陈峰军

上海建工集团工程研究总院 上海 201114

1 视频联动管理系统整体设计

1.1 视频联动管理的原理

基于物联网的智慧施工视频联动管理系统主要通过将物联网技术、无线技术、摄像头视频技术、软件技术等充分结合和利用，建设一个基于物联网的视频管控平台，主要由视频摄像头管理系统和视频联动系统组成[1-2]。

1）视频管理系统主要是通过软件平台的形式对摄像头进行各种管理，包括基本的视频实时查看、回放查看、远程对焦、云台控制等功能，还个性化设计了视频项目分类管理，插入施工图纸，并在图纸中对应的位置加入摄像头图标方便快速查找，便于及时发现问题和预防危险。

2）视频联动系统主要是将摄像头和其他设备或传感器联网应用（图1），当重点设备或机械开始动作时，通过传感器信号和无线网络通知管理平台，平台远程对摄像头进行启停及转动控制，实时跟踪拍摄设备工作情况，并将此次事件和录像文件单独保存为一个事件，便于以后快速查询。2个系统通过视频管理平台融合在一起，真正实现了视频的联动和管理，实现智慧工地管理。

图1 智慧施工视频联动管理系统架构

1.2 系统后台管理

视频前端设备管理系统主要是利用软件技术开发，对现场安装的摄像头进行全面智能管理，在现有的视频摄像头软件管理的基础上增加了更多个性化和智慧化的管理功能（图2），主要功能为：

图2 视频管理系统架构

1）项目及分区管理：采用内嵌GIS地图方式，根据项目信息，在地图的相应位置添加一个项目，可方便录入及查询项目的基本信息；为便于设备状态查询以及视频查看，根据项目分区情况及视频分布状况，可将项目视频分布分成任意区块，上传分区块图纸；每个区块内可根据布点位置添加摄像头，且摄像头扫描区域的扇形示意图会随角度的改变而移动，并精确定位前端摄像头的布点位置、摄像方向及摄像范围。

2）前端设备远程控制：可通过远程网络维护视频终端设备，可远程添加设备、了解监测设备运行状态、对前端摄像头进行移动控制和焦距控制、修改设备各项参数。

3）视频储存及回放：平台通过配设专门的磁盘阵列服务器，确保能够完整记录储存项目的施工工况、监测数据以及相关现场照片、视频等内容；平台设置了数据管理模块，通过远程监控平台登录，可远程查看及下载项目以往详细的记录数据；可按照指定设备、通道、时间、报警信息等要素检索历史资料并回放和下载；回放支持正常播放、快速播放、画面暂停、图像抓拍等功能。

1.3 系统数据查阅

通过远程监控平台上GIS地图功能，通过地图的查询、模糊搜索等功能实现工程项目的快捷查询，方便管理人员能够同时进行多工程、多项目的视频管理；建立了方便、快捷的无线视频控制页面，可自行选择项目、工点、前端设备，并可针对前端设备进行焦距、焦点、光距的调整，方便管理人员简单操作。

1.4 视频动态预警功能

服务器端定时自动向前端设备发送监测设备运行状态的命令，系统能够对各设备的工作状况进行实时巡检、掌握及上报，且可接收设备报警源发送的报警信息，报警发生时可通过系统预设的方式自动弹出报警设备视频或声音警示。

2 视频联动控制管理系统设计

通过利用远程智能视频监控系统，结合传感器技术、无线传输技术以及远程视频管理平台对施工现场重型设备的运行进行动态运作监测，对其行动进行视频联动跟踪拍摄和重点视频录像保留追踪，以及报警和管理[3-4]。

2.1 重型设备动态运作的状态识别

通过在重型设备上安装传感器，实时监测可移动危险源移动的状态，包括移动速度、移动方向、移动时间等事件，通过数据的变化进行重型设备状态运作的状态识别。

2.2 数据采集与管理

重型设备上安装的传感器数据通过远程无线传输模式或近距离无线传输模式采集到远程视频管理平台，并利用平台进行各类运行数据的实时管理。

2.3 视频动态跟踪

视频摄像头将根据视频管理平台反馈的重型设备的运行状态，自动响应开启或是停止摄像头的工作模式，同时智能摄像头将根据设备的移动位置和方向实时跟踪拍摄和录像，实现联动监控功能。

2.4 基于动态视频的重型设备安全管理

远程管理平台将根据现场实时传感器信息判断设备的状态，并进行相应事件的触发和管理，例如实时控制摄像头的启停和转动、将设备运行事件进行专项事件管理和报警通知，并对事件所有参数和录像进行专项管理，便于快速进行事件查询，以及通过报警模块功能通知相关责任人设备信息以及发生的动作，预防安全事故发生。

2.5 设计案例

以某施工现场大型塔吊的视频动态观测为例：塔吊上方水平安装角速度传感器，在塔吊静止时将角速度值清零，此时摄像头处于停止工作的状态，当塔吊开始移动时，角速度传感器实时进行感应，并将塔吊旋转变化角度值通过ZIGBEE无线数据传输模块传输到远程管理平台数据库系统，管理平台根据其移动方向和速度，通过网络控制技术，控制现场监控塔吊的远程智能视频摄像头开启摄像和记录模式，并实时根据塔吊的移动、转动位置进行跟踪拍摄，并将拍摄的视频资料保存在硬盘录像机中，供以后查询（图3）。同时在视频管理平台将本次事件的参数和视频进行记录保存，并作出相应的报警或是预警提示，将整个事件的各个过程都精确地进行记录。

图3 塔吊视频监控联动系统

3 基于物联网的视频联动和管理系统软件平台实现

基于物联网的智慧施工视频联动管理系统，集合视频管理系统、自主开发的远程监控系统，建立2个系统数据的互动和关联。

平台主要由4层结构组成，分别为系统基础平台、系统软件平台、应用基础平台、应用层。平台采用基于WEB的网络架构，基础软硬件包括服务器系统、存储系统、操作系统、数据库、WEB中间件等。应用层主要实现安全权限管理、数据采集管理、视频服务、摄像头视频各类应用管理等。各类应用部署于云端服务器，手机终端、WEB终端等设备通过公网进行访问和控制（图4）。

图4 视频监控系统结构

当远程监控平台中的安全信息数据发生异常时，该监测项目所关联的摄像前端，自动关联到现场的异常部位，并实现自动抓图、报警等功能。这样通过监测数据、视频画面等多元内容共同进行工程安全信息的发布，让管理人员更加方便、简单地了解重型设备动态以及工程安全状况，及时采取针对性措施。

4 结语

该套系统和技术在研发成熟后，其对施工现场管理和安全带来重大的改变，主要表现在：

1）技术人员可以异地远程通过网络，即时对施工现场进行全方位监控，及时发现施工隐患和不安全行为。

2）实现了重型设备危险源的监控，设备运作或发生异常后监控前端设备自动跟踪拍摄，可便于技术人员方便、准确地查找和查阅危险源信息。

3）对现场设备的运行情况进行精准摄像和记录，大大节约了录像机的硬盘空间，提高了工程师的查找效率。

4）系统具有可扩展性，完全可以根据现场的需求进行定制化扩展和功能增加，实现人性化管理模式。