平臺背景

隨著工業(yè)信息化的加快，智能化工廠的建設已迫在眉睫。人員定位管理系統(tǒng)是建設智能化工廠的重要組成部分，有利于提高生產(chǎn)效率、節(jié)約生產(chǎn)成本，保障工人的人身安全和工廠的安全生產(chǎn)。當前，智能化人員管理對定位精度的要求越來越高，傳統(tǒng)的藍牙、射頻等窄帶無線電定位精度低，激光定位機動性差，難以滿足要求，針對以上問題，我司自研了UWB超寬帶人員定位管理系統(tǒng)，針對各種大型庫區(qū)、電廠、石油、化工及礦山等容易發(fā)生事故的易燃、易爆行業(yè)廠區(qū)對人員安全保障與人員高效管理的需要，提出智能人員定位管理系統(tǒng)方案。

系統(tǒng)定位精度高達10~30cm，單站覆蓋200m~300m，單站并發(fā)識別數(shù)可達200個以上。此外，定位終端支持尋呼報警，并使用基于MEMS的慣導運動姿態(tài)識別技術(shù)，對人員姿態(tài)進行工作飽滿度分析、異常狀態(tài)分析。通過數(shù)據(jù)管理中心融入各類集團內(nèi)部數(shù)據(jù)系統(tǒng)，方便統(tǒng)一管理，實現(xiàn)精細化管理，有利于促進生產(chǎn)，并對人員的安全做出有力保障。

平臺設計原則

智慧安全系統(tǒng)方案致力于為用戶提供卓越有效的管理平臺和技術(shù)體系，在設計過程中，充分考慮用戶的實際需求，采用先進、成熟、穩(wěn)定的技術(shù)，選用基于符合國家標準和行業(yè)標準的材料和部件，系統(tǒng)設計主要遵循以下原則：

1，先進性  

充分應用自主研發(fā)的先進技術(shù)，基于UWB超寬帶精確定位與慣性定位技術(shù)融合、遠距離LORA無線通信及組網(wǎng)等技術(shù)，解決目前廠區(qū)普遍存在并亟待解決的定位精度不高、部署工程量大等問題。

2，開放性  

在符合通用標準的前提下，堅持開放性原則，系統(tǒng)提供RS485、CAN、網(wǎng)口、光口等各種接口，便于工廠實現(xiàn)多系統(tǒng)融合。

3，可靠性  

在軟硬件選型、傳輸網(wǎng)絡設計、支撐環(huán)境建設、應用系統(tǒng)建設過程中，充分體現(xiàn)可靠性這一原則。保證定位和通信設備可靠、傳輸網(wǎng)絡穩(wěn)定、支撐環(huán)境可靠，保證系統(tǒng)整體穩(wěn)定。

4，經(jīng)濟性  

充分利用投入資金，有效利用已有資源，設備選型配置堅持價格比最優(yōu)的原則。在有限的資金空間內(nèi)，發(fā)揮最大的作用，充分完成項目建設目標，實現(xiàn)項目的可靠性、先進性和前瞻性。

系統(tǒng)整體方案

如下圖所示，智慧安全系統(tǒng)方案中，UWB網(wǎng)關(guān)（以下簡稱網(wǎng)關(guān)）與服務器通過光網(wǎng)絡或wifi通信，將數(shù)據(jù)上傳至云端，供多設備同步查看管理。網(wǎng)關(guān)與UWB基站（以下簡稱基站）組成樹形網(wǎng)絡，基站可與UWB定位終端（以下簡稱終端）進行雙向通信，實現(xiàn)反向?qū)ず?、主動報警等功能?/span>

智慧安全系統(tǒng)方案定位管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

終端和基站之間通過TOF飛行時間法，進行多點測距，通過多點定位算法完成定位，如下圖所示，定位至少需要三個基站完成，終端和至少三個基站進行測距，基站將測距信息加上時間戳上傳至上位機，上級通過多點定位算法，生成定位坐標。系統(tǒng)支持三維空間定位，空間定位需要終端同時和至少四個基站發(fā)生測距。

平面定位原理圖

終端通過慣導模塊，獲取運動姿態(tài)，同時將電量信息等狀態(tài)通過基站傳入網(wǎng)關(guān)，基站和網(wǎng)關(guān)同時將自身狀態(tài)傳入服務器，運行在服務器上的上位機，可在線監(jiān)控基站及網(wǎng)關(guān)狀態(tài)，通過通信系統(tǒng)向工人發(fā)送尋呼信息，且系統(tǒng)可以接收終端的反向報警，實現(xiàn)智能化管理，此外系統(tǒng)中各個設備集成藍牙IC，具備手機藍牙查看各個設備信息、無線更新等功能。

技術(shù)總結(jié)

1，智慧安全系統(tǒng)方案采用企業(yè)、園區(qū)、市、省多級管理的方式，通過實時的數(shù)據(jù)同步實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享共存，方便統(tǒng)一管理和同步管控，杜絕了企業(yè)違規(guī)做假等現(xiàn)象，提升了多級安全生產(chǎn)監(jiān)測的效率。

2，企業(yè)平臺采用軟硬件結(jié)合的綜合系統(tǒng)，作為底層設備的基礎(chǔ)管理平臺，承擔傳感、定位、視頻、流程等數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)上報的系統(tǒng)任務。

3，針對硬件設備，一方面要求穩(wěn)定運行，另一方面要求對生產(chǎn)設備的建設改造盡可能的小，同時方便維護，推薦使用無線連接方式。

4，人員定位管理，一般采用藍牙、WIFI、UWB等室內(nèi)定位技術(shù)，進行小區(qū)域范圍內(nèi)的精確定位，并需要配合生物識別技術(shù)和RFID射頻識別技術(shù)進行進一步的鑒權(quán)管理，規(guī)范二道門管理制度。而對于?；囕v，一般采用GPS/北斗等全球定位系統(tǒng)，配合交通運輸管理部門統(tǒng)一進行管理。

5，使用GIS、三維視圖、動畫等方式，制作演示系統(tǒng)，用于參觀講解，能夠提供較好的視覺效果。