UWB技術(shù)在有色行業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中的應(yīng)用探討

胡俊青，蘭蒨瑩，魏全飛，和翠峰

（云南迪慶有色金屬有限責(zé)任公司，云南 香格里拉 674400）

有色行業(yè)自動化生產(chǎn)程度非常高，在高度自動化的同時，為了更好保障員工安全，防止踏入非安全區(qū)域以及更有效地進(jìn)行安全生產(chǎn)，需要對員工進(jìn)行智能化安全管理，以達(dá)到更加優(yōu)化生產(chǎn)效率，提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。高精度人員智能安全管理系統(tǒng)可以滿足工業(yè)場景下對人員高精度定位需求，并根據(jù)位置大數(shù)據(jù)信息和視頻智能分析進(jìn)行智能優(yōu)化及人員作業(yè)路徑人員安全監(jiān)控。

系統(tǒng)通過在廠區(qū)內(nèi)布設(shè)微基站和監(jiān)控?cái)z像頭，實(shí)時精確地定位員工微標(biāo)簽位置，零延時地將人、車、物的位置信息顯示在工廠控制中心，進(jìn)行非安全區(qū)域管控、人員在崗監(jiān)控精確管控確保精益生產(chǎn)、合理調(diào)度安排，提有色行業(yè)生產(chǎn)人員安全管理水平。

1 本套UWB系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)

本套系統(tǒng)采用UWB定位方式為下行TDOA模式（導(dǎo)航模式）；定位標(biāo)簽?zāi)軌虮镜剌敵鑫恢眯畔ⅲ瑥亩咕W(wǎng)絡(luò)具備邊緣計(jì)算能力；定位基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)具備自組織，自修復(fù)的能力，基本具備組成無線mesh網(wǎng)；本系統(tǒng)支持時鐘同步機(jī)制支持UWB信號無線時鐘同步；本系統(tǒng)支持雙向數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)支持上下行通信，可對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其他設(shè)備進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)采集；本系統(tǒng)需具備應(yīng)急能力，在極端情況下，標(biāo)簽支持不依賴后臺服務(wù)器獨(dú)立工作；本系統(tǒng)具備物聯(lián)網(wǎng)接入能力，支持IPV6協(xié)議內(nèi)核；本系統(tǒng)標(biāo)簽具備交互能力標(biāo)簽之間可以本地通信交互位置信息，本地導(dǎo)航，支持標(biāo)簽直接與手機(jī)或其他終端設(shè)備無線通信，本地使用位置

定位基站：布設(shè)于被定位空間內(nèi)，是定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施。天線采用全向內(nèi)置天現(xiàn)，無需調(diào)整天線方向?；局g通視間距50m左右，單基站覆蓋面積大于7500m2；定位基站基于以太網(wǎng)建設(shè)，數(shù)據(jù)上傳支持有線以太網(wǎng)和WIFI兩種方式。

定位標(biāo)簽：人員攜帶，典型工況環(huán)境，定位精度30cm左右；標(biāo)簽狀態(tài)全監(jiān)測，如是否在線、電量剩余等信息。系統(tǒng)采用下行TDOA模式，標(biāo)簽具備自主位置計(jì)算能力。刷新率根據(jù)需要設(shè)定，可進(jìn)行單頻段調(diào)整，無需其他頻段輔助。同時系統(tǒng)具備雙向通信能力，支持標(biāo)簽命令下發(fā)定制功能。無論員工在定位地點(diǎn)的什么位置，可穿戴工牌標(biāo)簽可以跟蹤員工并與員工交流，精度達(dá)30cm，工牌在超寬帶下工作，能夠檢測和記錄佩戴者的精確位置。

以及服務(wù)器發(fā)送的警報，文本信息和其他識別信息。使用實(shí)時定位系統(tǒng)（RTLS）管理平臺，用戶可從服務(wù)器生成警報，發(fā)送給個人或者全部員工的工牌。這些文字警報還會觸發(fā)聲音警報以及LED的可視頻閃。通過業(yè)務(wù)軟件界面，工牌可以給用戶展現(xiàn)工作現(xiàn)場的所有活動，提供關(guān)鍵的安全和效率指標(biāo)。服務(wù)器記錄工牌的位置以及可編譯和分析的警報。該工牌可以在超寬帶（UWB）自組網(wǎng)覆蓋區(qū)域內(nèi)的任何地方，通過遠(yuǎn)程空中的方式實(shí)現(xiàn)完全配置、管理和編程，而無需復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)集成。

2 本套UWB系統(tǒng)在礦山加工環(huán)境中的應(yīng)用

針對迪慶有色選礦廠磨浮廠房、粗礦堆、頑石破碎廠房、尾礦濃縮及深井泵站、尾礦輸送泵站等生產(chǎn)區(qū)域的人員高精度定位、智能電子圍欄及告警、視頻智能檢測分析、信息智能推送、三維場景顯示、智能通訊終端采購、施工。

人員高精度定位：通過平面、列表等視圖方式實(shí)時顯示定位區(qū)域內(nèi)不同類型人員（標(biāo)簽）的實(shí)時位置，監(jiān)管人員可實(shí)時了解定位區(qū)域內(nèi)不同類型人員（標(biāo)簽）的實(shí)時狀態(tài)。系統(tǒng)能夠?qū)Χㄎ粚ο筮M(jìn)行分組，對于不同類型的人員，可通過平面、列表等視圖方式實(shí)時顯示其所在位置，監(jiān)管人員可以隨時了解其實(shí)時狀態(tài)，查看人員的詳細(xì)信息，統(tǒng)計(jì)某區(qū)域內(nèi)的人員數(shù)量，顯示區(qū)域內(nèi)的人員情況列表。系統(tǒng)具備標(biāo)簽電量監(jiān)視，低電量提示功能，顯示在線、休眠、離線等三種實(shí)時活動狀態(tài)。地圖定位標(biāo)記顏色樣式可根據(jù)需要自定義配置。系統(tǒng)還支持任意標(biāo)簽的實(shí)時追蹤模式。

智能電子圍欄及告警：根據(jù)業(yè)務(wù)管理需求，可將現(xiàn)場劃分各個管理區(qū)域，設(shè)置各個區(qū)域的進(jìn)出權(quán)限，支持禁止進(jìn)入、禁止離開等方式。按照區(qū)域的進(jìn)出權(quán)限，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化的區(qū)電子圍欄管理。只有具備該區(qū)域進(jìn)出權(quán)限許可的人員，方能在規(guī)定的時間內(nèi)進(jìn)出該區(qū)域，其他人員進(jìn)入該區(qū)域，自動觸發(fā)定位標(biāo)的簽卡現(xiàn)場報警，同時觸發(fā)中控室（管理軟件后臺）報警，第一時間提醒管理人員。系統(tǒng)具備多種告警功能，包括電子圍欄告警、遇險緊急主動按鍵告警、后臺監(jiān)控告警等；告警記錄信息實(shí)時記錄在系統(tǒng)后臺服務(wù)器，可以進(jìn)行多種精度查詢；所有告警信息均可查詢，處理人、處理時間、處理辦法都有存檔；告警事件在標(biāo)簽端與監(jiān)控端雙重提示；人員進(jìn)、出圍欄觸發(fā)時，系統(tǒng)有聲光電等多種告警提示。所有告警動作無延時觸發(fā)，第一時間通知相關(guān)工作人員。

歷史行為軌跡：系統(tǒng)自動保存定位區(qū)域各類人員的歷史位置和運(yùn)動行為軌跡，監(jiān)管人員可以通過多種方式查看人員在某個時間段內(nèi)的運(yùn)動軌跡，如：人員姓名，卡號或標(biāo)簽編號等。運(yùn)動軌跡數(shù)據(jù)保存時長根據(jù)需求由用戶定制。定位數(shù)據(jù)檢索快速響應(yīng)，一年內(nèi)任意時段定位數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)1秒內(nèi)檢索；軌跡回放支持多目標(biāo)、多倍速回放功能，同時具備動態(tài)呈現(xiàn)人員活動的熱力分布功能。

視頻聯(lián)動功能：定位信息與攝像頭智能聯(lián)動，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合，可實(shí)時進(jìn)行切換。通過管理界面的用戶管理、系統(tǒng)配置、非安全區(qū)域管理、視頻檢測規(guī)則管理等功能設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)對智能定位系統(tǒng)和視頻智能識別系統(tǒng)的統(tǒng)一管理。當(dāng)現(xiàn)場觸發(fā)事件告警時，聯(lián)動攝像頭動作，實(shí)現(xiàn)對指定人員（標(biāo)簽）自動視頻跟蹤，根據(jù)位置自動切換攝像頭，支持多屏幕聯(lián)動跟蹤，相關(guān)視頻實(shí)時保存。系統(tǒng)自動跟蹤切換攝像頭，無需人為干預(yù)，支持多目標(biāo)多畫面同時跟蹤指定人員，多視頻跟蹤任務(wù)同時保存視頻到本地。

信息智能推送：具有雙向信息通訊的能力，可實(shí)現(xiàn)管理人員和現(xiàn)場人員之間的信息互通。

位置與行為數(shù)據(jù)分析：系統(tǒng)同時具備一定的數(shù)據(jù)分析能力，基于位置信息，能夠按時統(tǒng)計(jì)作業(yè)現(xiàn)場的各類工作統(tǒng)計(jì)。如：日報，月報和進(jìn)出某區(qū)域總時長、進(jìn)出時間、工作區(qū)域等各類數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能。

三維場景顯示：建立三維模型，人員位置信息實(shí)時顯示在選廠區(qū)的三維模型中。建模范圍包括：選礦廠磨浮廠房、粗礦堆、頑石破碎廠房、尾礦濃縮及深井泵站、尾礦輸送泵站等生產(chǎn)區(qū)域。

3 結(jié)語

隨著生產(chǎn)系統(tǒng)中對安全級別要求越來越高，UWB技術(shù)在廠房中提高安全管理水平，細(xì)化顆粒度，實(shí)時準(zhǔn)確掌握現(xiàn)場情況起到了舉足輕重的作用。