京滬高速鐵路隧道工程
施工人員登入安全報警系統
中國水電集團京滬高速鐵路三標段專案經理部
2023年12月
隧道工程
近幾年來，鐵路隧道建設邁入了快速發展階段,平均每年新開工隧道建設長度500多km，特別是高速鐵路客運專線和一些速度目標值比較高的大斷面隧道增長更快,據不完全統計,截止到2023年底，在建鐵路隧道總長度將超過3000km。與此同時，近幾年隧道施工的安全事故也頻頻發生，為此隧道內施工人員的安全管理成了鐵路建設中亟需關注的問題，京滬高鐵作為我國鐵路建設的重點工程，施工安全尤為重要。現階段隧道施工中，一線施工人員大多為架子隊勞務人員，由於其文化程度有限，安全意識淡薄，施工過程中安全管理和監控比較困難，如何加強他們在施工過程中的管理是擺在工程管理者面前的現實問題。
總結隧道施工安全管理實踐經驗，分析施工事故的原因，主要有：
工程管理人員與施工作業人員的資訊溝通不及時，管理人員不能及時動態掌握隧道內人員的基本情況，造成違章行為不能被及時發現和糾正，勞動和安檢紀律不能被強化執行，造成隧道內施工產生各種不安全問題。所以施工管理中應及時記錄施工人員在隧道內的出入情況，動態掌握隧道內人員施工概況，準確掌握在隧道內施工的人員總數和具體人員，據此可以推斷生產是否有序，人員是否到位，監測檢驗人員工作是否正常，關鍵工位人員是否脫崗等等，是保證人員施工安全的關鍵。
現階段在隧道實際施工管理過程中，儘管採取了各種措施，特別是進出隧道掛牌登記制度的實施，雖然部分解決了施工人員隨意進出施工現場的問題，但是這種方式所固有的統計時效性差、管理人員的隨意性、人情關係等問題導致制度執行貫徹不到位，在實際管理過程中不盡人意。所以隧道工程施工過程的實際管理迫切需要一種能夠自動採集、分析統計人員出入資料的應用系統，為此我們結合京滬高鐵西渴馬一號、二號隧道施工實際情況研發了這套鐵路隧道登入安全報警系統。
本套鐵路隧道登入安全報警系統有如下特點：
系統對隧道施工人員進行分類管理，根據工作的環境和工作性質等條件，把施工人員和工作環境及相關管理制度巧妙地結合起來，對施工人員相關活動資訊全面監測，便於管理人員，及時糾正違章行為，以預防事故發生。
系統自動監測施工人員經過某個監測點的時間、地點資訊，及時加以分析，監控軟體識別出隧道內不同型別人員的活動範圍、關鍵崗位、行走路線、到達時間和巡檢時間間隔等資訊，通知相關管理人員，提示相關人員及時糾正違規行為，同時對於洞內的突發事故，可通過系統緊急情況報警裝置及時反應到洞外，從而杜絕、減輕事故災害。同時做到：
1、系統應用面向中、高層管理人員，通過**異常及時向相關人員報警，做到清除事故隱患，預防事故發生。
2、系統客觀自動記錄任何一位出入隧道施工人員的時間，有利於管理人員準確、及時掌握施工人員進出情況，便於及時發現問題，保證安全施工。
3、系統能自動響應洞內突發事件，危險人員的報警，並在洞外做出反應。
4、系統能夠與網際網路連線起來，便於專案管理人員隨時、隨地遠端監控。
本系統適用於隧道內人員的安全監控，人員實時管理，突發危險事件報警。
本系統是基於計算機軟硬體技術、資訊採集處理技術、rfid無線射頻技術、網路資料通訊技術、自動控制技術等多學科綜合應用為一體的自動識別資訊科技產品。
系統通過在隧道進出口、爆破開挖區域等重要位置安裝無線資料接收器，隧道施工人員隨身攜帶人員識別標識卡，人員識別標籤不斷地發射載有目標識別碼的無線電射頻訊號，當工作人員進入到接收器讀取範圍內，接收器接收到人員識別標籤發來的載波訊號，經過接收器接收處理後，將訊號進行分析、處理，並通過can匯流排方式將訊號傳送到地面通訊介面裝置，再轉換成rs232訊號實時的傳送給管理室的計算機，從而實現目標的自動化管理。
地面中心站應安設2臺工控主機（p4/2.6g、512m記憶體、80g硬碟、19，液晶），2臺通訊介面裝置（通訊介面到人員接收分站的通訊傳輸距離不小於20km），監控主機執行時，備用機應處於熱備份狀態，在監控主機出現故障時，備用機能夠自動投入執行。
ups不間斷電源保證在工控主機停電狀況下能持續保證其2h正常工作。
在系統訊號進入機房之前訊號通訊線纜加裝訊號避雷器，保證系統安全執行。
系統主機配備雷射印表機等裝置，便於列印各種報表。
通訊介面提供2路通訊線纜接入，保證了系統擴充套件需要，安裝時通訊介面與工控機通訊距離不得大於6m。
系統總佈圖
如下圖所示，分別在3個隧道開掘面各安裝2臺資料接收器，1、2號隧道中的1、2、3、4號資料接收器通訊用一條通訊線纜連線接到乙個通訊介面中，3號隧道中的5、6號資料接收器用另一根通訊線纜接到3號隧道開掘面的通訊介面中。
安全登入報警系統預警系統硬體平面布置圖
該系統實現與指定區域網的無縫對接，實現遠距離對系統資料管理和各部門對系統資訊資料資源共享和管理。
為保證系統穩定和安全執行，系統在與區域網連線之間加防火牆。
鐵路隧道登入安全報警系統通訊線纜採用具有安全標誌准用證的通訊線纜，為保證良好的通訊質量，建議採用規格為1×2×7/0.52的通訊線纜（部分分支採用規格為2×2×7/0.52）。
根據所提供模擬礦單元測算，線纜總長度為：20000m以內。
線纜敷設原則及施工要求：
ⅰ 系統通訊線纜不能借用其他通訊線纜，單獨敷設
ⅱ 線路設計要方便系統維護，如線路連線盡量採用有近及遠的原則，通訊線路出問題時便於查詢。
ⅲ 線路分叉時要通過通訊中繼進行，不得直接通過分線盒分叉。
鐵路隧道登入安全報警系統洞內無線資料接收器採用kdw29隔爆兼本安電源供電，隔爆電源採用ac127供電。
電源線纜採用具有煤礦安全標誌准用證的電纜，由於無線資料接收器功率小，故線纜可採用規格為 2.5mm2電纜；
線纜敷設原則及施工要求：
ⅰ 為保證資料準確穩定，洞內供電交流電源要盡量穩定，盡量減小用需頻繁檢修線路的電源供電。
ⅱ 根據隧道內能夠提供ac127v、220v、380v、660v的多輸入電壓等級方式，系統設計根據井下實際情況，選擇合適位置布置礦用隔爆型照明訊號綜合裝置對c220v、380v、660v變壓成ac127v後再給系統kdw29隔爆兼本安電源供電，這樣有利於對該系統供電集中管理，提高了供電可靠性，並有利於系統穩定執行和維護。
ⅲ 1臺礦用隔爆型照明訊號綜合裝置可以供其2km範圍內的10個監測點裝置的用電。
監控標識卡施工安裝要注意：
ⅰ 標識卡必須每人固定唯一，不允許一人佩帶多個，也不允許不經過相關管理人員私自調換。
ⅱ 系統管理人員必需要把每個人所佩帶卡卡號和其本人資訊錄入到資料庫中。
ⅲ 標識卡佩帶採用與安全帽組合固定的方式置於安全帽後面。
ⅳ 標識卡外殼採用全熔接一次性方式，防水、防潮、防塵，非專業人員開啟殼蓋後即報廢。
led大屏安設可根據具體工點安設在遠離爆破源和不影響施工的地方，並應放置在隧道內人員進出口。一般可安置在隧道口值班房外。目的是在該隧道出入的洞內作業人員能夠對施工人員總人數、部門當前洞內人數及分布、當前洞內作業人員位置和進洞時間、宣傳公告等資訊了解。
安裝原則：
ⅰ 3臺led大屏要與主機房主機通過資料通訊線連線，主機房對led大屏顯示內容進行控制。
ⅱ led大屏顯示內容在施工時由使用部門根據需要確定。
ⅲ led大屏尺寸定為2×1m2，可根據需要加大尺寸。
led大螢幕安設在隧道進口值班房外
1防爆形式
由於該類系統應用於鐵路隧道中，而隧道在開挖過程中可能會遇到洞內含有甲烷或其他易爆氣體的情況，所以組成系統硬體裝置以本質安全型為主，保證了危險環境下的安全使用。
2資料傳輸
無線資料傳輸方面採用2.4g射頻技術和在電磁環境下抗干擾電路設計保障，在高傳輸速率的同時保證資料準確性。
有線傳輸採用can協議工業現場匯流排傳輸控制方式，外加高可靠的資料糾錯程式保障傳輸誤位元速率小於10-8。。
3單台接收器同時讀卡能力
單台接收器同時讀卡數在100個/s以上，大大高於目前同類系統的技術指標
系統操控介面
4標識卡電池使用壽命
標識卡電路板採用節能化設計方法，一次性電池壽命超過2年，比同類標識卡耗電量下降了20%。
5應用軟體方便易用
系統軟體採用c/s和b/s結構設計，系統資料能夠通過網路直接查詢，極大方便了使用者的安裝和使用。
ⅰ 系統具有人機對話功能，方便
系統生成、引數修改、功能呼叫、圖形編輯等。
ⅱ 系統具有操作許可權管理功能，對引數設定等必須使用密碼操作並具有操作記錄
系統登入介面
ⅲ 在任何顯示模式下，均可直接進入所選的列表顯示、模擬圖顯示、列印、引數設定、頁面編輯、查詢等方式。
ⅳ 網路通訊
系統可以通過區域網路或廣域網路交換機，將有關井下人員資料資訊上傳至各級主管部門資料管理介面
能夠實現網路查詢，在同一網路內的任何一台計算機上可以了解當前洞內所有作業人員分布情況，根據各種查詢條件查出當前/歷史定位資料及結果和違規資料，並可以根據需要列印報表。
系統主要硬體裝置簡介
● 工控機
工控機： p4/2.6g、512m記憶體、80g硬碟、19，液晶、雙串列埠。
系統軟體：網路版 c/s結構。
操作平台： windows2000。
資料庫： sql server2000。
● 通訊介面
（1）主要功能：
接收洞內無線資料接收器傳送的本安訊號，轉換成非本安訊號傳送給主計算機。接收中心站傳送的非本安訊號，轉換成本安訊號傳送給洞內無線資料接收器。實現本安和非本安電路的電氣隔離。
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