UWB隧道人员设备定位系统方案

一、方案概述

公路、铁路隧道的建筑施工环境艰苦恶劣，现场设备、工作人员数量多且零散，不好协调管理，危险系数比普通环境高不少，这就使得隧道施工企业迫切的需求一种即时、高效、精确的人员设备定位及安全的管理系统。

我司的GNM1000高精度定位系统，运用最新的超宽带UWB定位技术和双模TOF算法，通过间隔一定距离放置一台基站，工人/设备戴上标签的方式实现定位，定位精度≤30cm，识别速度可达120张/秒。系统精度高、容量大、实时性好，能够及时、准确的将隧道内各个区域人员及设备的位置情况反映到后台软件系统，使管理人员能够随时掌握隧道内人员、设备的分布状况及其运动轨迹，以便于更合理的调度管理。而当事故等紧急情况发生时，救援人员也可根据系统所提供的数据、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。

实时人员定位：当隧道施工人员进入隧道以后，在任何时刻任意位置，定位基站都可以感应到标签卡的信号，同时上传到监控中心服务器后由软件统一处理，即可得出具体的信息（如：人员、位置、时间等），服务器将做好备份，并将实时动态信息显示在监控中心的大屏幕上，使得管理人员能直观的了解隧道施工人员的位置状态。

紧急求救报警：一旦发生突发情况，无论是隧道施工还是监控室的人员，都可马上发出警报（施工人员按下定位标签上的警报按钮、监控人员有专门软件报警指示键或紧急按钮等）；同时，各级动态显示界面、后台会立即触发紧急事件并上报，同时做好记录。

人员轨迹回放：通过定位基站的数据进行一定的软件处理，可以将一段时间内各人员的运动轨迹进行实时显示，回放追溯，进一步可以细分到具体区域，具体班组/个人的追踪记录，方便日常的管理和汇总归纳。

二、产品性能特点

UWB隧道人员定位系统组成主要有：UWB定位基站、UWB定位标签卡。

识别功能

l 精确型定位卡，识别精度30CM，通信距离大于400M（平直巷道）；

l 防冲突性，双向载波侦听，防止并发通信冲突；

l 单分站可最多同时识别120张标识卡；

l 识别稳定性（漏读率小于10-5）。

工作稳定性

l 高抗干扰性，对隧道干扰源、周围环境无特殊要求；

l 内部电路集成化程度高，器件故障率最小化。

技术指标

l 超低功耗，采用可更换电池的可连续正常工作18个月以上；

l 自动化识别，对矿工工作无影响；

l 专用工业频段，对其他无线环境无影响，安全健康。

三、UWB定位原理及优势

此定位系统是基于时间差双向定位技术TOF，即通过信号在空中飞行时间及电磁波光速的特性，计算出移动标签与读卡分站间距离，再通过一些算法定位标签位置，判断卡具体的人员范围，提高定位精度。同事系统软件可以采用数据滤波、惯性导航思想的方式，进行人员的定位判断，同时利用动态图形显示。

UWB超宽带技术是一种无线载波通信技术，它不采用正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很宽。UWB与传统通信技术有极大的差异，它不需要使用传统通信体制中的载波，而是通过发送和接收具有纳秒或纳秒级以下的极窄脉冲来传输数据，从而具有GHz量级的带宽。超宽带系统与传统的窄带系统相比，具有穿透力强、功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点。

四、隧道人员UWB定位安装示意图

UWB定位基站可覆盖800m（两侧各400米、无遮挡），可安装在隧道建成区域洞壁上（建议二衬台车进洞后安装定位基站），安装高度3-4m，全线定位时建议间隔500m安装一台基站，注意区分天线方向（否则定位方向会反），尽量远离金属（距离不低于30cm）。定位基站采用8-24V电源适配器供电，电源放置于防水箱内；所有线路必须穿管固定牢靠，网络使用无线网桥或就近接入交换机内。

注：此图仅供参考

五、隧道人员UWB定位核心功能

5.1实时人员/设备位置显示

注：此图仅供参考

5.2考勤统计

注：此图仅供参考

5.3实时报警撤离

注：此图仅供参考

5.4历史轨迹查询

注：此图仅供参考

四、设备组成

1、人员定位系统基站GNM1000

人员定位系统基站GNM1000是采集各GTM1000人员卡信息，对所采集到的的信息进行处理、数据缓存并传输的电子装置。

（正面） （背面）

注：此图仅供参考，具体pcba可以订制

主要技术参数：

工作电源：8~24V DC

额定功率：≤2W

精确定位工作频率：3~5GHz

精确定位识别距离：630M(直巷道情况)，最远测试700米

精确定位天线模式：可选外置6DBI/12DBI增益天线等

区域型接收灵敏度：-101dbm

同时读卡数量：120

接口传输方式：UART-TTL(异步串口)

传输速率：115200bps(可定制)

外形尺寸：可根据具体需求外壳进行订制。

2、人员定位卡GTM1000

人员定位卡GTM1000是采用DW1000精确定位技术开发的新一代矿井人员定位识别卡，使用TOF/TDOA技术，可以满足120张卡同时与定位分站通信。可以达到精度30CM的巷道精确定位功能，识别距离能达到最远630米，工况条件下测试完全满足400米平直巷道的单边通信距离。

（正面） （背面）

注：此图仅供参考，具体pcba可以订制

主要技术参数：

工作电源：推荐1000mAh 3.7V锂电池

待机电流：<40uA

发射峰值电流：400mA

接收峰值电流：300 mA

定位精度：30厘米

定位距离：400米，最远测试700米

工作频率：3~5GHz

传输方向： 双向

电池使用时间：不少于20天（可充电）

外形尺寸：可根据具体需求外壳进行订制。