UWB技術在有色行業生產環境中的應用探討

胡俊青，蘭蒨瑩，魏全飛，和翠峰

（云南迪慶有色金屬有限責任公司，云南 香格里拉 674400）

有色行業自動化生產程度非常高，在高度自動化的同時，為了更好保障員工安全，防止踏入非安全區域以及更有效地進行安全生產，需要對員工進行智能化安全管理，以達到更加優化生產效率，提高經濟效益的目的。高精度人員智能安全管理系統可以滿足工業場景下對人員高精度定位需求，并根據位置大數據信息和視頻智能分析進行智能優化及人員作業路徑人員安全監控。

系統通過在廠區內布設微基站和監控攝像頭，實時精確地定位員工微標簽位置，零延時地將人、車、物的位置信息顯示在工廠控制中心，進行非安全區域管控、人員在崗監控精確管控確保精益生產、合理調度安排，提有色行業生產人員安全管理水平。

1 本套UWB系統技術特點

本套系統采用UWB定位方式為下行TDOA模式（導航模式）；定位標簽能夠本地輸出位置信息，從而使網絡具備邊緣計算能力；定位基礎網絡具備自組織，自修復的能力，基本具備組成無線mesh網；本系統支持時鐘同步機制支持UWB信號無線時鐘同步；本系統支持雙向數據通訊系統支持上下行通信，可對網絡內其他設備進行控制和數據采集；本系統需具備應急能力，在極端情況下，標簽支持不依賴后臺服務器獨立工作；本系統具備物聯網接入能力，支持IPV6協議內核；本系統標簽具備交互能力標簽之間可以本地通信交互位置信息，本地導航，支持標簽直接與手機或其他終端設備無線通信，本地使用位置

定位基站：布設于被定位空間內，是定位系統的基礎設施。天線采用全向內置天現，無需調整天線方向?；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建設，數據上傳支持有線以太網和WIFI兩種方式。

定位標簽：人員攜帶，典型工況環境，定位精度30cm左右；標簽狀態全監測，如是否在線、電量剩余等信息。系統采用下行TDOA模式，標簽具備自主位置計算能力。刷新率根據需要設定，可進行單頻段調整，無需其他頻段輔助。同時系統具備雙向通信能力，支持標簽命令下發定制功能。無論員工在定位地點的什么位置，可穿戴工牌標簽可以跟蹤員工并與員工交流，精度達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。

以及服務器發送的警報，文本信息和其他識別信息。使用實時定位系統（RTLS）管理平臺，用戶可從服務器生成警報，發送給個人或者全部員工的工牌。這些文字警報還會觸發聲音警報以及LED的可視頻閃。通過業務軟件界面，工牌可以給用戶展現工作現場的所有活動，提供關鍵的安全和效率指標。服務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）自組網覆蓋區域內的任何地方，通過遠程空中的方式實現完全配置、管理和編程，而無需復雜的網絡集成。

2 本套UWB系統在礦山加工環境中的應用

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區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、列表等視圖方式實時顯示定位區域內不同類型人員（標簽）的實時位置，監管人員可實時了解定位區域內不同類型人員（標簽）的實時狀態。系統能夠對定位對象進行分組，對于不同類型的人員，可通過平面、列表等視圖方式實時顯示其所在位置，監管人員可以隨時了解其實時狀態，查看人員的詳細信息，統計某區域內的人員數量，顯示區域內的人員情況列表。系統具備標簽電量監視，低電量提示功能，顯示在線、休眠、離線等三種實時活動狀態。地圖定位標記顏色樣式可根據需要自定義配置。系統還支持任意標簽的實時追蹤模式。

智能電子圍欄及告警：根據業務管理需求，可將現場劃分各個管理區域，設置各個區域的進出權限，支持禁止進入、禁止離開等方式。按照區域的進出權限，實現精準化的區電子圍欄管理。只有具備該區域進出權限許可的人員，方能在規定的時間內進出該區域，其他人員進入該區域，自動觸發定位標的簽卡現場報警，同時觸發中控室（管理軟件后臺）報警，第一時間提醒管理人員。系統具備多種告警功能，包括電子圍欄告警、遇險緊急主動按鍵告警、后臺監控告警等；告警記錄信息實時記錄在系統后臺服務器，可以進行多種精度查詢；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；告警事件在標簽端與監控端雙重提示；人員進、出圍欄觸發時，系統有聲光電等多種告警提示。所有告警動作無延時觸發，第一時間通知相關工作人員。

歷史行為軌跡：系統自動保存定位區域各類人員的歷史位置和運動行為軌跡，監管人員可以通過多種方式查看人員在某個時間段內的運動軌跡，如：人員姓名，卡號或標簽編號等。運動軌跡數據保存時長根據需求由用戶定制。定位數據檢索快速響應，一年內任意時段定位數據實現1秒內檢索；軌跡回放支持多目標、多倍速回放功能，同時具備動態呈現人員活動的熱力分布功能。

視頻聯動功能：定位信息與攝像頭智能聯動，實現數據融合，可實時進行切換。通過管理界面的用戶管理、系統配置、非安全區域管理、視頻檢測規則管理等功能設置，可實現對智能定位系統和視頻智能識別系統的統一管理。當現場觸發事件告警時，聯動攝像頭動作，實現對指定人員（標簽）自動視頻跟蹤，根據位置自動切換攝像頭，支持多屏幕聯動跟蹤，相關視頻實時保存。系統自動跟蹤切換攝像頭，無需人為干預，支持多目標多畫面同時跟蹤指定人員，多視頻跟蹤任務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，可實現管理人員和現場人員之間的信息互通。

位置與行為數據分析：系統同時具備一定的數據分析能力，基于位置信息，能夠按時統計作業現場的各類工作統計。如：日報，月報和進出某區域總時長、進出時間、工作區域等各類數據統計功能。

三維場景顯示：建立三維模型，人員位置信息實時顯示在選廠區的三維模型中。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區域。

3 結語

隨著生產系統中對安全級別要求越來越高，UWB技術在廠房中提高安全管理水平，細化顆粒度，實時準確掌握現場情況起到了舉足輕重的作用。