隧道/軌交施工人員定位技術(shù)選型方案

廣州拙進(jìn)通信技術(shù)有限公司

1. 應(yīng)用場(chǎng)景需求

    a)   監(jiān)控入洞人數(shù)，進(jìn)入工作面的人數(shù)，遏制超定員生產(chǎn)。

    b)   監(jiān)控進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域的人員，及時(shí)發(fā)現(xiàn)誤入危險(xiǎn)區(qū)域人員，防止發(fā)生  傷亡事故。

    c)   實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)人員出/入洞，及時(shí)發(fā)現(xiàn)超時(shí)作業(yè)和未出洞人員，以便及時(shí)采取措施，防止發(fā)生意外。

    d)   通過(guò)對(duì)入洞作業(yè)人員，出/入洞和路徑監(jiān)測(cè)，及時(shí)掌握入井工作人員是否按規(guī)定出/入洞，是否按規(guī)定到達(dá)指定作業(yè)地點(diǎn)等。

    e)   及時(shí)了解事故時(shí)入洞人員總數(shù)、分布區(qū)域、人員信息等基本情況，在事故后，可通過(guò)軟件歷史軌跡，判斷被困人員和尸體大致位置，以便及時(shí)搜救和清理。

 2. 前期試點(diǎn)技術(shù)路線(xiàn)與試點(diǎn)結(jié)果

       最近十年隧道/軌交施工人員定位項(xiàng)目實(shí)施了較多的案例，主要采用兩種技術(shù)方案：有源RFID與UWB，其它如藍(lán)牙BLE、ZigBee之類(lèi)技術(shù)也有試點(diǎn)，逐漸少用了。

      采用有源RFID還是UWB技術(shù)主要取決于客戶(hù)對(duì)精準(zhǔn)定位是否要求強(qiáng)烈且是否愿意承擔(dān)何種成本。一般而言，有源RFID技術(shù)與UWB技術(shù)在隧道/軌交施工人員定位應(yīng)用場(chǎng)景各有優(yōu)缺點(diǎn)。

  a） 有源RFID技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)如下：

        優(yōu)點(diǎn)：

           電子標(biāo)簽使用時(shí)間長(zhǎng)

           標(biāo)簽成本以及設(shè)備成本低

           基本能滿(mǎn)足上面所列管理需求

         缺點(diǎn)：

           只能實(shí)現(xiàn)區(qū)域人數(shù)統(tǒng)計(jì)以及軌跡，無(wú)法實(shí)現(xiàn)人員的精準(zhǔn)定位。

      b） UWB技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)如下：

         優(yōu)點(diǎn)：

            能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的人員定位

         缺點(diǎn)：

           建設(shè)與維護(hù)成本高

           標(biāo)簽耗電，續(xù)航時(shí)間短

3） 核心用戶(hù)體驗(yàn)需求

       根據(jù)前期試點(diǎn)反饋，隧道/軌交施工人員定位應(yīng)用核心用戶(hù)體驗(yàn)如下：

        a)    區(qū)域人員數(shù)量統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確。

        b)   人員批量進(jìn)出洞方向識(shí)別準(zhǔn)確 。

        c)    標(biāo)簽續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)，減少維護(hù)成本。

        d)   特殊情況下能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。

4. 拙進(jìn)通信的探索

      針對(duì)隧道/軌交施工人員定位應(yīng)用場(chǎng)景，拙進(jìn)通信提供2種技術(shù)（RFID、UWB）不同配置方案以滿(mǎn)足不同用戶(hù)成本體驗(yàn)的綜合需求。

     A .有源RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)配置方案

      此種方案只在隧道出入口以及內(nèi)部隧道交叉口部署RFID設(shè)備，在敏感區(qū)域部署RFI識(shí)別設(shè)備。設(shè)備配置如下圖所示，在隧道出入口以及各交叉洞口部署能自動(dòng)批量識(shí)別進(jìn)出方向的RFID識(shí)別設(shè)備，識(shí)別人員進(jìn)出方向，從而自動(dòng)統(tǒng)計(jì)該區(qū)域人數(shù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)人員軌跡追蹤。

      此種配置可實(shí)現(xiàn)如下功能性能：

        a)   100%人員進(jìn)出方向識(shí)別，從而準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)進(jìn)出人員統(tǒng)計(jì)，入洞人員統(tǒng)計(jì)，超時(shí)未出告警等功能。

        b)    危險(xiǎn)區(qū)域告警。

        c)   入洞人員路徑監(jiān)測(cè)

        d)   各個(gè)分支通道人數(shù)統(tǒng)計(jì)

        e)   標(biāo)簽使用時(shí)間大于6年

   如上，基于有源RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)配置方案基本可以滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景需求，成本低，維護(hù)少，是推薦選擇的方案。

  B. 有源RFID技術(shù)增強(qiáng)配置方案

   基于有源RFID技術(shù)的增強(qiáng)方案是在標(biāo)準(zhǔn)方案配置基礎(chǔ)上，通過(guò)在隧道路徑上每隔50-100米部署RFID區(qū)域識(shí)別設(shè)備，實(shí)現(xiàn)更小區(qū)域范圍的人數(shù)統(tǒng)計(jì)以及更高精度的人員軌跡識(shí)別，相應(yīng)的也增加部分成本。

  C. 多模UWB技術(shù)方案

      分對(duì)精準(zhǔn)定位需求強(qiáng)烈，且有較高成本承受能力的客戶(hù)可以選擇多模UWB技術(shù)方案產(chǎn)品，多模UWB方案產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)RFID產(chǎn)品的全部功能與識(shí)別準(zhǔn)確率，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位，相應(yīng)的成本也較高。

   多模UWB定位方案配置如下圖所示：

   在隧道出入口以及隧道交叉口部署RFID識(shí)別設(shè)備，實(shí)現(xiàn)100%人員進(jìn)出方向識(shí)別。在隧道沿途，部署復(fù)合UWB設(shè)備，實(shí)現(xiàn)人員精準(zhǔn)定位。

      與傳統(tǒng)UWB技術(shù)比較，多模UWB技術(shù)方案具備如下優(yōu)點(diǎn)：

       a)   UWB基站無(wú)需組網(wǎng)

       b)   進(jìn)出方向判斷準(zhǔn)確率100%。

       c)   標(biāo)簽電池續(xù)航時(shí)間至少增加3倍

       d)   系統(tǒng)建設(shè)成本只需傳統(tǒng)UWB技術(shù)的1/2。