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生命至上UWB模塊高精度定位助力煤礦安全生產(chǎn)管理，近年來(lái)，煤礦安全事故不時(shí)發(fā)生，如爆炸、冒頂、透水、中毒等。例如，山東棲霞金礦爆炸事故，其實(shí)時(shí)救援動(dòng)態(tài)，始終影響著全國(guó)無(wú)數(shù)人的心。我們知道，雖然地下作業(yè)環(huán)境惡劣，但會(huì)存在一些自然風(fēng)險(xiǎn)，除了客觀因素外，企業(yè)對(duì)安全保護(hù)、監(jiān)督等責(zé)任不可避免。
為提高礦山安全生產(chǎn)保障能力，國(guó)家強(qiáng)制建立監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、地下人員定位系統(tǒng)、礦山供水救援系統(tǒng)、礦山壓力自救系統(tǒng)、礦山通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)、地下應(yīng)急風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避系統(tǒng)。2016年更新的《煤礦安全規(guī)定》還提到，煤礦企業(yè)必須建立入境檢查制度和出入境人員清點(diǎn)制度；必須掌握地下人員數(shù)量、位置等實(shí)時(shí)信息。因此，地下定位在煤礦安全生產(chǎn)過(guò)程中起著重要作用。
1.人員精準(zhǔn)定位系統(tǒng)護(hù)送煤礦作業(yè)安全
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了近10年，應(yīng)用前景廣闊。在許多行業(yè)的危險(xiǎn)情況探測(cè)和應(yīng)用中，各種技術(shù)手段都展示了自己的實(shí)力。
說(shuō)到危險(xiǎn)監(jiān)測(cè)，當(dāng)然離不開(kāi)位置信息技術(shù)。在室外環(huán)境中，北斗、GPS、GLONASS等衛(wèi)星定位方法一般用于其民用定位精度可達(dá)10米以內(nèi)。然而，在一些沒(méi)有衛(wèi)星定位的地區(qū)，如隧道、煤礦等非露天甚至地下場(chǎng)所，衛(wèi)星定位顯然是不可行的。此時(shí)，室內(nèi)定位系統(tǒng)需要完成提供高精度位置信息的任務(wù)。
黑科技-室內(nèi)定位技術(shù)
隨著室內(nèi)定位需求的增加，出現(xiàn)了大量的解決方案，包括射頻識(shí)別（RFID）定位、藍(lán)牙定位、Wi-Fi定位、Zigbee定位和超寬帶（UWB）定位。射頻識(shí)別定位不能通過(guò)識(shí)別卡和讀卡器之間的讀卡來(lái)真正實(shí)現(xiàn)定位。
在藍(lán)牙定位的早期階段，讀卡器用于讀取表示卡信號(hào)的RSSI（接收信號(hào)強(qiáng)度指示）值，并通過(guò)RSSI計(jì)算讀卡器與標(biāo)志卡之間的距離。這種方法的定位精度低，RSSI在被屏蔽的環(huán)境中受到很大影響?；谒{(lán)牙的AOA和AOD定位技術(shù)發(fā)展緩慢。與原來(lái)的RSSI定位技術(shù)相比，定位精度大大提高。與早期的藍(lán)牙定位相同，Wi-Fi和Zigbee也基于RSSI。其精度相對(duì)有限，受環(huán)境影響較大。
UWB(ULTra-WideBand)是一種無(wú)載波通信技術(shù)，通過(guò)發(fā)送和接收二級(jí)非正弦窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，利用Tof(時(shí)間到達(dá))或TDOA(到達(dá)時(shí)差)算法計(jì)算人員或物品的位置信息，定位精度高達(dá)10cm。與RFID、藍(lán)牙、Wi-Fi、Zigbee等傳統(tǒng)粗精度定位技術(shù)相比，UWB模塊系統(tǒng)具有穿透能力強(qiáng)、功耗低、抗多徑效果好、安全性高、系統(tǒng)復(fù)雜性低、定位精度高等優(yōu)點(diǎn)。
煤礦人員定位系統(tǒng)應(yīng)用
對(duì)于煤礦，特別是井工煤礦，UWB模塊人員定位系統(tǒng)可以獲得地下人員、車(chē)輛和設(shè)備的實(shí)時(shí)位置，并呈現(xiàn)在地面的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。管理者可以隨時(shí)掌握地下人員、車(chē)輛位置信息和歷史軌跡，以及設(shè)備的安裝位置。
對(duì)于人員定位，可擴(kuò)展出勤管理、危險(xiǎn)區(qū)域出入記錄、危險(xiǎn)區(qū)域過(guò)度擁擠管理等功能。車(chē)輛定位可擴(kuò)展車(chē)輛調(diào)度、交通燈自動(dòng)控制等功能。事故發(fā)生時(shí)，救援人員還可以根據(jù)定位系統(tǒng)提供的人員、車(chē)輛、設(shè)備定位信息，快速了解現(xiàn)場(chǎng)情況，及時(shí)采取相應(yīng)的救援措施，提供救援工作的效率。
煤礦井下人員定位系統(tǒng)的項(xiàng)目部署不僅保證了地下作業(yè)人員的安全，而且大大提高了信息管理水平，使管理調(diào)度更加透明高效。
2.介紹煤礦人員準(zhǔn)確定位系統(tǒng)
作為國(guó)內(nèi)專業(yè)的UWB模塊定位服務(wù)解決方案提供商，近10年來(lái)一直為各行業(yè)的室內(nèi)定位需求提供整體解決方法。對(duì)于煤礦業(yè)，地下人員定位系統(tǒng)經(jīng)過(guò)近年來(lái)的演變，產(chǎn)品的穩(wěn)定性、成熟度和易用性得到了保證。
設(shè)備架構(gòu)
對(duì)于煤礦人員定位系統(tǒng)，我們的方案設(shè)備結(jié)構(gòu)如下：
標(biāo)志卡：如果被指定為物體佩帶，可以是人員、車(chē)輛和設(shè)備。您可以通過(guò)按鈕發(fā)出警報(bào)。當(dāng)你收到警報(bào)時(shí)，有聲、光和振動(dòng)警告。功耗低，一次充電可以工作幾個(gè)月。
讀卡器：安裝在井下巷道內(nèi)，讀取周?chē)臉?biāo)志卡信息和距離，并將標(biāo)簽的測(cè)距信息傳遞給地面服務(wù)器。
位置解算引擎：根據(jù)讀卡器提供的測(cè)距信息，計(jì)算標(biāo)識(shí)卡位置的軟件。
業(yè)務(wù)服務(wù)器：基于位置解算引擎提供的位置信息，實(shí)現(xiàn)考勤、實(shí)時(shí)位置顯示、歷史軌跡查詢、設(shè)備報(bào)警顯示等相關(guān)業(yè)務(wù)。
手持式儀器：搜索附近的識(shí)別卡，以獲得設(shè)備之間的距離。可與地面服務(wù)器分離，實(shí)現(xiàn)便攜式定位儀。
標(biāo)志卡：可由人員、車(chē)輛和設(shè)備佩戴。您可以通過(guò)按鈕發(fā)出警告。當(dāng)你收到警告時(shí)，有聲、光和振動(dòng)警告。功耗低，一次充電可以工作幾個(gè)月。
本方案中讀卡器覆蓋半徑超過(guò)600米(視距)，定位精度可達(dá)0.3米(視距)，單區(qū)域標(biāo)簽并發(fā)量超過(guò)400張。
UWB模塊技術(shù)優(yōu)勢(shì)
實(shí)時(shí)位置顯示：通過(guò)人員定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)定位地下人員位置信息及分布，實(shí)時(shí)監(jiān)控人員軌跡。
井下人員數(shù)量統(tǒng)計(jì)：實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)井下人員數(shù)量。發(fā)生嚴(yán)重事故時(shí)，可迅速聚集員工進(jìn)行點(diǎn)名統(tǒng)計(jì)，確認(rèn)未達(dá)到員工實(shí)時(shí)位置，實(shí)施救助，避免人員傷亡。
出入口考勤管理：制定考勤任務(wù)，統(tǒng)計(jì)人員出入口時(shí)間、工作時(shí)間等。管理層可以快速查詢值班情況，月度統(tǒng)計(jì)時(shí)間可以直接根據(jù)平臺(tái)數(shù)據(jù)進(jìn)行考勤審計(jì)參考。
異常緊急警告：在緊急情況下，管理人員可以在指揮撤離時(shí)發(fā)出緊急指示，提醒人員撤離。人員佩戴的標(biāo)簽會(huì)振動(dòng)，提示人員遠(yuǎn)離該區(qū)域。
SOS主動(dòng)報(bào)警:遇到危險(xiǎn)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)人員可通過(guò)一鍵求救按鈕及時(shí)發(fā)出求救報(bào)警信息。管理人員收到報(bào)警信號(hào)后，可通過(guò)人員定位確定涉險(xiǎn)人員位置，及時(shí)實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處置。
3.煤礦安全，重于泰山
安全生產(chǎn)不是一件小事，只有在安全生產(chǎn)的前提下，企業(yè)才能持續(xù)發(fā)展。希望未來(lái)UWB模塊室內(nèi)定位技術(shù)能盡快應(yīng)用于更多的行業(yè)，結(jié)合傳感技術(shù)、大數(shù)據(jù)等高科技技術(shù)，更大程度地保障人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，為安全生產(chǎn)管理提供強(qiáng)有力的支持。
煤礦的安全生產(chǎn)還有很長(zhǎng)的路要走，比泰山更重要。它與每個(gè)煤礦人和企業(yè)密切相關(guān)，應(yīng)該給予足夠的重視。希望煤礦安全，人礦安全！
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