一、引言
在現(xiàn)代城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，隧道與管廊承擔(dān)著交通、能源輸送、通信等關(guān)鍵功能。然而，因其內(nèi)部環(huán)境復(fù)雜，存在諸多安全隱患與管理難題。UWB（Ultra - Wideband，超寬帶）模組作為新興無(wú)線通信技術(shù)，以其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)為隧道管廊智能化管理提供創(chuàng)新方案，正成為行業(yè)關(guān)注焦點(diǎn)。
二、UWB 模組技術(shù)概述
（一）技術(shù)原理
UWB 技術(shù)通過(guò)發(fā)射和接收納秒級(jí)甚至皮秒級(jí)的極窄脈沖信號(hào)進(jìn)行通信與定位。這些脈沖信號(hào)占據(jù)從幾百兆赫茲到數(shù)吉赫茲的極寬頻譜范圍。其定位基于信號(hào)飛行時(shí)間（ToF，Time of Flight）測(cè)量。UWB 標(biāo)簽與基站相互發(fā)射和接收 UWB 脈沖信號(hào)，依據(jù)信號(hào)傳播時(shí)間結(jié)合光速，精確算出兩者間距離。利用至少三個(gè)基站與標(biāo)簽的距離信息，通過(guò)三角定位算法確定標(biāo)簽空間位置，實(shí)現(xiàn)高精度定位。
（二）技術(shù)特點(diǎn)
高精度定位：UWB 模組可達(dá)厘米級(jí)定位精度，相比藍(lán)牙、Wi - Fi 等定位技術(shù)優(yōu)勢(shì)顯著。在對(duì)人員和設(shè)備位置精度要求極高的隧道管廊環(huán)境中，能準(zhǔn)確掌握實(shí)時(shí)位置，有效避免碰撞、誤操作等安全事故。
抗干擾能力強(qiáng)：UWB 信號(hào)波形獨(dú)特、頻譜極寬，對(duì)多徑效應(yīng)、非視距傳播等信道衰落現(xiàn)象不敏感。隧道管廊空間狹窄、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，信號(hào)易受反射、散射干擾，UWB 模組卻能穩(wěn)定工作，保障定位和通信可靠性。
低功耗：UWB 模組工作時(shí)功耗低，這對(duì)需長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)運(yùn)行的隧道管廊應(yīng)用場(chǎng)景極為重要。如 UWB 定位標(biāo)簽可用電池供電，低功耗使標(biāo)簽電池續(xù)航時(shí)間延長(zhǎng)，減少頻繁更換電池的麻煩，降低維護(hù)成本。
穿透性較好：UWB 信號(hào)有一定穿透能力，可穿透混凝土墻壁、金屬管道等障礙物。即便穿透后信號(hào)強(qiáng)度衰減，仍能維持有效通信和定位功能。在隧道管廊內(nèi)，即便標(biāo)簽與基站存在部分遮擋，也能實(shí)現(xiàn)定位，確保定位系統(tǒng)全面覆蓋。
三、UWB 模組在隧道管廊的應(yīng)用場(chǎng)景
（一）人員定位與管理
實(shí)時(shí)位置監(jiān)控：隧道管廊施工或運(yùn)維時(shí)，給工作人員佩戴 UWB 定位標(biāo)簽，在內(nèi)部部署 UWB 定位基站，可實(shí)時(shí)獲取人員精確位置信息。管理人員在監(jiān)控中心平臺(tái)，能直觀看到人員在隧道管廊內(nèi)的實(shí)時(shí)位置分布，便于合理調(diào)度，提高工作效率。例如，緊急調(diào)配人員執(zhí)行任務(wù)時(shí)，可迅速找到距離最近人員下達(dá)指令。
考勤管理：UWB 定位系統(tǒng)自動(dòng)記錄人員進(jìn)出隧道管廊時(shí)間及內(nèi)部停留時(shí)間，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)考勤。有助于企業(yè)準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)員工工作時(shí)長(zhǎng)，避免考勤漏洞，還能追溯員工工作軌跡，了解其工作狀態(tài)。
安全預(yù)警：借助 UWB 定位系統(tǒng)的電子圍欄功能，在隧道管廊危險(xiǎn)區(qū)域（如施工區(qū)、高電壓設(shè)備附近等）設(shè)置虛擬圍欄。當(dāng)佩戴 UWB 標(biāo)簽的人員進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域，系統(tǒng)立即報(bào)警，提醒人員注意安全，同時(shí)向管理人員發(fā)送預(yù)警信息，及時(shí)防范事故。人員在管廊內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間靜止（可能突發(fā)疾病或遇緊急情況）時(shí)，系統(tǒng)也能及時(shí)察覺(jué)并報(bào)警，以便快速救援。
（二）設(shè)備定位與追蹤
施工設(shè)備管理：隧道管廊施工階段，挖掘機(jī)、裝載機(jī)、運(yùn)輸車輛等大型設(shè)備在有限空間頻繁作業(yè)。在這些設(shè)備上安裝 UWB 車載定位器，可實(shí)時(shí)掌握設(shè)備位置和運(yùn)行軌跡。這不僅利于合理安排作業(yè)路線，避免設(shè)備碰撞，還能統(tǒng)計(jì)設(shè)備使用情況，如工作時(shí)長(zhǎng)、閑置時(shí)間等，為設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)和調(diào)度管理提供數(shù)據(jù)依據(jù)。
巡檢設(shè)備追蹤：隧道管廊運(yùn)維時(shí)，巡檢人員攜帶巡檢設(shè)備檢查管廊設(shè)施。為巡檢設(shè)備配備 UWB 模組，可實(shí)時(shí)追蹤其位置，確保巡檢人員按預(yù)定路線工作，避免漏檢。巡檢設(shè)備檢測(cè)到異常時(shí)，通過(guò) UWB 通信及時(shí)將數(shù)據(jù)傳至管理中心，并在地圖標(biāo)記異常位置，方便后續(xù)處理。
（三）安全預(yù)警與應(yīng)急救援
碰撞預(yù)警：隧道管廊內(nèi)車輛與車輛、車輛與人員碰撞風(fēng)險(xiǎn)高。UWB 模組可實(shí)現(xiàn)車輛與車輛、車輛與人員相互測(cè)距。距離過(guò)近時(shí)，車載定位器或人員佩戴的定位標(biāo)簽自動(dòng)觸發(fā)碰撞預(yù)警，提醒駕駛員和相關(guān)人員避讓，有效降低碰撞事故發(fā)生概率。例如，在隧道管廊狹窄路段，兩車相向行駛距離接近危險(xiǎn)閾值時(shí)，系統(tǒng)及時(shí)報(bào)警，避免相撞。
火災(zāi)等緊急情況救援：隧道管廊一旦發(fā)生火災(zāi)，煙霧迅速?gòu)浡瑖?yán)重影響人員視線和逃生路徑。此時(shí) UWB 定位系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)凸顯，被困人員佩戴的定位標(biāo)簽在煙霧環(huán)境持續(xù)發(fā)送位置信號(hào)。救援人員接收信號(hào)，可在復(fù)雜環(huán)境快速準(zhǔn)確找到被困人員，提高救援效率，為人員生命安全爭(zhēng)取寶貴時(shí)間。
