智能人員定位系統(tǒng)在海上平臺的應(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，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，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)合海洋石油平臺項目的陸上建造和海上生產(chǎn)的案例，對智能人員定位系統(tǒng)進行介紹，對建造施工和生產(chǎn)維修的人員人身安全、生產(chǎn)安全等進行有效及時地監(jiān)測，對危險情況能夠及時進行通訊并在第一時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低功耗無線自組網(wǎng)綜合定位技術(shù)，實現(xiàn)系統(tǒng)的無線自組網(wǎng)通訊及定位；系統(tǒng)通過單點或多點定位的定位算法來確定人員的實時位置信息；并通過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)傳輸于后臺數(shù)據(jù)交互中心。智能人員定位系統(tǒng)實施后實現(xiàn)的主要功能為：人員實時定位跟蹤、行動軌跡回放、人員一鍵求助報警、考勤統(tǒng)計、門禁等功能；同時保留與其他信息化系統(tǒng)對接的接口，便于擴容和優(yōu)化，逐步實現(xiàn)智慧安全綜合管理平臺功能，有效提升企業(yè)的管理效率。

2 系統(tǒng)方案

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

2.1 陸地建造期間

在平臺組塊三層生產(chǎn)甲板布置智能人員定位基站，同時在最下層甲板至地面樓梯口布置安全閘機(用于門禁和人員計數(shù))，安全閘機要考慮夜間無卡人員翻越閘機登上甲板(可安裝光柵、紅外攝像等設(shè)備接入系統(tǒng)進行報警處理)，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，系統(tǒng)由安裝于平臺的35臺全無線定位基站和5臺4G無線數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，以及一臺安裝于辦公區(qū)域的智能人員定位系統(tǒng)服務(wù)器組成，并把用于管理進出平臺的安全閘機和防止翻越閘機的紅外探測器接入智能人員定位管理系統(tǒng)，達到對現(xiàn)場施工人員的安全管控。

數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)布點以最少的點數(shù)覆蓋全部區(qū)域為原則，定位器布點以生產(chǎn)區(qū)三層半甲板為主，加上生活樓頂直升機甲板，以及生活樓外部上下樓梯定位，要實現(xiàn)各甲板人行道可查看人員在人行道的大概位置，生活樓和機修間、油漆間、實驗室、中控室、設(shè)備控制間、電池間、儲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)器則安裝在平臺中控室實時監(jiān)控智能人員定位和安全動向。

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)由安裝于平臺的35臺全無線定位基站和6 臺4G無線數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，以及一臺安裝于辦公區(qū)域的智能人員定位系統(tǒng)服務(wù)器組成，達到對現(xiàn)場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 海上平臺智能人員定位系統(tǒng)性能

在海上石油平臺項目中，智能人員定位系統(tǒng)采用 zigbee 全網(wǎng)低功耗技術(shù)，無線自組網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)信號全覆蓋，不對平臺通訊安全產(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；實現(xiàn)全平臺人員的實時定位、軌跡跟蹤、實時考勤、電子圍欄、一鍵呼救等管理功能，智能化告警管理功能，對人員超時、滯留、竄崗、禁區(qū)、呼救等智能上報和智能提醒，可進行相應(yīng)參數(shù)設(shè)置，針對自身系統(tǒng)建設(shè)要求，進行靈活設(shè)置。

智能網(wǎng)關(guān)采用12-24V 寬電壓供電設(shè)計，可靈活布置；防爆等級： 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)，系統(tǒng)運行安全、可靠，存儲和歷史數(shù)據(jù)存儲可控，保存安全，客戶可自行設(shè)置權(quán)限分級管理，無權(quán)限人員無權(quán)登錄系統(tǒng)；同時，可根據(jù)企業(yè)要求，進行本地局域網(wǎng)系統(tǒng)獨立存儲運行，實現(xiàn)本地化管理。

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

實時定位設(shè)備：全電池型設(shè)計，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：ExibIICT6；大容量：系統(tǒng)可支持2萬以上標(biāo)簽容量，支持大型系統(tǒng)運用和智能管理；自動系統(tǒng)：可支持指紋、人臉、IC、ID 的集成，自動識別人員卡，實名考勤和實名位置顯示，當(dāng)人員經(jīng)過相應(yīng)的定位設(shè)備后，自動上傳標(biāo)簽信號，進行人員分布實時管控；開放型數(shù)據(jù)接口：支持多種第三方軟件的數(shù)據(jù)對接和共享，支持后期多種功能擴展，或滿足后期擴展功能要求。

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)通過位置分析處理，可以實現(xiàn)高精度室內(nèi)實時位置定位，系統(tǒng)抗干擾能力強，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，實現(xiàn)多種模式下的定位網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，系統(tǒng)為全實時系統(tǒng)，實時上傳隧道內(nèi)的人員位置信息進行后臺數(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 萬個定位標(biāo)簽同時在線的大容量設(shè)計。系統(tǒng)具有全實時高精度特點，可對全隧道區(qū)域及各層甲板無線信號全覆蓋。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 手機端管理、多級管理模式(總控室—分控室—工段等多級聯(lián)動管理)和個性化定制，支持第三方平臺對接。

圖2 智能人員定位系統(tǒng)功能

實時定位能夠?qū)ΡO(jiān)控區(qū)域內(nèi)已佩帶定位標(biāo)簽的人員進行實時位置定位，人員消失自動記憶并報警提示[1,2]。在監(jiān)控端可進行分級管理，支持本地存儲及云端存儲方式，可實時查詢。

智能檢測報警功能，可分別根據(jù)不同的需要進行設(shè)置，對超員、滯留、禁區(qū)、缺員、超時、圍欄等進行實時告警管理[2]?？蓪θ藛T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)通訊異常等進行智能實時告警提示。

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出考勤記錄；通過對各個平臺施工區(qū)域的門禁管理，數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，以提供基礎(chǔ)管理數(shù)據(jù)來幫助管理者有序地管理現(xiàn)場。對于外來人員管理模塊與八大作業(yè)證管理模塊進行有效聯(lián)動，有效保證施工人員的安全和施工工程的進行。

電子圍欄對違規(guī)進入進行實時監(jiān)管，系統(tǒng)實時與電子圍欄聯(lián)動并進行相應(yīng)的告警提示。智化巡檢管理模塊通過與手續(xù)防爆智能終端設(shè)備進行互聯(lián)使用，可有效實現(xiàn)企業(yè)對巡檢工作的管理，實現(xiàn)巡檢人員的全程記錄和存檔。

4 結(jié)語

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，在今后的科技進步中我們將結(jié)合現(xiàn)場需求進一步進行更新優(yōu)化。