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文档简介

技术方案

2024

目录

人员定位系统................................................................3

1.概述....................................................................3

2.定位技术比较...........................................................5

2.1.室外定位...........................................................5

2.2.室内定位...........................................................6

23电站定位解决方案...................................................7

3.系统组成...............................................................8

3.1.UWB人员无线定位原理..............................................8

3.2.UWB定位方案.....................................................10

3.3.UWB定位系统性能.................................................11

4.定位软件及功能........................................................12

4.1.实时位置定位.....................................................12

4.2.电子点名..........................................................15

4.3.标签管理..........................................................18

4.4.历史轨迹..........................................................23

4.5.电子围栏功能......................................................24

4.6.系统维护功能.....................................................27

4.7.考勤功能..........................................................29

5.主要设备技术参数......................................................30

5.1.定位系统服务器...................................................30

5.2.定位基站..........................................................30

5.3.定位标签..........................................................33

UWB人员定位系统

系统针对作业区域人员生产安全,防止人员不在工作区域工作或误入禁区等

行为,从而产生人身伤害、触电等危险,可以通过人员定位系统进行智能化人员

生产安全管理。

对于位于生产区域的人员,进行实时人员定位,并在电子地图中时行显示,

并同时统计各个作业区域的人员,可以显示所有人员的信息,并可以通过对人员

进行编组,指定其工作组及工作区域,对不在工作区域的人员进行报警,系统可

以跟踪指定人员,并自动切换人员场景、转换摄像机视频,确保重点关注人员处

于热点状态。方便生产安全监视和远程应急指挥。

检修工作

当进行检修工作时,先对工作班组进行人员分组,然后指定其工作区域,并

对临边工作和带电设备进行禁区设定。通过人员定位系统可以对工作人同进行鉴

权,无权进入人员进入会告警,人员进入禁区会告警,通过人员定位标签发出报

警声音和振动,提醒工作人员注意安全,同时可以联动视频监控系统、应急广播

系统、对讲系统等进行远程指挥。

巡检工作

进行巡检工作时,指定巡检人员,设定巡检路线和时间段,人员定位系统可

以对指定人员进行跟踪关注,自动切换地图场景、自动切换人员最近位置摄像机

视频,对于人员身份不符、巡视路线不符、巡视时间段不符等情况进行告警,并

通过定位标签的警告声音或振动提示巡检人员注意,同时可以联动视频监控系统、

应急广播系统、对讲系统等进行远程指挥。

活动轨迹

人员定位系统可以实时或回放指定人员或指定地点的人员活动轨迹,为应急

指挥和事后分析提供依据。

1.概述

电站系统网络架构如下图所示:

络覆盖。

外网的移动终端、移动摄像头等信息,通过防火墙、双向隔离装置接入内网,

实现内外网的数据交互。

2.定位技术比较

早在15世纪,当人类开始探索海洋的时候,定位技术也随之催生。当时的

定位方法十分粗糙,就是运用航海图和星象图以确定自己的位置。

随着社会的进步和科技的发展,定位技术在技术手段、定位精度、可用性等

方面均取得质的飞越,并且逐步从航海、航天、航空、测绘、军事、自然灾害预

防等“高大上”的领域逐步渗透社会生活的方方面面,成为人们日常中不可或缺

的重要应用一一比如人员搜寻、位置查找、交通管理、车辆导航与路级规划等等。

总体来说,定位可以按照使用场景的不同划分为室内定位和室外定位两大类。

2.1.室外定位

目前应用于室外定位的主流技术主要有卫星定位和基站定位两种。

卫星定位即是通过接收卫星提供的经纬度坐标信号来进行定位,卫星定位系

统主要有:美国全球定位系(GPS)、俄罗斯格洛纳斯(GLONASS)、欧洲伽利略

(GALILEO)系统、中国北斗卫星导航系统。GPS的定位原理简单来说就是通过四

颗已知位置的卫星来确定GPS接收器的位置。卫星定位只能用在室外环境,一到

室内,由于导航信号衰减太快,卫星定位就无法使用。

基站定位一般应用于手机用户,它是通过电信移动运营商的网络(如GSM

网)获取移动终端用户的位置信息。由于基站定位时,信号很容易受到干扰,所

以先天就决定了它定位的不准确性,精度大约在150米左右,基本无法开车导航。

定位条件是必须在有基站信号的位置,手机处于sim卡注册状态(飞行模式下开

wifi和拔出sim卡都不行),而且必须收到3个基站的信号,无论是否在室内。

但是,定位速度超快,一旦有信号就可以定位,目前主要用途是没有GPS且没有

wifi的情况下快速大体了解下你的位置。

22室内定位

室内定位技术发展有两个方向:广域室内定位技术和局域室内定位技术。广

域室内定位技术的代表是北邮的TC-OFDM、澳大利亚的Locata和美国高通公司

的方案,这些都是承载到广域网上实现广域覆盖的;局域室内定位技术的代表是

Wi-Fi,蓝牙、ZIGBEE、RFID等定位方案,这些都是承载到局域网中实现局部区

域的覆盖。广域室内定位技术通常需要改造基站及手机芯片等设备模块,成本巨

大、时间周期较长。局域室内定位技术成本较低、周期短,是目前商业化推广运

作较好的选择方案。根据不同的定位原理和观测量,衍生出了多种室内定位技术,

根据定位需求的不同,即:精准室内定位,也即精度在亚米级,像UWB,精度在

10"50cm;二是米级定位,如蓝牙iBeacon定位,约广3米的定位精度;三是区

域级定位,即房间级的定位,如RFID,WIFI(WiFi的精度约为310米),ZigBee(精

度在3~5米)左右,下面将对各级别主流的室内定位技术进行简要介绍。

(1)Wifi定位

目前WiFi是相对成熟且应用较多的技术,WiFi室内定位技术主要有两种:

一种是通过移动设备和三个无线网络接入点的无线信号强度,通过差分算法,来

比较精准地对人和车辆的进行三角定位。另一种是事先记录巨量的确定位置点的

信号强度,通过用新加入的设备的信号强度对比拥有巨量数据的数据库.来确定

位置(“指纹”定位)。WiFi定位可以实现复杂的大范围定位,但精度只能达到3

米左右,无法做到精准定位。另外,由于其信号容易受干扰,需要定期更新”指

纹库”,带来繁重的工作负担。

(1)蓝牙定位

类似室外GPS卫星定位,卫星定位一般最少要3颗星才能实现定位,蓝牙也

是这个道理,只是这时的“卫星”换成了蓝牙信标(基站)。蓝牙信标技术目前

部署的也比较多,也是相对比较成熟的技术。蓝牙跟WiFi的区别不是太大,精

度会比WiFi稍微高。蓝牙室内定位技术比较有名的是苹果推出的iBeacon,在

iBeacon基站的帮助下,实现定位标签的定位,最高可以达到2到3米的定位精

度。蓝牙室内定位技术最大的优点是设备体积小、短距离、低功耗。

(2)UWB定位

LWB:超宽带室内定位技术,采用UWB(超宽带)脉冲信号,由多个传感器采

用TDOA和AOA定位算法对标签位置进行分析,多径分辨能力强、精度高,定位

精度可达亚米级。超宽带定位技术具有穿透力强、抗多径效果好、安全性高、系

统复杂度低、能提供精确定位精度等优点。之前的技术研究中,由于新加入的盲

节点也需要主动通信使得功耗较高,而且事先也需要布局,使得成本还无法降低。

且基站通过无线与通信基站传输数据,不需要铺设线缆,既节省了安装的硬件成

本,又节省安装的时间成本。从技术上看,无论是从定位精度、安全性、抗干扰、

功耗等角度来分析,UWB无疑是最理想的工业定位技术之一。

(4)定位技术对比图

定位定位精覆盖信标(芯基站优点不足

技术度范围片)

北斗1〜10m/400~600/实施成本低,定位精度不如UWB;

定位元实施容易,管需要按年按标签付费,

控效果好米级别精度1000元左

右每个每年,亚米级

5000元左右每个每年

Wifi约3m150100-200无线AP成本低,实时易受干扰,稳定性较

定位m元简单,维护方差,精度低

便

蓝牙l~3m150100~200<1000元设备体积小、位置精度有限,区域限

定位m元短距离、低功制能力有误差

UWB0.1-0.5150200-600>3000元精度超高,功成本较高,部署复杂

定位mm元耗低

2.3.电站定位解决方案

根据客户的不同需求,希望系统应该是价格实惠,适合推广,控制成本做到

实用。那么总体的思路是分区域管控,不同需求的区域应用不同的技术,这样才

能做到高效、实用而节约资源。激光边界技术中,具有人员闯入报警、进入人数

统计等功能,其数据可以通过蓝牙定位传输。

现对电站人员定位有如下三种方案及对比:

方案优点缺点

方案一IWB+蓝牙混合定精度较高,功耗成本依然较高,部

位管控低,分区域管控有署复杂

利于降低成本

方案二激光边界+蓝牙+成本较低,实施容定位精度不如UWB

北斗混合定位管易,管控效果好

方案三激光边界+蓝牙成本最低,简单易定位精度低

实时

推荐方案:全厂采用蓝牙定位,对于需要管控的重点区域、高危区域、封闭空间

等,采用激光对射装置设置电子边界。

3.系统组成

采用人员定位基站、门禁系统、紧急求救信号系统相结合的方式,实现人员

定位、安全管理和紧急求救的功能。

人员定位系统由定位系统服务器、定位基站、定位标签及网络设备等设备组

成。

3.1.UWB人员无线定位原理

人员无线定位系统使用先进的超窄脉冲(UWB)精确测量飞行时间技术,实

现了底层的精确测距/计时;结合无线定位位置解算算法,实现了上层的精确定

位。其基本原理如下图所示。

整体上,人员无线定位系统由定位硬件层、网络连接层、数据解算层和应用

层组成。定位硬件层是人员无线定位系统实现定位功能的主体部分,包括定位微

基站和定位微标签;网络连接层用于将定位微基站采集的数据回传到数据中心;

数据解算层则是实现标签位置计算的关键;应用层针对客户的需求,完成了业务

层面的呈现,如下图所示。

人员无线定位系统使用先进的超窄脉冲技术,精确测量飞行时间,使产品定

位精度达到高精度,并具有以卜特点:

•典型定位精度10cm

•无需同步机,设备简单,施工方便

•支持100M有线以太网和WiFi上传

•标准P0E供电或12/24VDC

•可针对客户的特殊需求进行开发

人员无线定位系统与其它无线定位系统的比较:

系统比照本公司系统其它系统

需要专门的同步机进行基站间的同步,

系统架构无线同步架构,无需同步机

设备繁杂,布线量大。

天线角度要现场校正,需要专业人员,

基站安装全向天线,无需天线角度校准

施工难度大。

多种供电方式可选:

系统供电P0E供电

标准/非标PoE,或12/24VDC

有线以太网或WiFi回传数据,

数据回传有线以太网回传

可根据现场情况灵活调整

车载磁吸/普通腕带/防拆腕带/资产

标签形态固定2~3种类

/外置天线/胸卡,种类齐全

刷新率0.01Hz~50Hz可调整不可调整

铸铝外壳,防雷底板(供电防雷、天

基站防护工程塑料,不可防雷

馈防雷),防尘防水,IP65

提供接口,支持二次开发;

软件功能只支持原生软件,开放性差。

提供强大的演示软件功能。

32UWB定位方案

当前我国主要的电厂分为水电,火电和核电电厂。水电站的人员系统限定的

范围在于生产区域,实现人员定位、实时监测、查询、安全保障、统计考勤、数

据存储、双向信号呼叫、定位系统运行维护等功能。

水电站建筑结构复杂,长度和宽度都在几百米之间,高度一般较高。从高度

上看,厂房内部一般有水电机组、配电、输电等生产设备,环境复杂;且设备体

积巨大,会对无线电信号造成巨大的遮挡。与此同时,电厂已经运行多年,部署

新的定位系统需要部署线缆、网络,具有•定的施工量。因此,针对的特殊环境,

可以灵活地对基站的部署位置进行调整,以最大限度地提高基站的覆盖面积,同

时减少对基站的遮挡作用。

基站的部署密度。定位基站的有效视距覆盖范围是35m~50m,布一维定位模

式下,沿着洞室掘进方向,每隔50m部署一个基站;在二维定位模式下,每隔

35nl成对部署基站;在零维定位模式下,每个洞室部署一个基站。

网络的部署。无线定位系统支持有线和Wi-Fi两种网络连接方式。如果在现

场有条件部署有线网络,则推荐部署光纤网络,将所有基站连接到光纤上,并最

终将数据回传到后台服务器;否则,如果现场没有条件部署有线网络,则可以使

用Wi-Fi方式,为每个基站配置一个单独的无线网桥,专门用于通过Wi-Fi信道

转发该基站的数据;并在接收端(机房服务器端)配置接收无线网桥和交换机,

用于接收Wi-Fi信道回传的无线基站数据,并最终回传到服务器。

标签的配置。无线定位系统使用无线定位标签实现人员定位。该无线定位标

签使用与定位基站相同的频段,单独发射无线脉冲信号,并可接受来自基站的无

线脉冲信号。正常情况下,标签以固定的频率上报自身位置;当遇到紧急情况时,

可以通过按键方式实现主动报警信息上传;也可以由后台定位软件主动下发报警

信息,提示持卡人注意安全。

33UWB定位系统性能

人员无线定位系统的核心是实现了标签位置的实时、精确定位。可以实现以

下性能:

/高精度。采用超宽带定位技术,通过人员定位管理对作业人员及进行精确定

位、跟踪,定位精度W5米;

/无漏卡。系统能可靠识别静态或W80km/h的高速移动目标;

/大容量。单台基站可同时识别200张以上的人员标识卡;

/双向应急救援功能,可以标签主动上传报警,应用于当洞室人员遇险时,可

触发“求救”按钮,发现洞室塌方、涌水、涌泥时,也可以通过定位电子标

签按钮向监测中心发出对应报警信号,监测中心将及时报警,并可查询显示

报警人员、报警时间和报警地点。在洞室某区域内有危险需要撤离人员时.,

在监测中心的人员或系统管理人员可向洞室内危险区域人员群发紧急撤离通

知,洞室内人员即可通过定位电子标签振动或广播“撤离”信号;

/人员统计功能。能准确地统计全洞室及某个区域(如:掌子面)的人员数量;

/查询功能。可实时跟踪查询、打印当前及某时间段洞室内人员数量、活动轨

迹及分布情况;

/主动式定位硬件架构°定位基站和定位电子标签具有完全独立的发射与接收

部件,其核心技术均由嵌入式微处理器和嵌入式软件组成;定位电子标签采

用嵌入式微处理器,在嵌入式软件的控制下,实现编码、解码、通信及信息

碰撞处理等功能;

/电量管理功能。系统软件具有定位电子标签电池管理功能;

/远程自动识别。乘车出入的人员无需下车,在车辆进入监测区域后,就可自

动完成人员考勤及定位功能;

/多线程工作。系统在进行实时数据采集时,可进行记录、显示、查询、编辑、

人工录入、网络通信等;

/权限控制与共享功能。系统监测中心站及网络终端可以联网运行,使网上所

有终端在使用权限范围内都能共享监测信息、,查询、打印各类数据报表;

/电子围栏功能。可以对进入洞室人员限制出入时间及地点,如果超过授权时

间会触发报警设备发出警示,以便控制人员迅速做出反映,采取安全措施;

/数据存储功能。系统可自动生成人员信息数据库,实现考勤昨夜的统计与管

理等方面的报表资料,提高管理效益;

/自维护功能。当系统中个定位基站等设备发生故障时,报警并记录故障时间

和故障设备,可供查询及打印

4.定位软件及功能

无线定位系统提供基于PC的显示软件和数捱API接口。基于底层提供的高

精度定位数据,上层提供了丰富的管理服务功能,包括:

1,实时位置定位;

2,历史轨迹回放;

3,告警设置与查询;

4,点名功能;

5,考勤功能;

6,权限管理;

7,系统设置。

4.1.实时位置定位

实时位置定位是高精度人员定位系统的基本功能,其基础界面结构如下:

电子地图的导入与显示

无线定位系统支持多种格式电子地图的导入,优先支持dxf格式和tif格式。

导入时,只需要将电子地图存放到指定的文件夹下,即可实现导入。

导入界面:

通过选择需要显示的楼层,可以对电子地图分层显示。如下图所示,选择了

其中一个楼层进行显示:

显示国栏实时统计显示轨迹基蹒“看守所1层

•某工厂,

.某监狱,,看守所1层].

某隧道>

靠桌电厂>

+■

K

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“uu」©

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■“0-r^_r=?k=T_1v

,在口任口仕

4.34(m)

实时位置的显示

定位结果通过图标的方式显示在界面上,并可以通过将人员信息与定位标签

信息进行绑定,将人员信息直接显示到界面上,如下图所示:

懿电子点名@权限曹也@系统设置

显示围栏卖B懒计显示辆迹其工F-->云南中机4s店▼

搜索

绑定界面如下图所示,除姓名外,还可以绑定其他信息,如工号、联系方式

等:

42电子点名

使用电子点名功能,可以事先规划某个区域在特定的时间段应该到达多少人,

实际到达多少人,出勤缺勤情况。

电子点名的设置

实时监控©告警懿17M历史轨迹徽电子点名0权网戢@系统设当

点名任务设置点名区域设置显示国把实时统计显示健某工厂云南中机4s店

人员点名功能仅伊参X,请以传疑点名方式为主

应到卖到

开始时间培第时间使^开美3

■至,瓦1岑面人数451035

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电子点名的实时显示

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电子点名应到人数统计:

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电子点名熨到明细统计:

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应到实到

工时统计4534

实到人员列表

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11049710497在城

21055110551在线

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电子点名缺勤统计:

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投索

3应到卖到缺勤

工联过4511

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序号人员^3D3

11040610408离武i

21041C10410离线

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各个区域人数统计

人员点名功白取供参考,演以总钻方式为主

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任务名称开始时间结束时间便能J楼

埼嚼458-7

国妓河06:00:0023:30:00«

中间层410

躬克星08:00:0017i3O:OO.

■水机层主F房450纥

08:00:0017:30:00氧。

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时房08:00:0017:30:00«

蜗壳层450纥

中间层08:00:001730:00«

各个区域分区人数统计

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后我任令迫一点若区竦友・^a»ewwd孙二网■

人笈母N51取信―谓以存优乐名方大力士

omx修&O•好

43标签管理

标签的分组

在使用标签之前,首先要为标签添加分组(部门):

厮人―搜索

,国♦所有标签

>画■然A分组0/45

面■掘进0/0

M■二讨o/o

4■防水板0/0

□■临组

照明组1

询罅父节点

保存屣

。君加&编指。删除

绑定标签信息

每个标签都有固定的1D号,需要为每个标签指定其所属的名称、分组、定

位类型、姓名、生日、工号、联系方式等信息。

指定标签显示的图标形状

标签会分配给人员或设备。可以通过指定标签显示不同的形状,表示标签

代表的定位对象。

部门人数的实时显示

下图中,各个部门人数显示为“XX/YY”样式。其中,“XX”表示实到人数,

“YY”表示应到人数。

桂莅瑛

[丽入搜索

,■■所有标签

>也■默U分组4/44

)・无进0/0

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国■防水板0/0

a・B.WS0/0

n■临时分组

标签的搜索

可以逋过标签的1D号或人员名称对标签进行实时搜索,并将结果显示在地

图上。

航跳实时蜕计显示林法云南W

搜索内容搜索

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圻面AW451035

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搜索结果

5。241

107T

标签的电池电量

个数:34仅低电量仅正在充电搜索

标签(时间)ms正在夷用

10403(id:10408)(14^)l:35)否

10415(id:10415)(14^1:35)否

1042D(id:10420)(15:14:25)否

中铁五局001(id:10497)(15:14:25)否

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张三,龙进310554)(15:14:25)否

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10820(id:10820)(15:12:33)否

1126B(id:11268)(15:14:25)否

60186(id:60186)(15:14:22)否

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60195(id:60195)(15:14:22)否

标签的电量告警

个数:1V仅低电量仅正在充电搜索

标签电量的查询

磔mi

任意标签位置跟踪

庵me显示围栏实时烧计,显示轨迹默比云”云曲

即入哙a称搜索

/B.所有标签

,・■默U分组9/44

nX10549

BX9685

BX10420

□,10820

E210551

B£10770

BX11230

B,11268

张三,能进

一X10408

EX9426

标签上传报警

新告警肖息告警记录电子围栏无陪同告警

起始时间2016/11/116:55▼终止时间2016/11/516:56

人员名称或标签编号

y电子围栏-SOS,失踪/剪断,低电量y无陪同告警y临时撤防

报警类型关联人员报警时间露

1围栏105512016-11-0515:57:51标签(ID:10551)触发R

|2SOS报警中铁五局0012016-11-0515:57:12

3低电量报警602252016-11-0515:57:06

4低电量报警602402016-11-051556:50

5SOS报警中铁五局0012016-11-0515:55:17

6SOS报警中铁五局0012016-11-0515:27:27

7SOS报警中铁五局0012016-11-0515:26:...

8低电量报警602252016-11-0515:26:37

9低电量报警602402016-11-0515:26:22

叵SOS报警中铁五局0012016-11-0515:24:...

4.4.历史轨迹

轨迹的时段指定

起止时间2016-11-0512:46:37▼至2016-11-0513:47:37

查询对象指定

回放对象10549(10549))浏览

活动轨迹再现

可以查询任意标签、在任意指定时段的轨迹:

起止盼国2016-11-05)254637•至2016-H-0513J4737・

4.5.电子围栏功能

电子围栏用于在电子地图上指定一个特殊范围,该范围可能是危险区域,也

可能是需要旁站的区域,或者是人员工作时不应该离开的区域。该区域只对划

定的标签有效。当标签在非允许的时间进入或者离开电子围栏的边界,就会触发

报警。

电子围栏的划定

电子围栏可以使用鼠标随意划定,方便快捷:

电子围栏

电子围栏适用范围的指定

围栏

关联对象

围栏名称均线洞

[输入器且锢源签D:搜索

,■一所W标签

♦/■舞出信息

包工10549

SX9685

有效时间30:00:00:至23:59:59:

。*10420

。X10820延时布防布防后0_)秒生效

*X10551

0X10770旁路防区是•否(旁路后进入非工作烯)

0X11230

报警设置进区域报警卜

0X11268

酉阍页点边信息

___________02__________

保存就肖

电子围栏报警的提示

•SOS告警

SOS

中铁五局00]定位视频

触发时间:2016-11-0515:57:56

警触发区域:云南中机4s店

触发电子围栏者的定位

实时告警消息的查询

⑥实时监控Q告要孤®|历史轨迹微电子点名号根P

新告豁息告警记录电子围栏无陪同告警

报警类型关联人员报警时间报警详情

1围栏张三,掘进11-0515:59:06标签(ID:10554)触发围栏:…

2电子围栏6022511-0515:58:56标签(ID:60225)触发围栏:...

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5电子围栏6018711-0515:58:36

一电子围栏6022511-0515:58:32腌(ID:60225)蛾围栏

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9SOS报警中铁五局0...11-0515:57:563(ID:10497)mtSOSJg...

10电子围栏6023911-0515:57:52标签(ID:60239)触发围栏:...

11电子围栏6022511-0515:57:51

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13低电量报警6024011-0515:57:30标签(ID:60240)电量触,…

14低电量报警6022511-0515:57:30标签(ID:60225)会较低,…

历史告警记录的查询

⑥实时触黑啊铝历史轨迹的电子点名9根

新告雷肖息告警记录电子围栏无陪同告警

起始时间2016/11/515:57▼终止时间2016/11/515:58▼

人员名称或标缴号

•电子围栏/SOS•失踪/剪断/低电量夕无陪同告警,临时撤防

报警类型关联人员指售时间

1围栏112682016-11-0515:58:24

2围栏602252016-11-0515:58:15^(ID:60225)蝴E

3SOS报誓中铁五局0012016-11-0515:57:56

4围栏602392016-11-0515:57:52(ID:60239

5围栏602252016-11-0515:57:51

6电子围栏105512016-11-051557L..标S(ID:10551

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8

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4.6,系统维护功能

基站状态

基站图标的颜色表征状态

O基站离线

砌925

基站工作正常

O

有925

O基站未检测到标签,但自检正常

型925

基站网络设置

事也造定(揖31硬件酉晒

读取成功7个:17656875153325330重新搜索

基站ID00017IP192.168.1.28DestIP192.168.1.11

g^ID00065IP192.168.1.76DestIP192.168.1.11

礴ID00068IP192.168.1.79DestIP192.168.1.11

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基如。「二一口

100153IP192.168.1.164[JestiP192.168.1.11

00325IP192.168.1.80DestIP192.168.1.11

基站ID00330IP192.168.1.85DestIP192.168.1.11

基站@暄其它项

有线网卡—

服务器IP192.168.1.11启用无线网卡

LocalSense]

192.168.1.16

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