苏慧杰
上海电科智能系统股份有限公司 上海 200063
摘要：为进一步加强建筑工地安全生产监管力度，防止重大安全生产事故发生，出入施工现场人员登记以及工地内视频监控等安全管理措施被迅速普及。但是，一些线性工程项目会出现布线困难、供电供网不稳定、建筑施工的区域非围合、不断变化等特点，是相关视频、考勤设备需要重点解决的问题。结合绿色环保、无环境依赖、布设简单的原则，本文设计了基于太阳能供电的移动考勤与视频监控一体化系统，为上述问题提供一种可行的解决方案。
关键词：太阳能；视频监控；工地；移动考勤
1 我国建筑工地考勤与视频监控系统现状和思考
目前在我国建筑工地的安全生产管理过程中已经较为广泛地采用了视频监控系统和劳务实名制系统，对于出入工地施工现场的人员强制实行实名制考勤管理，这些措施对提高工地安全生产的监管能力具有十分重要的作用。目前这些系统都依赖工地提供电力和网络，供电供网系统的稳定性、可靠性、安全性对这些系统的正常运行具有较大的影响。
由于建筑工地的视频监控系统设备需要分散布设在较长的距离范围内，具有负荷小、距离远、位置分散等特点，某些线性工程施工的流动性，建筑工地的监控或考勤点会随着施工进度而发生变化，因此，传统的供电供网系统难以满足这部分建筑工地稳定的考勤与视频监控要求。
分析以上工地的现实情况，考虑利用太阳能供电系统以及工地附近无线基站通讯，设计一种视频AI监控结合传统人脸考勤的可移动设备，结合太阳能供电系统+4G通讯的一体化设计方案。以太阳能+4G通讯的模式，不需要进行额外的线缆铺设，安装操作简单，具有较高的应用灵活性，无需供电供网即可工作，能较好的适应建筑工地的现实需求，在减少环境依赖、方便移动、布设简单、使用安全、容易回收利用等方面的优势十分明显。
2 太阳能供电的应用
2.1 太阳能供电原理
利用半导体器件的光伏效应原理，把太阳辐射能转化成电能的技术。太阳能供电装置由太阳能电池板、控制器、蓄电池组、逆变装置（如有）等组成，实现将太阳能直接转化成电能。在全国大部分地区都能应用，具有可靠性高、安装方便、维护简便、无污染的优点。
2.2 电池组容量设计
确定太阳能发电功率及配置的前提是确定监控外场设备（负载）的功率及耗电量。通过计算或实验检测可以确定监控外场设备的总功率W，设备每天平均工作时间总和为h小时。监控外场设备日耗电量为：
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其中， A代表安全系数，取值为1.1～1.4之间； N代表最长连续阴雨天数； T代表温度修正系数，一般在0℃以上取1，-10℃以上取1.1， -10 ℃以下取1.2； C代表蓄电池放电深度，一般取0.7。
3 移动考勤与视频监控一体化系统设计
3.1 系统构想
通过太阳能+4G无线通讯的方式来解决建筑工地布线难、供电难、供网难的问题。同时，得益于无需布线的特点，结合立杆抱杆或壁装支架的方式实现布控点位的灵活选择。对于较为固定的考勤、监控点，只需将立杆或支架通过螺栓固定至地面或墙面，对于需要频繁更换点位的使用场景，选择在立杆底部加装平板拖车以及支撑架，以达到方便快捷移动部署的目的。
在有考勤需要的监控点位，人脸考勤设备与监控摄像机结合，在前端设备（监控摄像机）加入AI分析功能，在达到考勤与监控作用的同时，通过AI分析和即时提醒来提高考勤效率，使考勤更智能化。
将监控摄像机、人脸考勤设备、太阳能控制器等关键控制单元通过4G网关统一接入云端，将视频流接入云端流媒体服务器。将太阳能控制器接入监控报警平台，实现对太阳能板、电池组、负载等关键组件的实时状态监控，了解每个点位的工作状态。同时可通过监控报警平台对现场设备进行定时开关控制，在非必要时段关机休眠，达到延长续航的目的。
3.2 系统结构
太阳能考勤与视频监控一体化系统主要有太阳能供电系统、控制器及无线通讯设备、考勤与视频监控设备几部分组成。太阳能控制器、物联网关、4G通讯模块统一安装在弱电箱内。太阳能供电系统为所有设备供电，由4G通讯模块将视频监控画面、考勤数据、太阳能充放电数据实时传送至云平台，实现对设备的远程监控，将弱电箱同考勤与视频监控设备以及太阳能板、电池组等安装于立杆或壁装支架上，形成考勤与视频监控一体化系统。
在本系统中，太阳能供电系统由太阳能板、电池组、太阳能充放电控制器组成，太阳能板产生的电能由太阳能充放电控制器进行分配。光照充足时，在保证负载供电的情况下，将多余的电能存储至电池组，在阴雨天或夜间光照不充足时，太阳能充放电控制器将供电路径切换为由电池组为负载供电。通过这种方式，保证了太阳能供电系统对负载的全天候不间断供电。将太阳能充放电控制器接入物联网关，可通过4G通讯模块将太阳能板发电量、电池组剩余电量、负载功率等关键参数实时上传至云平台进行监测，同时也可通过物联网关对负载的开启时间进行规则设定，从而延长设备的续航。
通过设备端的4G通讯模块结合云平台可实现对建筑工地内的多个视频布控点的统一管理，结合流媒体服务器，观看布控点的实时监控画面。在有需要的布控点加装人脸考勤设备，通过云端对接工地劳务实名制系统，实现建筑工地人员管理。
3.3 系统设备的可移动性
对于本系统硬件设备的安装，采取立杆螺栓固定、壁装固定、立杆+推车可移动式，三种方式，以应对不同建筑工地的场地情况。其中立杆+推车的组合通过在传统液压推车上增设螺栓固定孔位来将传统立杆与液压推车结合，在需要移动时，可以直接通过推车移动设备位置，以此来减少更换考勤点位时所需的施工过程。
3.4 视频AI分析与人脸考勤设备结合
传统建筑工地现场对于人员考勤往往是通过闸机+刷卡或人脸识别的方式实现。但是对于需要随着施工进度而不断改变施工地点的工程项目而言（特别是线性工程），闸机与人脸识别的组合方式会带来许多不便，且由于施工场地的开放性，使用普通门禁系统难以对场内人员起到有效的监管作用。
通过视频AI分析与人脸考勤设备的结合联通，可在现实中开放的施工场地建立电子围栏，并设定考勤区域，入场人员需在指定考勤区域进行人脸识别考勤后方可进入施工现场。对于强行闯入施工现场不进行人脸识别的人员，系统可将告警信息实时发送至云端监控平台，并进行语言报警。
4 结语
使用太阳能供电+4G通讯的组合，在建筑工地人员考勤以及视频监控系统中能较好的解决现场部署的问题，能有效降低在建筑工地部署与维护的成本。通过视频AI分析与人脸识别考勤结合形成的考勤与视频监控一体化系统，在应对由线性工程而遇到的考勤问题上有着较好的实际应用场景。在未来，还需要在实际应用中不断的对本系统进行改进与优化。
参考文献
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