王志

摘要：随着安全生产的理念越来越深入人心，对施工过程和施工设备的监控将越来越普遍。本文针对铁路施工中常见的几种项目工地及设备的监控通讯方式进行了讨论，针对不同的施工环境和数据信息种类介绍了不同的通讯方式，希望能够为今后的施工远程监控的通讯方案设计提供了参考。

关键词：铁路施工；远程监控；通讯方式

引言

铁路在施工过程中由于铁路架桥机、铺轨机、搬运机等大型专用设备的使用使得施工安全成为施工过程中的第一要务。现代的铁路施工企业开始以物联网技术为技术手段，建立铁路施工的远程监控系统，对施工的过程进行远程监督，对施工设备进行远程管理。远程监控系统一般由现场和监控中心两部分组成，而两部分之间通讯方式的选择和通讯架构的设计将会对远程监控的效果起到决定性的影响。

远程监控通讯方式按照通讯介质的不同主要范围有线及无线两种。其中有线介质主要包括电话、宽带、光纤等，而无线介质主要包括无线电台、GSM、GPRS/CDMA、卫星通讯等。根据被监控工地的所在位置及具体监控对象的不同，施工现场与监控中心的通讯方式也有所差别。下面对铁路施工中常见工地的监控通讯方式进行分类分析。

1 小型基地

小型基地以小型的制梁场、制轨场为代表。这些基地中通常没有复杂的大型施工设备，移动设备也较少，其监控需求主要是视频监控，且监控点较为固定所以其监控通讯方式一般采用宽带通讯。多路摄像头采集视频信息，通过DQ9视频线连接到硬盘录像机，硬盘录像机通过宽带上网与数据中心的服务器建立通讯。宽带是指租用电信运营商的网络，通过ADSL或光纤等模式进行数据传输，目前宽带通讯技术已经非常成熟，应用方便，传输速率快，稳定性较好。在摄像头个数不多的情况下甚至可以直接将监控网络与办公网络合并，从而减少开支，节约成本。固然在广域网通信中存在一定的不安全因素及出现通讯阻塞甚至是故障的可能性。但是目前视频加密技术已日臻成熟并且在监控点固定、数据实时性要求不算很高的情况下，宽带无论从传输速度、可靠性、可维护性还是经济性方面都要优于其他通讯方式。

2 大型基地

大型基地以大型的装备制造中心、大型梁场为代表。这些基地中通常有如提梁机、大型门座机等大型的搬提运架设备，并且在厂区内还有运梁车、平板运输车等移动设备，既有视频监控需求又有数据监控需求。在存在移动设备的情况下适合使用无线的方式完成数据采集，在大型基地这种设备移动范围固定且基地本身地址固定的情况下一般采用“无线电台+虚拟专用网络（VPN）”的通讯方式。

在“无线电台+虚拟专用网络（VPN）”的通讯方式下视频和数据信息采集完毕后通过无线网桥通讯汇总，在信号覆盖范围内可实现多台无线网桥同时上网，为扩大无线覆盖范围通常将汇总用的无线网桥架设高处或架设高天线。使用无线电台的劣势在于容易受到障碍物的阻拦，容易受到电磁干扰，而且安装时考虑防止雷击；其优势在于实时性高，运营费用低，方便移动设备接入，能够实现多台设备同时上网。考虑到装备制造中心、大型梁场等一般都处于郊区或旷野中，障碍物和电磁干扰较少，故而使用无线电台是信息采集的最佳方式。

在信息汇总后需要将采集到的信息发送到数据中心，由于在大型基地中存在多台设备，数据量较大，并且有实时性较高的设备状态信息参数需要传输，所以对通讯的带宽和实时性都有很高的要求。在这种情况下性能最好的方案是使用专网，在天线所在网桥和数据中心间铺设光纤，这样的方案能够完全保证传输的实时性、可靠性都非常高。但架设光纤在数据中心距离项目部距离较远的情况下成本过于昂贵，所以一般选择虚拟专用网络即VPN。VPN是在公用网络上建立专用网络，通过特殊的加密的通讯协议在Internet网络上的位于不同地方的两个或多个断电之间建立一条专有的通讯线路，也就是说通过租用网络运营商已经铺设好的线路配合特定的加密协议建立从天线所在网桥到数据中心的专用通讯通道。使用VPN网络能够大幅降低通讯费用，避免网络堵塞造成的通讯延迟及宽带网络通讯上存在的潜在危险，是这种情况下性价比最优的通讯方式。

3 大型移动施工设备

大型移动施工设备以架桥机为代表。架桥机的操作复杂，施工步骤繁琐，通常需要同时采集关键点的视频信息和整机的状态参数，其施工地点不固定故而无法铺设有线通讯所需的线缆。在无法建立有线网络的连接的情况下最为方便的连接数据采集设备与数据中心的通讯方式是通过3G/4G方式利用手机SIM卡和3G/4G路由器上网。

无线通讯在近年发展势头迅猛，3G/4G通讯在给人们的生活带来方便的同时也在工业领域得到了广泛得要应用。3G/4G通讯的带宽和覆盖范围都在不断增大，最新的4G通讯最大数据传输速率达到100Mbit/s，其覆盖范围也在不断从城市向城郊、乡村扩张，从而保证通信的实时性与稳定性。工控屏和摄像头采集到监控数据信息后传递给3G/4G路由器，3G/4G路由器通过手机SIM卡与距离最近的通讯基站建立连接从而接入Internet网络与数据中心完成数据交互。3G/4G通讯固然提供了一个简单易用的联网方式但在实际应用中通讯的效果受到與基站间的距离及障碍物的干扰，特别是在我国西部山区中施工时通讯效果非常不好。

采用卫星通讯时通过卫星调制解调器将收集到的数据信息发送到通讯卫星上，通过通讯卫星的中转再发射到数据中心的卫星接收装置上，从而完成现场与数据中心的连接。使用卫星通讯可以完全不受通讯两点间任何复杂地理条件的限制，不受通信两点间任何自然灾害和人为事件的影响，通信质量高，系统可靠性高，易于实现多地址传输，能够方便的在数据中心接收多台卫星调制解调器传回的数据信息。但是卫星通讯的通讯费用过于高昂，只有在其他通讯方式均无法达到较好效果的情况下才会考虑使用。

4 结束语

文章主要根据施工的环境和通讯数据信息的不同，综合考虑通讯的性能和成本，对铁路施工中常见工地的远程安全监控通讯结构方式进行研究设计。希望能够为铁路施工远程监控通讯的发展起到一定的促进作用。

参考文献

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