UWB人员定位系统在火力发电厂的应用探讨

2021-12-30

科学与信息化 2021年7期

中国天辰工程有限公司天津北辰 300400

引言

安全管理是火力发电厂管理的重要核心内容之一。随着科技的进步，电厂信息化水平的提高，安全管理方式正在进一步发展。在原有的安全管理制度基础上，应用先进的管理方式，可以降低很多管理的盲点、难点。人员定位管理系统的应用即是这方面的一个趋势。在火电厂设置与电厂三维地图相结合的人员定位管理系统，可以对人员的时间、空间位置、与设备的相对位置进行有效的确认，可以有效监控敏感人员和重要物资位置、员工误入危险区域或接近危险源、非法操作等，可提高火电厂的安全管理水平。

1 UWB技术特点

①传输速率高、带宽大。由于UWB信号的宽频带，UWB技术可使用的信号带宽可达到1GHz以上，结合其采用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据的特性，最高的数据传输速率可达1000mbps以上，即使发送信号的功率频谱密度被控制得很低，也能实现高达100～500mbps的信息速率，高于Bluetooth技术100倍，也可以高于IEEE802.11a和IEEE802.L1b技术。超宽带系统容量大，并且能与目前的窄带通信系统同时工作而互不干扰。②低功耗，辐射小。通常情况下，无线通信系统在通信时需要连续发射载波信号，因而必定消耗一定能量。UWB通信技术采用非正弦波的载波通信方式，仅发出瞬间脉冲电波，也就是直接按0和1发送出去，并且在需要时才发送脉冲电波，脉冲只持续0.2～1.5ns的时间，因此UWB系统的发射功率非常低，发射机的发射功率通常小于1mW就能实现通讯。低发射功率大大延长了系统工作时间，并且由于发射功率小，其电磁波辐射对人体的影响也会很小，因此，在工业上应用时，其不存在对其他仪器仪表的干扰问题，故可以大量应用于工业环境的特殊实时定位需求。③抗干扰性强，保密性好。UWB技术采用跳时扩频信号，系统具有较大的处理增益，在发射时将微弱的无线电脉冲信号分散在宽阔的频带中，输出功率甚至低于普通设备产生的噪声。接收时将信号能量还原出来，在解扩过程中产生扩频增益，因此，UWB技术与IEEE802.11a、IEEE802.11b和Bluetooth技术相比，在同等码速条件下，UWB技术具有更强的抗干扰性。另外，UWB技术保密性极好，一方面，它采用跳时扩频，接收机只有已知发送端扩频码时才能解出发射数据；另一方面，UWB系统的发射功率谱密度极低，用传统的无线通信接收机无法接收或解析无线信号[1]。

2 UWB人员定位系统在火力发电厂的应用

（1）人员定位管理。通过携带一只绑定该人员信息的定位标签来实现人员定位功能。接入凤台电厂全员安健环绩效评价系统，读取系统中组织机构、人员信息等。人员定位管理主要包含身份识别、人员位置实时显示、人员快速追踪、人员区域分布、历史轨迹、会议签到、标签低电量报警、主动报警、靠近危险区域报警、区域超时无工作许可报警等功能。点击相应人员姓名可快速定位到该人员，同时可快速查看历史轨迹及调取对应的摄像头。

（2）虚拟隔离围栏。在管理平台上任意设定虚拟隔离围栏，通过授权方式允许或禁止某些人员进出隔离围栏，设定规则。系统后台通过读取人员位置数据，进行计算并验证相应规则，如违反虚拟隔离围栏规则系统自动报警，有效防止人员进入危险区域。虚拟隔离围栏可根据性质分为禁入围栏、提醒围栏、检修围栏等。可对电子围栏设定不同的报警规则，当出现异常情况时立即报警，包括靠近危险区域预警、区域超时无工作许可报警等。

（3）电子围栏。工作区域内可能存在敏感区域、特殊区域和危险源，这些区域禁止人员或只允许部分人员进入或靠近，以免发生安全事故。但由于环境的特殊性，有些区域或危险源并未物理隔离，再加上人的主观能动性，并不能严格控制人员的活动范围，给工作区域埋下安全隐患。为了解决上述问题，系统提供电子围栏的功能，将敏感区域、危险源以及特殊区域进行电子隔离，并设置每位员工进出或靠近的权限。区域被划定后，只有具有权限的人员才可以进出或靠近，系统若发现有未授权的员工进出或靠近，系统和标签卡会立即报警。设定电子围栏后，通过高精度定位系统监控是否有员工进入该区域，如果发生异常。当发现有未被授权员工的位置进出电子围栏区域时，系统将立即在软件客户端上进行声光报警，第一时间告知管理者出现危险情况，能够让管理者及时应对。同时系统通过基站对误入电子围栏区域员工的标签卡发送报警指令，员工所佩带标签卡同样进行声光报警提醒员工尽快离开无权限电子围栏区域。

（4）求救、撤离、一键求救。当工作区域某处发生危险（火灾、爆炸等）时，人员快速撤离至关重要。当发生灾情时，管理人员通过管理系统下发撤离命令，系统会第一时间发出警报并通知危险区域内的人员进行撤离。定位卡具有双向呼叫报警功能。灾情发生时，现场人员可以通过标签卡向控制中心发出求救信号，另外，结合视频联动功能后视频监控将显示报警区域的视频画面同时自动录制报警时画面，管理控制中心根据求救位置和现场视频画面及时做出合理调度指挥，管理员通过系统下发撤离指令给危险区域内的所有员工，员工携带的标签卡收到撤离信息后声光报警。若发生火灾等紧急情况造成人员受伤，现场人员可按下定位标签卡的求救按钮进行呼叫求救，管理人员收到求救后可通过视频联动功能实时定位到现场画面，从而快速处理求救避免事故扩大[2]。