隧道精确定位系统项目解决方案设计说明

第一章引言

自十一五以来，我国加大了基础设施建设力度，中国交通建设事业进入了快速发展轨道。尤其在高速公路、铁路、城市轨道方面的建设突飞猛进。在公路、铁路建设方面，道路建设路线逐渐由平原、微丘向山区高原挺进，隧道、桥梁等结构物占线路的比重越来越大，隧道建设工程数量持续增长；在城市轨道建设方面，地铁具有节省土地、减少噪音、减少污染、节省资源等优点，成为各城市解决拥堵、提升城市交通运输能力的重要手段。由于隧道及城市地铁建设的造价高、运营管理相对复杂、施工环境恶劣、事故发生频率较高，常要求对隧道中人员数量进行统计、对施工现场环境进行监控。

目前市场上隧道安全监控系统中都没有与外界直接通话的无线通信系统，在遇到突发事故，如崩塌、涌水涌泥等事故，不能及时向隧道监控室汇报，很容易贻误抢险时机。如果有无线通信系统，施工人员在隧道中工作，可随时将隧道的掘进和安全情况汇报到隧道监控室，便于调度和及时处理突发事故。

当遇到隧道突发事故，对隧道施工人员的抢救缺乏可靠的位置信息，也缺乏语音通信手段，抢险救灾、安全救护的效率仍然不高，效果不理想。由于通信网络不畅，通信手段单一，网络承受能力差，往往造成领导层信息不畅通，指挥不足，数字不准，不利于事故的抢险，极易造成事故损失的扩大。隧道对利用相应的人员跟踪定位设备，全天候对施工人员进行实时自动跟踪和考勤，随时掌握每个员工在隧道的位置及活动轨迹、全隧道人员的位置分布情况等需求迫切。

深圳科技致力于隧道安全建设，通过深入研究我国隧道现状，推出了“隧道安全综合监测系统”。

1.1 系统简介

本系统着重在综合隧道管理各项资源，在保证既定的系统功能正常应用的前提下，利用先进zigbee技术对系统进行整合利用。包含视频监控、人员考勤和实时精确定位管理、人员/车辆门禁系统、LED大屏同步系统等。最大限度的利用资源将隧道工作、管理提升到更搞水平的管理平台上。

1.2 设计原则与依据

总体设计原则

总体以客户的需求为基本原则，并充分结合现有成熟完善的技术进行设计。

隧道综合应用系统是一个涉及视频监控技术、传感技术、LED显示技术、射频识别技术等多方面领域的先进技术，因此总体方案设计必须具有可靠性、安全性、先进性、灵活扩充性、经济实用性、操作和维护的方便性，更要具有前瞻性的建设全局统一管理的平台。

在规划设计过程中，系统设计以保障安全生产、提高企业效率，提升企业管理品质为目标，以高质量服务管理者和使用者为基本原则和设计思路。

系统设计原则

首先根据企业实际需要结合隧道区域现场具体情况，放置一定数量的信息传输分站，形成系统的传输主干网络。然后根据企业实际需要布置读卡主站（用于人员定位），典型情况下每隔800米布置一台读卡主站，可保证网络覆盖范围内无线手机及人员定位卡。典型情况下在隧道入口及锚喷面附近各放一台通信基站，可保证网络覆盖范围内无线通信；在隧道口附近放置一个读卡主站，可实现精确考勤管理，在隧道内放置读卡主站，可实现精确定位。

为需要定位的人员佩带一个定位卡，当人员进入隧道以后，只要在隧道网络覆盖范围内，在任何时刻任意一点，基站都可以感应到信号，并上传到信息工作站，经过软件处理，得出各具体信息（如：是谁，在哪个位置，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。监管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置，实现隧道内人员精确定位。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。

另外，系统还具有以下特性：

先进性：系统硬件应具有先进性,避免短期内因技术陈旧造成整个系统性能不高或者过早淘汰。

可靠性：在充分考虑先进性的同时,硬件系统应立足于用户对整个系统的具体需求，应优先选择先进、适用、成熟的技术，最大限度地发挥投资效益。

开放性：计算机网络选择和相关产品的选择要以先进性和适用性为基础,同时考虑兼容性。

扩充性：系统数据采集设备采用模块化结构和总线通信方式，在系统规模扩展时，不需较大的改造，增加相应的模块即可。

设计依据标准

设计标准、依据严格遵守国家或部委或地方相关的执行标准

Q/YRKJ001-2009 科技隧道、煤矿人员管理系统企业标准

Q/YRKJ006-2009 科技隧道、矿用无线通信系统企业标准

GB4208-2008 外壳防护等级（IP代码）

GB/T191-2008 包装储运图示标志

GB/T 2423.1-2001 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：低温

GB/T 2423.2-2001 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B：高温

GB/T 2423.4-2008电工电子产品环境试验第2部分: 试验方法试验Db 交变湿热（12h ＋12h循环）

GB/T 2423.5-1995 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ea和导则：冲击GB/T 2423.8-1995 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ed：自由跌落

GB/T 2423.10-2008 电工电子产品环境试验第2部分: 试验方法试验Fc: 振动(正弦) GB/T10111-2008 随机数的产生及其在产品质量抽样检验中的应用程序

GB/T2829-2002 周期检验计数抽样程序及表(适用于对生产过程稳定性的检验)

GB/T 9969-2008 工业产品使用说明书总则

AQ1043-2007 本安产品安全标志标识

MT209-90 煤矿通讯、检测、控制用电工电子产品通用技术要求

MT210-90 煤矿通信、检测、控制用电工电子产品基本试验方法

MT/T286-92 煤矿通信、自动化产品型号编制方法和管理方法

MT 1007-2006 本安信息传输接口

MT 1005-2006 本安基站

MT/T 772-1998 煤矿监控系统主要性能测试方法

MT/T899-2000 矿用信息传输装置

第二章系统组成及工作原理

2.1 系统组成

隧道综合监测系统主要有人员考勤和精确定位管理系统、人员/车辆门禁系统、LED同步显