UWB技术在有色行业生产环境中的应用探讨

胡俊青，兰蒨莹，魏全飞，和翠峰

（云南迪庆有色金属有限责任公司，云南 香格里拉 674400）

有色行业自动化生产程度非常高，在高度自动化的同时，为了更好保障员工安全，防止踏入非安全区域以及更有效地进行安全生产，需要对员工进行智能化安全管理，以达到更加优化生产效率，提高经济效益的目的。高精度人员智能安全管理系统可以满足工业场景下对人员高精度定位需求，并根据位置大数据信息和视频智能分析进行智能优化及人员作业路径人员安全监控。

系统通过在厂区内布设微基站和监控摄像头，实时精确地定位员工微标签位置，零延时地将人、车、物的位置信息显示在工厂控制中心，进行非安全区域管控、人员在岗监控精确管控确保精益生产、合理调度安排，提有色行业生产人员安全管理水平。

1 本套UWB系统技术特点

本套系统采用UWB定位方式为下行TDOA模式（导航模式）；定位标签能够本地输出位置信息，从而使网络具备边缘计算能力；定位基础网络具备自组织，自修复的能力，基本具备组成无线mesh网；本系统支持时钟同步机制支持UWB信号无线时钟同步；本系统支持双向数据通讯系统支持上下行通信，可对网络内其他设备进行控制和数据采集；本系统需具备应急能力，在极端情况下，标签支持不依赖后台服务器独立工作；本系统具备物联网接入能力，支持IPV6协议内核；本系统标签具备交互能力标签之间可以本地通信交互位置信息，本地导航，支持标签直接与手机或其他终端设备无线通信，本地使用位置

定位基站：布设于被定位空间内，是定位系统的基础设施。天线采用全向内置天现，无需调整天线方向。基站之间通视间距50m左右，单基站覆盖面积大于7500m2；定位基站基于以太网建设，数据上传支持有线以太网和WIFI两种方式。

定位标签：人员携带，典型工况环境，定位精度30cm左右；标签状态全监测，如是否在线、电量剩余等信息。系统采用下行TDOA模式，标签具备自主位置计算能力。刷新率根据需要设定，可进行单频段调整，无需其他频段辅助。同时系统具备双向通信能力，支持标签命令下发定制功能。无论员工在定位地点的什么位置，可穿戴工牌标签可以跟踪员工并与员工交流，精度达30cm，工牌在超宽带下工作，能够检测和记录佩戴者的精确位置。

以及服务器发送的警报，文本信息和其他识别信息。使用实时定位系统（RTLS）管理平台，用户可从服务器生成警报，发送给个人或者全部员工的工牌。这些文字警报还会触发声音警报以及LED的可视频闪。通过业务软件界面，工牌可以给用户展现工作现场的所有活动，提供关键的安全和效率指标。服务器记录工牌的位置以及可编译和分析的警报。该工牌可以在超宽带（UWB）自组网覆盖区域内的任何地方，通过远程空中的方式实现完全配置、管理和编程，而无需复杂的网络集成。

2 本套UWB系统在矿山加工环境中的应用

针对迪庆有色选矿厂磨浮厂房、粗矿堆、顽石破碎厂房、尾矿浓缩及深井泵站、尾矿输送泵站等生产区域的人员高精度定位、智能电子围栏及告警、视频智能检测分析、信息智能推送、三维场景显示、智能通讯终端采购、施工。

人员高精度定位：通过平面、列表等视图方式实时显示定位区域内不同类型人员（标签）的实时位置，监管人员可实时了解定位区域内不同类型人员（标签）的实时状态。系统能够对定位对象进行分组，对于不同类型的人员，可通过平面、列表等视图方式实时显示其所在位置，监管人员可以随时了解其实时状态，查看人员的详细信息，统计某区域内的人员数量，显示区域内的人员情况列表。系统具备标签电量监视，低电量提示功能，显示在线、休眠、离线等三种实时活动状态。地图定位标记颜色样式可根据需要自定义配置。系统还支持任意标签的实时追踪模式。

智能电子围栏及告警：根据业务管理需求，可将现场划分各个管理区域，设置各个区域的进出权限，支持禁止进入、禁止离开等方式。按照区域的进出权限，实现精准化的区电子围栏管理。只有具备该区域进出权限许可的人员，方能在规定的时间内进出该区域，其他人员进入该区域，自动触发定位标的签卡现场报警，同时触发中控室（管理软件后台）报警，第一时间提醒管理人员。系统具备多种告警功能，包括电子围栏告警、遇险紧急主动按键告警、后台监控告警等；告警记录信息实时记录在系统后台服务器，可以进行多种精度查询；所有告警信息均可查询，处理人、处理时间、处理办法都有存档；告警事件在标签端与监控端双重提示；人员进、出围栏触发时，系统有声光电等多种告警提示。所有告警动作无延时触发，第一时间通知相关工作人员。

历史行为轨迹：系统自动保存定位区域各类人员的历史位置和运动行为轨迹，监管人员可以通过多种方式查看人员在某个时间段内的运动轨迹，如：人员姓名，卡号或标签编号等。运动轨迹数据保存时长根据需求由用户定制。定位数据检索快速响应，一年内任意时段定位数据实现1秒内检索；轨迹回放支持多目标、多倍速回放功能，同时具备动态呈现人员活动的热力分布功能。

视频联动功能：定位信息与摄像头智能联动，实现数据融合，可实时进行切换。通过管理界面的用户管理、系统配置、非安全区域管理、视频检测规则管理等功能设置，可实现对智能定位系统和视频智能识别系统的统一管理。当现场触发事件告警时，联动摄像头动作，实现对指定人员（标签）自动视频跟踪，根据位置自动切换摄像头，支持多屏幕联动跟踪，相关视频实时保存。系统自动跟踪切换摄像头，无需人为干预，支持多目标多画面同时跟踪指定人员，多视频跟踪任务同时保存视频到本地。

信息智能推送：具有双向信息通讯的能力，可实现管理人员和现场人员之间的信息互通。

位置与行为数据分析：系统同时具备一定的数据分析能力，基于位置信息，能够按时统计作业现场的各类工作统计。如：日报，月报和进出某区域总时长、进出时间、工作区域等各类数据统计功能。

三维场景显示：建立三维模型，人员位置信息实时显示在选厂区的三维模型中。建模范围包括：选矿厂磨浮厂房、粗矿堆、顽石破碎厂房、尾矿浓缩及深井泵站、尾矿输送泵站等生产区域。

3 结语

随着生产系统中对安全级别要求越来越高，UWB技术在厂房中提高安全管理水平，细化颗粒度，实时准确掌握现场情况起到了举足轻重的作用。