近年来随着国家铁路、地铁、公路、矿区的大规模建设，隧道的数量在急剧增多，超长隧道更是屡见不鲜，随着隧道挖掘工程的不断深入，隧道内部的环境会发生多种变化，隧道内部的长度及复杂程度加大了通信、监控等系统布线的困难程度，那么如何解决在隧道内部发生灾害性紧急情况下的应急通讯保障，确保各级指挥中心对现场的综合指挥就成了一个需要重视的问题。

隧道无线通信技术作为隧道开挖和建设工程的临时通信的解决方案，用于工程施工现场设备运行状态数据传送和工程管理信息的实时通信。实现应用服务后台与远程终端的无线通信，形成真正的工业物联网应用环境。

政策背景

国家十四五规划和2035年远景目标纲要与交通强国战略将水工隧道纳入重点投资领域，助力跨区域调水、水利枢纽及城市地下空间开发等重大工程；2025年政策进一步聚焦强化水网骨干工程建设，如南水北调后续工程、引江济淮等项目加速推进，以提升水资源配置能力。在油气领域，《国家石油储备条例》要求加强地下储油设施建设以保障国家能源安全，《中长期油气管网规划》则明确到2025年建成全国主干管网12万公里、储气能力达600亿立方米的目标，推动天然气在一次能源消费中占比提升至15%，并促进“全国一张网”互联互通。

在此背景下，施工单位在能源隧道(涵盖水利、引水、尾水、导流、泄洪、排沙、抽水蓄能等各类型水工隧道，以及油库隧道、天然气隧道等各类型能源类隧道)施工项目中积极应用各种高科技技术提高现场安全管理水平，努力实现数字化智慧隧道目标。

需求分析

随着隧道挖掘工程的不断深入,隧道内部的环境会发生多种变化,而且大量的挖掘机器、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,隧道内部的长度及复杂程度加大了监控系统布线的困难程度，因此在隧道采用无线传输系统是优选的选择。隧道无线传输系统,可以有效提高隧道施工工程的安全系数,对隧道建设过程中进出人员、车辆、随道内部环境进行实时监控,对隧道投入使用后的交通情况、隧道内部环境、照明、火灾报警等监控环节提供帮助。

在隧道环境中实现无线传输和覆盖，主要面临以下挑战：

●  环境复杂：钢筋混凝土结构对无线电波衰减严重，信号难以穿透。

●  线形覆盖：隧道呈长条形，需要实现远距离的链状或线状覆盖。

●  部署与取电困难：长距离隧道内铺设光纤和供电线路成本高、难度大。

●  业务多样化：需同时承载视频监控、人员定位、语音通信、传感器数据等多种业务。

智慧隧道可视化无线固定自组网巡检定位系统实现功能

1、在隧道工程施工中，为了确保施工安全，施工方需要将隧道内的施工情况通过无线传输方式，实时传输至隧道外的指挥中心。

2、隧道开挖、施工过程中，存在着现场环境复杂，声音嘈杂，不安全因素多，而且无公网信号等。而在隧道生产调度过程和应急救援指挥中，又需要保持畅通的通讯条件 。因此必须具有的隧道应急通信系统，来满足作业面与隧道值班监控室的通信。

3、对施工人员进行实时动态跟踪，随时掌握每个员工在隧道内位置及活动轨迹、全隧道人员的位置分布，当遇到隧道突发事故，可以迅速找到被困人员可靠的位置信息，提供抢险救灾、安全救护的效率。

●  高清语音、视频通话

通过IP传输技术，实现数据、语音、视频及短/彩信业务的统一承载。可提供高清语音、视频通话等业务服务。是具备高安全可靠、品质保障的基础通信业务。语音质量提升2倍，更真实更清晰，标清、高清自动适配，画面稳定。

●  在线巡检

通过智能手机到工作现场，简单勾选、事前提示、遗忘提醒、实时记录、快速反馈等手段，建立一套智能化的现场安全工作模式。实现管理要求与现场操作统一，用工具帮助领导管理简单落实简单，让信息化系统真正融入到日常工作中，人机环等异常情况快速传递到每个工作现场。

●  高速移动监控

抗干扰能力强，绕射能力强，高速移动不丢包，适合隧道施工、工作面、机车等工作场所视频监控和数据回传。

●  高速无线上网

YB68-A6-3ED是工作在2.4/5.8GHz频段的一款高性能、多信道、三射频输出的智能室外型WiFi6无线固定自组网设备，单站峰值速率2.4GHz600Mbps+5.8GHz+2400Mbps+5.8GHz  2400Mbps

解决方案核心

本方案采用基于IPwave公司的自研的融合通信调度平台和私有协议的无线固定自组网（Mesh）技术，其核心优势在于：

●  自组织（Self-Organizing）：节点上电后自动发现邻居、自动形成网络，无需复杂配置。

●  自愈合（Self-Healing）：当某个节点发生故障或受到干扰时，网络会自动选择最优路径进行绕行，保证通信不中断。

●  多跳中继（Multi-Hop）：信号可以通过多个节点接力传输，极大扩展了覆盖范围，克服单跳传输的距离限制。

●  高带宽：采用5.8GHz等高频段，提供千兆级以上的高速回传能力，满足多路视频传输需求。

方案设计

通过与设计院、施工公司专业技术人员以及甲方用户的深入沟通，推荐采用IPwave云波通信自主研发的可视化无线固定自组网巡检定位系统，能够满足隧道内外无线通信；可以有效提高隧道施工工程的安全系数，对隧道建设过程中进出人员、车辆、隧道内部环境进行实时监控，对隧道投入使用后的交通情况、隧道内部环境、照明、火灾报警等监控环节提供帮助。智慧隧道可视化无线固定自组网巡检定位系统由以下几个部分组网：

1、无线固定自组网系统

整个系统采用 “主干光纤+无线固定自组网” 的混合架构，兼顾可靠性与灵活性。在隧道内部署IPwave云波通信无线固定自组网节点基站，随着施工不断深入，网络扩展只需增加节点基站设备，部署灵活，施工方便。

1）、中心端（隧道口/管理中心）

核心交换机：部署在隧道管理站，作为整个网络的数据汇聚中心。

网关节点/汇聚节点：在隧道入口/出口处，部署具有光纤上行接口的WiFi6无线固定自组网节点。该节点一方面通过光纤与核心交换机连接，另一方面通过无线与隧道内第一个WiFi6无线固定自组网节点相连，作为隧道内无线网络与有线骨干网的桥梁。

YB68-A6-3ED是工作在2.4/5.8GHz频段的一款高性能、多信道、三射频输出的智能室外型WiFi6无线固定自组网设备。

备注：第一台设备的5G_L无线频率连接第二台设备的的5G_L无线频率，第二台设备的5G_H无线频率连接第三台设备的5G_H无线频率,每台设备2.4G设置为AP模式，作为接入点。

2）、传输中继端（隧道内部）

固定无线自组网节点：沿隧道壁每间隔一定距离（如200-800米，具体取决于隧道结构和设备性能）安装一个WiFi6无线固定自组网节点。

部署方式：节点通常成对或交叉部署在隧道两侧，形成 “链状” 或 “钻石型” 拓扑结构，确保每一跳都有至少两条冗余路径。

供电：可采用隧道内已有的照明电，或采用 PoE（网线供电） 方式，由附近的交换机供电。对于无电区域，可考虑太阳能+蓄电池供电。

3）、终端接入端

隧道内的各类终端（如高清网络摄像机（IPC）、人员/车辆定位卡牌、环境传感器（如CO/VI传感器）、应急电话、车辆无线漫游客户端、Wi-Fi终端等）通过最近的WiFi6无线固定自组网节点接入网络。

接入方式可以是有线（RJ45网口） 或 无线Wi-Fi。

2、可视化巡线巡检系统

有效监督巡检人员工作状态、设备状况、环境状态的可视化巡线巡检管理

可视化巡线巡检系统利用智能手持终端与服务器指令结合提高现场巡检的执行力及巡检过程中实时沟通的能力。

通过使用防爆智能巡检终端采集巡检点，将巡检数据信息直接上传至控制管理平台，为管理者快速查看现场情况提供数据支持；对巡检异常等情况及时发出警报，使巡检人员和管理人员实时掌握现场情况。    

巡检人员在巡检前巡检终端软件自动提示当日的巡检任务数量及要求，使巡检人员在巡检现场按照设定好的路线进行巡检；规范巡检操作，通过现场扫描巡检点卡，引导式填报，避免漏检、跨检；利用智能巡检终端、辅助摄像、定位、拍照、对讲等功能，真实采集设备运行数据，及时发出报警减少或避免事故的发生，确保巡检设备、区域的安全平稳运行；智能巡检终端指纹识别功能满足了个别巡检岗位必须本人巡检的要求。    

管理人员通过后台管理软件可随时掌握和管理巡检人员巡检信息，随时监督巡检人员是否按时巡检，并且可在后台查看巡检轨迹,及时掌握巡检人员巡检线路的正确性。

3、隧道广播系统

主要满足作业面与外界语音通信、生产调度、应急抢险及紧急事件处理的需要。当施工人员按下应急电话机的按钮时，应急电话服务器接受话机的呼叫，值班室与紧急电话机之间建立通话联系。值班室操作员可以呼叫任意一路话机，也可通过软件进行拨号或广播。

4、UWB人员定位系统

在隧道内部署UWB定位基站、为工人员佩戴标签的方式，能够实时获取人员的精确位置，精度最高可到10cm，有效提升对于作业人员的管理效率，同时保障人员的安全。

功能

●  UWB广播：终端会定时（默认1秒3次）广播定位数据包；

●  实时精准定位：室内外高精度实时定位，轨迹跟踪；

●  历史轨迹回放：历史轨迹记录、回放；

●  紧急报警：遇到紧急情况时，长按SOS按钮，会自动触发紧急报警并通知后台；

●  电子围栏管理：多类型区域规定（安全、警告、危险），多种触发方式（进入、离开、进出），多种报警方式（定位引擎平台推送、声音提示）；

●  位置服务API ：人员位置坐标，传感器信息（电量等）人员信息等；

●  数据接口：以太网、4G、WiFi三种模式可选；

●  *视频联动：根据人员位置信息，智能获取对应摄像头，从而显示对应摄像头影像。

方案特点与优势

●  高可靠性：Mesh网络的多路径冗余特性，彻底消除了单点故障风险，保障通信永不中断。

●  扩展性强：新增监控点或传感器时，只需在附近添加Mesh节点即可轻松接入网络，无需重新布线，大大降低了后期扩容成本和复杂度。

●  部署灵活快捷：显著减少甚至避免了隧道内长距离的光纤铺设，施工周期短，对隧道运营影响小。

●  维护简便：支持远程管理、监控和故障诊断，每个节点状态可视，出现故障时可快速定位和更换。

●  综合业务承载：单一网络同时支持视频、数据、语音等多种业务，实现“多网合一”，降低总体拥有成本（TCO）。

典型应用场景

●  公路/铁路隧道：车载视频实时回传、隧道内监控、应急广播、交通信号控制、火灾报警系统联网。

●  地铁隧道：列车运行状态监控、乘客信息系统（PIS）、地勤人员通信。

●  矿业井下隧道：人员设备精确定位、安全监控、环境数据（瓦斯、粉尘）采集、应急通信。（可以采用煤安无线固定自组网设备）

●  水利/综合管廊：管道状态监测、安防监控、机器人巡检数据回传。

●  高瓦斯场景：（可以采用防爆无线固定自组网设备）

●  能源隧道(涵盖水利、引水、尾水、导流、泄洪、排沙、抽水蓄能等各类型水工隧道，以及油库隧道、天然气隧道等各类型能源类隧道)

工程实施建议

●  现场勘测：在部署前，需进行详细的现场无线环境勘测，确定节点的最佳安装位置和间距。

●  频率规划：合理规划2.4GHz和5.8GHz频段的使用，避免同频干扰。例如，节点间回传使用干净的5.8GHz频段，终端接入使用2.4GHz频段。

●  电源保障：为确保不间断运行，建议为关键节点配置UPS备用电源。

●  安全策略：启用WPA3、MAC地址过滤、VLAN划分等安全策略，保障网络安全。

设备推荐

核心设备：UCP融合通信调度平台

（支持IMS（5G VoNR\4G VoLTE）协议和SIP协议，实现有线、无线、视频、广播融合调度，支持对VoNR/VoLte/SiP无线手机的强插、强拆、组呼、群呼、监听、录音、*录像、音视频通话、短信未读、语音未接提醒等功能;支持交换功能、语音调度、广播调度、音视频APP、*多媒体集群、*宽窄融合对讲、*调度会议、*视频调度、*GSI地图调度、*短信下发、*传真发文、*录音录像、系统管理、第三方开发接口等功能）

传输设备：

无线固定自组网：2.4GHz  600Mbps+5.8GHz  2400Mbps+5.8GHz  2400Mbps室外型WiFi6无线AP（2.4G：400mW，5.8G：400mW，支持48V标准POE、外接6个N母型座、夹具配件，2.5Kg）、276×244×80mm（整机）

无线漫游客户端：2.4GHz  600Mbps &5.8GHz  2400Mbps室外型WiFi6无线漫游客户端（2.4G：400mW，5.8G：400mW，支持48V标准POE、外接3个N母型座、夹具配件，2.5Kg）、276×244×80mm（整机）