解决方案

隧道人员安全管理系统解决方案

1、需求描述

隧道人员安全管理系统以信息化手段对隧道建设过程中的施工及监测等数据进行集中有效地管理。通过建设xx隧道建设信息化管理平台实现集数据信息存储、查询、可视化建模为一体的综合系统,集中体现透彻感知,对隧道、环境、设备和人袁及其状态实现全面、综合的感知和实时感测。将多源异构数据整合为一致的数据。通过物联网、互联网实现数据的智能传输和存储。利用云计算服务模式,构架一种高技术含量的系统架构,在大数据的基础上,对海量感知数据进行并行处理,数据挖掘与深度发现,为隧道建设和运营提供各种不同层次、不同要求的高效率智能化服务。基于信息化大数据平台与移动化、集中化、智能化的管理理念,以云计算、大数据、人工智能和物联网等技术建设一套隧道建设信息化管理平台,实现对隧道作业过程中的信息化监测以及作业用料的科学检测。

2、设计目标和优势

针对项目需求,以物联网技术为核心,充分利用传感网络、地理信息系统、物联网、动态人脸识别、uwb超宽带定位等全新信息技术,依托智能门禁、zigbee和UWB定位、有毒有害气体监测、应急电话广播、隧道安全步距在线监测、一键网络报警、高清视频监控、LED公示显示屏、项目指挥部云平台等系统,打造一个全方位整体的安全监控管理平台。该系统通过对下属项目各个隧道洞口门禁、施工人员信息、出勤情况、人员定位分布、气体实时数据、台车步距实时数据的统计、分析和展示,为施工过程中的安全监控和隐患排查提供基础信息,有效提高工作效率。云平台对多套系统信息进行整合、分析及展示,通过登录系统实现信息远程查看,为安全监控、隐患排查及工程指挥提供第一手信息。这一设计具备以下三大优点:

实现信息整合利用

利用云平台实现人员出入信息、人员分布信息和视频监控信息的整合、存储和分析,并保障各部门、多层级对自身权限范围内信息的查阅,为信息有效利用提供了保障。

提供智慧应用支撑

通过系统建设,形成人员考情信息、人员定位信息和视频监控信息的自动存储和远程访问能力,在此基础上若能进一步整合人工智能、大数据处理算法,将云平台信息分析处理智能化,即可实现智慧工地、智慧管理等应用。

满足多层级需求

通过云平台,实现人员定位、员工考勤、安全监控信息进行分层级、分部门访问,通过一套系统即可满足了各部门、各层级的信息查询需求,避免了系统重复建设,将来接入设备检测、环境监测等服务信息后,即可提供更加全面的综合信息查询服务。

3、系统组成

1、隧道人员门禁系统

2、隧道车辆管理系统

3、隧道洞口、洞内视频监控系统

4、隧道洞口LED大屏显示系统

5、隧道洞内人员定位系统(2.4G、zigbee、uwb)

6、隧道应急通讯系统

7、隧道洞内有毒有害气体检测系统

8、隧道洞内环境检测

9、隧道洞内安全步距监测系统

10、隧道施工固定式一键报警系统

11、隧道值班室、指挥中心信息化建设

12、隧道人员安全管理系统软件

4、隧道人员安全常规系统配备表

设备

隧道长度

门禁系统

视频监控系统

LED显示系统

人员定位系统

气体监测系统

应急电话系统

应急广播系统

救援逃生系统

一键紧急报警

安全步距监测系统

短隧道500m

中长隧道500m-3km

长隧道3km-10km


特长隧道10km+

4、隧道人员安全管理方案详细介绍

4.1、隧道人员门禁系统


该系统采用自动远距离采集人员进出信息,不需要人工刷卡,只需人员和以往一样正常进出隧道即可,系统对所有进入隧道施工人员进行实名管理,施工人员通过人员识别卡自动感应验证后,人行通道开门,施工人员方能进出通道,同时系统将自动记录人员姓名、工种、进入时间及人员数量。门禁管理软件通过统计后实时同步显示到LED显示屏上,实现对洞内人员进行实时统计。同时还可采用最新的动态人脸识别技术,将人脸识别门禁+人脸考勤合二为一,系统复用人脸识别门禁的记录,通过软件和平台实现人员在线考勤。可生物防假,一旦发现识别的是人脸图片或是人脸视频,系统无法验证,杜绝代识别、代考勤这种“脸不对版”的现象,提高考勤的可靠性及人员出入的把控能力,从根本上解决传统人工查验证件放行、人员假冒无法核验、考勤信息不准确等不足点,同时系统自带安全帽检测功能,未佩戴安全帽禁止进入隧道。

4.1.1 无卡报警通道(定制)


隧道无卡人员报警通道主要由人脸识别、一卡通远距离感应器、网络联动控制器、LED屏、语音控制器组成。首先由人脸识别系统检测是否有人通过,当有人通过时启动定位卡检测程序,检测到人卡合一、且门禁权限正常时予以通过放行;人卡不一致或者未检测到定位卡时系统发出声光报警命令,提示注意通行人员,同时软件保存报警信息,该系统可有效增强施工人员安全意识,提升项目安全管理水平。

4.2、隧道车辆管理系统


针对施工现场车辆、人员流动性强,进出频繁,难以管理的特点,该系统实行人走人道,车行车道,互不相扰,行人与车辆通道完全隔离,实现人车分流,进洞车辆和人员一目了然,洞口管理井然有序,安全保障品质升级。人车分流及门禁系统的建立,有效提升了现场管理效率和品质,对隧道洞内施工安全提供了有力保障。车辆通过分流后也便于进出车辆统计,并同步显示到LED显示屏上,实现对洞内车辆具体数量实时掌控。

4.3、隧道洞口、洞内视频监控系统


随着隧道项目工程的不断深入,大量的挖掘机器、运输车辆以及施工人员也因为工程的进度而加大了出入的频率,对于一些关键点位(隧道洞内外、施工便道、钢筋加工场、工地试验室、拌合站)安装视频监控也越来越必要。视频监控系统包括前端视频采集设备、通讯传输设备,以及后端的视频处理服务器。该系统具有实时存储、回放、检索、查询功能,视频图像通过网络可以实时传输到信息化管理平台,各级管理者通过各自权限可以全方位实时远程查询管辖范围内重要工程或部位的施工动态。及时掌握现场情况并随时做出快速反应;隧道现场值班人员可实时关注施工情况,从而达到随时随地(可实现手机远程访问)及时准确地对其进行监管,为隧道安全施工保驾护航。

4.4、隧道洞口LED大屏显示系统


将LED大屏幕安装在隧道入口附近,靠近值班室为佳,用于实时显示隧道内施工人员的统计信息、施工工序、安全公告及洞内各参数信息,同时还可以显示欢迎领导检查等内容;显示内容用户可根据需要自行调整。LED显示屏的尺寸大小可以根据用户实际需要量身定制。能充分体现隧道施工项目部管理上的施工信息透明化、信息实时性、科学施工。

4.5、隧道洞内人员定位系统(2.4G、zigbee、uwb)

隧道人员定位系统是隧道安全管理系统内的一项重要组成部分,该系统采用高科技技术,结合隧道实际情况研发而成,通过定位基站于人员定位卡实时交互数据,获取到人员的相对位置,定位基站将加密数据上传到监控中心服务器,经后端定位引擎软件分析处理后,配合隧道地图将人员定位卡位置实时显示在出来;可对洞内人员分布情况做到实时掌握,对施工人员进行实时位置跟踪管理,了解施工人员在洞内的位置轨迹。该系统可实现地图更换,实时位置显示,快速人员检索,报表管理,人员定位统计,求救报警查询、电量统计、历史数据回放,可设置危险区域和电子围栏报警等功能。对人员实时监督管理(可实时查看人员位置、人员数量、人员信息、人员运动轨迹、人员遇突发事情求助、进入危险区域告警信息等)。为调配相关人员及时解决突发情况提供依据,减轻工作人员管理的工作量,减少人力成本投入,提高工作效率。推动对人员的管理工作向制度化、规范化、实时化发展,确保人员安全稳定,为逐步实现“智能化全方位监管”奠定坚实基础。目前隧道人员定位系统采用的技术主要分为以下三种。

定位方式

定位精度

覆盖范围(可视)

续航能力

定位维度

抗干扰

建设成本

区域定位

无精度

0-100m

1

模拟位置

Zigbee定位

3-5m

800m-1000m

15

一维或模拟二维

一般

UWB定位

0.1-0.5m

150m-600m

25

一维、二维、三维

一般

适宜


4.6、隧道应急通讯系统


在建隧道的特点是现场声音嘈杂,随着开挖长度的深入移动手机信号也在减弱或无信号。通常情况下当环境噪音超过90分贝时,普通电话机的铃声经常不能引起工作人员注意,导致生产调度和紧急撤离指令得不到及时地传达,造成安全事故和经济损失。隧道应急电话及广播系统专门针对各类隧道高潮湿的环境设计,具有高防护、低功耗、防尘防潮、抗噪能力强、声音清晰洪亮的特点。该系统应急电话机经过若干次声光提醒和响铃后(默认3次),电话机自动接听,主叫方可进行呼叫广播,其声音将通过外置高音喇叭广播给附近的施工人员。

4.7、隧道洞内有毒有害气体检测系统


隧道有毒有害气体监测系统是一套防止在隧道施工过程中,气体超限带来危险,确保人员、机具和工程安全的实时监测系统。以《隧道安全规程》、《公路隧道施工规范》为主要依据,并根据上述“规程、规范”要求进行有害气体监测、控制,按照《作业场所空气中粉尘浓度测定方法》及常规有害气体测定方法执行。

根据有害气体的含量高低、浓度大小,采取相应的技术措施瓦斯是煤矿井巷和隧道施工中,从煤层、岩层和隧道围岩中逸出的各种有害气体(其中主要成份是俗称沼气的甲烷(瓦斯)、二氧化碳、一氧化碳、氮及其化合物,包括乙烷、丙烷、丁烷等气体)的总称。是大量植物沉积埋藏在地下深处,在缺氧情况下经地层高温高压的作用下在进入煤的变质碳化过程中产生的气体。瓦斯通常以气压袋形式存在,当气压袋被刺破(如钻眼)后,在开挖区域将有瓦斯出现,溶在地下水中的瓦斯气体进入隧道后,气体会从水中释放出来,进入隧道空气中。根据隧道有毒有害气体的实际情况, 将甲烷(瓦斯)(CH4) 、一氧化碳(CO) 、二氧化碳(CO2)、氧气(O2) 作为主要监测对象,把一些含量低、浓度小的有害气体作为辅助监控对象。

隧道有害气体监测设备实时监测隧道掌子面附近甲烷、一氧化碳,二氧化碳、硫化氢,氧气的数据,在值班室电脑和LED屏上显示,并对异常情况自动声光报警。防范因隧道有害气体浓度过高,导致安全隐患。

名称

型号

产品参数

一氧化碳传感器

JI-CO

检测气体:一氧化碳,检测范围:0-1000ppm分 辨 率:1ppm,检测精度:≤±3%F.S

二氧化碳传感器

JI-CO2

检测气体:二氧化碳,检测范围:0-5000ppm分 辨 率:1ppm,检测精度:≤±3%F.S

甲烷传感器

JI-CH4

检测气体:甲烷,检测范围:0-100%LEL 分 辨 率:1LEL,检测精度:≤±3%F.S

硫化氢传感器

JI-H2S

检测气体:硫化氢,检测范围:0-100ppm 分 辨 率:0.01ppm,检测精度:≤±3%F.S

氧气传感器

JI-O2

检测气体:氧气,检测范围:0-30%VOL 分 辨 率:0.01%VOL,检测精度:≤±3%F.S

4.8、隧道洞内环境检测


隧道内环境检测主要需要检测 粉尘、扬尘、风速、稳湿度。

4.9、隧道洞内安全步距监测系统

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。

吉联达科技隧道安全步距仪、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仪主站和参考点,由步距仪主站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,然后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。安全步距仪主站和参考点自带大容量后备电源,免除断电和经常性充电的烦恼,参考点采用优质全向天线加铝合金外壳增强设备防护等级。本系统可提供软硬件二次开发协议。同时安全步距主站支持人员以及设备的高精度实时定位,建设一套系统获得多个功能。

软件界面

4.10、隧道施工固定式一键报警系统

吉联达一键紧急报警系统是一套为了针对性解决在建隧道、地铁等地下工程发生突发事件时防范和应急处置工作而研发的报警设备。系统分为主机端和分机端,分别安装在值班室、作业面、施工台车、井(洞)口等重点区域;当施工过程中发生紧急情况时,由管理中心值班人员或施工区域作业人员就近触发一键报警设备,相关区域的报警器立即发出高分贝语音和爆闪式LED警示灯光,第一时间通知人员撤离或者进行应急救援处理;主机与分机之间支持一对一、一对多双向报警;整套设备简洁大方,操作简单方便、报警声光信号清晰、故障率低、经久耐用。

4.11、隧道值班室、指挥中心信息化建设

为了保证隧道在施工过程当中的规范性,获取数据的及时性,防止各种安全事故的发生,指挥中心大屏显示系统起着至关重要作用。借助于隧道内的监控与网络,与指挥中心的拼接屏连成一体,可以把施工现场的画面及施工现场的监控数据传入指挥中心。指挥人员可以根据隧道内所发生的情况,包括项目工程信息、人员定位、报警信息、视频监控,机械设备情况,工程进度等信息,做出下一步的工作安排。该系统不仅可以用于信息化显示终端监控隧道内的设备安全、人身安全、工程进度等,还可以作为演示终端,进行日常演练及会议培训,提升项目形象。

4.12、隧道人员安全管理系统软件



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