UWB人員定位系統在火力發電廠的應用探討

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引言

安全管理是火力發電廠管理的重要核心內容之一。隨著科技的進步，電廠信息化水平的提高，安全管理方式正在進一步發展。在原有的安全管理制度基礎上，應用先進的管理方式，可以降低很多管理的盲點、難點。人員定位管理系統的應用即是這方面的一個趨勢。在火電廠設置與電廠三維地圖相結合的人員定位管理系統，可以對人員的時間、空間位置、與設備的相對位置進行有效的確認，可以有效監控敏感人員和重要物資位置、員工誤入危險區域或接近危險源、非法操作等，可提高火電廠的安全管理水平。

1 UWB技術特點

①傳輸速率高、帶寬大。由于UWB信號的寬頻帶，UWB技術可使用的信號帶寬可達到1GHz以上，結合其采用納秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據的特性，最高的數據傳輸速率可達1000mbps以上，即使發送信號的功率頻譜密度被控制得很低，也能實現高達100～500mbps的信息速率，高于Bluetooth技術100倍，也可以高于IEEE802.11a和IEEE802.L1b技術。超寬帶系統容量大，并且能與目前的窄帶通信系統同時工作而互不干擾。②低功耗，輻射小。通常情況下，無線通信系統在通信時需要連續發射載波信號，因而必定消耗一定能量。UWB通信技術采用非正弦波的載波通信方式，僅發出瞬間脈沖電波，也就是直接按0和1發送出去，并且在需要時才發送脈沖電波，脈沖只持續0.2～1.5ns的時間，因此UWB系統的發射功率非常低，發射機的發射功率通常小于1mW就能實現通訊。低發射功率大大延長了系統工作時間，并且由于發射功率小，其電磁波輻射對人體的影響也會很小，因此，在工業上應用時，其不存在對其他儀器儀表的干擾問題，故可以大量應用于工業環境的特殊實時定位需求。③抗干擾性強，保密性好。UWB技術采用跳時擴頻信號，系統具有較大的處理增益，在發射時將微弱的無線電脈沖信號分散在寬闊的頻帶中，輸出功率甚至低于普通設備產生的噪聲。接收時將信號能量還原出來，在解擴過程中產生擴頻增益，因此，UWB技術與IEEE802.11a、IEEE802.11b和Bluetooth技術相比，在同等碼速條件下，UWB技術具有更強的抗干擾性。另外，UWB技術保密性極好，一方面，它采用跳時擴頻，接收機只有已知發送端擴頻碼時才能解出發射數據；另一方面，UWB系統的發射功率譜密度極低，用傳統的無線通信接收機無法接收或解析無線信號[1]。

2 UWB人員定位系統在火力發電廠的應用

（1）人員定位管理。通過攜帶一只綁定該人員信息的定位標簽來實現人員定位功能。接入鳳臺電廠全員安健環績效評價系統，讀取系統中組織機構、人員信息等。人員定位管理主要包含身份識別、人員位置實時顯示、人員快速追蹤、人員區域分布、歷史軌跡、會議簽到、標簽低電量報警、主動報警、靠近危險區域報警、區域超時無工作許可報警等功能。點擊相應人員姓名可快速定位到該人員，同時可快速查看歷史軌跡及調取對應的攝像頭。

（2）虛擬隔離圍欄。在管理平臺上任意設定虛擬隔離圍欄，通過授權方式允許或禁止某些人員進出隔離圍欄，設定規則。系統后臺通過讀取人員位置數據，進行計算并驗證相應規則，如違反虛擬隔離圍欄規則系統自動報警，有效防止人員進入危險區域。虛擬隔離圍欄可根據性質分為禁入圍欄、提醒圍欄、檢修圍欄等?？蓪﹄娮訃鷻谠O定不同的報警規則，當出現異常情況時立即報警，包括靠近危險區域預警、區域超時無工作許可報警等。

（3）電子圍欄。工作區域內可能存在敏感區域、特殊區域和危險源，這些區域禁止人員或只允許部分人員進入或靠近，以免發生安全事故。但由于環境的特殊性，有些區域或危險源并未物理隔離，再加上人的主觀能動性，并不能嚴格控制人員的活動范圍，給工作區域埋下安全隱患。為了解決上述問題，系統提供電子圍欄的功能，將敏感區域、危險源以及特殊區域進行電子隔離，并設置每位員工進出或靠近的權限。區域被劃定后，只有具有權限的人員才可以進出或靠近，系統若發現有未授權的員工進出或靠近，系統和標簽卡會立即報警。設定電子圍欄后，通過高精度定位系統監控是否有員工進入該區域，如果發生異常。當發現有未被授權員工的位置進出電子圍欄區域時，系統將立即在軟件客戶端上進行聲光報警，第一時間告知管理者出現危險情況，能夠讓管理者及時應對。同時系統通過基站對誤入電子圍欄區域員工的標簽卡發送報警指令，員工所佩帶標簽卡同樣進行聲光報警提醒員工盡快離開無權限電子圍欄區域。

（4）求救、撤離、一鍵求救。當工作區域某處發生危險（火災、爆炸等）時，人員快速撤離至關重要。當發生災情時，管理人員通過管理系統下發撤離命令，系統會第一時間發出警報并通知危險區域內的人員進行撤離。定位卡具有雙向呼叫報警功能。災情發生時，現場人員可以通過標簽卡向控制中心發出求救信號，另外，結合視頻聯動功能后視頻監控將顯示報警區域的視頻畫面同時自動錄制報警時畫面，管理控制中心根據求救位置和現場視頻畫面及時做出合理調度指揮，管理員通過系統下發撤離指令給危險區域內的所有員工，員工攜帶的標簽卡收到撤離信息后聲光報警。若發生火災等緊急情況造成人員受傷，現場人員可按下定位標簽卡的求救按鈕進行呼叫求救，管理人員收到求救后可通過視頻聯動功能實時定位到現場畫面，從而快速處理求救避免事故擴大[2]。

3 結束語

人員定位技術在發電廠的應用方興未艾，隨著安全事故成本的增加、物聯網技術的成熟，越來越多的發電廠將可采用先進的安防科技，在已有安全管理制度的基礎上，利用人員定位等技術提升發電廠的本質安全管理水平。