隧道人员定位管理系统

北京新锐科创科技有限公司

2017年9月26日

目  录

1 概述 3

2 设计依据 3

3 系统结构组成 4

3.1 系统组成 4

3.2 系统架构 5

4 系统设备分布 6

5 系统功能及特点 7

5.1 系统功能 7

5.1.1人员实时定位功能 8

5.1.2紧急报警功能 8

5.1.3人员历史轨迹查询 9

5.1.4区域报警功能 9

5.1.5人员考勤功能 10

5.1.6 视频联动功能 10

5.1.7有毒有害气体监测 11

5.1.8集成门禁、闸机一卡通功能 11

5.2 系统特点 11

5.3 定位设备介绍 12

5.3.1 隧道通信网关 12

5.3.2 隧道定位微基站 13

5.3.3 定位识别卡 15

5.3.4 系统管理软件 16

6 系统安装及施工 17

6.1 货物准备 17

6.2 人员安排 17

6.3 施工前人员培训 17

6.4 工程职责界面表 17

7 技术培训 18

7.1 培训内容及计划 18

7.2 培训时间安排 18

7.3 培训项目 19

7.4 培训内容 19

8 售后服务 19

9 项目案例 20

10 公司介绍 20

1 概述

安全生产事关人民群众的生命和财产安全，各级政府一贯高度重视工程建设安全生产问题，并采取一系列措施不断加强安全生产工作。如何改变目前隧道施工过程安全管理落后的管理模式，实现管理的现代化、信息化成为管理者研究的重要课题。因此，借助以灾害预防、事故救助、电子信息化等先进的管理手段是隧道安全施工管理的必然选择。北京新锐科创科技有限公司根据隧道安全生产管理的需要研发的隧道人员考勤定位及安全监测管理系统为隧道安全生产管理提供了崭新的安全管理理念。

隧道人员定位管理系统是在ZigBee技术的基础上，结合先进的通信、计算机及网络技术成功研发的综合管理平台。系统是集隧道人员考勤定位，传感器数据采集预警、无线语音通信等功能于一体，也是国内技术领先、运行稳定、设计专业化的隧道监测系统。使管理人员能够随时掌握施工现场人员、设备的分布状况和每个人员和设备的运动轨迹，便于进行更加合理的调度管理。当事故发生时，救援人员也可根据隧道人员考勤定位及安全监测管理系统所提供的数据、图形，迅速了解有关人员的位置情况，及时采取相应的救援措施，提高应急救援工作的效率。这一科技成果的实现，将为隧道建设的安全生产和日常管理再上新台阶提供有力保障。

2 设计依据

1) 实现直观的、实时的现场施工画面数字化管理。

2) 实现隧道生产作业人员进出的有效识别，实现施工人员分布的可视化，并使系统管理充分人性化、信息化和高度自动化。

3) 为管理人员提供考勤作业、人员进出限制等多方面的信息查询。

4) 一旦发生安全事故，通过该系统立刻可以知道隧道作业面工作人员的数量，被困人员的位置，保证抢险救灾和安全救护工作的高效运作。

5) 系统设计的安全性、可扩容性、易维护性和易操作性。

6) 标准化：监控系统可以实现数据在网络上的传输和共享。本系统采用的产品均遵循标准协议和传输标准的要求。

7) 稳定可靠性原则：系统的稳定、可靠性是系统的重要指标，直接影响系统的各项功能的发挥和系统寿命。因此从系统设计到设备选型，都应遵守这一原则。我们的方案在充分考虑用户实际情况的基础上，所有系统中的硬件设备均经过严格测试使用，减少了环境因素造成故障的可能性。设备选用国际知名品牌，技术采用国标领先、稳定的新技术。比如无线设备我们选用IEEE802.11标准的无线设备，实践证明，它抗干扰性、传输稳定性要明显优于其它无线传输设备，有力的保障了这一点。

8) 易用性和先进性结合原则：充分利用当代先进的技术和手段，建成一套先进实用的监控系统，是我们这次设计的根本目的。软件使用界面良好，用户安装相应软件后就可进行实现监控，实现智能控制，不用单独设置。因此，从用户角度出发，特别注重系统的易用、方便和直观，强调系统的综合能力和总体性能。

3 系统结构组成

3.1 系统组成

新锐科创隧道人员定位系统主要由定位设备和定位系统软件两大部分组成。

主要包括监控服务器主机、客户端电脑、通信网关、定位微基站、定位识别卡、LED显示大屏、GIS监控软件等组成。

系统容量：基站容量256台，识别卡20000张以上；

3.2 系统架构

系统具有极大的灵活性，有多种组网方式，可以根据各隧道的实际情况和用户的需要，选择不同的组网方式，构建成不同的系统架构，从而满足不同规模用户的要求。

系统可以采用以太网进行通信连接。以太网可以是光纤，也可以是无线网桥。新锐科创通信网关可以直接通过网线进行通信，通过以太网与监控室进行通信。通信网关和无线基站直接可以通过无线连接，无需布线，施工方便，系统稳定。

以太网结构示意图

4 系统设备分布

人员定位系统基站的布置原则是：根据现场情况，结合客户需求，遵循节约成本，易于施工，合理布置基站。本方案采用网络基站，直接通过网线连接。基站布置样图如下图所示，网络基站用来构成人员定位系统，用来接收人员识别卡的信息，采集器用来监控环境数据，用来监控一氧化碳和风速。

5 系统功能及特点

5.1 系统功能

新锐科创隧道人员定位系统软件采用GIS技术，可以根实际情况，对隧道施工人员进行实时定位，显示人员的实际位置，设置高级区域限制及移动方案，并记录，方便历史查询，方便管理。同时提供了在应急或事故发生后的历史数据保存查看的功能。极大的提升了事故抢救的工作效率。

系统的主架构分两部分：系统服务器端软件和系统客户端软件。服务器端软件用来收集来自现场的基站和识别卡的数据。客户端用来显示服务器端收集上来的数据。整个系统需要有一个服务器端，可以有多个客户端。

新锐科创隧道人员定位系统主界面

5.1.1人员实时定位功能

1) 查看任一时间洞内某个地点作业人员人数，作业人员人数具体信息；

2) 查询一个或多个人员现在的洞内实际位置；

3) 记录有关人员在任一地点的到/离时间和总工作时间等一系列信息，可以督促和落实重要巡查人员是否按时、到点的进行实地查看，或进行各项数据的检测和处理，从根本上尽量杜绝因人为因素而造成的相关事故；

4) 实现多点共享供多个领导同时在不同地点查看。

人员实时定位界面

5.1.2紧急报警功能

当隧道内工作人员遇到身体不适、突发状况等危机人身安全的情况时，可按下定位标签上的紧急呼叫按钮，及时向管控中心发送报警指令并对事发状况进行紧急处理。

紧急呼救报警界面

5.1.3人员历史轨迹查询

   可查找某个人在某个时间段内所经历的路径，并在图中画出线路轨迹。

历史轨迹查询界面

5.1.4区域报警功能

可划定特殊区域，人员进入、离开、滞留时间过久等情况下，都会提前发送报警给中控中心，提前做出处理。

区域报警功能界面

5.1.5人员考勤功能

   可对出入洞口工作人员进行统计，实现工作人员考勤记录，建立人员出入隧道的各种信息报表（如：进出洞时间报表、出勤月报表、加班报表、缺勤报表等等）。

5.1.6 视频联动功能

系统接口支持主流视频品牌，系统接受到隧道内人员报警后，可直接查看器报警位置附近的监控信息，及时掌控事发地点状况，做出下一步工作批示。

视频联动功能界面

5.1.7有毒有害气体监测

在特定危险区域安装有毒有害气体监测设备，可实时查看监测的气体数值，一旦超标，可及时通知其附近工作人员撤离。

气体检测功能界面

5.1.8集成门禁、闸机一卡通功能

新锐科创定位识别卡内部集成一卡通芯片，支持市场上主流的一卡通技术，工人只需要携带一张卡即可实现人员定位、移动报警和门禁、梯控等功能；

5.2 系统特点

1) 功耗低：系统采用2.4GHZ芯片，采用ZigBee技术，一体化的电路设计，功耗低，识别卡采用可更换电池，单个电池可持续工作6个月以上。

2) 零漏读：用独特的数据处理技术，准确快速的识别卡，有效的解决了同频干扰问题，解决了同一时间卡量太多，读卡器数据冲突造成错读、漏读识别卡而导致的考勤定位不精确和人员统计不准确的问题。

3) 施工方便：无线传输，无需布线

4) 多种组网方式：系统提供多种可选择的组网方式，可以直接通过总线传输方式联网；可以通过网络加ZigBee无线方式（推荐），可以通过光纤+总线传输方式联网；可以通过工业以太网+现场总线的方式联网。

5) 定位精度高：区域定位精度5-10m，精确定位精度3-5m。

5.3 定位设备介绍

5.3.1 隧道通信网关

隧道通信网关是新锐科创科技有限公司基于ZigBee IEEE 802.15.4 协议开发的一款新型产品。它以中央处理器ARM407为数据处理中心，外围包括12V供电电路部分，网口传输电路部分，ZigBee无线收发数据模块。除此之外，还预留有以太网（Power Over Ethernet) POE供电功能的扩展通道。是一款功能强大，性能稳定，外观精细的产品。

5.3.1.1 主要功能

1) 实现以太网与无线ZigBee模块之间的数据转换、处理及中继通信；

2) 可下辖ZigBee无线/有线基站（室内微基站）和ZigBee终端设备（定位识别卡）；

3) 实现主动索取微基站和被动接受服务器连接；

4) 具备中继路由和终端设备功能；

5) 采用直流12V电压供电，低功耗，安全；

5.3.1.2 产品主要参数

1) 工作电压：DC12V；

2) 防爆等级：ExdIICT4/ExTD A21IP65T80℃

3) 无线频率：2.4GHz；

4) 通信方式：TCP/IP,2.4G无线

5) 识别角度：全向型

6) 数据接口：RJ45或GPRS,

7) 频率范围：2.405GHz - 2.480GHz,

8) 发射功率：25dBm

9) 接收灵敏度：-94 dbm,

10) 天线连接：内置SMA天线,

11) 识别能力：单基站同时识别250张；

12) 通信距离：单点通信100-200米；

13) 外壳材质：铸铝合金；     

14) 环境温度：-25℃～+60℃；

15) 配件：220V转12V 适配器，安装底座；

16) 设备尺寸：200*200*90mm

5.3.2 隧道定位微基站

隧道微基站室内微基站是新锐科创研发的一种具有强大的网络传输能力和负载能力新型定位产品，同时具备广泛的设备兼容性。是本公司新一代的低成本，低功耗，传输高效，性能稳定的ZigBee通信定位产品。

5.3.2.1 主要功能

1) 采用高性能ZigBee模块，工作稳定，抗干扰能力强，传输距离远；

2) 超低功耗设计，采用低功耗处理器及相应的休眠处理方式，最大限度的降低功耗；

3) 整体设计为模块化设计，结构清晰，避免相互影响，更方便后续的功能升级及扩展；

4) 网络工作方式简单易用，上电即可自行组网，支持MESH网络模式；

5) 集考勤，定位，通信等功能为一体，数据传输精确度高达95%以上；

6) 内部器件均采用坚固耐用的工业级标准器件，性能稳定，安全可靠；

5.3.2.2 产品主要参数

1) 工作电压：DC12V；

2) 防爆等级：ExdIICT4/ExTD A21IP65T80℃

3) 无线频率：2.4GHz；

4) 通信方式：TCP/IP,2.4G无线

5) 识别角度：全向型

6) 数据接口：RJ45或GPRS,

7) 频率范围：2.405GHz - 2.480GHz,

8) 发射功率：25dBm

9) 接收灵敏度：-94 dbm,

10) 天线连接：内置SMA天线,

11) 识别能力：单基站同时识别250张；

12) 通信距离：单点通信100-200米；

13) 外壳材质：铸铝合金；     

14) 环境温度：-25℃～+60℃；

15) 配件：220V转12V 适配器，安装底座；

16) 设备尺寸：200*200*90mm

5.3.3 定位识别卡

新锐科创XR-ZB1001帽卡识别卡可以实现人员定位、发送/接收呼救信息、人员突发情况报警、电池电量不足报警等功能。该卡性能稳定，操作维护简单，信号传输能力强，便于人员携带。

5.3.3.1 主要功能

1) 实现识别卡与室内无线ZigBee微基站之间的实时数据传输通讯；

2) 性能稳定，数据传输率达100%；

3) 操作维护简单，电池寿命达1.5-2年；

4) 兼容性强，可集成一卡通、门禁等功能；

5.3.3.2 产品主要参数

1) 识别距离：0～ 150米；

2) LED指示灯：1个，运行状态、报警提示；

3) 识别速度：80公里/小时；

4) 识别能力：具备300张/秒的防冲突能力；

5) 识别方式：内置全向天线；

6) 工作频段：2.4G无线；

7) 外壳材质：ABS工业塑料；

8) 佩戴方式：胸前佩戴，钥匙链佩戴；

9) 电池续航时间：1.5-2年；

10) 外壳尺寸：90*65*5.5mm

5.3.4 系统管理软件

系统软件采用GIS技术，可以根实际情况，对人员或者车辆进行定位，显示人员的实际位置，设置高级区域限制及移动方案，并记录，方便历史查询，方便管理。同时提供了在应急或事故发生后的历史数据保存查看的功能。极大的提升了事故抢救的工作效率。

系统的主架构分两部分：系统服务器端软件和系统客户端软件。服务器端软件用来收集来自现场的基站和识别卡的数据。客户端用来显示服务器端收集上来的数据。整个系统需要有一个服务器端，可以有多个客户端。

新锐科创隧道人员定位系统主界面

6 系统安装及施工

6.1 货物准备

依据合同清单，做好备货准备，督促各职能部门积极做好合同货物的采购与储备；接货、验货：协调甲方负责人准备货物存放地，组织验货人员进行验货入库；积极准备工程中的辅助材料，使用工具等，确保工程顺利实施。

6.2 人员安排

甲方与厂家共同成立项目组，设项目经理1名、技术工程师1名，甲方负责人1名，甲方技术工人6名，各成员分工情况如下：项目经理：主要负责工程的全面组织、协调工作；识别分站勘测、安装督导、软件调试。技术工程师：主要负责系统调试、识别卡登记发放、资料整理；识别分站勘测、安装督导、软件调试。甲方负责人：主要负责甲方人员的工作分配，协调厂家人员施工过程中需要处理的问题等，货物的存放领取等。甲方需提供6名技工人员：主要实施电缆的敷设，设备的安装，接线盒的安装、接线。

6.3 施工前人员培训

为了使项目能高质量的实施，在施工前必须对甲方参与人员进行统一的、系统的培训，甲方对施工安全做一次培训，协调好各方在施工中的责任。

6.4 工程职责界面表

表7.1 工程职责界面表

7 技术培训

为了使整个工程能更好的使用，我公司制定了相应的培训计划。

7.1 培训内容及计划

现场工程师结合隧道上现场情况对隧道方相关人员进行培训。隧道方安排相关人员到我公司，系统、全面学习系统原理，使用、维护等内容。

7.2 培训时间安排

在项目安装完毕后，对负责该项目的技术人员进行培训。

7.3 培训项目

理论的培训，包括整个系统的原理、用到的技术进行培训。实践培训，操作过程要注意的问题，紧急处理培训。维护培训，要不定期的对系统进行维护，培训他如何维护。

7.4 培训内容

系统安装， Windows XP /SQL2005的安装和基本系统使用，详细操作说明。系统的登录登录流程，在进入系统前要登录，系统的考勤，讲术考勤的功能，及如何操作实现，具体有上下班设置，考勤统计，如何查询，修改，添加，人员定位读卡器信息如何写入，如何添加，如何修改。如何对行走路线的查询。

8 售后服务

1) 产品质量保障：设备出厂前，所有设备经搭建模拟现场环境测试后，达到要求后方可出厂，每件设备有唯一的SN号，建立了质量跟踪制度。

2) 服务人员组织：设备售出后，公司将由售后服务部工程师始终与用户保持密切的联系，跟踪合同设备使用情况，回访用户，如果出现问题，有专门的工程师协助分析、解决设备出现的故障。售后服务中心配备专业的技术人员，先进的维修检测仪器，并储备有备品、备件。售后服务包括产品的维修、维护；系统运行支持及软件升级等。公司为客户提供7×24小时技术服务。

3) 试运行服务：设备安装完毕，调试开通后，即进入试运行期。在此期间，我公司将派技术人员对系统功能、设备运行状态进行不断的巡回检测，指导用户进行维护管理。对试运行期间出现的各种问题，我公司将及时在现场解决，对故障设备及时更换。

4) 保修期内服务：公司保证对设备提供自验收之日起12个月的保修。在保修期内，公司提供24小时技术服务。我公司保证所提供设备的材料、设计和工艺无故障缺陷。

9 项目案例

1) 河北承德承赤高速隧道考勤系统（中铁一局）

2) 山西大运高速雁门关隧道考勤系统（中铁十七局）

3) 甘肃天互公路定位考勤系统（中铁二十局）

4) 河北承德姚家湾子隧道定位考勤系统（中铁四局）

5) 浙江柔极岭隧道人员定位考勤系统

10 公司介绍  

北京新锐科创科技有限公司是国内室内定位专业生产企业，公司集研发、生产、销售和服务于 一体，在日益激烈的市场竞争中成为同行业的佼佼者。作为室内定位的导向企业由底层数据传输、软件架构专家等一批行业专家组成，新锐科创科技为行业合作伙伴提供自底层模块到产品及软件接口的完整解决方案。公司开发出访客人员定位系统、老年公寓物联网系统、智慧社区人员定位系统、工厂人员安全管理系统等安全管理解决方案在全国多个项目中推广。

 北京新锐科创公司作为标签定位行业专家，产品以极高的性价比主攻民用市场，力争通过新锐人的努力，让更多的民用领域建立起对位置信息的整合，为更多的行业提供专业的服务；

实力造就品牌，实力提升高度。新锐科创矢志不渝地专注于室内定位的研究、开发、生产和销售。对市场敏锐的洞察、对需求迅速的响应、对客户精诚的服务以及对技术不断的创新使新锐科创一直成功地走在行业的前列。发展室内定位技术、推动安全管理，是公司肩负的历史使命。

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