基于實物ID和UWB定位技術變電站作業智能化交互

尹為松 周啟平 黃高舉

（安徽繼遠軟件有限公司，安徽合肥 230088）

0.引言

電力安全生產關系到國家的財產安全、人民生活利益與電力職工的安康，是電力企業最基本的效益所在。電力安全生產是電力企業生存和發展的基石，影響著電力企業本身的內外形象，在我國經濟社會正處于高速發展的大好時期，電力生產安全管理顯得尤為重要[1]。

高精度站內定位正處于一個高速發展的階段，正逐步成為技術熱點。由于變電站環境復雜，受電磁干擾影響較大，定位技術手段雖多，但同時滿足定位精度高、性能穩定和建設成本低等要求，還需要不斷去嘗試探索新技術應用[2]。

本文通過研究基于實物ID和UWB定位技術的變電站作業智能化交互應用，實現精準定位、數據可視化、二三維一體化、視頻融合、語音通信等多種功能應用，提升變電站安全作業智能化管控水平[3]。

1.基于實物ID和UWB定位技術變電作業智能化交互

1.1 實物ID技術

實物ID是基于物聯網技術，將電網重要設備資產進行統一電子編碼，實現信息完整可追溯、跨系統貫通、設備的全壽命周期管理等[4]。本文基于實物ID技術，通過移動終端掃描實物ID標簽，關聯工作任務，實行嚴格準入作業。作業前，劃定電子圍欄范圍，當進入工作區域，作業人員佩戴標簽，使用UWB人員定位，實時獲取人員位置信息、時間信息、軌跡信息等，當作業人員超出電子圍欄范圍，發出告警，及時發現異常行為，同時利用攝像頭聯動機制，實現自動化監管設施的聯合動作，提高應急事件的響應速度，形成人防、技防、物防、聯防四防合一的立體化防范格局。

1.2 UWB定位技術

UWB是一種無載波通信技術，利用納秒至微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據。UWB調制采用脈沖寬度在ns級的快速上升和下降脈沖，脈沖覆蓋的頻譜從直流至GHz，不需常規窄帶調制所需的RF頻率變換，脈沖成型后可直接送至天線發射[5]。頻譜形狀可通過甚窄持續單脈沖形狀和天線負載特征來調整。UWB信號的輻射非常低，通常只有手機輻射的千分之一。常見定位技術的整體比較如表1[6]：

表1 定位技術對比圖

1.3 基于實物ID和UWB定位技術變電場景應用

UWB無線電定位技術的一個最大優勢就是能夠分辨一般多徑環境下的直達波信號，但是當遮擋物存在于多徑環境中時，就會出現進一步的問題[1]。基站安裝需求比較高，基站與基站之間必須要無視距遮擋，這樣才能保證定位效果正常。如圖1所示[7]：

圖1 基站信號傳播

基于實物ID和UWB定位系統主要框架結構主要由硬件（基站、標簽），定位引擎軟件（C/S架構），API接口構成。移動終端和實物電子標簽作為感知設備，通過設備編碼關聯具體工作任務，基站通過UWB脈沖信號進行通信，基站將信息數據采集后轉發給定位服務器，數據通過定位引擎的算法處理，將精準的位置信息通過開放的API接口傳輸給上層應用。如圖2所示。

圖2 系統架構圖

以某變電站為例，根據站內實際情況，計劃安裝21臺室外UWB定位基站，可實現全站區域信號覆蓋以及定位10cm左右精度，從而實現各區域切換時的狀態判斷。如圖3所示。

圖3 基站布置圖

當作業人員進行作業時，通過移動終端掃描實物“ID”，激活定位區域，實時定位作業人員位置，通過二維和三維定位，實現了人員進入作業區域內，整個過程進行人員高精度定位，登高作業危險區域警報提醒和跌落監測，避免意外發生，做到了實時監管、提前預警，便于相關管理人員的現場指揮、遠端監控。如圖4所示。

圖4 實物ID激活

通過平臺對危險區域設置UWB定位區域，一旦作業人員接近區域系統將會提醒管理人員，定位標簽也會報警，同時可與現場監控聯動，中控室及時查看觸發報警區域視頻。具體區域設置根據現場實際情況進行劃定，可以是矩形、圓形、多邊形等，定位區域可以綁定多個設備實物“ID”，確保區域全覆蓋、無死角。如圖5所示。

圖5 作業監測

2.結語

通過基于實物ID和UWB定位技術變電站作業智能交互化應用，真正做到安全生產管理的可視化、高效化，作業全過程可追溯化，避免意外發生，達到安全監護作業的目的，提高基于實物 ID 業務協同和數據共享機制的電網資產全景管控精益化水平，推動實現資產全壽命周期管理“三個轉變”，全面提升公司資產全壽命周期管理水平，為智慧電網的深入落地實施提供服務和支撐。