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UWB人员定位-笃一物联

不管是工业4.0还是智能制造2025,智慧工厂是实现以上目标的载体,更是中国制造业企业未来的发展方向。智慧工厂首先要解决人员安全的问题,尤其是化工厂、电力、石化等危险品生产企业,人员安全是头等大事。其次,智慧工厂需要提高的是生产效率,改变传统的生产方式。为避免出现人员安全事故,就需要对人员在特定的区域内进行精准定位。

看点

01

为什么要对工厂人员进行精准定位?

我国改革开放30多年来,工厂企业规模不断扩大,动辄几千亩的生产厂区对于传统的管理方式是一种挑战,尤其是电力、炼油化工企业属于高温、高压、易燃、易爆、有毒的危险行业,加之具有生产装置大型化、密集化、生产工艺复杂、生产过程紧密耦合等特点,与其他工业部门相比具有更大的危险性。如何加强管控,降低危险事故发生的概率,一直是生产中的关键性问题。那么诸如电力、炼油化工企业管控的痛点在哪里呢?

第一

安全隐患高

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安全生产一直是生产企业的命门,2015年天津滨海区危险品爆炸事件大家还历历在目。发生化学品爆炸、危险品泄露等事件的根本原因在于企业疏于管理,工作人员是否按照企业安全生产要求去执行往往比较难以管控。

第二

难定人

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对于大型企业几百甚至几千人员同时在厂区进行生产活动,企业若无法精准掌握人员的实际位置,到岗时间等数据,生产及管控效率很难提高。

第三

难巡检

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传统的《巡回检查牌》,巡检情况完全取决于巡检人员的个人经验和责任心,监控上存在真空区。

1、巡检到位确认方式不科学,易被修改且无电子化管理;

2、巡检过程中,漏检、错检时有发生;

3、纸面作业繁杂耗时,记录难以辨认,且数据无法有效分析;

4、难以对历史记录进行追溯和审核;

5、难以在巡检中实现预测性维护,进而对具有潜在问题的设备或状况制定特殊的应对策略。

通过以上三点我们大致可以了解,对人员的精准定位不但能减少企业安全隐患,引导和管理员工按照既定的安全生产要求去执行工作,还解决了在人员管理及大型设备巡检中的诸多痛点。

看点

02

目前工厂人员定位技术的状况

随着智慧工厂时代的到来,在人员安全问题较为重要的行业,比如矿井、化工厂、发电厂等危险品生产企业里,为了避免人员安全事故的出现,各家企业都逐步装备了人员定位系统。对于人员的定位技术可谓是种类繁多,但是各技术之间还是有不小的差别。在室外可以利用GPS对人员进行定位,但是在室内GPS信号由于建筑物的遮挡、钢筋水泥对信号的干扰、定位精度不高等因素使其无法正常使用。下面我们来看一下常用技术的优劣势对比:

1WI-FI技术

Wi-Fi定位应用采用在区域内安置无线基站,根据待定位 Wi-Fi 设备的信号特征,结合无线基站的拓扑结构,综合确定待定位 Wi-Fi 设备的坐标。Wi-Fi 定位技术便于利用现有的无线设备实现定位功能,但由于 Wi-Fi 的安全性较差,功耗较高,频谱资源已趋近饱和,因此,不利于终端设备的长期携带和大规模应用。

2、射频识别(RFID)技术

它是利用电磁感应原理,通过无线激发近距离无线标签,实现信息读取的技术。射频识别距离从几厘米到十几米。RFID 用于人员定位的典型应用来自人员考勤系统的拓展,主要进行人员是否存在于某个区域的辨识,不能做到实时跟踪,并且定位应用还没有标准的网络体系,因此,不适用于大型设备的巡检,人员安全的确认等用途。

3UWB技术

UWB(Ultra Wideband)是一种无载波通信技术,利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据,通常利用TDoA(到达时间差)和ToF(时间到达)算法实现人员或物品位置的信息。此外,对所需定位的物品或人员UWB技术需要铺设基站和佩戴标签。UWB信号的辐射非常低,通常只有手机辐射的千分之一,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。

其他几种技术的综合比较:

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我们可以看到就现有技术而言,由于考虑到工业应用的严谨性,无论是从定位精度、安全性、抗干扰、功耗等角度来分析,UWB无疑是最理想的工厂人员定位技术之一。

看点

03

UWB定位技术的应用

上面的部分我们提到UWB技术是目前最理想的工厂人员定位技术之一,那么UWB如何解决工厂人员管控的实际问题呢?

下面将为大家介绍一个应用实例:中国大唐集团公司旗下大唐姜堰电厂,作为国内首个智慧电厂,利用物联网、三维可视化,人工智能、大数据分析等技术,改变了传统的电厂管控模式,其中对于电厂人员定位功能的实现就是采用UWB技术。姜堰电厂为整个厂区进行三维建模,形成高精度、等比例的三维模型。通过全厂覆盖的UWB定位基站与人员佩戴的标签实现对整个厂区所有人员活动轨迹监控。下图为智慧电厂人员管控平台的操作界面,我们可以很清楚地看到,在画面中用鼠标点击厂区活动的人员,立刻会出现这个人员的工号、性别、身份证号等信息。如有人员不慎误入厂区的危险区域,系统还会自动提醒该人员立即离开,并向后台发出提示。

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人员精准定位的实现也为大型设备的智能巡检提供了有效的安全保障,以往靠经验和责任心巡检的方式已经无法适应智慧工厂的管理要求,对于巡检人员的监督,系统会预先设计好巡检路线,巡检人员只要按照要求去各个巡检点检查即可。下图为智能巡检的操作界面,该界面可呈现巡检人员的巡检路线,路线回放等功能,真正做到巡检不遗漏,按时巡检,有效的保障了工厂的安全生产。

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以上诸多功能的实现其实都依赖于对人员的精准定位。而对于人的管控一方面降低了电厂由于人的原因所造成的安全事故,另一方面也改变了生产方式,提高了生产效率,就这两方面来讲完全符合未来智慧工厂的发展趋势。

在信息化技术和自动化技术迅速发展的今天,大型工厂企业的信息化统一管理、自动化生产的持续进行以及利用物联网技术预知、防范、杜绝安全事故的发生是趋势所向。同时,通过对各类安全事故案例分析,大多存在人为因素。因此,管控住人的不安全行为是一切安全管理工作的基础,尤其是化工、电力等安全隐患较大的行业,对于人员的精准定位和管理是重中之重。

目前工厂人员定位系统在国外的一些先进制造业、化工、炼化等领域都得到了很好的应用,大大提高了现场作业的安全环境,并且极大程度地降低管理成本。中国的本土企业,应当紧随世界先进同行的管理脚步,努力完善自身的管理系统,在迈向工业智能化上不遗余力。