UWB人員定位系統(tǒng)在火力發(fā)電廠的應(yīng)用探討

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引言

安全管理是火力發(fā)電廠管理的重要核心內(nèi)容之一。隨著科技的進(jìn)步，電廠信息化水平的提高，安全管理方式正在進(jìn)一步發(fā)展。在原有的安全管理制度基礎(chǔ)上，應(yīng)用先進(jìn)的管理方式，可以降低很多管理的盲點、難點。人員定位管理系統(tǒng)的應(yīng)用即是這方面的一個趨勢。在火電廠設(shè)置與電廠三維地圖相結(jié)合的人員定位管理系統(tǒng)，可以對人員的時間、空間位置、與設(shè)備的相對位置進(jìn)行有效的確認(rèn)，可以有效監(jiān)控敏感人員和重要物資位置、員工誤入危險區(qū)域或接近危險源、非法操作等，可提高火電廠的安全管理水平。

1 UWB技術(shù)特點

①傳輸速率高、帶寬大。由于UWB信號的寬頻帶，UWB技術(shù)可使用的信號帶寬可達(dá)到1GHz以上，結(jié)合其采用納秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)的特性，最高的數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)1000mbps以上，即使發(fā)送信號的功率頻譜密度被控制得很低，也能實現(xiàn)高達(dá)100～500mbps的信息速率，高于Bluetooth技術(shù)100倍，也可以高于IEEE802.11a和IEEE802.L1b技術(shù)。超寬帶系統(tǒng)容量大，并且能與目前的窄帶通信系統(tǒng)同時工作而互不干擾。②低功耗，輻射小。通常情況下，無線通信系統(tǒng)在通信時需要連續(xù)發(fā)射載波信號，因而必定消耗一定能量。UWB通信技術(shù)采用非正弦波的載波通信方式，僅發(fā)出瞬間脈沖電波，也就是直接按0和1發(fā)送出去，并且在需要時才發(fā)送脈沖電波，脈沖只持續(xù)0.2～1.5ns的時間，因此UWB系統(tǒng)的發(fā)射功率非常低，發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率通常小于1mW就能實現(xiàn)通訊。低發(fā)射功率大大延長了系統(tǒng)工作時間，并且由于發(fā)射功率小，其電磁波輻射對人體的影響也會很小，因此，在工業(yè)上應(yīng)用時，其不存在對其他儀器儀表的干擾問題，故可以大量應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境的特殊實時定位需求。③抗干擾性強(qiáng)，保密性好。UWB技術(shù)采用跳時擴(kuò)頻信號，系統(tǒng)具有較大的處理增益，在發(fā)射時將微弱的無線電脈沖信號分散在寬闊的頻帶中，輸出功率甚至低于普通設(shè)備產(chǎn)生的噪聲。接收時將信號能量還原出來，在解擴(kuò)過程中產(chǎn)生擴(kuò)頻增益，因此，UWB技術(shù)與IEEE802.11a、IEEE802.11b和Bluetooth技術(shù)相比，在同等碼速條件下，UWB技術(shù)具有更強(qiáng)的抗干擾性。另外，UWB技術(shù)保密性極好，一方面，它采用跳時擴(kuò)頻，接收機(jī)只有已知發(fā)送端擴(kuò)頻碼時才能解出發(fā)射數(shù)據(jù)；另一方面，UWB系統(tǒng)的發(fā)射功率譜密度極低，用傳統(tǒng)的無線通信接收機(jī)無法接收或解析無線信號[1]。

2 UWB人員定位系統(tǒng)在火力發(fā)電廠的應(yīng)用

（1）人員定位管理。通過攜帶一只綁定該人員信息的定位標(biāo)簽來實現(xiàn)人員定位功能。接入鳳臺電廠全員安健環(huán)績效評價系統(tǒng)，讀取系統(tǒng)中組織機(jī)構(gòu)、人員信息等。人員定位管理主要包含身份識別、人員位置實時顯示、人員快速追蹤、人員區(qū)域分布、歷史軌跡、會議簽到、標(biāo)簽低電量報警、主動報警、靠近危險區(qū)域報警、區(qū)域超時無工作許可報警等功能。點擊相應(yīng)人員姓名可快速定位到該人員，同時可快速查看歷史軌跡及調(diào)取對應(yīng)的攝像頭。

（2）虛擬隔離圍欄。在管理平臺上任意設(shè)定虛擬隔離圍欄，通過授權(quán)方式允許或禁止某些人員進(jìn)出隔離圍欄，設(shè)定規(guī)則。系統(tǒng)后臺通過讀取人員位置數(shù)據(jù)，進(jìn)行計算并驗證相應(yīng)規(guī)則，如違反虛擬隔離圍欄規(guī)則系統(tǒng)自動報警，有效防止人員進(jìn)入危險區(qū)域。虛擬隔離圍欄可根據(jù)性質(zhì)分為禁入圍欄、提醒圍欄、檢修圍欄等?？蓪﹄娮訃鷻谠O(shè)定不同的報警規(guī)則，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時立即報警，包括靠近危險區(qū)域預(yù)警、區(qū)域超時無工作許可報警等。

（3）電子圍欄。工作區(qū)域內(nèi)可能存在敏感區(qū)域、特殊區(qū)域和危險源，這些區(qū)域禁止人員或只允許部分人員進(jìn)入或靠近，以免發(fā)生安全事故。但由于環(huán)境的特殊性，有些區(qū)域或危險源并未物理隔離，再加上人的主觀能動性，并不能嚴(yán)格控制人員的活動范圍，給工作區(qū)域埋下安全隱患。為了解決上述問題，系統(tǒng)提供電子圍欄的功能，將敏感區(qū)域、危險源以及特殊區(qū)域進(jìn)行電子隔離，并設(shè)置每位員工進(jìn)出或靠近的權(quán)限。區(qū)域被劃定后，只有具有權(quán)限的人員才可以進(jìn)出或靠近，系統(tǒng)若發(fā)現(xiàn)有未授權(quán)的員工進(jìn)出或靠近，系統(tǒng)和標(biāo)簽卡會立即報警。設(shè)定電子圍欄后，通過高精度定位系統(tǒng)監(jiān)控是否有員工進(jìn)入該區(qū)域，如果發(fā)生異常。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有未被授權(quán)員工的位置進(jìn)出電子圍欄區(qū)域時，系統(tǒng)將立即在軟件客戶端上進(jìn)行聲光報警，第一時間告知管理者出現(xiàn)危險情況，能夠讓管理者及時應(yīng)對。同時系統(tǒng)通過基站對誤入電子圍欄區(qū)域員工的標(biāo)簽卡發(fā)送報警指令，員工所佩帶標(biāo)簽卡同樣進(jìn)行聲光報警提醒員工盡快離開無權(quán)限電子圍欄區(qū)域。

（4）求救、撤離、一鍵求救。當(dāng)工作區(qū)域某處發(fā)生危險（火災(zāi)、爆炸等）時，人員快速撤離至關(guān)重要。當(dāng)發(fā)生災(zāi)情時，管理人員通過管理系統(tǒng)下發(fā)撤離命令，系統(tǒng)會第一時間發(fā)出警報并通知危險區(qū)域內(nèi)的人員進(jìn)行撤離。定位卡具有雙向呼叫報警功能。災(zāi)情發(fā)生時，現(xiàn)場人員可以通過標(biāo)簽卡向控制中心發(fā)出求救信號，另外，結(jié)合視頻聯(lián)動功能后視頻監(jiān)控將顯示報警區(qū)域的視頻畫面同時自動錄制報警時畫面，管理控制中心根據(jù)求救位置和現(xiàn)場視頻畫面及時做出合理調(diào)度指揮，管理員通過系統(tǒng)下發(fā)撤離指令給危險區(qū)域內(nèi)的所有員工，員工攜帶的標(biāo)簽卡收到撤離信息后聲光報警。若發(fā)生火災(zāi)等緊急情況造成人員受傷，現(xiàn)場人員可按下定位標(biāo)簽卡的求救按鈕進(jìn)行呼叫求救，管理人員收到求救后可通過視頻聯(lián)動功能實時定位到現(xiàn)場畫面，從而快速處理求救避免事故擴(kuò)大[2]。

3 結(jié)束語

人員定位技術(shù)在發(fā)電廠的應(yīng)用方興未艾，隨著安全事故成本的增加、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟，越來越多的發(fā)電廠將可采用先進(jìn)的安防科技，在已有安全管理制度的基礎(chǔ)上，利用人員定位等技術(shù)提升發(fā)電廠的本質(zhì)安全管理水平。