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【摘要】人员定位系统通过实时精确地对隧道人员、设备进行定位，能便捷、高效地进行隧道安全生产和考勤管理，提高隧道施工管理水平，也能为事故处理和救援工作提供可靠的数据依据，保证抢险救灾和安全救护工作的高效运作。本文通过对新建沪昆铁路格冲隧道人员定位系统的有效应用进行阐述，对长大隧道施工安全生产管理中具有较强的借鉴意义。
【关键词】隧道；人员定位；定位基站；识别卡；无线网络；安全管理；救援
中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：
1. 前言
隧道施工特别是软弱围岩的长大隧道施工作为一项高风险工程。目前隧道施工普遍存在管理困难，洞外人员难以掌握洞内人员的动态分布及作业情况，一旦事故发生，对隧道作业人员的抢救缺乏可靠信息，抢险救灾、安全救援的的效率低。为此，沪昆客专贵州段格冲隧道采用人员定位系统进行隧道安全管理。该系统可对进入隧道的人员进行实时跟踪和定位，即时准确掌握每个人员在洞内的位置及活动轨迹。一旦发生异常情况，可立即从监控计算机上查询事故现场的人员位置分布情况，迅速组织人员撤离，掌握被困人员数量、遇险人员撤退线路等信息，为事故抢险提供科学依据。同时，也可利用本系统的人员考勤管理系统功能，对隧道人员进行管理。该系统的实现，提高了隧道施工企业的安全生产管理水平，为隧道的安全生产和事故后的抢险救灾发挥积极作用。
2. 系统安装方案
新建沪昆客专贵州段格冲隧道全长6269m，为单洞双线铁路隧道。格冲隧道为全线重难点控制性工程，属Ⅱ级风险隧道，分别于距隧道进口端1427m和距隧道出口端332m处设斜井和横洞一座。为提高隧道安全管理水平，降低安全风险，分别在进口、斜井、横洞三个工点安装人员定位系统，实现人员定位和考勤管理，各工点系统设计安装方案思路一致。
由于隧道会布置无线网桥实现无线视频监控，本方案会采用无线网桥做传输，以节省成本，简化操作程序。安装方案以格冲进口设计方案为例，如图1所示。
图1 方案设计图
2.1 系统组成
人员定位系统分为三个部分：监控室管理系统、定位基站、识别卡。
(1)监控室管理系统
在洞口设置监控室，配备电脑一台，主机采用XP专业版操作系统，硬盘1T，2G内存；安装BW-S1.3型隧道人员定位管理软件和SQL2005数据库一套；配置一台传输接口设备，用于对隧道内信息的采集和处理等。管理员在监控室通过在电脑显示器上进行简单的鼠标操作，即可在计算机地图上实时显示当前洞内人员运动轨迹和作业位置，也可实时查询洞内人员信息，进行人员管理。系统对人员信息数据记录储存时间在1年以上，可供管理员随时调用回放。
(2)定位基站
采用BW-E102型定位基站，在距离洞口120处设置一无线基站，为确保传输信号及数据准确，随着隧道的掘进，每隔200m设置一无线基站，并根据视频监控系统中无线网桥的安装情况设置网络基站，通过BWB310型多功能复用型隧道无线设备进行网络传输。定位基站如图2所示。
图2 定位基站图3 识别卡
(3)识别卡
每个人员配备一个识别卡，识别卡电池连续工作时间不小于6个月，并可进行更换。对每個识别卡进行编号，人员与编号一一对应，在定位软件中对每张识别卡输入对应的编号、姓名、工号、班组、职务或工种、身份证号等人员信息。为防止丢失，将识别卡安装在安全帽上。识别卡如图3所示。
2.2 系统参数
系统可识别的最大位移速度为10m/s，并发识别数量大于200个，识别卡与分站之间的无线可靠传输距离500m，分站至传输接口之间最大传输距离不小于10km，系统允许接入的分站数量为64，识别卡数量8000个，分站存储数据时间不小于2h，系统最大巡检周期不大于30s。经测试，隧道识别误差不大于3m，如图4所示。隧道需要进行管理的各单元均满足以上参数要求。
图4 隧道识别误差
3. 工作原理
技术人员根据隧道实际情况绘制隧道测区图，并在该图上显示各个区域当前人数。该图是动态的，随着隧道内人员的移动，该图显示的各区域人数会随时更新。在该图上用鼠标点击，可以显示某个选定区域的人员名单;进一步点击还可以显示某个选定人员进入隧道后的行踪。
每人随身佩带的识别卡自动发出代表自身身份的射频信号，经最近的基站接收，该基站将人员识别卡的身份信息和自身基站的地址信息相组合，经总线发送给临近的上一个基站，再由这个基站上传，直至发送到数据中心站，传入到到监控室计算机，由计算机定位软件进行数据的分析，处理，并提供查询，管理等功能。管理员能实时的观察到隧道洞内工作人员的即时位置，实现洞内人员定位。当管理人员需要查询某人员信息时，只需输入该人员的姓名或编号，便立即以图形方式显示此人当前所在区域; 管理者还可随时观看电脑上的井下人员及设备活动情况，并可查看任意区域、任何班组/部分/个人的信息状况，并可进行报表打印，历史数据查询，实行考勤管理。系统原理如图5所示。
一旦隧道发生突发情况，或者管理员通过监控室的视频监控系统发现异常，可立即通过安装的声光报警器进行报警，根据显示的隧道人员分布情况迅速组织洞内人员撤离。当隧道发生塌方等情况时，可通过人员定位系统上地图显示或数据存储和人员活动轨迹回放，得知被困人员分布情况、数量、身份、活动轨迹等信息，为事故处理和救援工作提供可靠的数据依据，保证抢险救灾和安全救护工作的高效运作。
图5 系统原理图
4. 结语
人员定位系统真正实现了隧道人员的精确定位，并提供丰富的数据、图形信息，能从洞外实时监测洞内人员、设备当前位置、行走路径，统计洞内人员数量和分布情况，提供考勤功能。在事故发生前，监控中心可以与视频监控相结合，随时掌握洞内不同位置的各种安全生产的要素，从而采取积极有效的预防措施，发生事故时也能为救援提供科学依据。人员定位系统可在各长大隧道施工中广泛应用。另该设备为我项目自行组合采购后改装而成，为项目节约开支约40万元。
杨金龙，男，1985年9月出生，本科，工程师
陈勇，男，1987年6月出生，本科，助理工程师
【关键词】隧道；人员定位；定位基站；识别卡；无线网络；安全管理；救援
中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：
1. 前言
隧道施工特别是软弱围岩的长大隧道施工作为一项高风险工程。目前隧道施工普遍存在管理困难，洞外人员难以掌握洞内人员的动态分布及作业情况，一旦事故发生，对隧道作业人员的抢救缺乏可靠信息，抢险救灾、安全救援的的效率低。为此，沪昆客专贵州段格冲隧道采用人员定位系统进行隧道安全管理。该系统可对进入隧道的人员进行实时跟踪和定位，即时准确掌握每个人员在洞内的位置及活动轨迹。一旦发生异常情况，可立即从监控计算机上查询事故现场的人员位置分布情况，迅速组织人员撤离，掌握被困人员数量、遇险人员撤退线路等信息，为事故抢险提供科学依据。同时，也可利用本系统的人员考勤管理系统功能，对隧道人员进行管理。该系统的实现，提高了隧道施工企业的安全生产管理水平，为隧道的安全生产和事故后的抢险救灾发挥积极作用。
2. 系统安装方案
新建沪昆客专贵州段格冲隧道全长6269m，为单洞双线铁路隧道。格冲隧道为全线重难点控制性工程，属Ⅱ级风险隧道，分别于距隧道进口端1427m和距隧道出口端332m处设斜井和横洞一座。为提高隧道安全管理水平，降低安全风险，分别在进口、斜井、横洞三个工点安装人员定位系统，实现人员定位和考勤管理，各工点系统设计安装方案思路一致。
由于隧道会布置无线网桥实现无线视频监控，本方案会采用无线网桥做传输，以节省成本，简化操作程序。安装方案以格冲进口设计方案为例，如图1所示。
图1 方案设计图
2.1 系统组成
人员定位系统分为三个部分：监控室管理系统、定位基站、识别卡。
(1)监控室管理系统
在洞口设置监控室，配备电脑一台，主机采用XP专业版操作系统，硬盘1T，2G内存；安装BW-S1.3型隧道人员定位管理软件和SQL2005数据库一套；配置一台传输接口设备，用于对隧道内信息的采集和处理等。管理员在监控室通过在电脑显示器上进行简单的鼠标操作，即可在计算机地图上实时显示当前洞内人员运动轨迹和作业位置，也可实时查询洞内人员信息，进行人员管理。系统对人员信息数据记录储存时间在1年以上，可供管理员随时调用回放。
(2)定位基站
采用BW-E102型定位基站，在距离洞口120处设置一无线基站，为确保传输信号及数据准确，随着隧道的掘进，每隔200m设置一无线基站，并根据视频监控系统中无线网桥的安装情况设置网络基站，通过BWB310型多功能复用型隧道无线设备进行网络传输。定位基站如图2所示。
图2 定位基站图3 识别卡
(3)识别卡
每个人员配备一个识别卡，识别卡电池连续工作时间不小于6个月，并可进行更换。对每個识别卡进行编号，人员与编号一一对应，在定位软件中对每张识别卡输入对应的编号、姓名、工号、班组、职务或工种、身份证号等人员信息。为防止丢失，将识别卡安装在安全帽上。识别卡如图3所示。
2.2 系统参数
系统可识别的最大位移速度为10m/s，并发识别数量大于200个，识别卡与分站之间的无线可靠传输距离500m，分站至传输接口之间最大传输距离不小于10km，系统允许接入的分站数量为64，识别卡数量8000个，分站存储数据时间不小于2h，系统最大巡检周期不大于30s。经测试，隧道识别误差不大于3m，如图4所示。隧道需要进行管理的各单元均满足以上参数要求。
图4 隧道识别误差
3. 工作原理
技术人员根据隧道实际情况绘制隧道测区图，并在该图上显示各个区域当前人数。该图是动态的，随着隧道内人员的移动，该图显示的各区域人数会随时更新。在该图上用鼠标点击，可以显示某个选定区域的人员名单;进一步点击还可以显示某个选定人员进入隧道后的行踪。
每人随身佩带的识别卡自动发出代表自身身份的射频信号，经最近的基站接收，该基站将人员识别卡的身份信息和自身基站的地址信息相组合，经总线发送给临近的上一个基站，再由这个基站上传，直至发送到数据中心站，传入到到监控室计算机，由计算机定位软件进行数据的分析，处理，并提供查询，管理等功能。管理员能实时的观察到隧道洞内工作人员的即时位置，实现洞内人员定位。当管理人员需要查询某人员信息时，只需输入该人员的姓名或编号，便立即以图形方式显示此人当前所在区域; 管理者还可随时观看电脑上的井下人员及设备活动情况，并可查看任意区域、任何班组/部分/个人的信息状况，并可进行报表打印，历史数据查询，实行考勤管理。系统原理如图5所示。
一旦隧道发生突发情况，或者管理员通过监控室的视频监控系统发现异常，可立即通过安装的声光报警器进行报警，根据显示的隧道人员分布情况迅速组织洞内人员撤离。当隧道发生塌方等情况时，可通过人员定位系统上地图显示或数据存储和人员活动轨迹回放，得知被困人员分布情况、数量、身份、活动轨迹等信息，为事故处理和救援工作提供可靠的数据依据，保证抢险救灾和安全救护工作的高效运作。
图5 系统原理图
4. 结语
人员定位系统真正实现了隧道人员的精确定位，并提供丰富的数据、图形信息，能从洞外实时监测洞内人员、设备当前位置、行走路径，统计洞内人员数量和分布情况，提供考勤功能。在事故发生前，监控中心可以与视频监控相结合，随时掌握洞内不同位置的各种安全生产的要素，从而采取积极有效的预防措施，发生事故时也能为救援提供科学依据。人员定位系统可在各长大隧道施工中广泛应用。另该设备为我项目自行组合采购后改装而成，为项目节约开支约40万元。
杨金龙，男，1985年9月出生，本科，工程师
陈勇，男，1987年6月出生，本科，助理工程师