建筑工地塔吊4G无线监控方案

厦门才茂4G无线塔吊监控

解决方案

才茂通信科技有限公司

2015年07月

一、项目背景 

   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关心的头等大事。由于施工环境的限制，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，为犯罪分子提供了可乘之机。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，成了许多建筑单位的首选，而综合各方面因素的考虑，利用3G/4G运营商网络替代了光纤的无线视频监控技术，得益于其自身的灵活性高，扩展性强，维护简单等优点，被许多建筑工程公司广泛采用。

    现在建筑工地分在在各地，为了有效地及时了解各个建筑工地的实时情况，保障建筑工地及建筑工地周边设施有效并安全的管理，现将对该区域的所有建筑工地全面施行网络视频监控，各个工地的监控信息都要传回到当地的项目办。但考虑到该区域监控环境的特殊性，因区域中都是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3G/4G无线网络进行全方位的监控。 

二、需求分析 

    工地监控各阶段的必要性：

    (1）地基基础阶段的监控。深基坑支护、基槽开挖和人工挖孔桩施工等已被列入专项治理内容。因此，这个阶段的施工已被作为监控的重点。 

　　(2）地面、楼面施工阶段的监控。转入地面、楼面施工阶段，建筑物四周敞开，作业面宽，施工人员多，各个分项工程往往交叉作业，要求各项安全防范和质量要求都要考虑周到。为此，系统应设置多项监控重点，如针对以下内容的重点监控：验槽、砼的输送、浇捣、养护、模板安装（“两超一大”模板支撑变形）、钢筋安装及绑扎、混凝土浇捣、施工人员安全帽和安全带配戴、建筑物的安全网设置，以及楼梯口、电梯口、井口防护、预留洞口、坑井口防护、阳台、楼板、屋面等临边防护和作业面临边防护等。监控的时间、内容、标准及监控方式均可按照工作人员的须要设定。 

　　(3）高层作业的监控。针对高层作业的特点，可以设置多项监控重点，如建筑物的安全网设置、施工人员作业面临边防护、施工人员安全帽佩带、外脚手架及落地竹脚手架的架设、缆风绳固定及使用、吊篮安装及使用、吊盘进料口和楼层卸料平台防护、塔吊和卷扬机安装及操作等。 

　　(4）为了加强建筑工地的文明施工管理，监控系统目前还可以针对性地设置工地文明施工的重点监控，主要有：工地围挡、建筑材料堆放、工地临时用房、防火、防盗、施工标牌设置等内容进行监控，目的均在于加强安全管理工作。通过和监控负责人员的谈话，了解到该区域内的每个工地都有3G/4G网络信号，为了把监控系统做到位，将在区域内的各个工地塔吊均设置2个监控点，来对工地进行全面监控。 

三、解决方案设计思路 

由于本系统及环境的特殊性，监控中心到监控点的距离相距较远，在不能架设有线线路的情况下，采用3G/4G无线的组网方式，有组网快捷、成本较低、安装调试简单、管理方便、方便拆卸重复利用等特点。在本3G/4G无线网络系统中，主要包含以下部件：

前端摄像部分：由摄像机、镜头、云台及防护罩、支架等组成。

无线网络部分：由才茂3G/4G无线视频设备组成。

光纤网络部分：由固定IP网络组成。

监控中心部分：由监控主机组成。

1、网络结构图如下所示：

如图所示，前端监控摄像机采集到的模拟视频信号经过数字化处理后,通过才茂3G/4G无线远程视频服务器将音视频信号通过运营商3G/4G网络发送到中心机房。

1）监控前端部分设计 

前端有两种解决方式，具体如下： 

a、前端用模拟摄像机（模拟高速球），实现图像视频采集和云台控制；

b、前端用网络摄像机，或者网络高速球实现图像采集和云台控制。

浏览：在的监控中心的控制主机上通过视频服务器的IP地址，或使用综合管理软件浏览监控画面。 

控制：在集中监控中心的PC机上，安装综合管理软件。便可通过其接收视频信号,对无线视频的状态参数进行设置，并且可用RS232/RS485协议，对前端的云台及三可变镜头等进行控制。真正做到远程实时监控的功能。 

存储： 才茂3G/4G无线视频服务器采用硬盘和TF卡两种存储模式，同时也可选择将音视频数据存储到中心端服务器。 

2）无线网络传输部分设计： 

为了把监控系统做到一步到位，将在该区域内的所有工地均设有多个无线监控点。 

具体连接： 

    一个3G/4G无线视频服务器最大可接入4路摄像机及音频信号，设备将音视频信号通过3G/4G网络转入固定IP网络，并将数据指向传输至中心服务器集中管理。 监控中心接收的多路监控图像通过接入电脑集中监控，回传到监控中心。 

方案中每个工地的监控处的设备的架设，可按实际监控的需求灵活部署，由于不存在遮挡影响传输效果的问题，所以不需要考虑其他多余的外界的因素影响。 

3）监控中心： 

监控中心（包括调度中心和区域巡检中心）主要由系统服务器、值班管理工作站、无线网络设备、打印设备等硬件组成，监控中心安装功能强大的“无线网络视频集中管理软件”，可在一个窗口管理4-16路以上的视频画面，可实时显示音视频、控制云镜、存储、录像报警布防等。 

四、方案设计原则 

1、可靠性原则 

3G/4G无线监控系统的可靠性是具有实用性的前提。 

2、先进性与实用性相结合的原则 

既要保证系统设计的先进性，以保护用户的投资在几年内保持先进；又要保证系统设计尽可能地实用。我们选用的设备都是经过实践检验的成熟产品，同时还要考虑系统的总体成本以及实际的气候、地理条件及最终要求达到的链路质量。 

3、灵活扩展原则 

为了使现有的系统在将来能够得到充分的利用，现有的投资在将来不被浪费，这就需要系统有充分的、灵活的适应能力和可扩展的能力。以便于系统将来的扩展与升级。 

4、便于维护原则 

这是为系统在使用过程中的实际需要考虑的。系统工程实施结束交付使用以后，应该便于各种日常维护工作，能够方便地进行软件的重新配置、系统的自检与恢复、硬件备品备件的更换和软件系统的升级。 

5、安全性原则 

利用设备本身支持的安全原则，及良好安全的管理设置，将安全性能提升到最高。 

系统功能说明 

　　1．施工现场重点监控部位分别架设全方位云台、室外防护罩及带自动光圈镜头一体化摄像机，通过监控中心鼠标操作，可实现云台的上下、左右，镜头的远近、自动长短焦，光 圈大小操作，实现对施工现场及人员的全方位监视需要。 

　　2．监控中心可实现对画面的任意切换、定时切换、顺序切换及对前端设备的控制。  

　　以前建筑工地经常是小偷光顾的地方，工地上的钢筋、钢管、零星材料到处堆放，由于工地进出人员复杂、管理难度大，一个项目下来，被盗损失不小。无线监控系统安装之后再没发生一次偷窃事件，而且工地上的安全生产、质量控制、文明施工管理，以至于职工考勤、现场劳动力分布等都一目了然。

五、无线视频传输拓扑图

图1 工地无线监控平面图

六、产品详细资料

1、CM530-61X/CM530-62X无线远程视频服务器 

1  产品简介

厦门才茂3G/4G无线视频监控终端，是厦门才茂通信科技有限公司自主研发的一款一体化智能无线视频监控终端。它融合了多项高新技术，如3G/4G无线通信技术、GPS定位、单口路由、DTU、视频采集、视频叠加、抓拍、云台控制、语音及对讲、报警、硬盘存储、SD卡存储及远程视频回放等技术。

本产品支持智能传感器接入，包括：入侵探测、接近、遮挡、环境温度湿度、烟雾、气体检测等现场监控告警处理。

为了用户拥有良好的远程操作，本公司自主开发了管理平台。该管理平台系统稳定、功能丰富，可以满足用户的不同需求。用户通过登陆才茂监控平台，可以实时在线查看远程视频监控。支持录像回放、抓拍图片、GPS定位、语言对讲以及云台控制等功能。

设备采用工业级高性能的嵌入式ARM9处理器，该处理器具有超大的内存，能够高速缓存数据和指令，具有高速数据访问能力和指令处理能力，成功解决了“假在线”、“假死机”、“当机”等疑难问题。同时使用Linux操作系统，实时性强，系统稳定。

本产品整机严格按照工业级要求设计，外观采用全封闭式、全铝结构设计理念，拥有先进的硬盘防震、防尘、散热专利技术。系统带有看门狗WDT保护，另外加载了系统监测保护SWP（System Watch Protect）功能，网络异常、或者系统收到强干扰异常时，系统会重新彻底复位，彻底解决了业内系统异常时需要上门拔电的麻烦，保证系统稳定可靠。同时设备通过电力3000V电击测试，特别适合在工业领域恶劣下环境使用。产品拥有维护系统稳定的专利技术，确保设备永远在线；经过严格的设计、测试和多年的实际应用，产品性能稳定可靠。

本产品特别适用于交通红绿灯控制和拍照传输、公交车监控、高速公路监测、环境检测、车载移动、消防通道、综合报警点等视频监控领域。

2.2  产品功能 

? 支持1-4路实时视频与录像，具备D1（704*576）与CIF（352*288）两种分辨率，可根据需要配置视频码率、编码帧率、MinQp等；

? 支持3G、4G无线通信和以太网通信；

? 支持语音传输，语音对讲；

? 支持GPS定位；

? 录像存储在硬盘或者SD卡， SD卡最大支持64G，硬盘最大支持2T（2000G）,并支持录像文件自动覆盖；

? 可查看SD卡存储状况，并格式化存储卡；

? 支持流媒体、电视墙、手机及本地监控台浏览视频；

? 支持常规录像，移动侦测录像，计划录像，手动录像，报警录像,同时支持录像轨迹；

? 支持录像断电保护；

? 支持单口路由功能；

? 支持移动侦测报警，遮挡报警，IO报警等；

? 支持手动抓拍，定时抓拍；

? 视频与录像OSD叠加，可叠加通道名称，时间等信息；

? 支持1路和4路的CVBS输出；

? 可调整视频的效果：包括亮度、色度、对比度、饱和度等；

? 支持云台控制，控制云台上、下、左、右移动，放大、缩小，聚焦，光圈调节，云台速度调节；

? 支持1路RS232通信，RS232接口可以当作DTU功能使用（实现TCP/UDP透明传输）；

? 支持1路RS485通信，RS485接口可以当作DTU功能使用（实现TCP/UDP透明传输）；

? 支持I/O端口，支持7路带光电隔离高/低电平触发输入，支持2路高/低电平触发输出；支持1路开关量/干节点输出；

? 方便易用的调试功能；

? 支持恢复出厂设置；

? 可查看摄像头状态；

? 支持远程配置、远程升级，远程集中管理；

? 支持本地配置、本地升级；

2.3  性能参数及接口类型

系统	主处理器	Hi3515a
	操作系统	嵌入式Linux系统
	操作语言	中文
	操作界面	WEB配置界面
	密码安全	用户名，密码，管理
视频	视频输入	4路视频信号输入
	视频输出	4路视频输出
	视频标准	PAL制式
	编解码能力	4D1，4CIF实时
	图像压缩标准	H.264
音频	音频输入	4路音频输入
	音频输出	1路音频输出
图像处理	图像格式	D1（704*576）与CIF（352*288）可选
接口类型	IO接口	10路IO报警口
	硬盘接口	一个硬盘接口，最大支持2T
	SD卡接口	一个SD卡接口，最大支持32G
	3G/4G	一个MINI PCI-E接口
	以太网口	一个MINI PCI-E接口
	串口	1个RS485串口和3个 RS232个接口 数据位：7、8位 停止位：1、2位 校验位：无校验 串口速率：115200bps 流控位：无流控
	指示灯	电源指示灯 3G/4G指示灯 GPS指示灯 LINK/ACT指示灯 录像指示灯
	天线接口	一个3G/4G天线接口，一个GPS天线接口
	UIM卡接口	1.8V/3V/5V标准的推杆式用户卡接口，内置15KV ESD保护
	电源接口	标准的3芯火车头电源插座
电源	电源输入	DC：+6V ~ +36V，典型12V
	电源输出	+12V@2A
工作环境	工作温度	-30℃ ~ +75℃

2.4  产品接口和配件外观

    该系列产品采用工业级标准、全封闭式、全铝结构设计，散热性能好，同时具有防尘、防辐射、防电磁干扰等功能，外形美观大方。

        

产品全景	正面接口	反面接口

图2-1 产品外观图

图2-2 接口示意图

电源	电源接口线	视频/音频线	串口/IO口
GPS天线	3G/4G天线	网线

图2-3 产品配件图

u 客户端软件主要功能：

1、 视频监控客户端

实时视频：支持1、4、9、16画面标准峰以及4、6、8、10轮巡画面分割。支持音频输入输出，广播、抓拍、放大还原、云台控制等功能。

本地监控：本地监控就是直接从视频设备上请求码流，然后发到客户端软件显示及控制。如下图是添加该监控设备基本信息页面。

远程监控：远程监控是通过资源服务器授权，获取到相对应的视频列表，请求实时视频是从流媒体服务器转发过来。

本地录像：是将正在播放的实时视频码流保存成avi格式的视频文件，并将该视频文件保存到本地电脑磁盘上。

u 手机客户端主要功能

a) 支持Android版本2.0以上。

b) 支持查看视频列表，且有权限管控。

c) 支持同一个用户登录，即可以在Web系统登录，也可以在手机应用软件登录。

d) 实时视频，支持抓拍图像和录像，录像文件保存mp4格式，图片是jpg格式。

一、 规格参数：

Web软件平台技术参数：

名称	版本	说明	备注
智能监控报警资源管理系统	2.0
智能监控报警运营维护系统	2.0

监控台与播放器技术参数：

名称	版本	说明	备注
MonitorInstall.exe	2.0	监控台安装包
CMPluginInstall.exe	2.0	播放控件安装包

Android技术参数

名称	版本	说明	备注
CaiMore.apk	1.0	Android播放器	Android手机版本2.0以上即可

中心服务器技术参数

名称	版本	说明	备注
中心服务器	2.0	包含流媒体、报警等服务器	支持Window系统和Linux系统部署
mysql-5.0.45.exe	5.0.45	Mysql数据库程序

硬件服务器配置参数：（推荐）

项目	推荐配置
CPU频率	四核2G以上
CPU芯片	INTEL至强系列
内存	4G以上
网卡	千兆网卡
硬盘容量	500G以上可用空间
操作系统	Windows Server 2003以上 或者CentOS5.6系统
单台服务器带宽	百兆独享对等网络（10Mb）

客户端电脑配置参数：（推荐）

项目	推荐配置
CPU频率	双核2G以上
内存	2G以上
显卡	可以多视频扩展输出，利于上电视墙
网卡	百兆网卡
硬盘容量	500G以上可用空间
操作系统	Windows
电脑带宽	10Mb下行

方案应用：