隧道監(jiān)控系統(tǒng)與門禁管理技術(shù)方案

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國(guó)的隧道建設(shè)更是日新月異。由于城市地鐵、鐵路隧道和高速公路隧道改善了路線技術(shù)指標(biāo)、縮短了路程和行車時(shí)間，提高了運(yùn)營(yíng)效益，因此國(guó)家在不斷加大隧道的建設(shè)力度；然而隧道建設(shè)的造價(jià)高、運(yùn)營(yíng)管理相對(duì)復(fù)雜，所以各地對(duì)隧道的建設(shè)都十分重視，不敢掉以輕心。

目前的遠(yuǎn)程信息管理系統(tǒng)往往只是對(duì)行政和技術(shù)文件的管理，而無(wú)法實(shí)時(shí)地獲取施工信息，更不能對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)和施工人員的信息有一個(gè)全面、及時(shí)、準(zhǔn)確的掌握，從而導(dǎo)致很多事故的發(fā)生。為此各級(jí)政府高度重視工程建設(shè)安全生產(chǎn)問(wèn)題，并采取一系列措施不斷加強(qiáng)安全生產(chǎn)工作。如何改變目前隧道施工過(guò)程安全監(jiān)管落后的管理模式，實(shí)現(xiàn)管理的現(xiàn)代化、信息化、智能化，成為管理者研究的重要課題。

因此，能夠?qū)崿F(xiàn)災(zāi)害預(yù)防、事故救助、信息化管理等先進(jìn)的管理手段將是隧道安全建設(shè)的必然選擇。

2、設(shè)計(jì)依據(jù)

3、設(shè)計(jì)原則

3.1高穩(wěn)定性和靈活性

高度的識(shí)別可靠性：的前端識(shí)別率，施工人員只要正確佩戴2.4g有源射頻卡（除非壞掉），就能被裝在附近的讀卡器讀到。

識(shí)別距離遠(yuǎn)（0-50米）：在隧道里面可達(dá)到100m的穩(wěn)定距離，在這個(gè)范圍內(nèi)的標(biāo)簽卡發(fā)出的信息都會(huì)被讀到。

極高的防沖突性：每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)可Zui多同時(shí)識(shí)別50個(gè)施工人員的信息。

高度的識(shí)別穩(wěn)定性（誤碼率小于十萬(wàn)分之一），真正達(dá)到無(wú)誤碼、無(wú)漏卡。

快速的識(shí)別速度：Zui快可達(dá)到200公里/小時(shí)的識(shí)別速度，即對(duì)動(dòng)態(tài)的標(biāo)簽卡也能認(rèn)識(shí)到。

雙向報(bào)警識(shí)別控制：當(dāng)發(fā)生意外情況時(shí)，施工人員只需要按動(dòng)安全帽上有源射頻卡即可實(shí)現(xiàn)應(yīng)急報(bào)警功能，安保人員即可前去處理情況。

3.2應(yīng)用方便、廣泛

配合隧道現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)狀況，可提供基于光纖、以太網(wǎng)、通信電纜等多種隧道內(nèi)-隧道外傳輸方式，適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要求不高，避免了由于傳輸方式單一造成的實(shí)施難題及瓶頸。

3.3安全性、穩(wěn)定性高

具有安全型的防爆、防塵、防水性能

高抗干擾性，對(duì)隧道干擾源、周圍環(huán)境無(wú)特殊要求，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)

內(nèi)部電路高度集成化，器件故障率Zui小化，運(yùn)行可靠

采用有源識(shí)別卡，無(wú)電磁污染，免維護(hù)，使用安全

3.4操作簡(jiǎn)單方便

軟件全中文菜單，具有良好的操作界面

無(wú)線監(jiān)測(cè)分站一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，安裝方便快捷

識(shí)別卡內(nèi)置電池，超低功耗，無(wú)須外接礦燈電源，無(wú)須充電

雙向卡可以更換電池

3.5豐富的查詢和報(bào)表功能

查詢和報(bào)表輸出、打印功能簡(jiǎn)單易操作

可對(duì)施工人員、部門以及干部的考勤信息進(jìn)行查詢

可對(duì)施工人員運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行查詢

可按要求輸出各種信息報(bào)表（如：進(jìn)入隧道時(shí)間報(bào)表、個(gè)人出勤日?qǐng)?bào)表、施工人出勤月報(bào)表、部門出勤月報(bào)表等）

可以在任何一臺(tái)可以上網(wǎng)的電腦上遠(yuǎn)程查看隧道的實(shí)時(shí)情況，無(wú)須到現(xiàn)場(chǎng)。

可以隨時(shí)知道目前洞內(nèi)現(xiàn)在有多少人，這些人是誰(shuí)，同時(shí)可以顯示到led顯示屏上。

4、系統(tǒng)設(shè)計(jì)及構(gòu)成

4．1需求分析

4.1.1考勤管理功能

通過(guò)讀卡器能判斷出施工人員是任何時(shí)刻的出入記錄。

能對(duì)施工人員和干部以及部門信息進(jìn)行添加，修改，查詢。

員工考勤查詢：可按部門及各種指定條件進(jìn)行人員的出勤情況查詢，如：編號(hào)、姓名、班次、工種、部門等查詢條件；可以按任意條件自動(dòng)排序；

干部考勤查詢：對(duì)當(dāng)天所有干部的出勤情況進(jìn)行查詢顯示；

可以按照用戶要求輸出報(bào)表

4.1.2定位管理功能

可以對(duì)任一時(shí)間進(jìn)行查詢并顯示某個(gè)區(qū)域人員及設(shè)備的身份、數(shù)量和分布情況。

查詢一個(gè)或多個(gè)人員及設(shè)備現(xiàn)在的實(shí)際位置、活動(dòng)軌跡。

記錄有關(guān)人員及設(shè)備在任一地點(diǎn)的到/離時(shí)間和總工作時(shí)間等一系列信息，可以督促和落實(shí)重要巡查人員（如：安全檢測(cè)人員）是否按時(shí)、到點(diǎn)的進(jìn)行實(shí)地查看，或進(jìn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)的檢測(cè)和處理，從根本上盡量杜絕因人為因素而造成的相關(guān)事故。

4.1.3設(shè)置報(bào)警功能

外來(lái)人員報(bào)警功能

對(duì)于外來(lái)人員的或無(wú)卡施工人員獨(dú)自進(jìn)入隧道時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，防止未經(jīng)授權(quán)人員闖入施工現(xiàn)場(chǎng)。

區(qū)域報(bào)警功能

在特定區(qū)域設(shè)定報(bào)警功能，給標(biāo)簽卡設(shè)定權(quán)限。如：在隧道內(nèi)進(jìn)行爆破時(shí)，將爆破作業(yè)面設(shè)置為警戒區(qū)域，如果有非授權(quán)人員及設(shè)備進(jìn)入警戒區(qū)域，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，并顯示進(jìn)入警戒區(qū)域的人員及設(shè)備的身份，并及時(shí)采取相應(yīng)措施，待爆破結(jié)束后解除報(bào)警設(shè)置。

4.1.4查詢統(tǒng)計(jì)

施工人員查詢：可以自定義組合條件對(duì)施工人員當(dāng)前區(qū)域、滯留時(shí)間及帶班領(lǐng)導(dǎo)等進(jìn)入隧道相關(guān)情況進(jìn)行查詢。

工人分布查詢：對(duì)隧道各區(qū)域的施工人員分布情況進(jìn)行查詢，使管理人員可以方便的知道特定區(qū)域的工作人數(shù)。點(diǎn)擊相應(yīng)區(qū)域可獲得相關(guān)人員詳細(xì)信息。

未到達(dá)區(qū)域查詢：用以督察和考核相關(guān)責(zé)任人跟班情況，查詢特殊工種是否到達(dá)了其工作范圍的所有區(qū)域。點(diǎn)擊相關(guān)狀態(tài)，可以得到到達(dá)人員和工作的明細(xì)記錄。

施工人數(shù)統(tǒng)計(jì)：可以根據(jù)日期對(duì)進(jìn)出隧道的施工人員數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

區(qū)域人數(shù)統(tǒng)計(jì)：可以任意設(shè)置和管理相關(guān)施工區(qū)域，自動(dòng)進(jìn)行區(qū)域人數(shù)統(tǒng)計(jì)。

4.1.5災(zāi)后急救信息

一旦發(fā)生安全事故，控制主機(jī)立即能顯示出事故地點(diǎn)的人員數(shù)量、人員信息，人員位置等信息，大大提高了搶險(xiǎn)效率和救護(hù)效果

4.1.6信息聯(lián)網(wǎng)功能

通過(guò)建立web服務(wù)器，可以以瀏覽網(wǎng)頁(yè)的方式實(shí)現(xiàn)信息共享，客戶端無(wú)須另加任何軟件.（要求監(jiān)控室電腦能上網(wǎng)）

4.2系統(tǒng)構(gòu)成（工程量清單）

隧道人員安全管理系統(tǒng)總共由五部分組成，分別是：視頻監(jiān)控系統(tǒng)、考勤定位系統(tǒng)、led顯示系統(tǒng)、無(wú)卡報(bào)警系統(tǒng)、管理系統(tǒng)。

圖1 系統(tǒng)框架圖

4.3.12.45g有源射頻電子標(biāo)簽：

施工人員或工作人員隨身攜帶，本設(shè)計(jì)用將該識(shí)別標(biāo)簽設(shè)置在安全帽上。標(biāo)識(shí)卡單向發(fā)送自身的id號(hào)，當(dāng)該識(shí)別卡片經(jīng)過(guò)讀卡器位置時(shí)，即可根據(jù)讀卡器位置對(duì)人員進(jìn)行定位。

5.3.22.45g遠(yuǎn)距離讀卡器：

在隧道的內(nèi)外都需要安裝放置讀卡器。對(duì)于進(jìn)出檢測(cè)，以a、b兩個(gè)讀卡器作為監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以2.45g有源射頻卡經(jīng)過(guò)a、b兩點(diǎn)的先后順序確定人員的進(jìn)出方向。在隧道內(nèi)部進(jìn)行定位時(shí)，以隧道內(nèi)部每隔150米安裝一個(gè)，用于測(cè)量人員經(jīng)過(guò)位置，具體要根據(jù)隧道的情況進(jìn)行安裝。

5.3.3485轉(zhuǎn)以太網(wǎng)器：

隧道內(nèi)部的讀卡器以無(wú)線網(wǎng)橋的形式進(jìn)行傳輸，該系統(tǒng)采用的是rs485傳輸方式，轉(zhuǎn)換器的作用主要是把rs485信號(hào)轉(zhuǎn)換2.4g無(wú)線網(wǎng)橋信號(hào)，通過(guò)隧道口的2.4g無(wú)線網(wǎng)橋接收端將信號(hào)還原為485協(xié)議，并繼續(xù)傳輸?shù)诫娔X。

5.3.4無(wú)線網(wǎng)橋：

無(wú)線網(wǎng)橋用于隧道內(nèi)人員定位信號(hào)的無(wú)線傳輸及隧道內(nèi)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的無(wú)線傳輸。在本設(shè)計(jì)中可以采用隧道內(nèi)的監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)建立的網(wǎng)橋進(jìn)行傳遞人員數(shù)據(jù)。

5.3.5管理中心電腦主機(jī)：

安裝在隧道口不遠(yuǎn)處的監(jiān)控室里，電腦內(nèi)裝有考勤和定位軟件，通過(guò)電腦對(duì)施工人員進(jìn)行監(jiān)控。它通過(guò)串口與終端連接。同時(shí)該電腦主機(jī)還控制led屏的顯示內(nèi)容。

5.3.6led顯示屏：

安裝在隧道口附近，用于顯示施工人員的信息，使管理先進(jìn)化，透明化。顯示的內(nèi)容包括：標(biāo)簽號(hào)，姓名，時(shí)間，總?cè)藬?shù)，以及施工人員的具體位置。

5.3.7無(wú)卡人員報(bào)警系統(tǒng)：

紅外感應(yīng)器檢測(cè)到有人進(jìn)過(guò)時(shí)，自動(dòng)對(duì)比該人是否攜帶檢測(cè)電子標(biāo)簽，并在數(shù)據(jù)庫(kù)中比對(duì)，當(dāng)經(jīng)過(guò)人員未攜帶2.45g有源射頻電子標(biāo)簽或電子標(biāo)簽未登記時(shí)，自動(dòng)發(fā)出聲光報(bào)警。

5.4系統(tǒng)管理軟件

本系統(tǒng)待用“網(wǎng)絡(luò)”管理軟件，用戶可以在任何有網(wǎng)絡(luò)的地方，都能登錄該軟件界面，使用該軟件的定位、考勤功能進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控（前提：施工現(xiàn)場(chǎng)控制室的那臺(tái)電腦必須是聯(lián)網(wǎng)的）。

5.4.1登錄功能

5.4.2登錄后主界面

5.4.3實(shí)時(shí)模擬圖

實(shí)現(xiàn)了具體的人員顯示，并在讀卡器上顯示當(dāng)前讀到的人數(shù)，如上圖：在當(dāng)前時(shí)刻讀卡器1讀到的人數(shù)為0個(gè)人，說(shuō)明隧道外面沒有人員，讀卡器2讀到的人數(shù)為7人，說(shuō)明當(dāng)前在此讀卡器處7個(gè)人。

5.4.4led大屏顯示

將把在當(dāng)前隧道里面的人員顯示出來(lái)，并把它顯示在外面的led電子顯示屏上，加強(qiáng)了人員的管理。

5.4.5隧道人員分布

顯示了在某個(gè)地點(diǎn)，即某個(gè)讀卡器周圍（本系統(tǒng)可以自己設(shè)置）當(dāng)前人數(shù)，以及人員名字，方便進(jìn)行管理。

5.4.6數(shù)據(jù)綜合查詢

5.4.7考勤管理

5.4.8站點(diǎn)管理

5.4.9人員管理

6、主要產(chǎn)品介紹

6.1遠(yuǎn)距離讀卡器

2.4g有源讀卡器

電氣特征：

產(chǎn)品特點(diǎn)：

支持rs485/can總線/以太網(wǎng)/wiegand-26多種方式與上位機(jī)通訊；

加密計(jì)算與認(rèn)證，確保數(shù)據(jù)安全，防止鏈路聽與數(shù)據(jù)破解；

使用頻道隔離技術(shù)，多個(gè)設(shè)備互不干擾；

先進(jìn)的防碰撞技術(shù)，支持多標(biāo)簽讀寫；

可配置微波模塊工作方式，發(fā)射功率可調(diào)；

工作原理：

標(biāo)識(shí)卡發(fā)出的無(wú)線信號(hào)如果是在讀卡器的有效測(cè)量距離內(nèi)，則該無(wú)線信號(hào)通過(guò)讀卡器上的天線被讀卡器接收并解碼，然后通過(guò)ttl232/rs232/rs485/can總線/以太網(wǎng)/wiegand-26/wiegand-34/usb/gprs接口將信息發(fā)送給管理系統(tǒng)或其他監(jiān)控系統(tǒng)。

6.2有源射頻卡

2.45g有源射頻電子標(biāo)簽

電氣特征：

物理特征：

產(chǎn)品特點(diǎn)：

遠(yuǎn)距離:有效讀卡距離識(shí)別距離可達(dá)2-50m，可調(diào)節(jié)。寫卡距離可達(dá)2-15m

防沖突性:先進(jìn)的防碰撞技術(shù)，可同時(shí)識(shí)別200個(gè)/秒以上標(biāo)識(shí)。

高速度:Zui高識(shí)別速度可達(dá)200公里/小時(shí)。

安全性:加密算法與認(rèn)證，確保數(shù)據(jù)安全，防止鏈路聽與數(shù)據(jù)破解。

方向性:可實(shí)現(xiàn)有方向性和無(wú)方向性的識(shí)別。

高可靠: -40℃-85℃，防沖擊。

成本性:全部采用0.18um的芯片，成本更低。

功耗性:超低功耗，更健康、更安全。

傳輸性:全球開放的ism微波頻段，無(wú)須申請(qǐng)和付費(fèi)。

高抗干擾性:對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各種干擾源無(wú)特殊要求

適合煤礦井下使用

工作原理：

有源標(biāo)識(shí)卡不斷主動(dòng)向外發(fā)出無(wú)線電信號(hào)（1秒鐘發(fā)送3次，該發(fā)送功率可以根據(jù)用戶要求進(jìn)行修改），并且能夠傳很遠(yuǎn)的距離，該無(wú)線信號(hào)是有編碼的，每個(gè)標(biāo)識(shí)卡的編碼是唯一的。標(biāo)識(shí)卡發(fā)出的無(wú)線信號(hào)如果是在讀卡器的有效測(cè)量距離內(nèi)，則該無(wú)線信號(hào)通過(guò)讀卡器上的天線被讀卡器接收并解碼，然后讀卡器通過(guò)ttl232/rs232/rs485/can總線/以太網(wǎng)/wiegand-26/wiegand-34/usb/gprs接口將信息發(fā)送給管理系統(tǒng)或其他監(jiān)控系統(tǒng)。

6.3單色led顯示屏幕

單色led顯示模塊

產(chǎn)品特點(diǎn)：

p6室外單色led顯示系統(tǒng)主要由微機(jī)、控制部分及顯示部分組成。使用時(shí)用戶在微機(jī)上通過(guò)控制軟件將編輯好的圖象文字和相應(yīng)的控制命令經(jīng)通訊卡傳至顯示系統(tǒng)的控制部分，顯示部分即可根據(jù)用戶選擇的顯示方式逐頁(yè)循環(huán)顯示用戶編輯好的圖象文字。

本設(shè)計(jì)中采用計(jì)算機(jī)控制通過(guò)串口發(fā)送控制數(shù)據(jù)，控制液晶顯示卡顯示人員信息，并根據(jù)需要，更改為任意所需要顯示的信息。