随着社会经济的快速发展，以及国家对基础设施建设的大力投入，公路隧道工程建设愈来愈多，这些工程的建设给人们的生活带来了极大的便利，但对于工程的建设者和管理者来讲，则意味着安全生产的风险系数愈来愈高，安全管理的压力愈来愈大。特别是现在新建隧道项目所跨越地区的地质环境越来越复杂，隧道的长度越来越长，埋深越来越深，洞径截面越来越大，施工技术和安全管理难度也越来越高。这种“长、大、深、难”的发展趋势与特点必然带来隧道施工中的极大风险，因此，如何利用先进的科技，以更加科学的方式对隧道施工中的相关人员进行实时的的监测、及时的安全预警、高效的指挥调度，就成为非常必要和迫切的安全生产管理需求，相应的管理系统，必将极大地提高隧道施工人员的安全系数，极大地减轻工程管理者的安全压力。能够实现隧道施工人员精确定位、轨迹回放、事故预防、隐患报警等信息化管理功能的隧道施工安全监控管理系统，将是隧洞施工安全的有力保障。
　　本文在全面深入调研的基础上，充分考虑使用者的实际应用需求，综合现有各种系统的优点，提出了建设隧道施工人员安全监控管理系统的具体方案，对进入隧道施工的人员进行精确定位监测、运动轨迹记录、实现洞内洞外的即时通讯交流，从而达到实时在线监测和预警，实现高效的调度指挥，最大程度地满足隧道建设方、施工方和监理方的管理需求。
　　
　　系统构成及原理
　　
　　一、系统构成
　　本隧道人员安全监控管理系统由上层管理系统、定位基站、识别卡和传输
　　系统组成：
　　1.上层管理系统：隧道人员定位考勤管理系统软件SQL Server2005 、数据库软件电脑主机（Windows XP 操作系统）、大屏幕显示系统室及LED显示屏。
　　2.定位基站：根据通讯方式的不同，分为：网络基站（连接以太网）、有线基站（连接CAN 总线）、无线基站（无线接力通讯）、中继基站（CAN 总线方式应用，具备定位基站的全部功能）。
　　3.人员识别卡：根据完成功能的不同，分为：基本卡（基本的定位识别功能）、普通卡（可以发送报警信息，接收紧急指挥命令）、短信卡（可以收发短信，实现隧洞内外的信息交流）、语音通讯手持机（实现施工现场的即时语音通话功能）。
　　4.传输系统：分为本地传输系统和远传系统：信息的本地传输可以通过以太网方式，CAN总线方式以及Zigbee 无线接力的方式实现，这三种方式既可以单独使用，也可以根据实际需要混合使用；信息的远传可以通过有线或无线的方式接入互联网来实现。
　　
　　系统构成示意图
　　二、系统工作原理
　　本系统应用全球最新的短距离无线网络通讯技术Zigbee，充分发挥其信号强度识别，自动组网，无线接力通讯，网络容量大等独特的性能特点开发而成，特别适合于隧道等领域施工现场的人员定位安全管理。施工人员或工作人员随身携带身份识别卡，一般佩戴在施工人员的皮带上或安全帽里。在隧道内外需要监控的区域安装定位基站，当识别卡进入定位基站的信号覆盖范围，识别卡就会与定位基站保持通讯，同时定位基站通过对识别卡发射信号强弱的判断，就可以确定识别卡距离定位基站的距离，从而对佩戴识别卡的施工人员、生产管理人员定位。本系统的定位功能根据基站布置的数量和位置可以实现精确定位或区域定位。区域定位是根据每个基站的位置进行定位的，只要识别卡进入定位基站的信号覆盖范围，就可以判断识别卡在这个基站周边多少距离以内的区域。精确定位是指基站布置距离在50-200 米之内，此时识别卡可同时被两个以上的定位基站收到，系统可根据两个基站接收到的信号强度进行计算从而实现精确定位。定位的精度与基站之间的距离成反比，也就是说需求的定位精度越高，定位基站之间的距离就越短，需要配置的定位基站就越多。
　　系统功能
　　一、人员及设备定位跟踪功能
　　进入隧道的工作人员必须随身携带识别卡，遵循“统一发卡、统一装备、统一管理”的原则，将识别卡视为“上岗证”或“隧道准入证” ，按准许上岗人员实行“一人一卡”制。当持卡人员经过隧道内基站布置地点附近时被系统识别，系统将读取该卡号信息，通过系统传输网络，将持卡人通过的路段、时间等资料传输到监控中心进行数据管理，并可查询识别卡相对应人员的基本信息，包括姓名、年龄、性别、所属班组、所属工种、职务、本人照片、联系方式等信息。识别卡根据功能主要分以下三类：基本卡、普通卡、短信卡。基本卡和普通卡设计主要由一般工作人员佩戴，佩戴在安全帽内或腰间。识别卡通过和基站的双向通讯，得到人员识别卡的定位信息。短信识别卡一般由管理人员、班组长等携带，可置于皮套内，挎于携带人员腰带上。短信识别卡除具有定位功能外，还可以通过预先定制的短消息和监控室进行双向通讯：既可发短消息给管理中心，也可接收管理中心的短消息。在没有手机信号的隧道内，短信识别卡的功能显得尤为重要。可以查询当前时刻洞内人员的位置，数量和分布情况。可以查询所有人员的历史活动轨迹，并进行轨迹回放。可以查询一个或多个人员及设备现在的实际位置、活动轨迹，实现实时的定位跟踪。
　　二、考勤管理功能
　　记录施工人员任何时刻的出入记录。能对施工人员和管理人员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；可以形成考勤历史记录。可以打印输出各种考勤报表。
　　三、查询统计功能
　　施工人员分布查询：对隧洞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。 施工人数统计：可以根据时间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。
　　四、 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。
　　五、 信息联网功能
　　可以通过安装客户端程序，采用联网方式实现多方信息共享，各级管理人员可以远程对隧洞人员的活动情况进行实时监控.
　　六、其他功能
　　系统自诊断：系统具有自诊断功能，可以自动检测基站故障，当基站出现故障时会发出提示信息。数据存储：系统具有长期保存数据的能力，将考勤定位信息存入数据库，并随时可以方便地查询到考勤定位历史信息。出洞异常提示：系统可以自动检测出人员在洞内长时间（如12小时以上）未出的情况，并发出提示信息。用户权限管理：系统具有用户权限管理功能，只有注册用户才能使用本系统。注册用户分为管理员和普通用户，管理员可以进行所有操作，普通用户只能浏览考勤定位信息。
　　七、系统软件功能
　　隧道考勤定位管理软件是以Windows XP 为运行环境，系统采用SQL Server2005 数据库，以C/S 模式（客户端/服务器）开发而成。系统功能强大、操作简单，界面友好，运行稳定，具有强大的分析处理能力，并有系统自检和系统出错提示。系统能实时显示隧道内人员的位置，可以查询隧道内所有人员的行动轨迹；能实时与洞内人员识别卡进行短信联系；系统能自动生成隧道人员的考勤记录，可以查询、打印任意时间段内的人员考勤信息。系统地图显示采用GIS 地图技术，由隧道施工的CAD 图直接转换而成。采用GIS 地图管理可以实现测距、现场显示分层结构、比例尺放大缩小等功能。
　　系统特点
　　一、卓越的性能
　　1． 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人员识别卡（除非坏掉或没电），就能被装在附近的读卡器读到。
　　2. 识别距离远（10-100 米）：识别卡可达到100M 的稳定距离（隧道内示弯道及环境而定），在这个范围内的识别卡发出的信息都会被读到。
　　3. 可实现真正意义上的精确定位。通过在隧道内增大基站布置密度，使得同一张人员识别卡和两个以上基站通讯的时候，就可以通过信号强度的计算来实现人员的精确定位。
　　4. 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。
　　5. 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。
　　6. 快速的识别速度：最快可达到50 公里/小时的识别速度，即对动态的标签卡也能认识到。
　　7. 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。
　　二、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。
　　三、安全性、稳定性高
　　1. ABS 工程塑料，具有防爆、防尘、防水性能。
　　2. 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。
　　3. 内部电路高度集成化，器件故障率最小化，运行可靠。
　　4. 采用有源识别卡，无电磁污染，免维护，使用安全。
　　四、操作简单方便
　　1. 软件实现GIS 地图管理。GIS 地图管理可以使用户查看隧道就像查看Google地图一样，可以任意的放大缩小、测量精确定位状况下人员与洞口的距离。GIS 还能实分层功能，可以在使用中更方便的查询自己需要的东西。
　　2. 基站一体化结构设计，安装方便快捷
　　3. 识别卡可以更换电池。
　　五、丰富的查询和报表功能
　　1. 查询和报表输出、打印功能简单易操作
　　2. 可对施工人员、管理人员的考勤信息进行查询
　　3. 可对施工人员运动轨迹进行查询
　　4. 可按要求输出各种信息报表（如：个人出勤日报表、施工人出勤月报表、部门出勤月报表等）
　　5. 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。（隧道现场必须联网）
　　6. 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。
　　结束语
　　隧道施工安全监控管理系统集隧道施工人员精确定位、考勤、安全预警、灾后急救、日常管理等功能于一体，是技术领先、运行稳定、设计专业化的隧道施工安全监控管理系统。使管理人员能够随时掌握施工现场人员的分布状况和每个人员的运动轨迹，便于进行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。本系统软件采用了C/S 架构，既可以进行现场监控也可以实现远程监控，极大的满足了不同用户的不同需求。本系统的研发与应用，将使公路隧道施工的安全保障和日常管理迈上新台阶。