一、方案概述

公路、鐵路隧道的建筑施工環境艱苦惡劣，現場設備、工作人員數量多且零散，不好協調管理，危險系數比普通環境高不少，這就使得隧道施工企業迫切的需求一種即時、高效、精確的人員設備定位及安全的管理系統。

我司的GNM1000高精度定位系統，運用最新的超寬帶UWB定位技術和雙模TOF算法，通過間隔一定距離放置一臺基站，工人/設備戴上標簽的方式實現定位，定位精度≤30cm，識別速度可達120張/秒。系統精度高、容量大、實時性好，能夠及時、準確的將隧道內各個區域人員及設備的位置情況反映到后臺軟件系統，使管理人員能夠隨時掌握隧道內人員、設備的分布狀況及其運動軌跡，以便于更合理的調度管理。而當事故等緊急情況發生時，救援人員也可根據系統所提供的數據、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。

實時人員定位：當隧道施工人員進入隧道以后，在任何時刻任意位置，定位基站都可以感應到標簽卡的信號，同時上傳到監控中心服務器后由軟件統一處理，即可得出具體的信息（如：人員、位置、時間等），服務器將做好備份，并將實時動態信息顯示在監控中心的大屏幕上，使得管理人員能直觀的了解隧道施工人員的位置狀態。

緊急求救報警：一旦發生突發情況，無論是隧道施工還是監控室的人員，都可馬上發出警報（施工人員按下定位標簽上的警報按鈕、監控人員有專門軟件報警指示鍵或緊急按鈕等）；同時，各級動態顯示界面、后臺會立即觸發緊急事件并上報，同時做好記錄。

人員軌跡回放：通過定位基站的數據進行一定的軟件處理，可以將一段時間內各人員的運動軌跡進行實時顯示，回放追溯，進一步可以細分到具體區域，具體班組/個人的追蹤記錄，方便日常的管理和匯總歸納。

二、產品性能特點

UWB隧道人員定位系統組成主要有：UWB定位基站、UWB定位標簽卡。

識別功能

l 精確型定位卡，識別精度30CM，通信距離大于400M（平直巷道）；

l 防沖突性，雙向載波偵聽，防止并發通信沖突；

l 單分站可最多同時識別120張標識卡；

l 識別穩定性（漏讀率小于10-5）。

工作穩定性

l 高抗干擾性，對隧道干擾源、周圍環境無特殊要求；

l 內部電路集成化程度高，器件故障率最小化。

技術指標

l 超低功耗，采用可更換電池的可連續正常工作18個月以上；

l 自動化識別，對礦工工作無影響；

l 專用工業頻段，對其他無線環境無影響，安全健康。

三、UWB定位原理及優勢

此定位系統是基于時間差雙向定位技術TOF，即通過信號在空中飛行時間及電磁波光速的特性，計算出移動標簽與讀卡分站間距離，再通過一些算法定位標簽位置，判斷卡具體的人員范圍，提高定位精度。同事系統軟件可以采用數據濾波、慣性導航思想的方式，進行人員的定位判斷，同時利用動態圖形顯示。

UWB超寬帶技術是一種無線載波通信技術，它不采用正弦載波，而是利用納秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據，因此其所占的頻譜范圍很寬。UWB與傳統通信技術有極大的差異，它不需要使用傳統通信體制中的載波，而是通過發送和接收具有納秒或納秒級以下的極窄脈沖來傳輸數據，從而具有GHz量級的帶寬。超寬帶系統與傳統的窄帶系統相比，具有穿透力強、功耗低、抗多徑效果好、安全性高、系統復雜度低、能提供精確定位精度等優點。

四、隧道人員UWB定位安裝示意圖

UWB定位基站可覆蓋800m（兩側各400米、無遮擋），可安裝在隧道建成區域洞壁上（建議二襯臺車進洞后安裝定位基站），安裝高度3-4m，全線定位時建議間隔500m安裝一臺基站，注意區分天線方向（否則定位方向會反），盡量遠離金屬（距離不低于30cm）。定位基站采用8-24V電源適配器供電，電源放置于防水箱內；所有線路必須穿管固定牢靠，網絡使用無線網橋或就近接入交換機內。

注：此圖僅供參考

五、隧道人員UWB定位核心功能

5.1實時人員/設備位置顯示

注：此圖僅供參考

5.2考勤統計

注：此圖僅供參考

5.3實時報警撤離

注：此圖僅供參考

5.4歷史軌跡查詢

注：此圖僅供參考

四、設備組成

1、人員定位系統基站GNM1000

人員定位系統基站GNM1000是采集各GTM1000人員卡信息，對所采集到的的信息進行處理、數據緩存并傳輸的電子裝置。

（正面） （背面）

注：此圖僅供參考，具體pcba可以訂制

主要技術參數：

工作電源：8~24V DC

額定功率：≤2W

精確定位工作頻率：3~5GHz

精確定位識別距離：630M(直巷道情況)，最遠測試700米

精確定位天線模式：可選外置6DBI/12DBI增益天線等

區域型接收靈敏度：-101dbm

同時讀卡數量：120

接口傳輸方式：UART-TTL(異步串口)

傳輸速率：115200bps(可定制)

外形尺寸：可根據具體需求外殼進行訂制。

2、人員定位卡GTM1000

人員定位卡GTM1000是采用DW1000精確定位技術開發的新一代礦井人員定位識別卡，使用TOF/TDOA技術，可以滿足120張卡同時與定位分站通信。可以達到精度30CM的巷道精確定位功能，識別距離能達到最遠630米，工況條件下測試完全滿足400米平直巷道的單邊通信距離。

（正面） （背面）

注：此圖僅供參考，具體pcba可以訂制

主要技術參數：

工作電源：推薦1000mAh 3.7V鋰電池

待機電流：<40uA

發射峰值電流：400mA

接收峰值電流：300 mA

定位精度：30厘米

定位距離：400米，最遠測試700米

工作頻率：3~5GHz

傳輸方向： 雙向

電池使用時間：不少于20天（可充電）

外形尺寸：可根據具體需求外殼進行訂制。