等相关信息，同时根据权限的不同，可以进行相关权限下的限制操作等，保证系统稳定运行