隧道人员精准定位方案（精度小于0.5米）
北京华星北斗智控技术有限公司
2020年3月
目录
一、技术先进性简介 (3)
二、定位原理 (4)
三、系统拓扑图 (5)
3.1、网桥传输模式 (5)
3.1、有线传输模式 (7)
四、定位系统功能介绍 (8)
4.1、精确的定位功能 (8)
4.2、自动考勤统计功能 (10)
4.3、轨迹回放功能 (12)
4.4、一键呼救功能 (13)
4.5、电子围栏功能 (14)
4.6、标签基站管理功能 (16)
4.7、长时间静止报警功能 (17)
4.8、气体检测功能 (18)
4.9、LED投屏功能 (21)
五、定位基站的供电 (22)
六、定位标签的供电 (23)
七、定位基站的安装 (24)
八、定位基站参数 (27)
九、定位标签参数 (30)
十一、项目案例 (33)
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一、技术先进性简介
华星智控隧道人员定位管理系统采用我司具有自主知识产权的UWBLOC技术，该技术基于无线脉冲通信原理实现定位，UWBLOC技术利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。

通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号，UWBLOC能在300米左右的范围内实现数百Mbit/s至数Gbit/s的数据传输速率。

UWBLOC技术抗干扰性能强，传输速率高，系统容量大发送功率非常小。

UWBLOC系统发射功率非常小，通信设备可以用小于1mW的发射功率就能实现通信。

低发射功率大大延长系统电源工作时间。

而且，发射功率小，其电磁波辐射对人体的影响不到手机千分之一。

UWBLOC隧道人员定位系统定位精度最高可以做到10厘米，毫秒级的延迟实时显示人员的位置，可以实现隧道内的2维或1维精确定位。

UWBLOC系统信号几乎不对工作于同一频率的无线设备造成干扰，信号具有极强的穿透能力，可在室内和地下空间比如隧道、管廊等进行精确定位，相比于GPS卫星定位系统只能工作在露天环境，在定位卫星的可视范围之内；UWBLOC定位系统可以实现室内室外的精确定位，部署更为方便价格更为便宜。

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二、定位原理
如下图所示，需要在隧道壁上安装UWBLOC基站，人员佩戴UWBLOC标签，标签是有源的信标，标签1秒钟发送1个或者20个信号脉冲，基站接收信号脉冲，通过脉冲到达基站的时间可以算出标签和基站的距离，在通过复杂的信号计算滤波处理最后通过华星专利的融合算法就能得到人员的实时位置。

这里面需要注意的是定位基站安装的时候天线要远离金属遮挡物体，因为金属物体会反射脉冲信号导致基站无法接收到标签发过来的信号脉冲就会造成信号丢失，从而导致定位失败发生。

安装基站的时候需要确定每台基站距离洞口的距离，由此才能算准确人员距离洞口的距离。

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三、系统拓扑图
3.1、网桥传输模式
无线传输模式如下图所示，采用网桥进行数据传输，将所有基站的数据通过网桥传输到监控中心的定位引擎服务器，服务器上安装的人员定位引擎软件就实时的通过运算处理得到每个定位信标的位置坐标，管理人员可以通过显示器查看人员的实时位置，并可以将人员姓名、职务进出隧洞时间等信息投屏显示在洞口LED显示屏幕上。

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信标和基站之间采用的是UWBLOC脉冲无线通信的，人员可以将信标佩戴在手上或者固定在安全帽上。

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3.1、有线传输模式
有线传输模式是针对于隧洞比较长的时候设计的一种通信方案，基站之间通过收发器连接，收发器通过光纤将数据传输到洞口监控中心服务器，服务器上安装的人员定位引擎软件就实时的通过运算处理得到每个定位信标的位置坐标，管理人员可以通过显示器查看人员的实时位置，并可以将人员姓名、职务进出隧洞时间等信息投屏显示在洞口LED显示屏幕上。

信标和基站之间采用的是UWBLOC脉冲无线通信的，人员可以将信标佩戴在手上或者固定在安全帽上。

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四、定位系统功能介绍
4.1、精确的定位功能
每个人员的位置信息并将人员信息显示在监控中心的电子地图上。

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4.2、自动考勤统计功能
自动考勤功能可以将人员姓名、职务，进洞时间自动记录显示在洞口LED 大屏幕上，并且可以自动生成考勤报表。

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4.3、轨迹回放功能
系统支持查询任意人员某一个时间段的运动轨迹，在发生安全事故的时候可以回看每一个人的最后停留位置，由于UWBLOC技术的高精度可以做到定点的施救，为救援行动赢得宝贵的时间。

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员佩戴的电子标签都具有一键呼救功能，如果遇到意外情况的时候可以通过按下电子标签上的一键呼救按钮求救，监控中心人员将会第一时间收到求救报警信息，第一时间知道求救人员位置信息实施快速准确的救援人员佩戴的电子标签具有长时间静止报警功能，如果工人有出现意外昏迷，受伤连续2分钟以上长时间静止不动将会触发静止报警机制，为突发意外做到快速处理。

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通过在管理平台软件上将一些危险区域划上电子围栏当佩戴了标签的人员进入这些区域就会触发报警提醒管理人员同时标签也会震动提醒当事人员注意
可以任意绘制考勤区域
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4.6、标签基站管理功能
标签电量实时显示
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4.7、长时间静止报警功能
如果隧道内人员2分钟内连续不动将会处罚静止报警，预防人员倒地不被发现。

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4.8、气体检测功能
气体检测可以实现对隧道内各种有毒有害易燃易爆气体检测，危险报警。

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4.9、LED投屏功能
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华星智控UWBLOC基站支持DC和标准POE供电模式，根据隧道实际情况可以选择其中一种供电模式。

DC供电模式如下图所示，将DC-网口转接头和电源适配器连接，在通过网线和基站连接。

POE供电模式如下图所示，设备可以通过标准的POE设备进行。

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如下图所示定位标签是通过锂电池供电的，如果锂电池没电了标签会闪红灯提醒，标签没电后可以通过配发的USB数据线充电，一般2小时可以充满，充满后设备亮绿灯
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七、定位基站的安装
定位基站安装高度尽量高于3米，远离遮挡，两个基站之间的间距不能大于300米。

要保证信标至少可以同时和2个基站通信才能定位。

基站天线需要垂直地面向下安装。

安装时候需要确定每个基站的坐标，可以以洞口为原点。

如下图所示基站安装时，用直径45毫米钢管将基站固定在墙壁上，基站和墙壁保持40厘米以上间隔。

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八、定位基站参数
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九、定位标签参数
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十一、项目案例
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该系统利用超宽带技术，通过在隧道内每200-300米安装一台定位基站，实现了对铺轨过程中人员车辆的实时动态定位，定位精度30厘米，在监控中心就可以掌握人员车辆的时候位置信息，人员位置分布，危险一键求救，危险
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区域电子围栏闯入报警，车辆超速报警监控，系统还可以联动视频对现场突发情况掌控。

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中铁23局高铁隧道施工车辆定位系统
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云南西山营隧道二维定位
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