智能人員定位系統(tǒng)在海上平臺(tái)的應(yīng)用

張庚新，齊樹毅，王環(huán)環(huán)(海洋石油工程股份有限公司，天津 300451)

0 引言

在科技興企的當(dāng)今社會(huì)，人員安全和安全生產(chǎn)是首要的條件，尤其是在海洋石油平臺(tái)，因其特殊的環(huán)境和作業(yè)空間，采用新技術(shù)方法，建設(shè)以人員安全為先的智能安全管理系統(tǒng)，才能為企業(yè)發(fā)展提供保障。本文結(jié)合海洋石油平臺(tái)項(xiàng)目的陸上建造和海上生產(chǎn)的案例，對(duì)智能人員定位系統(tǒng)進(jìn)行介紹，對(duì)建造施工和生產(chǎn)維修的人員人身安全、生產(chǎn)安全等進(jìn)行有效及時(shí)地監(jiān)測(cè)，對(duì)危險(xiǎn)情況能夠及時(shí)進(jìn)行通訊并在第一時(shí)間保證人員生命安全，做到提前預(yù)警，安全生產(chǎn)。

1 系統(tǒng)概述

智能人員定位系統(tǒng)采用2.4G低功耗無(wú)線自組網(wǎng)綜合定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的無(wú)線自組網(wǎng)通訊及定位；系統(tǒng)通過(guò)單點(diǎn)或多點(diǎn)定位的定位算法來(lái)確定人員的實(shí)時(shí)位置信息；并通過(guò)4G通訊網(wǎng)絡(luò)(或本地以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò))，將位置數(shù)據(jù)傳輸于后臺(tái)數(shù)據(jù)交互中心。智能人員定位系統(tǒng)實(shí)施后實(shí)現(xiàn)的主要功能為：人員實(shí)時(shí)定位跟蹤、行動(dòng)軌跡回放、人員一鍵求助報(bào)警、考勤統(tǒng)計(jì)、門禁等功能；同時(shí)保留與其他信息化系統(tǒng)對(duì)接的接口，便于擴(kuò)容和優(yōu)化，逐步實(shí)現(xiàn)智慧安全綜合管理平臺(tái)功能，有效提升企業(yè)的管理效率。

2 系統(tǒng)方案

海上平臺(tái)智能人員定位系統(tǒng)使用場(chǎng)景分兩個(gè)階段：陸地建造期間和海上生產(chǎn)期間。

2.1 陸地建造期間

在平臺(tái)組塊三層生產(chǎn)甲板布置智能人員定位基站，同時(shí)在最下層甲板至地面樓梯口布置安全閘機(jī)(用于門禁和人員計(jì)數(shù))，安全閘機(jī)要考慮夜間無(wú)卡人員翻越閘機(jī)登上甲板(可安裝光柵、紅外攝像等設(shè)備接入系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警處理)，另外在三公里外辦公區(qū)域監(jiān)控室布置智能人員定位服務(wù)器(考慮用 4G無(wú)線網(wǎng)關(guān)方式)。

根據(jù)陸地建造期間智能人員定位安全管理系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)，系統(tǒng)由安裝于平臺(tái)的35臺(tái)全無(wú)線定位基站和5臺(tái)4G無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，以及一臺(tái)安裝于辦公區(qū)域的智能人員定位系統(tǒng)服務(wù)器組成，并把用于管理進(jìn)出平臺(tái)的安全閘機(jī)和防止翻越閘機(jī)的紅外探測(cè)器接入智能人員定位管理系統(tǒng)，達(dá)到對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工人員的安全管控。

數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)布點(diǎn)以最少的點(diǎn)數(shù)覆蓋全部區(qū)域?yàn)樵瓌t，定位器布點(diǎn)以生產(chǎn)區(qū)三層半甲板為主，加上生活樓頂直升機(jī)甲板，以及生活樓外部上下樓梯定位，要實(shí)現(xiàn)各甲板人行道可查看人員在人行道的大概位置，生活樓和機(jī)修間、油漆間、實(shí)驗(yàn)室、中控室、設(shè)備控制間、電池間、儲(chǔ)藏室和其他電氣房間等室內(nèi)位置可查看人員是否存在的出入情況。

2.2 海上生產(chǎn)期間

平臺(tái)海上生產(chǎn)期間仍然利用在三層生產(chǎn)甲板布置的智能人員定位基站，而智能人員定位服務(wù)器則安裝在平臺(tái)中控室實(shí)時(shí)監(jiān)控智能人員定位和安全動(dòng)向。

海上生產(chǎn)期間智能人員定位安全管理系統(tǒng)要求，系統(tǒng)由安裝于平臺(tái)的35臺(tái)全無(wú)線定位基站和6 臺(tái)4G無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，以及一臺(tái)安裝于辦公區(qū)域的智能人員定位系統(tǒng)服務(wù)器組成，達(dá)到對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工人員的安全管控，系統(tǒng)基站布置與陸地建造期間基本相同，系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

2.3 海上平臺(tái)智能人員定位系統(tǒng)性能

在海上石油平臺(tái)項(xiàng)目中，智能人員定位系統(tǒng)采用 zigbee 全網(wǎng)低功耗技術(shù)，無(wú)線自組網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)信號(hào)全覆蓋，不對(duì)平臺(tái)通訊安全產(chǎn)生任何影響。

微功耗多功能系統(tǒng)：系統(tǒng)采用 2.4G 全網(wǎng)低功耗技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人員標(biāo)簽及定位設(shè)備的電池化，靈活布設(shè)于各區(qū)域；全防爆設(shè)計(jì)；實(shí)現(xiàn)全平臺(tái)人員的實(shí)時(shí)定位、軌跡跟蹤、實(shí)時(shí)考勤、電子圍欄、一鍵呼救等管理功能，智能化告警管理功能，對(duì)人員超時(shí)、滯留、竄崗、禁區(qū)、呼救等智能上報(bào)和智能提醒，可進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)設(shè)置，針對(duì)自身系統(tǒng)建設(shè)要求，進(jìn)行靈活設(shè)置。

智能網(wǎng)關(guān)采用12-24V 寬電壓供電設(shè)計(jì)，可靈活布置；防爆等級(jí)： ExibIICT6；支持云端存管理：默認(rèn)采用阿里云(支持企業(yè)私有云或是其他云端存儲(chǔ))，系統(tǒng)運(yùn)行安全、可靠，存儲(chǔ)和歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可控，保存安全，客戶可自行設(shè)置權(quán)限分級(jí)管理，無(wú)權(quán)限人員無(wú)權(quán)登錄系統(tǒng)；同時(shí)，可根據(jù)企業(yè)要求，進(jìn)行本地局域網(wǎng)系統(tǒng)獨(dú)立存儲(chǔ)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)本地化管理。

人員卡充電設(shè)計(jì)，單次充電使用約20天左右時(shí)間，發(fā)送頻率≤2秒/次，防爆等級(jí)：xibIICT6，帶SOS一鍵呼救功能，軟件后臺(tái)低電量報(bào)警提示功能，無(wú)電時(shí)，卡面上LED閃爍提示及后臺(tái)智能提醒功能，電量標(biāo)準(zhǔn)可設(shè)置，默認(rèn)電量低于 30%時(shí)軟件后臺(tái)智能提醒或是信息推送給相關(guān)負(fù)責(zé)人；可內(nèi)置 IC/ID功能，與門禁結(jié)合實(shí)現(xiàn)一卡通功能。

實(shí)時(shí)定位設(shè)備：全電池型設(shè)計(jì)，電池可更換，單次使用5～8 年左右更換一次電池即可，防爆等級(jí)：ExibIICT6；大容量：系統(tǒng)可支持2萬(wàn)以上標(biāo)簽容量，支持大型系統(tǒng)運(yùn)用和智能管理；自動(dòng)系統(tǒng)：可支持指紋、人臉、IC、ID 的集成，自動(dòng)識(shí)別人員卡，實(shí)名考勤和實(shí)名位置顯示，當(dāng)人員經(jīng)過(guò)相應(yīng)的定位設(shè)備后，自動(dòng)上傳標(biāo)簽信號(hào)，進(jìn)行人員分布實(shí)時(shí)管控；開放型數(shù)據(jù)接口：支持多種第三方軟件的數(shù)據(jù)對(duì)接和共享，支持后期多種功能擴(kuò)展，或滿足后期擴(kuò)展功能要求。

3 系統(tǒng)功能

智能人員定位系統(tǒng)功能如圖2所示。智能人員定位系統(tǒng)通過(guò)位置分析處理，可以實(shí)現(xiàn)高精度室內(nèi)實(shí)時(shí)位置定位，系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)，充分考慮一維隧道、二維平面、三維空間的多種定位處理方式，能方便靈活地調(diào)整自組網(wǎng)方案，實(shí)現(xiàn)多種模式下的定位網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，系統(tǒng)為全實(shí)時(shí)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)上傳隧道內(nèi)的人員位置信息進(jìn)行后臺(tái)數(shù)據(jù)交互處理?？山Y(jié)合多種定位算法，軟件穩(wěn)定性高，支持大于2 萬(wàn)個(gè)定位標(biāo)簽同時(shí)在線的大容量設(shè)計(jì)。系統(tǒng)具有全實(shí)時(shí)高精度特點(diǎn)，可對(duì)全隧道區(qū)域及各層甲板無(wú)線信號(hào)全覆蓋。另外支持 2D/3D 電子地圖顯示、云端系統(tǒng)/本地系統(tǒng)管理、APP 手機(jī)端管理、多級(jí)管理模式(總控室—分控室—工段等多級(jí)聯(lián)動(dòng)管理)和個(gè)性化定制，支持第三方平臺(tái)對(duì)接。

圖2 智能人員定位系統(tǒng)功能

實(shí)時(shí)定位能夠?qū)ΡO(jiān)控區(qū)域內(nèi)已佩帶定位標(biāo)簽的人員進(jìn)行實(shí)時(shí)位置定位，人員消失自動(dòng)記憶并報(bào)警提示[1,2]。在監(jiān)控端可進(jìn)行分級(jí)管理，支持本地存儲(chǔ)及云端存儲(chǔ)方式，可實(shí)時(shí)查詢。

智能檢測(cè)報(bào)警功能，可分別根據(jù)不同的需要進(jìn)行設(shè)置，對(duì)超員、滯留、禁區(qū)、缺員、超時(shí)、圍欄等進(jìn)行實(shí)時(shí)告警管理[2]?？蓪?duì)人員卡電量低、人員卡通訊異常、定位器電量低、定位器通訊異常、網(wǎng)關(guān)通訊異常等進(jìn)行智能實(shí)時(shí)告警提示。

二道門管控硬件設(shè)備及相關(guān)的軟件智能化管控功能，可有效管控人員的進(jìn)出考勤記錄；通過(guò)對(duì)各個(gè)平臺(tái)施工區(qū)域的門禁管理，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，以提供基礎(chǔ)管理數(shù)據(jù)來(lái)幫助管理者有序地管理現(xiàn)場(chǎng)。對(duì)于外來(lái)人員管理模塊與八大作業(yè)證管理模塊進(jìn)行有效聯(lián)動(dòng)，有效保證施工人員的安全和施工工程的進(jìn)行。

電子圍欄對(duì)違規(guī)進(jìn)入進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管，系統(tǒng)實(shí)時(shí)與電子圍欄聯(lián)動(dòng)并進(jìn)行相應(yīng)的告警提示。智化巡檢管理模塊通過(guò)與手續(xù)防爆智能終端設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)使用，可有效實(shí)現(xiàn)企業(yè)對(duì)巡檢工作的管理，實(shí)現(xiàn)巡檢人員的全程記錄和存檔。

4 結(jié)語(yǔ)

目前本系統(tǒng)在海上油田已經(jīng)應(yīng)用，滿足人員安全生產(chǎn)需求，在今后的科技進(jìn)步中我們將結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)需求進(jìn)一步進(jìn)行更新優(yōu)化。