建筑工地视频监控解决方案

建筑工地
视频监控解决方案
目录
前言 (1)
第一章平台建设需求分析 (2)
1.1建设背景 (2)
1.2功能需求分析 (2)
1.3总体功能介绍 (3)
1.4系统优势 (4)
第二章建设方案的组成 (5)
2.1平台建设目标 (5)
2.2系统架构设计 (5)
2.3系统组网设计 (7)
2.4管理平台设计 (9)
2.4.1市级平台 (9)
2.4.2县级平台 (10)
2.4.3工地 (11)
2.4.4存储设计 (11)
2.5平台软件模块及功能描述 (13)
2.5.1平台核心应用 (13)
2.5.2实时监控展示 (15)
2.5.3录像查询回放 (17)
2.5.4视频上墙轮巡 (18)
2.5.5电子地图展示 (18)
2.5.6远程可视对讲 (20)
2.5.7信息发布 (20)
2.5.8系统管理 (20)
2.5.9运维管理.................................................................................错误!未定义书签。

2.5.10图像处理应用.......................................................................错误!未定义书签。

前言
建筑工地是一个安全事故多发的场所。

目前，随着国家政策的引导，城市的发展，各种建设工程规模不断扩大，工艺流程纷繁复杂，如何搞好现场施工现场管理，降低事故发生频率，杜绝各种违规操作和不文明施工欣慰一直是施工企业、政府管理部门关注的焦点。

利用现代科技，优化监控手段，实现实时的、全过程的、不间断的安全监管也成了建筑行业安全施工管理待考虑的问题，为此，各地方建设局（建委）都明文规定：辖区内的建筑工地必需安装音视频监控系统以供远程监视，并录像取证。

而塔式起重机是建筑工程进行起重运输作业的重要设备，塔式起重机事故关系国计民生、危害重大，而目前众多的塔式起重机司机虽然有上岗证，由于缺少监督和复核手段，实际工作中违规严重。

加强检查和考核非常重要。

塔式起重机倾翻事故发生的原因可以分为两大方面：一方面由于塔式起重机管理不到位，违章操作、违章超载、斜拉斜吊现象普遍存在；二是由于对塔式起重机安全隐患不能够及时发现，例如，在塔式起重机基础发生倾斜、关键焊缝出现微裂纹、螺栓松动的情况下没有及时检查维修，致使在塔式起重机继续使用过程中使潜在的缺陷进一步恶化，最终导致塔式起重机的倾翻。

随着科技高速发展，视频信号经过数字压缩，通过互联网宽带、电信专网或者移动3G 网络传递，可实现远程视频监控功能。

将这些功能运用于施工现场安全管理，势必会大大提高管理效率，提升监管层次。

该监控系统的运行，将使施工企业跃上新的管理平台，政府监管力度得到加强，及时有效地掌握现场施工动态情况。

第一章平台建设需求分析
1.1 建设背景
住建局是管理全市所有建筑工地的主管单位，负责管理全市上千个建筑工地。

因此配套建设一套完整、经济、实用而又先进的智能化工地监控系统，对方便管理、节约资源、提高管理水平、树立管理处整体形象都起着极其重要的作用。

需要建立省、市、县、工地的多级平台。

其中建筑施工企业需要对自身的建筑工地安装视频监控系统，并建设一个本地的监控中心，县级住建部门各需要一个监控中心，市住建局建立一个监控中心并能将视频上墙，同时需要可连接到省级平台。

1.2 功能需求分析
本方案设计的建筑工地安全智能监控平台是一套可覆盖全省的大型监控联网报警系统，包括各个工地的视频监控情况，通过统一整合形成一个综合性的工地监控系统。

随着系统的不断深入建设，未来，系统的监控点将数以万计，因此，平台整体上需要具有如下特性：
1)工地的接入网络采用20M光纤链路接入到县级监控中心，县级采用50M光纤链路接入到市级监控中心，市级采用100M光纤接入到省级中心；
2)具有强大的接入能力，以实现大规模、大范围的监控点覆盖；
3)支持灵活的接入方式，以适应各个工地监控点网络传输条件的差异性；
4)具有集中管控功能，以保证整个系统可控制、易管理。

其次，建筑工地安全智能监控平台需要完成各类应用的整合与调用，包括：
1)监控图像的录制、存储与点播回放；
2)传统报警系统的视频化改造升级；
3)智能分析、云计算应用等。

4)良好的兼容性，支持市场绝大多数前端厂家设备的接入。

这就要求系统必须具备灵活的扩展能力和强大的整合能力：
第一，需要结合分级、分层、分权的管理机制进行图像资源的合理化调用，不同级别、不同层次的用户对图像资源的使用权限、优先次序是不同的。

这就要求系统必须支持分层组网架构，且具有灵活的用户管理能力。

第二，作为一个资源共享的平台，智能建筑工地监控系统需要保证资源的保密性、运行的稳定性，因此系统必须具备可靠、强大的安全特性。

第三，能够存储较长时间的工地监控数据及报警数据，同时可以实时查看和回放历史数据信息。

第四、单一的视频监控功能已经无法充分满足应用需求，智能建筑工地监控系统需要一是全面整合全省建筑工地图像资源，实现全省图像资源联网共享；二是在资源整合的基础上，针对具体要求拓展可视指挥调度、智能分析、移动监控等多项业务；三是与地理信息系统等进行对接，深化系统的应用效能。

1.3 总体功能介绍
➢多种资源的整合联网与信息共享
要实现应用，首先是要实现多种图像资源的整合联网。

图像资源包含多个品牌、多种技术标准的系统，在本方案建筑工地安全智能监控平台将全面整合多种图像资源，并进行统一管理。

通过综合图像管理平台在省、市、县和工地四级级联部署，实现全省资源联网共享，各级部门可根据需要通过统一的客户端调用其权限范围内的视频资源。

➢视频资源整合联网
视频资源中不同技术标准的系统可通过适配接入服务器直接接入综合图像管理平台，实现资源整合联网。

1)DVR监控系统整合联网
DVR监控系统的接入，可实现DVR设备状态显示、图像浏览、报警联动、摄像头控制、录像查询和回放等一系列功能。

2)高清监控系统整合联网
将高清监控资源集中处理后再接入平台，从而实现实时或历史图像的调用、录像回放、云台控制等操作。

➢针对不同需求，拓展丰富的业务功能
平台在整合接入多种图像资源的基础上，针对不同的工作需求，实现多种业务功能，有效辅助安全防范工作的开展。

➢智能分析
平台可配置智能分析模块，在统一的系统中实现智能分析功能。

智能分析技术主要包括人脸识别、目标物识别和行为识别等，可对可疑行为或事件自动分析和识别，发现警情能立即进行告警，形成报警记录、显示告警信息、联动视频、抓拍图片等。

与其他信息系统对接，深化系统效用
➢与地理信息系统对接，实现电子地图可视化查询与分析
平台可与地理信息系统对接，通过GIS电子地图展示所有工地、视频终端、塔机分布情况以及所有联网视频图像信息，实现基础信息的可视化查询和分析，提高指挥决策、快速反应等方面的综合能力。

1.4 系统优势
满足大规模的接入
对于覆盖面积广、跨度大的管理平台，至少要很好的解决三个问题：
1、跨度大、点数多，人工管理设备困难。

2、点位覆盖广泛，实现全面管理。

3、点位增加、监控中心增加时系统需要做到平滑扩容。

本方案很好的解决了这3个问题，详述如下：
1、跨度大、点数多，人工管理设备困难
平台中有网管模块负责诊测、管理系统内所有设备的运行状态，可对所有设备进行自动巡航，可以远程调试和修复设备。

做到及时发现，即使恢复。

2、点位覆盖广泛，实现全面管理
虽然监控点位分散，但目前的IP网络和3G网络覆盖面广，平台完全基于IP网络设计，系统不会出现大多数监控系统在面临较大范围的网络传输时，不能适应通过防火墙和地址转换器（NAT）传输视频流和控制信号的问题。

3、点位增加、监控中心增加时系统需要是做到平滑扩容
平台采用全数字化的技术，并且采用模块化结构。

点位和监控中心的增加只需要增加相关模块即可满足平滑扩容，无需对系统做较大的改动。

技术先进
1、采用光纤网络接入。

2、视频编码格式采用目前最先进的H.264及MEPG-4的方式，图像清晰。

3、采用先进的流媒体技术和分发机制，保证大容量并发访问的流畅。

4、模块化结构，扩容平滑。

综合应用
系统采用.NET架构的开放平台，提供HTTPS和radius标准协议与外部应用系统的认证接口，使用XML与外部应用系统进行数据交换。

其他信息系统通过这些标准协议无缝接口后，二者结合，可以增加很多新的应用模式。

所以，建成的平台完全可以为数字化信息系统的提供标准接口的服务平台。

第二章建设方案的组成
2.1 平台建设目标
整个平台采用四级架构设计，即省—市—县—工地，本期只考虑二级，即市—县。

省级监控中心作为一级管理中心具有最高管理权限及优先级，市级监控中心作为二级管理中心具有本市内的管理权限及优先级，县级监控中心作为三级管理中心只具有内辖区内的管理权限及最低的优先级；各工地监控中心作为前端图像资源的汇聚点，负责前端监控资源的接入。

系统管理平台采用统一的建设标准，包括统一的界面标准、统一的数据标准、统一的接口标准和统一的管理标准，同时提供统一的应用开发模式。

各个子系统功能模块基于统一技术的核心框架、数据访问、事务管理、异常管理、资源管理、界面组件、日志管理、用户及权限管理和更新部署管理。

各个子系统都应设计有共用的功能模块及组件，并提供统一的管理接口，以便开发人员可以快速地对平台做出更新，在功能规划上基本保持一致，以期将来在整个平台基础之上，开发与具体技术路线有关的业务平台。

2.2 系统架构设计
本系统全面整合了市内工地图像资源，涉及建设局、安监局等多个部门，可在全市范围内实现实时视频监控、可视指挥调度、图像地理信息联动、智能分析、图像信息报送等多项功能，提升各级监控中心的应急指挥能力。

综合管理平台完全基于网络全数字化设计。

整个平台结合先进的音视频压缩技术、网络通讯技术、计算机控制技术、流媒体传输技术，采用模块化的软件设计理念，将不同系统的需求以组件模块的方式实现；以网络集中管理和网络传输为核心，完成信息采集、传输、控制、管理和储存的全过程，能够架构在IP网上。

根据目前和将来的系统规模，可以灵活部署系统管理平台设备，节省建设投资，便于系统后期平滑扩容。

系统架构图如下：
如上图，本系统由监控资源、管理平台和信息系统组成。

监控资源包括图像采集设备、声音采集设备、报警设备等，主要完成对工地监控点位的音视频资源的采集；信息系统包括门禁系统、GIS系统等；管理平台完成对监控资源和信息系统的接入和融合，同时实现全省监控资源和信息系统的统一调度、统一管理。

作为智能建筑工地监控系统的核心，管理平台采用省平台—市平台—县平台—工地四级管理架构，所有管理平台可以存在于一个管理域之中，也可以存在多个管理域之中。

2.3 系统组网设计
建筑工地安全智能监控平台的建设是为各级部门机关、业务部门和各级领导决策、指挥调度、取证提供及时、可靠的报警和监控信息。

满足日常监管、安全运行和应急管理等多种需求的综合视频监控管理系统。

传统的视频监控系统一般采用如下工作方式：
前端监控点将采集下来的音视频信号和报警信号交给监控中心，监控中心对这些信号进行数字处理或电视墙输出显示。

但是由于各个监控中心的监控系统独立运行，这种状况会造成上级主管部门无法对下属进行统一监管，对各种紧急情况无法做到及时了解，也无法对下级单位进行有效的指导和管理。

新建建筑工地安全智能监控平台的建设将很好的解决了以上问题，首先在全省部署一套综合图像管理平台，所有监控资源全部接入管理平台。

省监控中心作为一级管理中心，由中心管理服务模块、接入服务模块、分发服务模块、数据库服务模块、存储服务模块、适配接入模块、视频解码模块等组成。

市监控中心作为二级管理中心，由接入服务模块、分发服务模块、存储服务模块、适配接入模块、视频解码模块等组成。

县监控中心作为三级管理中心，由接入服务模块、分发服务模块、存储服务模块、适配接入模块、视频解码模块等组成。

各工地作为四级管理中心由符合管理平台接入协议的视频服务器（DVS）/硬盘录像机（DVR）和综合图像管理平台客户端等组成。

整个系统各级管理中心以光纤专网资源为传输通道，建设视频监控光纤传输专网，实现省、市、县、工地的互联互通。

系统总体构架融合全省监控资源在统一的网络构架和综合应用共享平台上实现各种业务功能，实现已建视频图像信息系统的整合，体现视频监控系统的整体性，共享度。

系统组网建设示意图如下：
2.4 管理平台设计
管理平台由数据库管理单元、中心管理单元、接入管理单元、存储管理单元、适配接入单元、手机转码单元等组成，集中管理系统的所有设备及用户，具有状态管理、告警管理、时钟管理、控制管理、调度管理、登录管理、认证管理等功能。

2.4.1 市级平台
市中心主要负责对图像资源整合、管理、共享及图像交换，以及平台内的机构管理、用户管理、设备管理、存储管理等功能。

并可对所有用户进行权限划。

同时预留与其它信息系统对接的接口，将来根据需求可对分平台功能进行扩展。

主要功能：
1、远程监视
可远程监视属下所有工地前端上传至本中心的视频图像，电视墙可根据需要设置显示方案，实现图像显示组合和任意切换。

2、视频存储
对于上传至本中心的“报警”视频图像实时集中存储。

3、报警处理
实行远程7×24无间断布防，系统可联动前端的智能报警和防盗报警，并可在GIS地图上动态显示相应的地理位置。

一旦确认，第一时间联动关单位和人员。

4、应急指挥
指挥中心可根据电视墙动态显示的现场视频、通过GIS地图进行的智能推演，利用即有的网络体系，联动相关单位和人员，对全域范围内的应急工作进行复杂指挥。

5、双向语音对讲
本中心可与下属各监控中心实现对讲；可对前端基站实现单向对讲，反向监听。

6、报警系统自检
报警系统能显示故障地址和状态（如线路中断、硬盘录像机死机、短信报警、传感报警等）。

7、智能检索和回放
本系统支持图像智能检索，管理者可根据时间、网点、报警类型等条件搜索视频图像并回放。

此外，系统也可对各网点按时间、操作员、操作类型进行日志查询。

8、用户权限管理
本平台具有多用户权限管理功能，可以设置不同等级权限，不同权限的工作人员在不同的权限范围内进行管理工作。

9、视频图像传输策略
本系统具备前端报警视频图像的实时上传功能，远程监控软件具有网络断线后自动联接功能，网络带宽拥堵时优先保证业务数据上传的功能。

2.4.2 县级平台
区中心的职责与市相似。

同样由于其监控的范围比市小，因此其相关硬件的要求略低。

同时当火灾发生时，县中心会将信息发回市中心并发出报警。

主要功能：
1、远程监视
可远程监视属下所有工地前端上传至本中心的视频图像，监视器可根据需要设置显示方案，实现图像显示组合和任意切换。

2、视频存储
对于上传至本中心的“报警”视频图像实时集中存储。

3、报警处理
实行远程7×24无间断布防，系统可联动前端的智能报警和防盗报警，并可在GIS地图上动态显示相应的地理位置。

一旦确认，第一时间联动关单位和人员。

4、应急指挥
指挥中心可根据电视墙动态显示的现场视频、通过GIS地图进行的智能推演，利用即有的网络体系，联动相关单位和人员，对全域范围内的应急工作进行复杂指挥。

5、双向语音对讲
本中心可与下属各工地监控中心实现对讲；可对前端基站实现单向对讲，反向监听。

6、报警系统自检
报警系统能显示故障地址和状态（如线路中断、硬盘录像机死机、短信报警、传感报警等）。

7、智能检索和回放
本系统支持图像智能检索，管理者可根据时间、网点、报警类型等条件搜索视频图像并回放。

此外，系统也可对各网点按时间、操作员、操作类型进行日志查询。

8、用户权限管理
本平台具有多用户权限管理功能，可以设置不同等级权限，不同权限的工作人员在不同的权限范围内进行管理工作。

9、视频图像传输策略
本系统具备前端报警视频图像的实时上传功能，远程监控软件具有网络断线后自动联接功能，网络带宽拥堵时优先保证业务数据上传的功能。

2.4.3 工地
工地视频监控前端由施工企业根据要求自行安装并建设监控中心，且通过不低于20兆的光纤链路接入到县级监控平台。

建筑工地系统要求功能如下：
本地录像：可以根据设定的录像时间自动录像或是接收视频服务器的报警信号作报警录像。

实时视频图像抓拍：实时图像抓拍是用来实时拍摄图像的辅助功能，它将动态的图像中的单帧图像以BMP的图像格式保存下来，可以对正在监视或正在回放的图像抓拍。

音频监听及对讲：客户端与前端设备之间可以进行双向语音传输。

客户端可以监听前端设备的音频，同时客户端可将音频发送到前端设备，与前端设备实现对讲。

报警处理：客户端接收到前端设备发送的报警信号后，客户端将根据设置启动录像，以及根据设置显示电子地图和显示实时图像。

电子地图显示：电子地图中包含了监控场景名称和该场景中的前端设备，点击电子地图上分布的前端视频设备图标，即显示该设备的实时图像。

本地回放：可以检索回放本地录像中的设备任意时间的视频文件。

2.4.4 存储设计
系统存储要求
视频安防监控系统的主要特点是图像信息量巨大，要求具有足够的存储空间（本方案中主要考虑视频存储）。

存储容量与图像质量、摄像机的路数、需要保存录像时间、录像机图像压缩比（与压缩采用的格式和图像变化情况有关）等因素有关。

目前国内DVR多数采用的是简化的H.264压缩技术，在同等的图像质量下，H.264的数据压缩比比DVD系统中使用的MPEG-2高2～3倍，比原来的MPEG-4高1.5～2倍。

CIF图像采用H.264技术压缩，码流大小一般为512 kbi t/s，硬盘录像机硬盘容量计算公式为：
硬盘容量=每小时录像文件大小×每天录像时间×硬盘录像机路数×需要保存的天数其中，每小时录像文件大小计算公式为：码流大小×3 600÷8÷1 024（MB/h）
以1路CIF格式24小时不间断录像30天为例，所需磁盘容量为：
1×（512×3600÷8÷1024）×24×30÷1024 = 158.21（GB）
以1路720P格式24小时不间断录像30天为例，720P图像码流大小一般为4Mbi t/s，所需磁盘容量为：
1×（4×3600÷8）×24×30÷1024÷1024 = 1.24（TB）
存储技术
目前，监控存储市场主要有DVR存储、编码器外挂存储设备直连存储、集中管理存储3种方式。

DVR存储价格便宜、技术成熟、使用方便，通过遥控器和键盘就可以操作，但是由于其可靠性和共享性较差，目前广泛应用于小规模、分布式系统中。

随着监控规模的扩大，在DVR模式下出现了扩展存储模式，即编解码器外挂存储设备，主要采用SATA、US B、SCS I等存储协议扩展，适合中小规模企业的部署，监控视频数据通过RAID技术在可靠性上得到了一定保证。

该模式一般是直连的，不能共享且扩展能力较低，不适合大规模数据存储。

为满足大规模监控项目需求，SAN存储区域网络技术得以快速推广应用。

SAN集中网络存储，即存储系统部署在视频存储服务器后面，服务器连接编解码器，通过存储协议下载数据，写到存储设备上。

服务器和存储设备通过标准存储协议（SCSI、iSCSI、NAS、FC）连接，这种方式适合大中型监控系统。

该方式有更好的扩展能力和可管理性，可实现数据集中存储、空间统一管理共享，具备较高的性价比。

智能建筑工地视频监控系统选择基于以太网存储模式（i SCS I、NAS）的SAN存储技术—即IP-SAN存储方式。

用IP SAN存储方式的优势有：一是具有良好的性价比；二是无需复杂的连接设备，安装调试简单，插上网线就能用；三是IP SAN的管理整体维护管理成本低。

智能建筑工地监控系统可向用户提供集中存储、本地分布式存储和前端存储3种方式。

（1）集中存储方式
将数据集中保存在数据中心，由数据中心进行统一备份
集中存储方式的优缺点：采用中心IP SAN的方式存储数据，易于存储空间的扩充；数据存储安全等级最高，数据安全可靠，备份方便；由于是集中存储，数据读写速度很快，但是对网络带宽和中心服务平台的处理能力要求较高。

（2）本地分布式存储方式
本地存储方式将数据集中保存在本地监控中心，由监控中心进行统一备份，
分布式存储方式的优缺点：当地自行保管视频数据，保管较灵活；数据存储安全可靠，备份方便；采用分布式存储，数据读写速度很快，一般存储在各监控分中心；单个用户存储成本相对集中存储方式更低，性价比较高。

（3）前端存储方式
前端存储方式将数据保存在前端编码器内置硬盘，即DVR存储方式。

前端存储方式的优缺点：当网络发生故障时，保障重要历史资料的安全性；数据存储安全可靠，备份方便；支持网内远程在线录像点播；存储方式灵活，既可提供备份存储，也可作为实时存储。

2.5 平台软件模块及功能描述
2.5.1 平台核心应用
管理服务
实时监测、获取下属各注册单元状态，保证各注册单元高效、有序工作。

管理服务负责管理流媒体服务器或集群，实时监测、获取下属各流转发单元状态，当视频资源管理及应用平台客户端发起视频连接请求时，根据当前各流转发单元状态动态分配流转发单元来转发所需视频，均衡完成视频转发工作，保证各流转发单元高效、有序工作。

在获取了所有前端注册上来设备的实时状态后，根据项目需求可以在管理单元中增加应用层管理功能，实现用户对设备访问的权限控制等。

设备管理服务负责设备管理，向设备执行查询配置命令，向设备发送操作命令，收集设备网管信息，收集报警信息并执行报警联动策略。