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1. 概述

1. 系统背景

随着国家经济的迅速发展，我国的隧道建设更是日新月异。由于城市地铁、铁路隧道和高速公路隧道改善了路线技术指标、缩短了路程和行车时间，提高了运营效益，因此国家在不断加大隧道的建设力度；然而隧道建设的造价高、运营管理相对复杂，所以各地对隧道的建设都十分重视，不敢掉以轻心。

目前的远程信息管理系统往往只是对行政和技术文件的管理，而无法实时地获取施工信息，更不能对施工现场和施工人员的信息有一个全面、及时、准确的掌握，从而导致很多事故的发生。为此各级政府高度重视工程建设安全生产问题，并采取一系列措施不断加强安全生产工作。如何改变目前隧道施工过程安全监管落后的管理模式，实现管理的现代化、信息化、智能化，成为管理者研究的重要课题。

因此，能够实现灾害预防、事故救助、信息化管理等先进的管理手段将是隧道安全建设的必然选择。长沙道好信息科技有限公司针对以上情况提出了“隧道人员考勤定位系统的解决方案”，为隧道的安全建设提供了崭新的安全管理理念和强有力的保证。

2. 系统简介

使管理人员能够随时掌握施工现场人员、设备的分布状况和每个人员和设备的运动轨迹，便于进行更加合理的调度管理以及安全监控管理。当事故发生时，救援人员可根据该系统所提供的数据、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。这一科技成果的实现，促使隧道建设的安全生产和日常管理再上新台阶。

该隧道人员考勤定位系统既可以单纯的实现考勤或定位也可以同时实现考勤和定位两种功能。

系统涉及计算机软件、数据库、电子电路、防爆本安电源、数字通讯、无线识别技术等方面。因此，在设计方案时，除了考虑其功能外，在稳定性、可靠性、抗干扰能力、容错能力及异常保护等方面也进行了充分考虑。项目方案确定利用现有成熟的煤矿高速工业以太网加现场总线系统作为主传输平台，开发相应的本安型读卡分站、标识卡等设备与系统挂接，通过本安型读卡分站及考勤管理专用软件与主系统以标准的专用数据库进行后台数据交换从而实现井下作业人员的跟踪定位和安全管理。系统总体设计主要体现在：

1. 实现桥隧作业人员进出的有效识别和监测监控，使管理系统充分体现“人性化、信息化和高度自动化”，实现数字施工的目标。

2. 为管理人员提供人员进出限制、考勤作业、监测监控等多方面的管理信息，一旦发生安全事故，通过该系统可探测事故现场作业人员及其数量，为抢险救灾和安全救护工作的高效运作提供保障。

3. 系统设计的安全性、可扩容性、易维护性和易操作性。

4. 轻松联网，B/S结构，轻松实现县、市、省及更广阔地域联网监控。

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2. 系统组成

1. 系统构成

2. 产品清单

3. 各种管理系统简介

目前管理系统中，读卡分站读取和标识卡主要有三种方式：近距离人工刷卡、远距离被动识别和远距离主动识别。在系统集成中，这是一个非常重要的问题，因为识别方式的选择将直接影响到系统的读取率和便利性。

近距离人工刷卡方式主要是针对较早以前高频和低频阅读设备（比如公交卡，门禁卡等）的应用，由于其阅读范围大致为离开读卡分站20cm之内，佩戴标识卡的人员必须上前靠近读卡分站才能被读取。这种方式尽管可以保证100％的读取率并且成本低廉，但由于其需要逐个扫描，在进场时会在出入口形成拥挤现象。目前这种工作方式几乎完全被淘汰。

Zigbee是IEEE 802.15.4协议的代名词。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。可以解决近距离人工刷卡方式的需要逐个扫描的问题。一些设计的比较好的设备能够支持多达1000个标识卡的同时读取，可以大大增加人员通行速度，无需排队进出门禁。 

ZigBee CC2431 采用了一种分布式定位计算方法。这种计算方法根据从距离最近的参考节点(其位置是已知的)接收到的信息，对节点进行本地计算，确定相关节点的位置。因此，网络流量的多少将由待测节点范围中节点的数量决定。另外，由于网络流量会随着待测节点数量的增加而成比例递增，因此，CC2431 还允许同一网络中存在大量的待测节点，是目前应用最成功，最受各界欢迎的一种识别方式。这种识别方式不仅距离极远，可以在50米的范围内轻松读取（空气中能够稳定80米读取），还能支持多达200个标识卡的同时读取，最重要的是能够克服人体、金属等遮挡，甚至上百个矿务人员一起进出依然保证100％的读取。其他详细技术指标比较列表如下：

4. 设计依据：

1、《中华人民共和国安全生产法》

2、《安全防范工程程序要求》(GB-T75-94)

3、《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求》（MT209-1990）

5. 工作原理

1. 有源ZigBee电子标签

施工人员或工作人员随身携带，一般装在施工人员的皮带上或安全帽上。当进出隧道时，可以采集标签，完成人员考勤、定位功能。

施工人员或工作人员遇到意外时，可以按下“紧急”按钮，向信息中心发送。

2. DaoHao2A读写器

用来采集标签信息。通过RS485总线与分站或主站通讯。

3. DaoHao3A分站/主站

接收来自读写器的数据。并对数据进行分析处理。通过以太网与服务器通讯。

4. LED显示屏：

安装在隧道口附近，用于显示施工人员的信息，使管理先进化，透明化。显示的内容包括：标签号，姓名，时间，总人数（屏的大小2M*1.2M，屏也可以选择比较大的）。

5. 其他事项

（1）读卡器的个数和安装方式根据隧道现场的实际情况而定，由双方协商解决。

（2）软件功能：该系统软件的功能根据客户的要求进行开发，请客户在软件开发前与我公司软件开发人员进行沟通。

3. 系统特点

1. 卓越的性能

• 高度的识别可靠性：100%的前端识别率，施工人员只要正确佩戴2.4G有源射频卡（除非坏掉），就能被装在附近的读卡器读到。

• 识别距离远（0-100米）：在隧道里面可达到50M的稳定距离，在这个范围内的标签卡发出的信息都会被读到。

• 极高的防冲突性：每个检测点可最多同时识别500个施工人员的信息。

• 高度的识别稳定性（误码率小于十万分之一），真正达到无误码、无漏卡。

• 快速的识别速度：最快可达到200公里/小时的识别速度，即对动态的标签卡也能认识到。

• 双向报警功能：施工人员可以通过标签按钮来向监控中心呼叫；监控中心也可以向标签发信息。（双向卡的功能，单向卡没有这个功能）

2. 应用方便、广泛

配合隧道现有网络状况，可提供基于光纤、以太网、通信电缆等多种隧道内-隧道外传输方式，适应性强，对现场环境要求不高，避免了由于传输方式单一造成的实施难题及瓶颈。

3. 安全性、稳定性高

• 具有安全型的防爆、防尘、防水性能

• 高抗干扰性，对隧道干扰源、周围环境无特殊要求，环境适应性强

• 内部电路高度集成化，器件故障率最小化，运行可靠

• 采用有源识别卡，无电磁污染，免维护，使用安全

4. 操作简单方便

• 软件全中文菜单，具有良好的操作界面

• 无线监测分站一体化结构设计，安装方便快捷

• 识别卡内置电池，超低功耗，无须外接矿灯电源，无须充电

• 双向卡可以更换电池

5. 丰富的查询和报表功能

• 查询和报表输出、打印功能简单易操作

• 可对施工人员、部门以及干部的考勤信息进行查询

• 可对施工人员运动轨迹进行查询

• 可按要求输出各种信息报表（如：进入隧道时间报表、个人出勤日报表、施工人出勤月报表、部门出勤月报表等）

• 可以在任何一台可以上网的电脑上远程查看隧道的实时情况，无须到现场。（网络版软件功能）

• 可以随时知道目前洞内现在有多少人，这些人是谁，同时可以显示到LED显示屏上，具体显示的内容要根据显示屏的大小来定。

4. 系统工程设计

1. 拓扑图

注：业主可以查看所有合同段数据，监理单位仅允许查询其所管辖的合同段数据。

系统的安装布置示意图

2. 安装图

5. 系统功能

1. 考勤管理功能

• 通过读卡器能判断出施工人员是任何时刻的出入记录。

• 能对施工人员和干部以及部门信息进行添加，修改，查询。

• 员工考勤查询：可按部门及各种指定条件进行人员的出勤情况查询，如：编号、姓名、班次、工种、部门等查询条件；可以按任意条件自动排序；

• 干部考勤查询：对当天所有干部的出勤情况进行查询显示；

• 可以按照用户要求输出报表

2. 定位管理功能

• 可以对任一时间进行查询并显示某个区域人员及设备的身份、数量和分布情况。

• 查询一个或多个人员及设备现在的实际位置、活动轨迹。

• 记录有关人员及设备在任一地点的到/离时间和总工作时间等一系列信息，可以督促和落实重要巡查人员（如：安全检测人员）是否按时、到点的进行实地查看，或进行各项数据的检测和处理，从根本上尽量杜绝因人为因素而造成的相关事故。

3. 设置报警功能

1. 外来人员报警功能

对于外来人员的或无卡施工人员独自进入隧道时系统会自动报警。但是和携带卡者一起进入时，系统不会出现报警。

2. 区域报警功能

在特定区域设定报警功能，给标签卡设定权限。如：在隧道内进行爆破时，将爆破作业面设置为警戒区域，如果有非授权人员及设备进入警戒区域，系统自动报警，并显示进入警戒区域的人员及设备的身份，并及时采取相应措施，待爆破结束后解除报警设置。

3. 查询统计

• 施工人员查询：可以自定义组合条件对施工人员当前区域、滞留时间及带班领导等进入隧道相关情况进行查询。

• 工人分布查询：对隧道各区域的施工人员分布情况进行查询，使管理人员可以方便的知道特定区域的工作人数。点击相应区域可获得相关人员详细信息。

• 未到达区域查询：用以督察和考核相关责任人跟班情况，查询特殊工种是否到达了其工作范围的所有区域。点击相关状态，可以得到到达人员和工作的明细记录。

• 施工人数统计：可以根据日期对进出隧道的施工人员数量进行统计。

• 区域人数统计：可以任意设置和管理相关施工区域，自动进行区域人数统计。

4. 灾后急救信息

一旦发生安全事故，控制主机立即能显示出事故地点的人员数量、人员信息，人员位置等信息，大大提高了抢险效率和救护效果。

5. 信息联网功能

通过建立WEB服务器，可以以浏览网页的方式实现信息共享，客户端无须另加任何软件.（要求监控室电脑能上网）

6. 其它可选扩展

1、隧道安全监测：瓦斯、CO 浓度、烟雾浓度、风压、相对静压、粉尘浓度等；

2、隧道环境监测：温度、湿度、风速、照度等；

3、隧道监控量测数据：应力应变(压力盒、钢筋应力计、孔隙 水压力计、支柱压力计、锚杆轴力)、位移(多点杆式或钢丝式位移计、钻孔位移计等)；

7. 其它功能

                            上述功能如果满足不了您的要求，我们可以为您量身定制功能。

6. 设备介绍

1. DaoHao2A读写器

侧面图

背面图

    正面图

1. 一般性能

• 工作温度：-25 ~70℃；

• 储存温度：-40 ~85℃；

• 工作湿度：小于95%；

• 工作电压：DC 7.5－12V，由配带的电源适配器供电；

• 工作电流：小于100mA；

• 重量：2.5kg；

• 外形尺寸：320mm×200mm×100mm；

• 包装尺寸：350mm×220mm×130mm；

2. 天线指标

• 频率范围：2400－2500MHz

• 带宽：100MHz

• 增益：16dBi

• 水平面波瓣宽度：75°

• 垂直面波瓣宽度：55°

• 前后比：≥18dB

• 驻波比：≤1.5

• 输入阻抗：50欧姆

• 极化方式：线极化

1. 技术指标及其功能

• 载波频率：2400－2500MHz;

• 发射频率：单载波；

• 发射载波功率：<=0dBm；

• 通讯接口： RS485；

• RS485通讯速率可以设置：1200、2400、4800、9600（默认）；

• 通讯方式：主动与被动结合方式；

• 冲撞能力：具有很强的防冲撞能力，能够同时读取卡的数量>2000张；

• 读取距离：内部可以调节（通过软件调节）；

• 内部采用多缓存技术（可以同时读取256个标签的缓冲能力）；

• 读取标签：JRF240标签，兼容其它厂家协议；

• 具有防雷措施；

• RS485总线采用了光隔离技术；

2. 主要技术指标

标签识别准确率：大于99.9999%；

3. DaoHao1Q有源ZigBee电子标签

1. 一般性能

• 工作温度：-25 ~70℃

• 储存温度：-40 ~85℃

• 工作湿度：小于95%

• 外形尺寸：55*86*7

• 工作电压：3V（钮扣电池供电）；

• 静态(待机)工作电流： < 1uA;

• 最大工作电流：<15mA；

2. 技术指标及其功能

• 工作频率：2.4GHz-2.5GHz(出厂设置);

• 工作方式：主动式或被动式；

• 发射功率：小于1mW（0dBm）(出厂设置)；

• 读取方式：可读写性；

• 读取距离：0－100米； 0－50米；0－25米； 0－10米；(出厂设置)

• 写距离：<20米；

• 防水性：具有防水性；

• 工作年限：10年（理论值）；

• 工作电压：3V（两节600mAh钮扣电池并联）；

• 查询时间：0.25 – 0.375s; 0.5 – 0.75s; 1.0 – 1.5s; 2 – 3s; (出厂设置)

• 冲撞能力：具有很强的防冲撞能力，能够同时读取卡的数量>2000张；

• 具有电量指示功能；

• 数据具有加密功能；

7. 
   应用实例

8. 施工过程

1. 施工流程

2. 
   实施计划

实施计划的模板如下：

施工时间根据隧道的大小及设备安装情况，一般至少需要14天左右：

10. 培训及售后服务

1. 培训内容

道好科技从成立之初就投入了大量的精力不断完善企业内部的管理，提高软件开发的质量。公司根据ISO9000质量体系等项目管理方法和公司的特点建立了完整的研发质量管理体系和售后服务体系。

道好科技为用户提供长期的优质服务。道好科技与客户的合作是长期的、伙伴式的合作，客户的成功就是我们的成功。

道好科技对项目的建立和实施全面负责，包括软件、硬件设备的安装、调试、各种培训，同时我们将根据实施过程中的调查提供对未来系统发展的战略和策略。

此外，道好科技有专门的技术支持服务队伍，通过现场技术支持服务、热线电话、长期技术跟踪等来保证项目的高效、可靠运转，同时为系统的进一步发展和改善提供建设性意见。

为了确保培训质量，公司将选派有2年以上系统使用、维护和安装调试经验，并且善于表达的工程师进行培训， 以达到受训人员正确、熟练应用本系统，简单故障排除的目的，使我公司的每一个工程都能成为实用、耐用的优秀范例。

在工程安装调试成功以后，公司将根据系统不同部分的使用者，将对隧道项目人员进行以下分类培训：

1. 系统介绍

2. 标签卡的使用

3. 设备维护

4. 系统软件的使用

注：以上所有培训可根据培训对象的接受能力适当延长时间，并且安排疑难问答时间，直到受训人员完全掌握为止。根据实际情况可安排书面理论测试实例操作考查，对培训效果进行验证。

2. 售后服务形式

◆ 电话咨询及追踪服务

我公司提供每周5天，每天8小时不间断的电话支持服务，解答用户在系统使用、维护过程中遇到的问题，及时提出解决问题的建议和操作方法，并每3个月至少一次电话询问用户使用情况。

◆ 现场响应

当电话咨询、E-MAIL、传真解决不了时，我方自收到服务请求起6小时内，省外用户72小时内公司将派技术人员到现场进行故障处理。

◆ 和约服务

若用户需要以上两种服务承诺之外的其它服务，公司可根据用户的具体要求经双方协商签订服务和约，公司将按照合约向用户提供服务。使系统保持高效、合理的运行状态，从而保证用户能将安全、可靠地使用系统。

1. 售后服务承诺

◆ 我公司将以合同为依据，以原厂商规定的服务承诺为基础，免费质保一年，免费保修期外，继续承诺整个工程的维修保养，功能升级等一系列服务。

◆ 免费保修期内，系统的硬件产品除外力、人为破坏以外负责维修或备件的免费更换；所引发费用我公司全部承担。软件免费维护。

◆ 使用方系统管理人员在使用过程中无论何时出现任何异常情况，均可即时与乙方系统工程师联系，乙方负责电话技术支持。

◆ 开通维护人员经常与用户保持联系，了解设备运行情况，发现问题及时解决，使设备始终处于良好运行状态。

◆ 精良的技术队伍，良好的服务意识，充足的备板备件，快捷的交通工具是我公司做好售后服务的保证。

2. 设备扩容

              对于用户设备的改点、扩容等不同要求，我公司将及时、准确地予以配合，其中由于用户系统改造或扩容所需的设备名称、价格、所引发的费用等的具体内容可在商务谈判时双方协商。

3. 软件升级

若系统软件自然升级，公司承诺将免费提供给用户方。若系统软件增加新的功能，公司承诺将以优惠的价格提供给用户方。公司保证新旧版本完全兼容，并可将旧版本升级为新版本。