物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,讓位置信息的獲取和應(yīng)用在安全管理中占比越來越多。相對于室外的GPS、LBS、北斗等等精度要求不高的定位,室內(nèi)定位的工作環(huán)境更為復(fù)雜、精細(xì),對定位技術(shù)也就更高。例如在智慧電廠中的人員及貨物管理與調(diào)度、生產(chǎn)安全管理、人員/訪客定位管理等等均需要高精度的定位。
一般情況下,我們根據(jù)技術(shù)原理和使用信號源的不同,可以將室內(nèi)定位技術(shù)分為:Wi-Fi定位、ZigBee定位、藍(lán)牙定位、UWB定位、RFID定位、衛(wèi)星定位、低頻觸發(fā)定位、基站定位、聲波定位、光定位、地磁定位等。下面就來探討一下WiFi、藍(lán)牙、UWB常見的三種室內(nèi)定位技術(shù)。
WiFi
2010年前后,Wi-Fi定位開始在基于定位標(biāo)簽的人員監(jiān)控行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用起來,2013年,基于手機(jī)的Wi-Fi探測等應(yīng)用也隨之嶄露頭角。目前,Wi-Fi定位是比較流行的一種室內(nèi)定位技術(shù),其定位方法是基于信號強(qiáng)度的傳播模型法和指紋識別法。
信號強(qiáng)度的傳播模型法,是指使用當(dāng)前環(huán)境下假設(shè)的某種信道衰落模型,根據(jù)其數(shù)學(xué)關(guān)系估計(jì)終端與已知位置AP間的距離,如果用戶聽到多個(gè)AP信號,就可以通過三邊定位算法來獲得用戶的位置信息;指紋識別法,則是基于Wi-Fi信號的傳播特點(diǎn),將多個(gè)AP的檢測數(shù)據(jù)組合成指紋信息,通過與參考數(shù)據(jù)對比來估計(jì)移動物體可能的位置。
在定位精度為米級的一些場景,可利用Wi-Fi進(jìn)行覆蓋,該技術(shù)適用于對人/車的定位導(dǎo)航,醫(yī)療機(jī)構(gòu)、商場、主題公園等場景。
藍(lán)牙
2014年左右,基于藍(lán)牙的定位技術(shù)開始在監(jiān)控定位領(lǐng)域被應(yīng)用。2017年7月,藍(lán)牙mesh正式推出,在一年半的時(shí)間里,已經(jīng)有超過105種具有藍(lán)牙mesh網(wǎng)絡(luò)功能的產(chǎn)品獲得認(rèn)證,其中包含芯片、協(xié)議棧、模組及終端產(chǎn)品供應(yīng)商等。
為了滿足位置服務(wù)市場不斷增長的需求,全新藍(lán)牙5.1標(biāo)準(zhǔn)新增了尋向功能,可幫助設(shè)備明確藍(lán)牙信號的方向,進(jìn)而幫助開發(fā)者解讀設(shè)備方向的藍(lán)牙接近(proximity)解決方案,實(shí)現(xiàn)厘米級位置精度的藍(lán)牙定位系統(tǒng)。
基于位置的藍(lán)牙服務(wù)解決方案通常分為兩類:接近類解決方案和定位系統(tǒng)。無論是實(shí)時(shí)定位,還是室內(nèi)定位,原理都是類似的,即在數(shù)據(jù)包傳輸中加入RSSI(接收信號強(qiáng)度)機(jī)制,通過RSSI來虛擬出產(chǎn)品的大致范圍,再通過三邊測量法,實(shí)現(xiàn)相互交集的測量算法,完成室內(nèi)定位。
藍(lán)牙定位,只要設(shè)備的藍(lán)牙功能開啟,就能夠?qū)ζ溥M(jìn)行定位。藍(lán)牙傳輸不受視距的影響,但對于復(fù)雜的空間環(huán)境,藍(lán)牙系統(tǒng)的穩(wěn)定性稍差,受噪聲信號干擾大,且藍(lán)牙器件和設(shè)備的價(jià)格比較貴。
根據(jù)《2019藍(lán)牙市場新資訊》顯示,位置服務(wù)已成為增長藍(lán)牙解決方案,預(yù)計(jì)未來五年其年復(fù)合增長率將達(dá)到43%。
藍(lán)牙定位主要用于對人的小范圍定位,例如單層大廳或商店,現(xiàn)在已經(jīng)被某些廠商開始用于LBS推廣。
UWB
近年來,隨著UWB芯片方案的成熟和成本的下降,國內(nèi)研究UWB定位技術(shù)的公司不斷涌現(xiàn)。UWB是一種傳輸速率高(高可達(dá)1000Mbps以上),發(fā)射功率較低,穿透能力較強(qiáng)的無線定位技術(shù)。目前使用UWB定位技術(shù)的行業(yè)是隧道、化工廠、監(jiān)獄、醫(yī)院、養(yǎng)老院、礦井等行業(yè)。
UWB定位是由多個(gè)傳感器采用TDOA(Time Difference of Arrival,到達(dá)時(shí)間差)和AOA定位算法對標(biāo)簽位置進(jìn)行分析,具有多徑分辨能力、精度高、定位精度可達(dá)厘米級等特點(diǎn)。
TDOA是一種利用到達(dá)時(shí)間差進(jìn)行定位的方法又稱為雙曲線定位。標(biāo)簽卡對外發(fā)送一次UWB信號,在標(biāo)簽無線覆蓋范圍內(nèi)的所有基站都會收到無線信號。如果有兩個(gè)已知坐標(biāo)點(diǎn)的基站收到信號,標(biāo)簽距離兩個(gè)基站的間隔不同,那么這兩個(gè)基站收到信號的時(shí)間點(diǎn)是不一樣的。
基于信號時(shí)間的定位系統(tǒng),例如UWB,一旦遇到墻體遮擋的情況就需要重新部署。同等面積,房間數(shù)量增加一倍,基站用量也將增加一倍,其在空曠場景基站更易部署。
智慧電廠中的定位技術(shù)應(yīng)用
云酷科技在定位技術(shù)上選擇了UWB技術(shù)來針對電廠對人員、設(shè)備定位的實(shí)際需求,其自主設(shè)計(jì)研發(fā)的可視化人員定位系統(tǒng)軟硬件結(jié)合,能夠?yàn)橹腔垭姀S安全管理帶來:
1、人員定位與管理
員工攜帶信息唯一的定位標(biāo)簽,通過電子標(biāo)簽和定位設(shè)備之間不斷測距,實(shí)時(shí)定位并顯示在二維/三維地圖上,當(dāng)人員遇到突發(fā)情況時(shí),可以通過電子標(biāo)簽進(jìn)行報(bào)警。同時(shí)根據(jù)標(biāo)簽的唯一性,在系統(tǒng)中輸入人員信息就可以查詢當(dāng)前位置,還可以查詢到人員一定時(shí)間內(nèi)的歷史活動軌跡。在此基礎(chǔ)之上系統(tǒng)會自動統(tǒng)計(jì)各外包隊(duì)伍出勤率,及人員出勤天數(shù)供管理人員查看。
2、區(qū)域分級管控
系統(tǒng)把整個(gè)廠區(qū)劃分為N個(gè)作業(yè)區(qū)域,根據(jù)作業(yè)區(qū)域安全風(fēng)險(xiǎn)的高低做出相應(yīng)的等級劃分,便于重點(diǎn)區(qū)域重點(diǎn)監(jiān)控。根據(jù)各人員的工作崗位和工作內(nèi)容進(jìn)行區(qū)域授權(quán),對人員闖入未授權(quán)區(qū)域系統(tǒng)立即報(bào)警。同時(shí)系統(tǒng)會接入ERP中的兩票、缺陷信息,根據(jù)兩票、缺陷信息中的區(qū)域位置及設(shè)備的KKS編碼,把兩票、缺陷作業(yè)劃分到相應(yīng)的區(qū)域中,實(shí)現(xiàn)兩票、缺陷及作業(yè)人員分區(qū)域列表展現(xiàn)和三維展現(xiàn),方便查看與管理。
3、巡點(diǎn)檢到位管理
定位系統(tǒng)自動記錄巡點(diǎn)檢人員的巡點(diǎn)檢時(shí)長、巡點(diǎn)檢次數(shù)并與預(yù)設(shè)的巡點(diǎn)檢路線進(jìn)行比對,自動統(tǒng)計(jì)分析巡點(diǎn)檢人員的到位率與偏差等。對于巡點(diǎn)檢人員偏離巡點(diǎn)檢路線及漏檢等及時(shí)短信與APP推送報(bào)警信息。
4、高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)管
密閉空間作業(yè)屬于高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè),安全風(fēng)險(xiǎn)較高。針對密閉空間作業(yè)的環(huán)境特點(diǎn),采用電池供電的移動式定位設(shè)備臨時(shí)固定在密閉空間內(nèi),天線放置在密閉空間外,確保定位無線信號傳輸?shù)目煽啃?。人員攜帶定位標(biāo)簽進(jìn)入密閉空間系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)督密閉空間內(nèi)人員數(shù)量。同時(shí)可加設(shè)便攜式無線攝像頭,以便實(shí)時(shí)監(jiān)控作業(yè)人員。高空作業(yè)、大型設(shè)備吊裝及腳手架搭設(shè)過程中容易出現(xiàn)安全事故,如未掛安全帶墜落,交叉作業(yè)、高空落物等風(fēng)險(xiǎn),這類亦屬于高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)。在作業(yè)前假設(shè)臨時(shí)虛擬電子圍欄,防止無關(guān)人員進(jìn)入工作區(qū),同時(shí)利用圖形識別技術(shù)檢測是否正確佩戴安全帽和安全帶,發(fā)現(xiàn)異常立即報(bào)警。
5、多系統(tǒng)聯(lián)動
系統(tǒng)支持接入電廠視頻監(jiān)控系統(tǒng),在三維電子地圖上顯示視頻監(jiān)控位置,任意切換調(diào)取視頻監(jiān)控??蓪?shí)現(xiàn)快速查找、單點(diǎn)回放、圖像識別等功能。同時(shí)可基于人員當(dāng)前位置自動調(diào)取對應(yīng)的視頻監(jiān)控,對人員行走到其他位置自動切換到相應(yīng)監(jiān)控畫面。對于發(fā)生異常的情況,可基于人員歷史軌跡不同位置及不同時(shí)段調(diào)取相應(yīng)位置相應(yīng)時(shí)間段的歷史視頻監(jiān)控,與歷史軌跡聯(lián)動播放,方便事故分析及責(zé)任劃定。
從來沒有好的技術(shù),只有合適的技術(shù),云酷科技專注電廠安全領(lǐng)域,結(jié)合UWB技術(shù)為電廠制定的人員定位系統(tǒng),真正解決電廠人員安全管理問題,為電廠智慧電廠、智慧安全建設(shè)提供前有力的保障。
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