RTK,UWB定位安全帽助力隧道施工远程可视监理

发布时间: 2021-12-20 08:23:49

应用需求

隧道中通常没有4G网络，无法搜到GPS卫星，

而领导从安全生产监管的角度，又需要看到现场的视频、录像、人员定位等。这正是本方案需要解决的问题。

在交通建设中，隧道的建设是比较危险的部分。在隧道开挖过程中因为不同的地质环境容易出现围岩变形失稳坍塌、岩爆、隧道涌水突水、涌泥突泥、泥石流等危险情况。尤其是二衬台车到开挖掌子面的这段距离，隧道还未进行初支封闭、仰拱填充、防水排水、二次衬砌等施工工序，二衬台车到掌子面的作业人员相对集中，一旦发生此类事故往往都是重特大事故，给人民生命财产、国家和地方经济以及公司形象造成的损失不可估量。所以在隧道建设过程中，应重视隧道安全步距的监测。国家相关管理部门对隧道安全步距也有着严格要求，围岩等级不同对安全步距的要求也不同。根据《铁建设【2008】 160 号文》、《建技【2010】352 号文》以及《铁建设【2010】120 号文》规定，目前铁路隧道施工普遍采用下述规定：仰拱距掌子面距离要求：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩地段不宜大于90m，Ⅳ、 Ⅴ、 Ⅵ级围岩地段不宜大于 35m或按设计要求；二衬距掌子面距离要求：Ⅰ、Ⅱ级围岩地段不宜大于 200m，Ⅲ级围岩地段不宜大于 120m，Ⅳ级围岩地段不宜大于 90m 或设计规定，Ⅴ级及以上围岩地段不宜大于 70m 或设计规定。

隧道安全步距仪、隧道安全步距监测系统通过在二衬台车、防水台车（仰拱方向）和开挖台车位置安装基于毫米波雷达的安全步距采集终端，由采集终端将各台车之间的测距数据通过信号传输设备发送至服务器，经由公司自主研发的模型算法计算出彼此的步距关系，测距值能精确到厘米级别，实时展示在隧道模拟地图上，根据不同的围岩级别一旦超过设定值系统自动预警并保存记录，同时安全步距的数据可实时公示到现场的LED信息大屏。

自十一五以来，我国加大了基础设施建设力度，中国交通建设事业进入了快速发展轨道。尤其在高速公路、铁路、城市轨道方面的建设突飞猛进。在公路、铁路建设方面，道路建设路线逐渐由平原、微丘向山区高原挺进，隧道、桥梁等结构物占线路的比重越来越大，隧道建设工程数量持续增长；在城市轨道建设方面，地铁具有节省土地、减少噪音、减少污染、节省资源等优点，成为各城市解决拥堵、提升城市交通运输能力的重要手段。由于隧道及城市地铁建设的造价高、运营管理相对复杂、施工环境恶劣、事故发生频率较高，常要求对隧道中人员数量进行统计、对施工现场环境进行监控。目前市场上隧道安全监控系统中都没有与外界直接通话的无线通信系统，在遇到突发事故，如崩塌、涌水涌泥等事故，不能及时向隧道监控室汇报，很容易贻误抢险时机。如果有无线通信系统，施工人员在隧道中工作，可随时将隧道的掘进和安全情况汇报到隧道监控室，便于调度和及时处理突发事故。当遇到隧道突发事故，对隧道施工人员的抢救缺乏可靠的位置信息，也缺乏语音通信手段，抢险救灾、安全救护的效率仍然不高，效果不理想。由于通信网络不畅，通信手段单一，网络承受能力差，往往造成领导层信息不畅通，指挥不足，数字不准，不利于事故的抢险，极易造成事故损失的扩大。隧道对利用相应的人员跟踪定位设备，全天候对施工人员进行实时自动跟踪和考勤，随时掌握每个员工在隧道的位置及活动轨迹、全隧道人员的位置分布情况等需求迫切。

AIoT万物智联，智能安全帽生产厂家，执法记录仪生产厂家，智能安全帽、智能头盔、头盔记录仪、执法记录仪、智能视频分析/边缘计算AI盒子、车载DVR/NVR、布控球、室外高精度定位RTK/室内高精度定位UWB/蓝牙信标定位、智能眼镜、智能手电、无人机4G/5G补传系统，多源视频融合~融合通信~安全生产管控平台~大型可视指挥调度平台VMS/smarteye 。

系统特点

系统设计原则

隧道施工现场环境复杂，条件恶劣，为了满足现场使用人员的各种需求，系统的硬件设计和选型遵循如下原则： 1.可靠性：硬件系统应立足于用户对整个系统的具体需求，应优先选择先进、适用、成熟的技术，最大限度地发挥投资效益。在方案设计中，器材选配的合理性应适应项目现场特点需求，例如：传输方式全部采用有线，施工难度大，维护成本高，结构不灵活。全部采用无线，成本较高。采用无线、有线灵活搭配，能合理满足各系统管理需要。 2.先进性：系统硬件应具有先进性,避免短期内因技术陈旧造成整个系统性能不高或者过早淘汰。 3.扩充性：系统数据采集设备采用模块化结构和总线通信方式，在系统规模扩展时，不需较大的改造，增加相应的模块即可。 4.标准化：系统软件应符合国家、行业标准以及国际标准,便于多次升级和支持新硬件产品。 5.易用性：设计的系统应操作简单方便易懂，系统在使用过程中的实际需要考虑的，系统工程实施结束交付使用以后，应该便于各种日常维护工作，能够方便地进行软件的重新配置、系统的自检与恢复、硬件备品备件的更换和软件系统的升级。

设计标准、依据严格遵守国家或部委或地方相关的执行标准 GB50311-2007 综合布线系统工程设计规范 GB4208-2008 外壳防护等级（IP代码） GB/T191-2008包装储运图示标志 GB/T 2423.4-2008电工电子产品环境试验,试验方法试验Db 交变湿热（12h＋12h循环） GB/T 2423.10-2008 电工电子产品环境试验，冲击、自由跌落 GB50395-07 视频安防监控系统工程设计规范 GB50343-2012 建筑物电子信息系统防雷技术规范 GB50396-07 出入口控制系统工程设计规范 YD/T 1666-2007 远程视频监控系统的安全技术要求 GA/T75-94 安全防范工程程序与要求 JTG F90-2015 公路工程施工安全技术规范。

在无网络的隧道内部录像，紧急情况可派人出隧道，把刚刚录制的视频录像手工上传到监控中心平台，供领导查阅，虽然有一定的延迟，但不失为一种便捷低成本的解决方案；

系统构成

智能安全帽等智能视频+定位终端，配合UWB等精准定位模块

地下无线通信网络建设

隧道内构建无死角全覆盖WiFi无线网络，为所有移动终端提供基础网络服务。

可靠的通信：抗射频干扰性能。理想的接收灵敏度，宽范围天线能提供强大的、可靠的无线传输。
低成本：可以避免安装线缆的高成本费用，租用线路的月租费用以及与设备需要经常移动，增加和改变相关的费用。
灵活性：由于没有线缆的限制，您可以随心所欲的增加工作站或重新配置工作站。
移动性：由于设置允许在任何时间，任何地点访问网络数据，而不是在指定的地点，所以用户可以在网络中漫游。
快速安装：无须施工许可证，不需要开挖沟槽，安装无线网络所需的时间只是安装有线网络的零头。
高吞吐量：可实现11Mbps-866Mbps 或更高的数据传输速率(未来) 高于T1、 E1 线路速率。
保护用户投资：可实现向未来技术的平滑升级，无须更换设备重复投资。
抗干扰性强：抗干扰是扩频通信主要特性之一，比如信号扩频宽度为100 倍。窄带干扰基本上不起作用。而宽带干扰的强度降低了100 倍，如要保持原干扰强度，则需加大100 倍总功率，这实质上是难以实现的。因信号接收需要扩频编码进行相关解扩处理才能得到，所以即使以同类型信号进行干扰。在不知道信号的扩频码的情况下，由于不同扩频编码之间的不同的相关性，干扰也不起作用。正因为扩频技术抗干扰性质，美国军方在海湾战争等处广泛采用扩频无线网桥来连接分布在不同区域的计算机网络。
隐蔽性好：因为信号在很宽的频带上被扩展，单位带宽上的功率很小，即信号功率谱密度很低，信号淹没在噪声之中，别人难以发现信号的存在，加之不知扩频编码，很难拾取有用信号，而极低的功率谱密度，也很少对于其他电讯设备构成干扰。
抗多径干扰：在无线通信中，抗多径的问题一直是难以解决的问题，利用扩频编码之间的相关特性，在接收端可以以相关技术从多径信号中提取分离出最强的有用信号，也可把多个路径来的同一码序列的波形相加使之得到加强，从而达到有效的抗多径干扰。

一体化5.8G基站

一体化5.8G基站，是一款支持802.11a/n标准的高性能、高带宽、多功能、室外型电信级无线设备，该设备基于802.11n的MIMO（多进多出）技术，采用了2T2R的构架，最大发射功率可达1000mw，最高带宽可达300Mbps，工作在5.8G免许可证频段，集成5150～850MHz 18dBi双极化天线，采用1000M以太网口设计可发挥802.11n无线协议的最大潜力。主要适用于地下管廊无线覆盖、定位、机器人主基站等环境使用。

11AC协议无线基站,详细技术参数：

技术规格	DC 11AC无线基站
射频
频段	4920～6100MHz
RF功率输出(EIRP)	30dBm(max)
灵敏度	802.11n：-96dBm@6Mbps;-74dBm@300Mbps 802.11ac：-96dBm@MCS0;-72dBm@MCS9
调制方式	OFDM:BPSK，QPSK，16QAM，64QAM，256QAM
数据和工作参数
自动速率选择	IEEE802.11a：6/9/12/18/24/36/48/54Mbps IEEE802.11n：HT20 6.5/13/19.5/26/39/52/58.5/65/78/104/117/130/150Mbps IEEE802.11n：HT40 13.5/27/40.5/54/81/108/121.5/135/162/216/243/270/300Mbps IEEE802.11ac：HT80 65/130/195/260/390/520/585/650/780/866Mbps(MCS0～MCS9)
支持标准	IEEE 802.11a/n/ac/d/h，IEEE 802.3d/u/ab等
支持的协议	TDMA,FAP,CSMA/CA，TCP/IP，IPX/SPX，NetBEUI 等
管理
工作模式	Bridge、Station、Station-Bridge、Station-WDS、WDS-Slave等
设备管理/复位	支持中/英文工具管理，立即生效，免重启；支持硬件、软件复位
网络功能	支持Vlan(802.1Q)、DHCP、NAT(路由)、防火墙、虚拟网桥、IPV6、数据包分析与过滤、流量精准控制(QOS)等
网络工具	支持PTP吞吐量测试，支持各网络接口抓包功能（具有抓取源地址、目的地址、端口号、协议号、报文大小、报头内容预览等分析功能）支持Ping、traceroute路由跟踪，支持站点及使用信道侦测，支持看门狗等功能
信号强度显示	5级LED灯显示
实时数据流量显示	支持各个客户端吞吐量实时显示
安全性
MAC 地址控制	支持双向MAC绑定
安全	支持40/104bit WEP；WPA/WPA2 PSK EAP加密、私有协议加密
802.1x及Radius	支持
硬件
CPU	720MHz
SDRAM	128MB
LAN/WAN	10/100/1000BASE-T RJ-45*1
天线增益及角度	5150～5850MHz 18dBi双极化天线，垂直/水平角度 25度/25度
电源	DC 12～24V/1.5A; AC adapter AC 200～300V，六类线远程供电（POE）
环境和物理性能
工作温度	-40～75℃
储存温度	-45～85℃
湿度（非浓缩）	≤95％（非凝结）
外型尺寸（不含支架）	268mm×268mm×78mm(长×宽×高)
重量	约2.25Kg
最大功耗	12W
安裝固定	L型支架配合U型卡；抱杆直径：Φ30～55mm
特殊设计	IP67防护等级，防风、防晒、防震以及散热设计

网管服务器

高性能无线管理平台是旗下一款最新型无线网桥管理控制设备。该网络管理平台定位为电力、森防、水利、港口、油田、煤矿、平安城市、等大中型无线网络环境的集中管理设备，能提供千兆网口有线接入，配合自主品牌网桥设备使用可以满足大中型网桥使用环境下的平台集中管控等网络桥接多场景的应用。

可针对无线桥接网络实现强大的集中管理和可视化界面操作，极大简化大型无线网络环境后期管理流程，灵活控制接入网桥的设备调试，配置的优化更改，优化覆盖效果和性能，同时对设备进行集群化管理，将设备的维护工作量降至最低。

产品内置各种管理功能，包括分类分组查看设备的监控状态，一键查看设备的电子地图，并且支持监控报警短信邮件通知功能，配合轻松实现无线的安全接入控制，不仅简化了整个网络的架构，而且还大幅降低了网络建设成本，满足了中小型无线网络建设中用户安全接入的需求。

无需部署桌面网管软件，即可实现对整个网络进行管理和监控。提供友好的 Web 管理界面，极大的解决了因终端在前端比较分散管理不方便及终端设备状态不明确造成宕机等问题、有效的提升优化了终端的性能，保证用户无论使用何种类型的终端，都能方便快捷的去管理前端所应用的无线设备，给用户良好的无线上网体验。

技术参数：

硬件参数
CPU	Intel Xeon E3 1230 V2四核八线程处理器
内存	DDR3 1333 4GB
存储	16G
扩展	支持PCI、Console口、USB扩展（USB无线网卡、以太网卡、USB存储）
以太网口	intel PCI-E 1000M 6 * 82574L
吞吐量	udp 协议64byte测试下 78,500pps
管理服务	AP工作状态、在线用户状态、电子地图规划、拓扑生成、安全报警、设备利用率等
带机量	≤500台
功能参数
设备监管	支持对网管设备的CPU、内存和存储占用的监控。
	支持对所添加设备分组查看及流量控制。
	支持对网桥、AP、交换机的智能分组、分类。
	支持局域网内导入电子地图。
	支持网络拓扑结构。
终端监控	支持查看AP工作状态、在线用户状态。
	支持黑白名单设置、MAC地址绑定。
	支持网络中接收发送数据流量的实时监控。
	支持电子地图规划导入、绘制网络拓扑。
	支持 WEP、WPA-PSK、WPA2-PSK、混合加密。
安全防御	网管平台通过本地ip地址登录，保证只有管理员配置的ip地址才能登陆网管平台，增强网管的安全性。
安全防御	支持所管理网络中流量数据包的监测、及异常数据包的统计处理。
报警处理	支持日志记录、安全报警及邮件、短信通知报警信息。
电源
供电	AC 100-240V
功耗	≤150w
物理
尺寸	430×250×45mm （重量：2.95kg）
固定	标准1U上加机箱
存储
工作温度	-5～65℃
存储温度	-45～85℃
湿度	≤80％（非凝结）

地下定位服务

UWB（推荐）

技术方案最成熟，应用最广，总体造价高。

UWB（Ultra-Wide-Band）是一种利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据的无线通信方式，该技术采用高带宽、快速脉冲的方式，具有优秀的穿透性和抗干扰性。

本定位系统采用TOF/TDOA算法，基于UWB测距技术与时间差定位技术，在实验室环境下，定位精度达到10cm以内；在普通环境下，定位精度依然能保持在30厘米以内。其中产品测距精度达到2.5厘米。

系统具有精度高、功耗低、成本低、易部署等优点，用于复杂环境下的人员、物品等高精准定位，解决基于一维、二维、三维场景下的精准定位需求。

在隧道定位系统中，人员或物品上所佩戴的定位标签利用UWB脉冲信号发射出位置数据，定位基站接收，通过信号飞行时间测算标签和基站的距离，然后定位引擎采集不同基站与标签的距离而计算出标签当前位置并实时展示出来（如下图所示）

说明：

1、一维定位适用于宽带方向比较窄的空间如走廊，隧道，管廊定位。

2、每隔300米内安装一个基站，定位精度小于30厘米。

3、基站与基站之间可以相互进行无线数据传输，免除网络布线等工作。

4、当遇到隧道或管廊有弯道或拐弯的地方，需要适当增加基站补偿。

5、在隧道/管廊入口出部署一台网关用来对基站回传的数据进行解析计算。

宽压工作范围：36VAC±50%

防护等级：IP67防护等级

工作温度：-30℃~+75℃

通信天线：外接高增益天线

运营升级：支持FOTA升级

数据回传：支持4G/以太网口、方便实现云端或本地化部署

WiFi定位

管廊内无线设备配合定位专用服务器,可实现地下管廊设备、准确定位。全程可视化管理，实时位置大屏显示，管理更方便、直观，有效的提高工作效率和系统安全系数。

蓝牙AoA定位

使用蓝牙信标+蓝牙基站，总体造价高。

ZigBee定位

1. 人员实时定位：运用无线ZigBee识别技术实现对人员实时位置的监控。基于实时位置信息，实现人员实时管理。人员实时定位可提供人员实时位置信息，方便观察其在岗情况，或者方便寻找所需对象；另可对区域进行分类管理，限制未经授权的人进入危险区域，防止意外事故的发生。

人人员员定定位位系系统统界界面面图图 2.人员考勤：通过给隧道人员佩带定位卡，地面监控人员可在隧道地图实时观测到所有隧道人员的真实分布情况、数量、姓名，可对人员进行定位，从而可进行人员考勤管理。 3.人员轨迹回放：系统通过对采集的数据进行存储，形成了人员历史轨迹数据，该数据可动画显示人员历史行进路线，其主要作用在于：为已发生的事故提供基础数据；另一个方便主要是为人员管理提供基础数据，如有无脱岗现象、巡查人员是否按时巡查等，以提升企业管理效率，提高服务水平。

私有地图

可提供厂区CAD图进行转换，形成定制的专业地图，这个是收费业务。

终端

智能安全帽，头顶上的安全管家，工人的千里眼+顺风耳

电力抢修-铁路巡检-工地施工（远程点检）-4G图传-语音调度智能头盔安全帽，镜头角度可调，脱帽报警，安全生产智能化-精细化可视化监管，有防爆证，可扩展精准定位UWB、近电预警、人员考勤等，智能识别是否佩戴安全帽，是否穿着工作服，与各类头盔摄像头、4G记录仪、智能眼镜、智能手电、车载DVR、无人机4G补传等统一接入大型可视指挥调度平台VMS/smarteye，亦可通过加密芯片+B接口（或A接口）接入南瑞统一视频平台、继远电网平台、海康、华为千里眼等28181国标大平台。

【三代智能安全帽】防抖+防爆款视频型智能安全帽，国内独创唯一高通8核超强超低功耗AI处理器，可连续摄录工作8小时内置近电预警-脱帽-跌倒报警的4G智能视频安全帽BM800，WiFi双频（2.4G+5G），磁吸充电，有防爆证，支持H.265超低码率，可在前端实现人脸-车牌等AI智能算法，实现人员与帽子的绑定，通过蓝牙手环实现生命体征检测并上报平台，

https://www.besovideo.com/product/detail?i=33

语音遥控三代智能安全帽， https://v.douyin.com/enreAhH/ ，智能安全帽，检测生命体征上报平台， https://v.douyin.com/e3oP4Yx/

业界首创国内唯一超过8小时超长连续工作.防抖智能安全帽-头盔摄像头，防抖效果杠杠的，https://v.douyin.com/ektaYoh/

智能安全帽有高中低三种产品系列：