挖隧道人员定位系统采用uwb定位技术

隧道人员定位系统

3.5.1 UWB定位技术原理

　　　Uwb定位基站采用TOF双向测距技术，测距基站误差更低，精度测量的距离更远。利用基站与定位标签的信号通信飞行时间计算出定位标签与每个基站的距离，那么通过几何原理即可计算，定位标签的位置一定在以基站的位置为圆心，R为半径的圆周上，即若定位标签的位置（X0，Y0）,基站位置为（Xi,Yi）,基中i=1,2,3,如下图所示。

3.5.2现场设计

　　 由项目知道，现场有一条1.5公里的隧道与一条2.5公里的隧道，全部采用全线覆盖定位方式，定位精度30CM,定位技术采用UWB定位技术方案。

　　 1.5公里的隧道需要2台就可以，在隧道口500米位置安装一台，隧道口900米装一台，后一台安装在二衬台车上。

　　 2.5公里的隧道需要3台，在隧道口500米位置安装一台，隧道口1400米装一台，距隧道口2200米装一台，后一台安装在二衬台车上。

　　定位基站将采集到进入该区域内的定位卡信号，通过无线网桥传输到后台管理系统中。

经过软件处理，得出各具体信息（如：姓名，距离洞口多远，具体时间）， 同时可把它动态显示（实时）在监控中心的电脑上或隧道外的 LED大屏幕上，并作好备份。管理人员可随时了解隧道中人员的状态。管理者也可以根据电脑上的分布示意图查看某一区域，计算机即会把这一区域的人员情况统计并显示出来。管理者能实时的观察到隧道内工作人员的即时区域位臵，实现隧道内人员定位。另外一旦隧道内发生事故，可根据电脑中的人员定位分布信息马上查出事故地点的人员情况，以便帮助营救人员以准确快速 的方式营救出被困人员。一旦隧道内发生突发情况，隧道内人员可通过所携带的定位仪（识别卡）发出警报。 隧道内人员只要按定位仪上的报警按钮即可发出报警。在监控室的动态显示界面会立即弹出红色报警信号。

定位效果图如下：

.5.3人员定位管理特点  

1) 定位信号能够全线覆盖隧道整个区域。

2) 基站覆盖距离远，单台覆盖600－800米，定位精度30CM以内。

2) 系统能可靠识别静态或≤40Km/h 的移动目标。

3) 单台基站可同时识别 200 张以上的人员标识卡。

4) 人员定位标识卡采用有源工作方式（独立供电），超低能耗设计，一次充电可使用30日左右，可充电 10000 次，并具有欠压指示功能，出现欠压报 警指示后定位卡可以正常工作 3 天。

5) 系统具有强大实用的隧道人员应急救援功能：当隧道内人员遇险时，可触发“求救”按钮，当工人发现隧道事故时，也可通过定位卡按键向监控中心发出对应报警信号，监控中心将 及时报警，并可查询显示是谁、在什么时间、什么地点发出的报警。 

6) 能准确地统计全隧道的人员数量。并且知道该人员距离洞口的实时距离，以及桩号。

7) 可实时跟踪查询、打印当前及某时间段隧道内人员数量、活动轨迹及分 布情况。

8) 基站和人员定位标识卡具有完全独立的发射与接收部件，其核心技术均 由嵌入式微处理器和嵌入式软件组成。

9) 人员定位标识卡采用嵌入式微处理器，在嵌入式软件的控制下，实现编码、解码、通信及信息碰撞处理等功能。

10) 系统软件具有人员标识卡电池管理功能。

11) 自动识别功能：乘车出入的工作人员无需下车，在车辆进入监测区域后， 就可自动完成人员考勤及定位功能。

12) 系统在进行实时数据采集时，可进行记录、显示、查询、编辑、人工录 入、网络通信等。

13) 系统中心站及网络终端可以联网运行, 使网上所有终端在使用权限范围内都能共享监测信息，查询、打印各类数据报表。

14) 报警功能：可以对进入隧道人员限制出入时间及地点，如果超过授权时间会触发报警设备发出警示，以便控制人员迅速做出反映，采取安全措 施。

15) 系统可自动生成人员信息数据库，实现考勤作业的统计与管理等方面的 报表资料，提高管理效益。

3.5.4定位系统功能 

人员实时定位：运用UWB无线脉冲技术实现对人员实时定位的监控。基于实时定位信息，实现人员实时管理。 人员实时定位可提供人员实时位置信息，方便观察其在岗情况，或者方便寻找所需对象；另可对区域进行分类管理，限制未 经授权的人进入危险区域，防止意外事故的发生。

人员考勤：通过给隧道人员佩带定位卡，地面监控人员可在隧道地图实时观测到 所有隧道人员的真实分布情况、数量、姓名，可对人员进行定位，从而可进行人 员考勤管理。

人员轨迹回放：系统通过对采集的数据进行存储，形成了人员历史轨迹数据，该 数据可动画显示人员历史行进路线，其主要作用在于：为已发生的事故提供基础 数据；另一个方便主要是为人员管理提供基础数据，如有无脱岗现象、巡查人员 是否按时巡查等，以提升企业管理效率，提高服务水平。

人员统计：人员定位系统具有数据实时统计功能，可实时统计出人员总数、各区域内人员数量及各班组的人员数量。该功能通过对人员分布的统计分析，为管理者对人员的合理调配提供基础数据。

求救报警：当员工遇到紧急情况时，可按下定位卡上的求救报警按钮，报警信息 可以立刻传送到监控室，并进行声光报警提示，管理人员可根据报警信息及报警位置，迅速做出响应。

隧道建设特殊的施工环境，使得隧道开挖过程中很容易出现工作面突发情况，严重威胁施工人员生命安全，制约建设进度。因此，完善施工人员安全保障体系对于隧道建设来说至关重要。 为提高隧道施工的安全性，不仅需要对工地出入口进行严格管控，在隧道建设现场的各个出入口安装通道控制门禁，避免非施工人员未经登记和授权擅自进入洞内施工现场，杜绝安全隐患。同时，还要进一步加强对现场施工人员的动态管理，通过实时准确统计生产现场作业人员数量和实时追踪作业人员位置，为突发情况制定应急预案提供数据支持，提高突发事故应急救援效率。 但是，在卫星信号覆盖极弱的隧道环境中，如何实现对施工人员的定位呢？ 深耕物联网领域多年，拥有业内领先的厘米级高精度UWB定位技术。与其他无线定位技术相比，UWB定位技术具有定位精度高、功耗低、覆盖距离远、成本适中、多径分辨能力强、穿透能力强、抗干扰能力强、隐蔽性好等优点。在隧道、矿井这一类北斗、 GPS 信号弱的生产场景中，UWB定位技术部署简单且适应性强，不仅可以克服复杂场景中多径和非视距影响，还能实现厘米级精准定位，非常符合复杂场景下对定位技术的要求。

　　人员实时监督：实时查看人员位置、人员数量、人员信息、人员运动轨迹、人员遇突发事情求助、进入危险区域告警信息等； 活动轨迹异常告警：作业人员未按照规定线路进行规范作业，系统触发告警，对接巡检系统可实现智能巡检管理； 高效智能考勤：自动生成考勤数据，实现考勤设备统计和按区域考勤统计等，减少人力成本投入，提高工作效率； 电子围栏：灵活设定电子围栏形状（可添加辅助标记和设置作业区域、危险区域、禁止区域）、报警规则及进出权限，无权限闯入触发报警，确保人员在安全区域活动； 寻呼与撤离：系统可针对性下发寻呼指令，调度施工人员，当有危险发生时，系统可按区域对施工人员下发撤离命令； 报警呼救：意外发生时人员可通过定位标签卡SOS按键向系统发送报警信息，确保及时救援。