隧道人員定位管理系統

北京新銳科創科技有限公司

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目  錄

1 概述 3

2 設計依據 3

3 系統結構組成 4

3.1 系統組成 4

3.2 系統架構 5

4 系統設備分布 6

5 系統功能及特點 7

5.1 系統功能 7

5.1.1人員實時定位功能 8

5.1.2緊急報警功能 8

5.1.3人員歷史軌跡查詢 9

5.1.4區域報警功能 9

5.1.5人員考勤功能 10

5.1.6 視頻聯動功能 10

5.1.7有毒有害氣體監測 11

5.1.8集成門禁、閘機一卡通功能 11

5.2 系統特點 11

5.3 定位設備介紹 12

5.3.1 隧道通信網關 12

5.3.2 隧道定位微基站 13

5.3.3 定位識別卡 15

5.3.4 系統管理軟件 16

6 系統安裝及施工 17

6.1 貨物準備 17

6.2 人員安排 17

6.3 施工前人員培訓 17

6.4 工程職責界面表 17

7 技術培訓 18

7.1 培訓內容及計劃 18

7.2 培訓時間安排 18

7.3 培訓項目 19

7.4 培訓內容 19

8 售后服務 19

9 項目案例 20

10 公司介紹 20

1 概述

安全生產事關人民群眾的生命和財產安全，各級政府一貫高度重視工程建設安全生產問題，并采取一系列措施不斷加強安全生產工作。如何改變目前隧道施工過程安全管理落后的管理模式，實現管理的現代化、信息化成為管理者研究的重要課題。因此，借助以災害預防、事故救助、電子信息化等先進的管理手段是隧道安全施工管理的必然選擇。北京新銳科創科技有限公司根據隧道安全生產管理的需要研發的隧道人員考勤定位及安全監測管理系統為隧道安全生產管理提供了嶄新的安全管理理念。

隧道人員定位管理系統是在ZigBee技術的基礎上，結合先進的通信、計算機及網絡技術成功研發的綜合管理平臺。系統是集隧道人員考勤定位，傳感器數據采集預警、無線語音通信等功能于一體，也是國內技術領先、運行穩定、設計專業化的隧道監測系統。使管理人員能夠隨時掌握施工現場人員、設備的分布狀況和每個人員和設備的運動軌跡，便于進行更加合理的調度管理。當事故發生時，救援人員也可根據隧道人員考勤定位及安全監測管理系統所提供的數據、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。這一科技成果的實現，將為隧道建設的安全生產和日常管理再上新臺階提供有力保障。

2 設計依據

• 實現直觀的、實時的現場施工畫面數字化管理。
• 實現隧道生產作業人員進出的有效識別，實現施工人員分布的可視化，并使系統管理充分人性化、信息化和高度自動化。
• 為管理人員提供考勤作業、人員進出限制等多方面的信息查詢。
• 一旦發生安全事故，通過該系統立刻可以知道隧道作業面工作人員的數量，被困人員的位置，保證搶險救災和安全救護工作的高效運作。
• 系統設計的安全性、可擴容性、易維護性和易操作性。
• 標準化：監控系統可以實現數據在網絡上的傳輸和共享。本系統采用的產品均遵循標準協議和傳輸標準的要求。
• 穩定可靠性原則：系統的穩定、可靠性是系統的重要指標，直接影響系統的各項功能的發揮和系統壽命。因此從系統設計到設備選型，都應遵守這一原則。我們的方案在充分考慮用戶實際情況的基礎上，所有系統中的硬件設備均經過嚴格測試使用，減少了環境因素造成故障的可能性。設備選用國際知名品牌，技術采用國標領先、穩定的新技術。比如無線設備我們選用IEEE802.11標準的無線設備，實踐證明，它抗干擾性、傳輸穩定性要明顯優于其它無線傳輸設備，有力的保障了這一點。
• 易用性和先進性結合原則：充分利用當代先進的技術和手段，建成一套先進實用的監控系統，是我們這次設計的根本目的。軟件使用界面良好，用戶安裝相應軟件后就可進行實現監控，實現智能控制，不用單獨設置。因此，從用戶角度出發，特別注重系統的易用、方便和直觀，強調系統的綜合能力和總體性能。

3 系統結構組成

3.1 系統組成

新銳科創隧道人員定位系統主要由定位設備和定位系統軟件兩大部分組成。

主要包括監控服務器主機、客戶端電腦、通信網關、定位微基站、定位識別卡、LED顯示大屏、GIS監控軟件等組成。

系統容量：基站容量256臺，識別卡20000張以上；

3.2 系統架構

系統具有極大的靈活性，有多種組網方式，可以根據各隧道的實際情況和用戶的需要，選擇不同的組網方式，構建成不同的系統架構，從而滿足不同規模用戶的要求。

系統可以采用以太網進行通信連接。以太網可以是光纖，也可以是無線網橋。新銳科創通信網關可以直接通過網線進行通信，通過以太網與監控室進行通信。通信網關和無線基站直接可以通過無線連接，無需布線，施工方便，系統穩定。

以太網結構示意圖

4 系統設備分布

人員定位系統基站的布置原則是：根據現場情況，結合客戶需求，遵循節約成本，易于施工，合理布置基站。本方案采用網絡基站，直接通過網線連接。基站布置樣圖如下圖所示，網絡基站用來構成人員定位系統，用來接收人員識別卡的信息，采集器用來監控環境數據，用來監控一氧化碳和風速。

5 系統功能及特點

5.1 系統功能

新銳科創隧道人員定位系統軟件采用GIS技術，可以根實際情況，對隧道施工人員進行實時定位，顯示人員的實際位置，設置高級區域限制及移動方案，并記錄，方便歷史查詢，方便管理。同時提供了在應急或事故發生后的歷史數據保存查看的功能。極大的提升了事故搶救的工作效率。

系統的主架構分兩部分：系統服務器端軟件和系統客戶端軟件。服務器端軟件用來收集來自現場的基站和識別卡的數據。客戶端用來顯示服務器端收集上來的數據。整個系統需要有一個服務器端，可以有多個客戶端。

新銳科創隧道人員定位系統主界面

5.1.1人員實時定位功能

1) 查看任一時間洞內某個地點作業人員人數，作業人員人數具體信息；

2) 查詢一個或多個人員現在的洞內實際位置；

3) 記錄有關人員在任一地點的到/離時間和總工作時間等一系列信息，可以督促和落實重要巡查人員是否按時、到點的進行實地查看，或進行各項數據的檢測和處理，從根本上盡量杜絕因人為因素而造成的相關事故；

4) 實現多點共享供多個領導同時在不同地點查看。

人員實時定位界面

5.1.2緊急報警功能

當隧道內工作人員遇到身體不適、緊急狀況等危機人身安全的情況時，可按下定位標簽上的緊急呼叫按鈕，及時向管控中心發送報警指令并對事發狀況進行緊急處理。

緊急呼救報警界面

5.1.3人員歷史軌跡查詢

  可查找某個人在某個時間段內所經歷的路徑，并在圖中畫出線路軌跡。

歷史軌跡查詢界面

5.1.4區域報警功能

可劃定特殊區域，人員進入、離開、滯留時間過久等情況下，都會提前發送報警給中控中心，提前做出處理。

區域報警功能界面

5.1.5人員考勤功能

  可對出入洞口工作人員進行統計，實現工作人員考勤記錄，建立人員出入隧道的各種信息報表（如：進出洞時間報表、出勤月報表、加班報表、缺勤報表等等）。

5.1.6 視頻聯動功能

系統接口支持主流視頻品牌，系統接受到隧道內人員報警后，可直接查看器報警位置附近的監控信息，及時掌控事發地點狀況，做出下一步工作批示。

視頻聯動功能界面

5.1.7有毒有害氣體監測

在特定危險區域安裝有毒有害氣體監測設備，可實時查看監測的氣體數值，一旦超標，可及時通知其附近工作人員撤離。

氣體檢測功能界面

5.1.8集成門禁、閘機一卡通功能

新銳科創定位識別卡內部集成一卡通芯片，支持市場上主流的一卡通技術，工人只需要攜帶一張卡即可實現人員定位、移動報警和門禁、梯控等功能；

5.2 系統特點

• 功耗低：系統采用2.4GHZ芯片，采用ZigBee技術，一體化的電路設計，功耗低，識別卡采用可更換電池，單個電池可持續工作6個月以上。
• 零漏讀：用獨特的數據處理技術，準確快速的識別卡，有效的解決了同頻干擾問題，解決了同一時間卡量太多，讀卡器數據沖突造成錯讀、漏讀識別卡而導致的考勤定位不精確和人員統計不準確的問題。
• 施工方便：無線傳輸，無需布線
• 多種組網方式：系統提供多種可選擇的組網方式，可以直接通過總線傳輸方式聯網；可以通過網絡加ZigBee無線方式（推薦），可以通過光纖+總線傳輸方式聯網；可以通過工業以太網+現場總線的方式聯網。
• 定位精度高：區域定位精度5-10m，精確定位精度3-5m。

5.3 定位設備介紹

5.3.1 隧道通信網關

隧道通信網關是新銳科創科技有限公司基于ZigBee IEEE 802.15.4 協議開發的一款新型產品。它以中央處理器ARM407為數據處理中心，外圍包括12V供電電路部分，網口傳輸電路部分，ZigBee無線收發數據模塊。除此之外，還預留有以太網（Power Over Ethernet) POE供電功能的擴展通道。是一款功能強大，性能穩定，外觀精細的產品。

5.3.1.1 主要功能

1) 實現以太網與無線ZigBee模塊之間的數據轉換、處理及中繼通信；

2) 可下轄ZigBee無線/有線基站（室內微基站）和ZigBee終端設備（定位識別卡）；

3) 實現主動索取微基站和被動接受服務器連接；

4) 具備中繼路由和終端設備功能；

5) 采用直流12V電壓供電，低功耗，安全；

5.3.1.2 產品主要參數

1) 工作電壓：DC12V；

2) 防爆等級：ExdIICT4/ExTD A21IP65T80℃

3) 無線頻率：2.4GHz；

4) 通信方式：TCP/IP,2.4G無線

5) 識別角度：全向型

6) 數據接口：RJ45或GPRS,

7) 頻率范圍：2.405GHz - 2.480GHz,

8) 發射功率：25dBm

9) 接收靈敏度：-94 dbm,

10) 天線連接：內置SMA天線,

11) 識別能力：單基站同時識別250張；

12) 通信距離：單點通信100-200米；

13) 外殼材質：鑄鋁合金；    

14) 環境溫度：-25℃～+60℃；

15) 配件：220V轉12V 適配器，安裝底座；

16) 設備尺寸：200*200*90mm

5.3.2 隧道定位微基站

隧道微基站室內微基站是新銳科創研發的一種具有強大的網絡傳輸能力和負載能力新型定位產品，同時具備廣泛的設備兼容性。是本公司新一代的低成本，低功耗，傳輸高效，性能穩定的ZigBee通信定位產品。

5.3.2.1 主要功能

1) 采用高性能ZigBee模塊，工作穩定，抗干擾能力強，傳輸距離遠；

2) 超低功耗設計，采用低功耗處理器及相應的休眠處理方式，最大限度的降低功耗；

3) 整體設計為模塊化設計，結構清晰，避免相互影響，更方便后續的功能升級及擴展；

4) 網絡工作方式簡單易用，上電即可自行組網，支持MESH網絡模式；

5) 集考勤，定位，通信等功能為一體，數據傳輸精確度高達95%以上；

6) 內部器件均采用堅固耐用的工業級標準器件，性能穩定，安全可靠；

5.3.2.2 產品主要參數

1) 工作電壓：DC12V；

2) 防爆等級：ExdIICT4/ExTD A21IP65T80℃

3) 無線頻率：2.4GHz；

4) 通信方式：TCP/IP,2.4G無線

5) 識別角度：全向型

6) 數據接口：RJ45或GPRS,

7) 頻率范圍：2.405GHz - 2.480GHz,

8) 發射功率：25dBm

9) 接收靈敏度：-94 dbm,

10) 天線連接：內置SMA天線,

11) 識別能力：單基站同時識別250張；

12) 通信距離：單點通信100-200米；

13) 外殼材質：鑄鋁合金；    

14) 環境溫度：-25℃～+60℃；

15) 配件：220V轉12V 適配器，安裝底座；

16) 設備尺寸：200*200*90mm

5.3.3 定位識別卡

新銳科創XR-ZB1001帽卡識別卡可以實現人員定位、發送/接收呼救信息、人員緊急情況報警、電池電量不足報警等功能。該卡性能穩定，操作維護簡單，信號傳輸能力強，便于人員攜帶。

5.3.3.1 主要功能

1) 實現識別卡與室內無線ZigBee微基站之間的實時數據傳輸通訊；

2) 性能穩定，數據傳輸率達100%；

3) 操作維護簡單，電池壽命達1.5-2年；

4) 兼容性強，可集成一卡通、門禁等功能；

5.3.3.2 產品主要參數

• 識別距離：0～ 150米；
• LED指示燈：1個，運行狀態、報警提示；
• 識別速度：80公里/小時；
• 識別能力：具備300張/秒的防沖突能力；
• 識別方式：內置全向天線；
• 工作頻段：2.4G無線；
• 外殼材質：ABS工業塑料；
• 佩戴方式：胸前佩戴，鑰匙鏈佩戴；
• 電池續航時間：1.5-2年；
• 外殼尺寸：90*65*5.5mm

5.3.4 系統管理軟件

系統軟件采用GIS技術，可以根實際情況，對人員或者車輛進行定位，顯示人員的實際位置，設置高級區域限制及移動方案，并記錄，方便歷史查詢，方便管理。同時提供了在應急或事故發生后的歷史數據保存查看的功能。極大的提升了事故搶救的工作效率。

系統的主架構分兩部分：系統服務器端軟件和系統客戶端軟件。服務器端軟件用來收集來自現場的基站和識別卡的數據。客戶端用來顯示服務器端收集上來的數據。整個系統需要有一個服務器端，可以有多個客戶端。

新銳科創隧道人員定位系統主界面

6 系統安裝及施工

6.1 貨物準備

依據合同清單，做好備貨準備，督促各職能部門積極做好合同貨物的采購與儲備；接貨、驗貨：協調甲方負責人準備貨物存放地，組織驗貨人員進行驗貨入庫；積極準備工程中的輔助材料，使用工具等，確保工程順利實施。

6.2 人員安排

甲方與廠家共同成立項目組，設項目經理1名、技術工程師1名，甲方負責人1名，甲方技術工人6名，各成員分工情況如下：項目經理：主要負責工程的全面組織、協調工作；識別分站勘測、安裝督導、軟件調試。技術工程師：主要負責系統調試、識別卡登記發放、資料整理；識別分站勘測、安裝督導、軟件調試。甲方負責人：主要負責甲方人員的工作分配，協調廠家人員施工過程中需要處理的問題等，貨物的存放領取等。甲方需提供6名技工人員：主要實施電纜的敷設，設備的安裝，接線盒的安裝、接線。

6.3 施工前人員培訓

為了使項目能高質量的實施，在施工前必須對甲方參與人員進行統一的、系統的培訓，甲方對施工安全做一次培訓，協調好各方在施工中的責任。

6.4 工程職責界面表

表7.1 工程職責界面表

7 技術培訓

為了使整個工程能更好的使用，我公司制定了相應的培訓計劃。

7.1 培訓內容及計劃

現場工程師結合隧道上現場情況對隧道方相關人員進行培訓。隧道方安排相關人員到我公司，系統、全面學習系統原理，使用、維護等內容。

7.2 培訓時間安排

在項目安裝完畢后，對負責該項目的技術人員進行培訓。

7.3 培訓項目

理論的培訓，包括整個系統的原理、用到的技術進行培訓。實踐培訓，操作過程要注意的問題，緊急處理培訓。維護培訓，要不定期的對系統進行維護，培訓他如何維護。

7.4 培訓內容

系統安裝， Windows XP /SQL2005的安裝和基本系統使用，詳細操作說明。系統的登錄登錄流程，在進入系統前要登錄，系統的考勤，講術考勤的功能，及如何操作實現，具體有上下班設置，考勤統計，如何查詢，修改，添加，人員定位讀卡器信息如何寫入，如何添加，如何修改。如何對行走路線的查詢。

8 售后服務

• 產品質量保障：設備出廠前，所有設備經搭建模擬現場環境測試后，達到要求后方可出廠，每件設備有唯一的SN號，建立了質量跟蹤制度。
• 服務人員組織：設備售出后，公司將由售后服務部工程師始終與用戶保持密切的聯系，跟蹤合同設備使用情況，回訪用戶，如果出現問題，有專門的工程師協助分析、解決設備出現的故障。售后服務中心配備專業的技術人員，先進的維修檢測儀器，并儲備有備品、備件。售后服務包括產品的維修、維護；系統運行支持及軟件升級等。公司為客戶提供7×24小時技術服務。
• 試運行服務：設備安裝完畢，調試開通后，即進入試運行期。在此期間，我公司將派技術人員對系統功能、設備運行狀態進行不斷的巡回檢測，指導用戶進行維護管理。對試運行期間出現的各種問題，我公司將及時在現場解決，對故障設備及時更換。
• 保修期內服務：公司保證對設備提供自驗收之日起12個月的保修。在保修期內，公司提供24小時技術服務。我公司保證所提供設備的材料、設計和工藝無故障缺陷。

9 項目案例

• 河北承德承赤高速隧道考勤系統（中鐵一局）
• 京張高鐵清華園隧道（中鐵十四局）
• 山西大運高速雁門關隧道考勤系統（中鐵十七局）
• 甘肅天互公路定位考勤系統（中鐵二十局）
• 河北承德姚家灣子隧道定位考勤系統（中鐵四局）
• 浙江柔極嶺隧道人員定位考勤系統

10 公司介紹  

北京新銳科創科技有限公司是國內高精度無線定位研發、生產企業，公司集研發、生產、銷售和服務于 一體，在日益激烈的市場競爭中成為同行業的佼佼者。企業由底層數據傳輸、軟件架構專家等一批行業專家組成，新銳科創科技為行業合作伙伴提供自底層模塊到產品及軟件接口的完整解決方案。公司開發出訪客人員定位系統、老年公寓人員定位系統、智慧社區人員定位系統、工廠人員安全管理系統等安全管理解決方案在全國百余個項目中推廣。

實力造就品牌，實力提升高度。新銳科創矢志不渝地專注于無線定位技術的研究、開發、生產和銷售。對市場敏銳的洞察、對需求迅速的響應、對客戶盡心的服務以及對技術不斷的創新使新銳科創一直成功地走在行業的前列。發展無線定位技術、推動安全管理，是公司肩負的歷史使命。