叶永康 吕 伟 吴明辉

（浙江大禹信息技术有限公司，浙江 杭州310002）

0 引言

生命重于泰山，人民利益高于一切。在项目施工中时常会发生一些未知的安全事故，特别是一些相对封闭的施工区域。通过一定的手段来对现场人员进行定位，对于施工过程中的安全管控及后期安全事故的施救有着重大意义。

如今，水利工程正迎来全新的发展局面，隧洞工程成为水利工程的重要建设环节，隧洞工程主要特点是封闭、未知并受各种地质条件、施工条件以及各种不稳定的安全因素制约着，隧洞施工相对于水库、大坝、提防、涵闸等水利工程管理难度及危险性更高。如何提高施工过程中人员安全管控问题，一直以来都是项目施工及项目管理最为关注的焦点。为满足项目管理的迫切需求，探索封闭空间和开放空间相结合的人员管控方案，有效地解决封闭区域和开放区域相结合场景下的人员管控问题，进一步加强人员管控力度，提升人员管控水平。

1 人员定位技术

人员定位技术可实现对作业人员进行定位及全方面监管，使作业人员安全得以保障。并结合高速视频联动提高预警能力，对危险区域、权限区域进行分权限管控，无权限人员进入，系统报警提示。人员安全管控技术可实现全工区人员定位，人员位置实时显示，分布情况一目了然，自动统计出入施工现场，人员信息和数量。

因此，人员安全管控技术在水利施工中至关重要，尤其是隧洞等封闭区域施工，人员定位技术的应用有效地解决了人员管控的问题。

根据现阶段较为成熟的人员定位技术主要有UWB定位技术、北斗/GPS定位技术、蓝牙电子标签定位技术及其他一些无线传输定位技术等。

综合比较各类定位技术的布设成本、施工简易难度、施工安全性、人员定位精度及功能要求并结合水利施工现场环境的不同主要设计考虑隧洞内部封闭空间采用UWB定位技术。隧洞出入口及开放空间采用北斗/GPS定位技术，最终实现内外部相结合的方式。

1.1 UWB定位技术

UWB（Ultra Wide Band）主要是一种和自建信号基站通过无线载波进行通信。定位标签与信号基站间采用特定的脉冲信号进行定位数据传输。

UWB定位技术主要采用信号基站、定位标签及服务器组成（见图1）。整套系统具有结构简单，具有较强的信号穿透能力、在复杂的施工环境下具有较好的可靠性。尤其适用于复杂的施工期室内人员密集的场所的定位数据的接入。

图1 UWB/卫星定位系统结构图

1.2 北斗定位技术

北斗定位系统，主要利用北斗卫星及GPS卫星双重定位技术，北斗定位系统不受外部因素制约，具有全天候、高精度、高可靠及支持实时定位的优点、北斗定位系统也是目前使用较为广泛的一种。

在需要定位的施工区域，施工人员佩戴装有北斗/GPS定位终端的安全帽。定位终端是可充电式有源信号标签，定位标签通过北斗/GPS获取定位数据，通过GPRS发送到定位数据服务器，通过相应的管理软件对信号进行滤波处理计算从而得到人员的实时位置并记录。

2 水利隧洞工程施工中的应用

2.1 封闭空间

隧洞UWB定位系统主要由硬件（UWB信号基站、定位标签），软件及数据服务器组成。

UWB定位系统各设备之间通过特定的信号进行数据通信。定位标签和信号基站通过UWB无线载波进行通信，基站将标签的信息数据采集后通过无线网桥及光纤局域网传输到定位数据服务器，定位数据经过处理，在特制的场地平面图上显示人员定位数据并开放相应端口将数据推送给第三方软件平台可在BIM或三维建模中精准的显示隧洞人员及机械的位置并记录移动轨迹。

隧洞UWB定位可实现的功能包括：精确的定位功能、SOS紧急呼救功能、脱帽报警功能、长时间静止报警、历史轨迹查看功能、电子围栏功能、自动考勤统计功能等。

2.2 开放空间

北斗/GPS定位系统主要结构可分为三大部分。第一部分即前端设备，主要是北斗/GPS卫星定位设备，第二部分为信号传输设备，主要是运营商提供的GPRS网络数据传输。第三部分为后端设备，主要是数据服务器及数据处理软件。

北斗/GPS定位系统通过定位终端模块的数据中转将整个系统组合在一起实现定位。定位终端模块集成了北斗/GPS卫星信号接收模块、GPRS数据传输模块及供电模块。完成卫星实时信号接收。并通过运营商GPRS无线传输将接收到的卫星信号发送到数据服务器并通过数据计算确定最终的定位位置。

该定位模块可根据使用人员的不同制定不同的样式，如安装于安全帽上、手环式及工牌式等，使用简单安装方便。

户外北斗/GPS定位可实现的功能包括：精确的定位功能、SOS紧急呼救功能、长时间静止报警、历史轨迹查看功能、电子围栏功能、自动考勤统计功能等。

2.3 结合空间

水利施工场景主要分为点状工程及线状工程，实际工程布置中往往需要结合考虑。将UWB定位与北斗/GPS定位有机结合，可以进一步设计提升人员定位标签。

在解决长时间供电及产品规格大小满足方便携带，不影响施工的前提下，将北斗/GPS定位芯片结合到UWB定位标签中，从而实现隧洞内部UWB定位、户外北斗/GPS定位，并通过后台软件及数据处理手段，将两种定位技术进行处理，将一条完整的人员活动线路展示给管理人员。

除此之外，施工期隧洞工况复杂，主要受环境因素影响，易受大型施工机械设备及施工破坏、电力不稳、信号传输收到机械设备干扰。

根据复杂工况存在问题主要考虑可结合现场实施加强设备维护，选择尽量不受影响的位置安装，其次对每个点设置后备电池进行供电，保证施工过程中临时断电期间可以正常适用。最后保障相关专业的人员，对隧洞设备加强加密巡查及设备维护，保证设备损坏能及时修复并投入正常使用。

3 总结与展望

综上所述，对施工期隧洞人员安全管控技术进行探讨具有非常深远的意义，在未来水利施工中人员安全管控将是施工全过程中的重中之重。如何加强人员管理，如何进行人员安全管控，如何增强人员安全意识，人员定位系统将发挥出更加强大的功能，协助管理人员进行人员管理，从而进一步保障施工人员的人身安全。

本文基于UWB人员定位与北斗/GPS定位技术展开阐述。根据人员定位的系统结构，信号的传输能力及信号穿透能力。在隧洞施工现场人员定位应用中取得了较好的效果，通过对人员的精准定位和活动轨迹记录，对突发事件的后续溯源提供了事实依据。后期将根据项目管理需要，对基于此技术的方案进行不断完善，着重优化定位精度、增强传输能力和深度应用场景。