一、系统背景

我国面积广袤，山势雄伟，随着科技的快速发展，5G通信系统的出现，实现网络性能的新飞跃，开启万物互联、无限遐想的新时代。众所周知，新的产品注定成本很高。短期内要在华夏每一寸土地上实现信号覆盖，那是非常困难的，特别是在山区内几乎是不可能的。然而所有隧道施工都处在山区，在施工前期大部分都处于信号盲区，随着施工进度的推进，露天施工现场手机信号都能全部覆盖。但隧道内部由于其特殊的环境不能通过手机（北斗与GPS）来实现定位功能。当施工人员进隧道内部后，就会出现失控的状态。针对这一情况我公司推出了-基于UWB技术的隧道人员定位系统。

二、系统的意义

  UWB定位技术是一种超宽带无线波定位技术，是一种小范围的无线定位技术，因为主要用在室内环境，所以经常称为室内定位。它是当前室内定位技术技术中精度最高的，在空旷区精度达30公分以内。它的出现刚好弥补了北斗与GPS室内定位的短板。我公司开发的人员定位技术是融合了uwb+5G技术。使管理人员通过移动手机端实时掌控施工人员近况以及位置。

UWB定位系统在工人与管理人员之间起到桥梁的作用，即：施工人员——UWB定位系统－－管理人员，及领导心中有员工，员工实时在心中，从而实现做到“领导心中有职工　职工心中有企业”人性化管理。

隧道施工是以实打实的土建为基础，把隧道施工与现代科技相接合，给隧道施工加上高科技的翅膀，采用UWB隧道人员定位系统毋庸置疑是一个契机。此系统融合的5G、UWB技术是当前手机通信最快、定位精度最高的技术，是隧道施工现场信息化建设的重要组成部分。不仅提高了企业的智能化形象，还为企业进入国际知名品牌起来了添砖加瓦的作用。

三、功能介绍

3.1  软件系统功能介绍

1.手机APP查看功能：通过隧道APP，可以实时查看人员当前情况，具体信息有：人员总数，人员的姓名，职务，出入时间，具体位置。

2.微信公众号功能：公众号可以主动推送隧道当天的施工进度，以及当前施工人员进出情况。如果有紧急情况，临时上报报警提醒。

3.多隧道统一管理功能：可以在一界面同时观看各隧道的定位、报警信息。平台别的功能也能同时浏览。

4.人员实时定位功能：在人员定位系统中，通过隧道示意图可以清楚直观的看到施工人员的位置分布，从而达到从施工人员的实时把控。在一定程度上起到防患于未然的效果。

5.人员轨迹回放功能：因软件系统记录下了，每人每刻的具体位置坐标，如果要知道每个人过去一段时间的行动路线。就以时间为查询条件，可以查询某人某时间段的人员轨迹，就能知道此人是否定时到岗，是否有越界形为，是否有违规形为。从而了提高了企业的管理水平。

  6.隧道内人员考勤统计功能：利用硬件记录下来的人员信息，通过软件算法，计算统计出，当前隧道内部的总人员，施工面的总人数。同时也记录人员的进出时间，以做考勤使用，从而做到有的放矢。

  7.报警页面提醒功能：当施工人员有紧急情况，按一下SOS按键，系统马上弹出页面提醒，同理伴有声音提醒。如果定位设备没有电了，也会有提醒。

  8.系统基本功能：系统也具有增加，删除，修改人员信息及设备的基本功能。

3.2 定位基站功能介绍

   覆盖距离：单台覆盖600－800米，具体看现场的障碍物情况而定。

  定位精度：基站测的到标签的距离没有误差。经多次统计，误差在0－1米内，具体误差受环境影响。

   基站容量：基站的容量大，同时可以获取几百张定位标签的位置信息。

   识别速度高：可识别标签0－80公里/小时的移动速度，无遗漏。

  通讯速率快：把获得的标签位置信息，1S内把所有信息上传给服务器，无延迟。

   防护等级： 采用IP65的防护等级。防止水与灰尘的进入。

3.3 定位标签功能介绍

   充电方式：磁吸充电，达到防水的效果。

   SOS报警键：带SOS报警功能，当紧急情况出现后，可以按SOS按键。

   震动功能：当控制室有紧急情况时，可以给定位标签发报警提醒，标签就会震动，提醒灯也会闪烁。

    电量显示功能：通过不同的指示灯，显示当前的电量情况，从而让佩戴人员心里有数。

四、系统原理：

   4.1 uwb定位原理：

   定位系统由构成：基站、标签、定位引擎、显示终端组成

   定位基站：基站与定位标签进行通信，把接收到的标签信息发送给服务器进行处理。

   定位标签：有唯一的信息编号，通过发送标签与基站间的距离，来确定标签的位置，从而确认人员的位置。

   定位引擎：把基站上传原始数据，通过算法转换成人眼可看到物理距离。

   显示终端：定位引擎计算出的标签坐标，可在PC、平板电脑、手机等任意有浏览器的屏幕。

  利用基站与定位标签的信号通信飞行时间计算出定位标签与每个基站的距离，那么通过几何原理即可计算，定位     标签的位置一定在以基站的位置为圆心，R为半径的圆周上，即若定位标签的位置（X0，Y0）,基站位置为（Xi,Yi）,     基中i=1,2,3,如下图所示。

   4.2 隧道应用原理

    下面用长度为1.5公里的隧道为准，来说明人员定位系统基站的个数以及安装位置。只要隧道弯度不大，3台基站就   可以覆盖到整条隧道，在隧道口300米位置安装一台，距隧道口900米装一台，最后一台安装在二衬台车上。

    定位基站将采集到进入该区域内的定位卡信号，通过无线网桥传输到后台服务器。经过软件处理，得出具体信息（如：姓名，职务，距离洞口多远，具体时间）， 同时可把它动态显示（实时）在监控中心的电脑上或隧道外的 LED大屏幕 上，并作好备份。管理人员可随时了解隧道中人员的状态。管理者也可以根据电脑上的分布示意图查看某一区域，计算机即会把这一区域的人员情况统计并显示出来。管理者能实时的观察到隧道内工作人员的即时区域位置，实现隧道内人员精确定位。另外一旦隧道内发生事故，可根据电脑中的人员定位分布信息马上查出事故地点的人员情况，以便帮助营救人员以准确快速 的方式营救出被困人员。一旦隧道内发生突发情况，隧道内人员可通过所携带的定位仪（识别卡）发出警报。 隧道内人员只要按定位仪上的报警按钮即可发出报警。在监控室的动态显示界面会立即弹出红色报警信号。

4.3 隧道人员定位效果图

     管理软件也如同效果图一样，实时统计人员进出的数量，人员的名称，职务，位置实时在图标上实时显示出来。

五、软件功能：

   5.1 软件平台功能

    5.2 隧道本地离线版软件