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          隧道人員定位管理解決方案


          1. 目前隧道施工期間安全的需求和問題

          1.1. 隧道施工環境描述

           

          隨著經濟飛速發展,交通領域基礎建設日益繁榮。高速公路、高速鐵路運營里程快速增長,隨著建設水平的提高,越來越多的大型機械、先進設備投入使用,整個行業對于施工期間安全尤其是人員及設備的安全重視程度越來越高。

          隧道施工環境屬于地下狹窄空間施工,不定時進行爆破的危險行業,加之具有施工設備大型化、施工人員密集化、工藝復雜等特點,具有極大的危險性。

          如何加強管控,降低危險事故發生的概率,一直是隧道施工中的關鍵性問題。

           

          1.2. 隧道施工安全存在的問題

           

          1) 安全隱患高

           

          工程地質及水文地質的復雜性;

           

          工程建設周邊環境(建筑物、道路和管線等)的復雜性; 施工人員施工操作不當。

          2) 難定人

           

          人員實際位置無法實時掌握,到崗時間無法準確獲知,管控效率很難得到提升。

           

          3) 難巡檢

           

          傳統的巡檢方式難以滿足施工過程中逐一環節檢查確認。

           

          4) 難保障

           

          由于施工環境深處地下,當發生事故或發生情況后,難以判斷人員的具體位置。

           

          如何改變目前化工業企業對現場工作人員、資產落后的管理模式,如何實現管理的現代化、信息化已成為整個行業重點關心的問題。而通過對人員的精確定位,可以為后期精細化管理提供基礎數據。

          1.3. 項目的目的和意義

           

          推動面向現場人員及大型設備的安全監管系統,建立一整套完備的具有智能監控管理、報警、現場人員的實時定位、追蹤等功能的人員定位系統,必將大幅度的提升隧道施工安全性和管理效率,降低安全隱患、減少安全事故的發生,同時還可以與現有的系統有效的集成


          并進行多方面功能擴展,完善整個監控管理系統的功能,有效地增強系統的安全性,真正意義上實現現場施工人員的實時安全監控。

           

           

          2. 目前的定位技術狀況

           

          與戶外空曠環境相比,隧道內環境要復雜的多,由于 GPS 技術在該環境中無法工作。為此,針對不同的裝置區定位需求存在著多種解決方案,他們主要采用的技術手段包括以下幾種:

          2.1. Wi-Fi 技術

           

          Wi-Fi 定位應用采用在區域內安置無線基站,根據待定位 Wi-Fi 設備的信號特征,結合無線基站的拓撲結構,綜合確定待定位 Wi-Fi 設備的坐標。Wi-Fi 定位技術便于利用現有的無線設備實現定位功能,但由于 Wi-Fi 的安全性較差,功耗較高,頻譜資源已趨近飽和,因此,不利于終端設備的長期攜帶和大規模應用。

          2.2. 射頻識別技術

           

          它是利用電磁感應原理,通過無線激發近距離無線標簽,實現信息讀取的技術。射頻識別距離從幾厘米到十幾米。RFID 用于人員定位的典型應用來自人員考勤系統的拓展,主要進行人員是否存在于某個區域的辨識,不能做到實時跟蹤,并且定位應用還沒有標準的網絡體系,因此,網絡建立成本和建立難度較大。

          2.3. UWB

           

          UWB(Ultra Wideband)是一種無載波通信技術,利用納秒至微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據。UWB 調制采用脈沖寬度在 ns 級的快速上升和下降脈沖,脈沖覆蓋的頻譜從直流至

          GHz,不需常規窄帶調制所需的 RF 頻率變換,脈沖成型后可直接送至天線發射。頻譜形狀可通過甚窄持續單脈沖形狀和天線負載特征來調整。UWB 信號的輻射非常低,通常只有手機輻射的千分之一,因此在工業上應用時,其不存在對其他儀器儀表的干擾問題。

           

           

          3. 需求分解

          3.1. 區域內統計功能

           

          掘進段人員數量統計。由于掘進段需進行爆破且不定時推進,不適宜安裝定位設備,故需要在二襯段實時定位的同時進行進入統計,以判斷在爆破過程中是否人員后撤至安全區


          域。

           

          要求:精確統計區域內人員數量,無線覆蓋。

           

          3.2. 應用場景框圖

           

           

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          3.3. 精確一維定位

           

          標準一維定位;洞口、空壓機、二襯區域進行一維定位,實時得到人員的位置。

           

          3.4. 安裝要求

           

          由于裝置區域不斷推進,因此要求該系統具有結構靈活、網絡易于建立和維護。

           

          3.5. 自動報警

           

          發現被定位的目標進入危險區域或授權目標長時在危險區域固定不動的時候,設備進行自動告警,并將告警數據回傳至后臺。

          3.6. 特殊區域

           

          二襯區域臺車會不定期推進,基站間距離不斷變化,需支持基站位置自標定。

           

          3.7. 軟件功能要求

           

          主要功能包括:區域人數分析、人員位置坐標、人員歷史軌跡回放、報警記錄等功能;

           

          3.8. 系統要求

           

          由于系統為安全生產管理提供數據支撐,因此要求 7*24h 不間斷工作。

           

          3.9. Redbat 系統組成

           

          3.9.1. 系統組成

           

          系統主要由計算服務器、定位基站、5G 路由可選、人員標簽、車輛標簽組成。


          3.9.2. 系統框圖

           

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          3.9.3. 系統功能實時監控

          隧道地圖實時顯示隧道內全貌,監控人員可以通過軟件界面隨時掌握每位施工/巡檢人員的實際位置和數量。

          軌跡跟蹤

           

          可對人員活動路線進行跟蹤,實時描繪出歷史運行軌跡,并可以對歷史軌跡進行回放,掌握詳細的前進路線和時間,在進行救援或者事故分析時有著極大的作用。

          告警上傳

           

          當施工/巡檢人員遇到危險情況時,可按下標簽上的 SOS 報警,監控人員迅速鎖定事故地點, 為實施救援提供有力支持。

          告警下發

           

          監控人員在遇到緊急情況時,可以在指揮撤離時發出緊急指令提示人員撤離。人員在進入告警區域時,標簽會震動提示人員遠離此區域。

          人員考勤

           

          可對人員進行考勤統計,并且能夠根據工種,班組等進行分類歸納統計,統計結果詳細準確。統計的結果還可以保存為 Excel 表格并打印報表,還可以與其他管理系統無縫結合,便于管理

          3.10. 系統優點

           

          3.10.1. 省錢---提高工作效率

           

          采用本系統可儲存和識別專職巡檢人員的所有身份信息,并對其在某個操作區的進出時間準確記錄保存,方便于管理人員統計和抽查監督,真正達到有理可循,有據可查的效果, 極大程度上提升了企業對人的安全管理效率。

          3.10.2. 省力---提高管理水平

           

          標準化科學統一管理,保障人和設備的自動化、規范化、標準化生產和運行,從而提高人員素質和管理水平。

          3.10.3. 省心 提高生產安全性

           

          因此“管好”人是避免化工安全事故的首要任務。通過對標簽的分類管理,準確把握每一個人每一臺車的實時動態。

          3.10.4. 省時 提高快速反應性

           

          發生安全事故時,可根據人員定位系統迅速找到最近救援洞口,第一時間組織救援疏散,


          全力降低安全事故損失。

           

           

           

          4. 設備參數及規格

          4.1. 室外型基站

           

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          DY-U3200B 是一款由上海篤一物聯研究設計的定位基站,可以支持 ToF/TDoA 種定位方法,也支持無線精確測距。該設備為 UWB 高功率設備,在視距模式下,工作距離超過 300 米。主要應用在遠距離,高精度定位,可以應用在隧道、管廊等領域。

          該設備采用有線回傳的方式,通過交換機可以連接到計算引擎。

           

          DY-U3200B  通過網口進行供電,支持標準的 802.3af/at PoE 供電,可以通過 PoE 交換機集中管理,同時設備安裝在室外,產品支持防雷設計,但安裝是必須要有可靠的接地措施。

          DY-U3200B  設備支持溫度范圍達到-40~80 攝氏度?梢酝ㄟ^支架安裝。

           

           

          4.1.1. 主要特征

           

          1. 802.15.4a UWB 無線

           

          2. 高功率,視距工作距離 500

           

          3. 外置全向高增益天線

           

          4. 802.3 af/at PoE 供電


          4.1.2. 產品圖片

           

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          DY-U3200B

           

          4.2. 人員定位標簽 UT-207H

           

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           DY-T6500S上海篤一物聯基于 UWB 技術開發的高精度高功率安全帽定位標簽,該標簽支持頭盔佩戴方式。支持TDoA 和 ToF 兩種定位方式。該標簽主要用于特殊場景的人員定位。

          4.2.1. 主要特征

           

          4. 802.15.4a UWB 無線

           

          5. 高功率,視距傳輸 100 

           

          6. 內置板載天線

           

          7. 可充電鋰電池

           

          8. SoS 按鍵


          4.2.2. 產品圖片

           

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          DY-T6500S

           

           

          4.3. 人員定位標簽 DY-T6500A

           

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          DY-T6500A上海篤一物聯基于 UWB 技術開發的高精度定位標簽,該標簽支持掛繩、資產粘貼等多種佩戴方式。

          支持 TDoA 和 ToF 兩種定位方式。

           

          4.3.1. 主要特征

           

          1. 802.15.4a UWB 無線

           

          2. 高功率,視距傳輸 300 

           

          3. 內置板載天線

           

          4. 可充電鋰電池

           

          4.3.2. 產品圖片

           

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          4.4. 篤一的優勢

           

          更為豐富的硬件選擇

           

          上海篤一物聯提供給客戶的硬件全系列產品均兼容于 高精度定位系統。無論是成熟產品, 標準模塊,客制化模塊等等,都可以用 高精度系統實現定位功能。

          更符合應用的產品組合

           

          對于不同的應用場景,篤一團隊會在充分認知項目應用的基礎上給客戶提供更準確,更合適的產品組合。

          更多的應用領域

           

          篤一物聯 現已普遍用于石化、大型電廠、工廠車間、倉庫管理、隧道建設、機器人導航、無人機編隊、公安司法、展廳展館等等。

          更良好的開發支持

           

          上述如此多的應用更好地證明了 篤一物聯對于應用層開發的良好支持。

           

          更專業的技術和服務團隊

           

          篤一物聯團隊能為客戶提供最為專業的 UWB 技術服務、方案評估、開發設計、項目支持等。

           


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