摘要：目前通訊工程監(jiān)理工程項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中的信息化應(yīng)用明顯落后于通訊行業(yè)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平，監(jiān)理業(yè)務(wù)基本上還是采用傳統(tǒng)的人工“站、看、記”工作方法，大量監(jiān)理人員的現(xiàn)場(chǎng)查看成為項(xiàng)目工程檢驗(yàn)的主要手段，本質(zhì)上還是體力密集型行業(yè)。針對(duì)監(jiān)理行業(yè)的此情況，本文提出了如何在監(jiān)理行業(yè)利用計(jì)算機(jī)先進(jìn)技術(shù)替代原先的人工站臺(tái)，以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高監(jiān)理數(shù)字化應(yīng)用水平，并具體介紹了可視化監(jiān)理平臺(tái)設(shè)計(jì)與應(yīng)用方法。

　　關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；可視化；監(jiān)理；數(shù)據(jù)；平臺(tái)

　　引言

　　隨著計(jì)算機(jī)科技發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為現(xiàn)代人們溝通不可缺少的通訊方式，隨之而來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也正走向生活和工作的各個(gè)角落。傳感網(wǎng)將各類(lèi)傳感器和電子標(biāo)簽（RFID射頻識(shí)別）信號(hào)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)服務(wù)器中存儲(chǔ)與處理，然后這些數(shù)據(jù)可服務(wù)于各種需要的場(chǎng)合。

　　物聯(lián)網(wǎng)是指通過(guò)信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，把需要聯(lián)網(wǎng)的物品與網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)，它是在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)是被稱(chēng)為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。

　　本文作者本科畢業(yè)后進(jìn)入上海信產(chǎn)管理咨詢有限公司工作至今，從事通訊工程監(jiān)理工作，在這多年的項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，監(jiān)理行業(yè)信息化應(yīng)用明顯落后于通訊行業(yè)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平，監(jiān)理業(yè)務(wù)基本上還是采用傳統(tǒng)的人工“站、看、記”工作方法，大量監(jiān)理人員的現(xiàn)場(chǎng)查看成為項(xiàng)目工程檢驗(yàn)的主要手段，本質(zhì)上還是體力密集型行業(yè)。針對(duì)監(jiān)理行業(yè)的此情況，作為計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)工程師，一直在思考如何在監(jiān)理行業(yè)利用計(jì)算機(jī)先進(jìn)技術(shù)替代原先的人工站臺(tái)，以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高監(jiān)理數(shù)字化應(yīng)用水平。

　　為此，筆者向公司提出了利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于信息工程監(jiān)理的課題研究，得到了領(lǐng)導(dǎo)的贊同，經(jīng)公司內(nèi)部立項(xiàng)，由筆者擔(dān)任《電信工程視頻監(jiān)理平臺(tái)》課題負(fù)責(zé)人，該課題主要研究如何將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于通訊工程監(jiān)理工作中，該視頻監(jiān)理應(yīng)用平臺(tái)課題是一個(gè)統(tǒng)籌了建筑物、通訊工程、傳感網(wǎng)絡(luò)等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的新型科技項(xiàng)目，通過(guò)課題研究給建筑工程、電氣工程和監(jiān)理工程等行業(yè)帶來(lái)了綜合性的變化，大大提高了工程效率，減少了監(jiān)理成本。且該課題需求明確、技術(shù)成熟、問(wèn)題解決立竿見(jiàn)影，課題效果顯著，對(duì)國(guó)內(nèi)通訊工程監(jiān)理效率開(kāi)了先河，具有較大的影響力。目前該課題已通過(guò)驗(yàn)收，受到上級(jí)公司的表?yè)P(yáng)，也受到廣大監(jiān)理工程師的一致好評(píng)。以下是該課題技術(shù)總結(jié)的主要內(nèi)容。

　　1.傳統(tǒng)工程監(jiān)理方法存在的問(wèn)題

　　傳統(tǒng)的監(jiān)理主要采用旁站加巡視的監(jiān)理方法，常常會(huì)受到如下問(wèn)題的困擾：一是監(jiān)理現(xiàn)場(chǎng)每個(gè)作業(yè)面均需要配備1名監(jiān)理人員，人員成本高，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理人員混雜不好管理。二是每個(gè)監(jiān)理工程師一個(gè)工作日通常要巡視三到四個(gè)工程現(xiàn)場(chǎng)，路上費(fèi)時(shí)多，存在大量時(shí)間浪費(fèi)與路程奔波。

　　如何解決上述困擾是本項(xiàng)目的關(guān)鍵點(diǎn)。運(yùn)用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、信息加密等技術(shù)，建設(shè)電氣工程監(jiān)理物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)如下目標(biāo)：首先是現(xiàn)場(chǎng)配備攝像頭及各項(xiàng)傳感器，利用視頻、數(shù)據(jù)監(jiān)理系統(tǒng)大幅度減少人員成本，經(jīng)測(cè)算，若項(xiàng)目施工分布在4個(gè)樓面，按照傳統(tǒng)旁站加巡視的監(jiān)理方法，至少需要配備4名監(jiān)理人員，使用視頻監(jiān)理技術(shù)后，減少至2名，大幅減少了現(xiàn)場(chǎng)駐地人員工作量，帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。其次是利用該技術(shù)之后，后期也可以對(duì)施工人員誤入非施工區(qū)域、誤操作等進(jìn)行告警，解決現(xiàn)場(chǎng)人員混雜管理紊亂的情況。第三是減少監(jiān)理工程師不必要的路上時(shí)間，簡(jiǎn)單問(wèn)題能通過(guò)視頻對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行簡(jiǎn)單判斷并對(duì)其進(jìn)行指導(dǎo)。通過(guò)分析后再?zèng)Q定是否進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理。

　　2.系統(tǒng)總體需求分析與設(shè)計(jì)

　　2.1平臺(tái)需求分析

　　可視化物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)理平臺(tái)是一個(gè)高度模塊化，層次化的系統(tǒng)，模塊之間通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行通信，模塊間耦合度低，重用性好，擴(kuò)展性強(qiáng)。總體需求來(lái)看：平臺(tái)可以接受來(lái)自感知層的數(shù)據(jù)，并在三維場(chǎng)景中進(jìn)行情景仿真。平臺(tái)可以接受來(lái)自三維場(chǎng)景中的操作，轉(zhuǎn)換為控制命令提交給感知層。平臺(tái)可以允許將來(lái)自感知層的數(shù)據(jù)，分發(fā)給多個(gè)其他應(yīng)用、包括歷史數(shù)據(jù)分析、超仿真計(jì)算、以及其他應(yīng)用程序。平臺(tái)可以適應(yīng)局域網(wǎng)、萬(wàn)維網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)以及運(yùn)行在這些網(wǎng)絡(luò)上的各種協(xié)議系統(tǒng)。該平臺(tái)的規(guī)劃示意如圖1所示

　　圖1系統(tǒng)總體規(guī)劃與設(shè)計(jì)示意圖

　　2.2系統(tǒng)硬件構(gòu)架

　　系統(tǒng)采用先進(jìn)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器技術(shù)等，以物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層出發(fā)，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備數(shù)據(jù)源采集和控制接口引擎實(shí)時(shí)采集各種傳感器等微設(shè)備的終端數(shù)據(jù)，以特定數(shù)據(jù)分析引擎進(jìn)行分析處理，再以圖表、文字、虛擬現(xiàn)實(shí)等方式進(jìn)行展示；同時(shí)響應(yīng)用戶的各種請(qǐng)求，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制等要求，最終實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)一站式管理，進(jìn)而構(gòu)建成高清、實(shí)時(shí)、全面的智能物聯(lián)網(wǎng)。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1。

　　圖2系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)示意圖

　　可視化監(jiān)理物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)硬件部分包括：

　　門(mén)禁控制器、攝像儀、高清網(wǎng)絡(luò)攝像儀、視頻分析儀、人員定位分站、紅外分析儀、掃描槍、液位探棒等。

　　1）門(mén)禁控制器：門(mén)禁控制信息與現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)區(qū)域攝像機(jī)在軟硬件方面形成聯(lián)動(dòng)控制，當(dāng)有人刷卡進(jìn)入大門(mén)時(shí)，攝像機(jī)將進(jìn)行視頻傳輸，在控制中心的工作人員可即時(shí)看到進(jìn)入大門(mén)的人員情況。

　　2）攝像儀：一般配置的攝像儀，與視頻分析儀相連。

　　3）視頻分析儀：是用來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)控分析三維場(chǎng)景中預(yù)定安全規(guī)則的執(zhí)行情況，當(dāng)有違反安全規(guī)則的事件發(fā)生后，系統(tǒng)軟件就調(diào)出現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景的實(shí)時(shí)視頻，以便管理人員進(jìn)行安全測(cè)判，并采取相應(yīng)的安全處理。

　　4）高清網(wǎng)絡(luò)攝像儀：針對(duì)用戶的需求（需要監(jiān)控某些特定計(jì)算機(jī)，當(dāng)操作人員操作計(jì)算機(jī)時(shí)能夠記錄下來(lái)操作的詳細(xì)內(nèi)容，包括在計(jì)算機(jī)屏幕上輸入字符內(nèi)容，需要有一種高清攝像機(jī)能夠記錄并能清晰辨認(rèn)出操作人員的屏幕輸入內(nèi)容），采用在高清監(jiān)控系統(tǒng)市場(chǎng)居領(lǐng)導(dǎo)地位的供應(yīng)商Avigilon的產(chǎn)品—高清網(wǎng)絡(luò)攝像儀，該產(chǎn)品是目前世界安防視頻監(jiān)控行業(yè)中清晰度最高、圖像信息保存最完整、傳輸帶寬最小的產(chǎn)品。該產(chǎn)品特點(diǎn)是可以同時(shí)對(duì)全局和局部同步監(jiān)控，并且保證清晰度；只傳輸需要瀏覽的部分圖像數(shù)據(jù)，降低帶寬使用率；根據(jù)不同監(jiān)控需求選擇合適的攝像機(jī)，更有千萬(wàn)級(jí)別像素的攝像頭保證圖像質(zhì)量和監(jiān)控范圍。

　　5）人員定位分站：采用目前國(guó)際上先進(jìn)的RFID無(wú)線傳輸技術(shù)，可以實(shí)時(shí)跟蹤到人員的位置。

　　6）紅外分析儀：是用來(lái)監(jiān)測(cè)三維場(chǎng)景入侵報(bào)警。

　　之所以采用上述多種物聯(lián)網(wǎng)硬件系統(tǒng)，是為了驗(yàn)證軟件平臺(tái)的可行性。

　　2.3系統(tǒng)軟件構(gòu)架

　　系統(tǒng)軟件功能主要包括：物聯(lián)傳感網(wǎng)終端設(shè)備數(shù)據(jù)采集和控制接口，數(shù)據(jù)管理，項(xiàng)目數(shù)據(jù)可視化仿真等。系統(tǒng)軟件采用組態(tài)化設(shè)計(jì)，使得系統(tǒng)功能的完善和擴(kuò)展、升級(jí)均不必改變現(xiàn)有系統(tǒng)框架。系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖3：

　　圖3系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)示意圖

　　物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備數(shù)據(jù)源采集和控制接口是系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，系統(tǒng)研制了統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備接口，集成了物聯(lián)網(wǎng)傳感設(shè)備與可視化物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)理管理平臺(tái)的多種連接方式。數(shù)據(jù)管理是對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的管理，其中包括設(shè)備、模型、日志、用戶等信息，項(xiàng)目數(shù)據(jù)可視化仿真是對(duì)某些關(guān)鍵的監(jiān)理三維場(chǎng)景進(jìn)行仿真效果展現(xiàn)，從而讓監(jiān)理人員能比對(duì)實(shí)際情況與期望效果的差別。

　　3.系統(tǒng)（平臺(tái)）關(guān)鍵技術(shù)

　　3.1視頻采集

　　施工現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜，需要采用高清4G攝像機(jī)對(duì)畫(huà)面進(jìn)行采集，攝像機(jī)數(shù)量由具體現(xiàn)場(chǎng)情況確定，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況在攝像機(jī)上安裝小型LED照明設(shè)備，確保傳輸?shù)漠?huà)面快速、清晰、準(zhǔn)確。

　　3.2電子標(biāo)簽

　　RFID射頻識(shí)別是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無(wú)須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽， 操作快捷方便。 通過(guò)該技術(shù)可以對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的每一個(gè)設(shè)備、傳感器進(jìn)行唯一標(biāo)識(shí)，方便信息的統(tǒng)籌管理。另外，對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)，控制中心將在邏輯上對(duì)設(shè)備和人員的信息進(jìn)行統(tǒng)一標(biāo)識(shí)與管理，因此，現(xiàn)場(chǎng)工作人員也需配備相關(guān)電子標(biāo)簽（配于工作證中）對(duì)人員進(jìn)行唯一標(biāo)識(shí)，方便對(duì)整個(gè)監(jiān)理工程的管理與推進(jìn)。

　　3.3信息傳輸

　　隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展和4G時(shí)代的到來(lái)，移動(dòng)通信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)為監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)的傳輸提供了更好的傳輸條件。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)，在有線視頻監(jiān)控技術(shù)的基礎(chǔ)上，迅速發(fā)展成為視頻監(jiān)控應(yīng)用領(lǐng)域的另一重要分支，并根據(jù)行業(yè)應(yīng)用的不同需求，提供各種類(lèi)型的服務(wù)。4G無(wú)線視頻監(jiān)控傳輸系統(tǒng)融合了3G技術(shù)、視音頻編解碼技術(shù)、數(shù)字加解密技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。憑借無(wú)線性、移動(dòng)性、便攜性、高帶寬、高清晰、雙向性等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)支持最新4G高速移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)數(shù)字圖像和聲音通過(guò)多路4G無(wú)線鏈路進(jìn)行高清晰處理和流暢傳輸。

　　在推流方面，必須把視頻數(shù)據(jù)使用傳輸協(xié)議進(jìn)行封裝，變成流數(shù)據(jù)。常用的流傳輸協(xié)議有RTSP、RTMP、HLS等，使用RTMP傳輸?shù)难訒r(shí)通常在1–3秒，對(duì)于視頻監(jiān)理這種實(shí)時(shí)性要求非常高的場(chǎng)景，RTMP也成為移動(dòng)直播中最常用的流傳輸協(xié)議。最后通過(guò)一定的Qos算法將音視頻流數(shù)據(jù)推送到網(wǎng)絡(luò)端，通過(guò)CDN進(jìn)行分發(fā)。在直播場(chǎng)景中，網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定是非常常見(jiàn)的，這時(shí)就需要Qos來(lái)保證網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)情況下的后臺(tái)監(jiān)理人員觀看現(xiàn)場(chǎng)視頻的體驗(yàn)，通常是通過(guò)主播端和播放端設(shè)置緩存，讓碼率均勻。另外，針對(duì)實(shí)時(shí)變化的網(wǎng)絡(luò)狀況，動(dòng)態(tài)碼率和幀率也是最常用的策略。

　　在這里為了節(jié)約成本，縮短工期，找提供推流服務(wù)的CDN服務(wù)商提供解決方案是最好的選擇。通過(guò)分析比對(duì)，阿里云是國(guó)內(nèi)唯一能自研CDN緩存服務(wù)器的廠商，性能非常有保障。

　　我們的系統(tǒng)利用4g網(wǎng)絡(luò)或wifi，采用上述的直播推流技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，一般情況默認(rèn)為4g傳輸，在信號(hào)不好的情況下可改為wifi進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

　　4.系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能與效果

　　4.1系統(tǒng)基本功能

　　在該平臺(tái)中，可實(shí)現(xiàn)以下主要功能：

　　●數(shù)據(jù)采集：采集遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理端的數(shù)據(jù)；

　　●數(shù)據(jù)處理：根據(jù)需要做數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計(jì)等；

　　●數(shù)據(jù)查詢：以數(shù)據(jù)庫(kù)為核心，提供數(shù)據(jù)處理、查詢、備份等功能；

　　●數(shù)據(jù)分析：工程預(yù)算及材料用量的預(yù)測(cè)分析等；

　　●視頻查看：查看實(shí)時(shí)視頻和歷史視頻。

　　●組態(tài)功能：任意增加、刪除某一終端的信息；任意增加、刪除AI、DI、PI等參數(shù)的信息；

　　●報(bào)表功能：具有年、月、周、日?qǐng)?bào)表及打印；

　　●GIS功能：地圖功能；

　　●報(bào)警處理：報(bào)警信息的處理；

　　●設(shè)備管理：端站設(shè)備的安裝時(shí)間、位置、故障日期等信息；

　　●設(shè)備控制、監(jiān)測(cè)功能；

　　●多種通信：有線/無(wú)線，專(zhuān)網(wǎng)/公網(wǎng)等接入功能。

　　4.2系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的效果

　　真實(shí)場(chǎng)景與環(huán)境的還原能力：系統(tǒng)對(duì)于真實(shí)場(chǎng)景與環(huán)境的還原功能具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，采用現(xiàn)場(chǎng)視頻能直觀有效的監(jiān)測(cè)和管理系統(tǒng)，特別是在高危地區(qū)和大場(chǎng)景規(guī)劃的時(shí)候，簡(jiǎn)單的靜態(tài)攝影圖片并不能清晰真實(shí)的表現(xiàn)出實(shí)際的環(huán)境，而三維可視化智能物聯(lián)網(wǎng)則具有超強(qiáng)的原始環(huán)境還原能力。

　　場(chǎng)景導(dǎo)航：提供在場(chǎng)景中隨意漫游，可以遠(yuǎn)視或拉近觀測(cè)監(jiān)理現(xiàn)場(chǎng)，可以全景觀測(cè)臺(tái)站場(chǎng)景，如同實(shí)地體驗(yàn)地走入監(jiān)理現(xiàn)場(chǎng)，體驗(yàn)場(chǎng)景環(huán)境。

　　降低成本：系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)物聯(lián)網(wǎng)中各種工程現(xiàn)場(chǎng)的類(lèi)型，對(duì)能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)理的項(xiàng)目可以節(jié)省人工到現(xiàn)場(chǎng)的費(fèi)用，進(jìn)而降低了成本。

　　實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理：系統(tǒng)主要用于對(duì)各類(lèi)通訊工程及隱蔽工程的遠(yuǎn)程可視化監(jiān)理進(jìn)行有效管理。將現(xiàn)有的站臺(tái)、看、記方式改變?yōu)槿S可視化監(jiān)理方式，進(jìn)而更直觀，有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)通訊工程進(jìn)行低成本、高效率的監(jiān)理管理。

　　5.結(jié)束語(yǔ)

　　安全應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可持續(xù)提升信息工程安全監(jiān)理的效率，使得信息工程能夠更好地建立與應(yīng)用，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)整個(gè)信息工程的進(jìn)度、質(zhì)量、安全隱患的控制，保證了信息工程的監(jiān)理進(jìn)展。而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用隨著技術(shù)水平的提升，將會(huì)被運(yùn)用得更加廣泛。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]朱映映，文振焜，杜以華，等.基于視頻感知哈希的視頻篡改檢測(cè)與多粒度定位[J].中國(guó)圖象圖形學(xué)報(bào)，2013，18(8):924-932.

　　[2]許琮，宋立鋒.可分級(jí)視頻編碼差錯(cuò)控制技術(shù)綜述[J]．電視技術(shù)，2014，38(1):6-10.

　　[3]程振宇，張燦，和智濤，等.基于3G網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸?shù)囊环N

　　作者金元圓

　　推薦閱讀：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)推進(jìn)和發(fā)展國(guó)土信息化管理的作用