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一、方案概述

公路、鐵路隧道的建筑施工環(huán)境艱苦惡劣，現(xiàn)場設備、工作人員數(shù)量多且零散，不好協(xié)調(diào)管理，危險系數(shù)比普通環(huán)境高不少，這就使得隧道施工企業(yè)迫切的需求一種即時、高效、精確的人員設備定位及安全的管理系統(tǒng)。

我司的GNM1000高精度定位系統(tǒng)，運用最新的超寬帶UWB定位技術和雙模TOF算法，通過間隔一定距離放置一臺基站，工人/設備戴上標簽的方式實現(xiàn)定位，定位精度≤30cm，識別速度可達120張/秒。系統(tǒng)精度高、容量大、實時性好，能夠及時、準確的將隧道內(nèi)各個區(qū)域人員及設備的位置情況反映到后臺軟件系統(tǒng)，使管理人員能夠隨時掌握隧道內(nèi)人員、設備的分布狀況及其運動軌跡，以便于更合理的調(diào)度管理。而當事故等緊急情況發(fā)生時，救援人員也可根據(jù)系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)、圖形，迅速了解有關人員的位置情況，及時采取相應的救援措施，提高應急救援工作的效率。

實時人員定位：當隧道施工人員進入隧道以后，在任何時刻任意位置，定位基站都可以感應到標簽卡的信號，同時上傳到監(jiān)控中心服務器后由軟件統(tǒng)一處理，即可得出具體的信息（如：人員、位置、時間等），服務器將做好備份，并將實時動態(tài)信息顯示在監(jiān)控中心的大屏幕上，使得管理人員能直觀的了解隧道施工人員的位置狀態(tài)。

緊急求救報警：一旦發(fā)生突發(fā)情況，無論是隧道施工還是監(jiān)控室的人員，都可馬上發(fā)出警報（施工人員按下定位標簽上的警報按鈕、監(jiān)控人員有專門軟件報警指示鍵或緊急按鈕等）；同時，各級動態(tài)顯示界面、后臺會立即觸發(fā)緊急事件并上報，同時做好記錄。

人員軌跡回放：通過定位基站的數(shù)據(jù)進行一定的軟件處理，可以將一段時間內(nèi)各人員的運動軌跡進行實時顯示，回放追溯，進一步可以細分到具體區(qū)域，具體班組/個人的追蹤記錄，方便日常的管理和匯總歸納。

二、產(chǎn)品性能特點

UWB隧道人員定位系統(tǒng)組成主要有：UWB定位基站、UWB定位標簽卡。

識別功能

l 精確型定位卡，識別精度30CM，通信距離大于400M（平直巷道）；

l 防沖突性，雙向載波偵聽，防止并發(fā)通信沖突；

l 單分站可最多同時識別120張標識卡；

l 識別穩(wěn)定性（漏讀率小于10-5）。

工作穩(wěn)定性

l 高抗干擾性，對隧道干擾源、周圍環(huán)境無特殊要求；

l 內(nèi)部電路集成化程度高，器件故障率最小化。

技術指標

l 超低功耗，采用可更換電池的可連續(xù)正常工作18個月以上；

l 自動化識別，對礦工工作無影響；

l 專用工業(yè)頻段，對其他無線環(huán)境無影響，安全健康。

三、UWB定位原理及優(yōu)勢

此定位系統(tǒng)是基于時間差雙向定位技術TOF，即通過信號在空中飛行時間及電磁波光速的特性，計算出移動標簽與讀卡分站間距離，再通過一些算法定位標簽位置，判斷卡具體的人員范圍，提高定位精度。同事系統(tǒng)軟件可以采用數(shù)據(jù)濾波、慣性導航思想的方式，進行人員的定位判斷，同時利用動態(tài)圖形顯示。

UWB超寬帶技術是一種無線載波通信技術，它不采用正弦載波，而是利用納秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，因此其所占的頻譜范圍很寬。UWB與傳統(tǒng)通信技術有極大的差異，它不需要使用傳統(tǒng)通信體制中的載波，而是通過發(fā)送和接收具有納秒或納秒級以下的極窄脈沖來傳輸數(shù)據(jù)，從而具有GHz量級的帶寬。超寬帶系統(tǒng)與傳統(tǒng)的窄帶系統(tǒng)相比，具有穿透力強、功耗低、抗多徑效果好、安全性高、系統(tǒng)復雜度低、能提供精確定位精度等優(yōu)點。

四、隧道人員UWB定位安裝示意圖

UWB定位基站可覆蓋800m（兩側(cè)各400米、無遮擋），可安裝在隧道建成區(qū)域洞壁上（建議二襯臺車進洞后安裝定位基站），安裝高度3-4m，全線定位時建議間隔500m安裝一臺基站，注意區(qū)分天線方向（否則定位方向會反），盡量遠離金屬（距離不低于30cm）。定位基站采用8-24V電源適配器供電，電源放置于防水箱內(nèi)；所有線路必須穿管固定牢靠，網(wǎng)絡使用無線網(wǎng)橋或就近接入交換機內(nèi)。