解决方案

为各行业提供完善的数据通信解决方案。

综合管廊

综合管廊人员定位解决方案

 

目前综合管廊施工期间安全的需求和问题

1.1   综合管廊施工环境描述 随着智慧化城市的改造,城市生命线的建设,综合管廊的建设也在全国逐步推进。 综合管廊施工环境属于地下狭窄空间施工,具有极大的危险性。因此无论前期施工或者后期运维都需要对人员进行定位,保证作业人员的生命安全。 如何加强管控,事故发生的概率,一直是综合管廊管理中的关键性问题。

1.2综合管廊施工安全存在的问题

1)  安全隐患高工程地质及水文地质的复杂性,工程建设周边环境(建筑物、道路管线等)的复杂性;施工人员职业素质偏低。

2)  难定人

人员实际位置无法实时掌握,到岗时间无法准确获知,管控效率很难得到提升。

3)  难巡检

传统的巡检方式难以满足施工过程中逐一环节检查确认。

难保障

由于施工环境深处地下,当发生事故或发生情况后,难以判断人员的具体位置。 如何改变目前化工业企业对现场工作人员、资产落后的管理模式,如何实现管理的现代化、信息化已成为整个行业重点关心的问题。而通过对人员的精确定位,可以为后期精细化管理提 供基础数据。

1.3 未来的发展趋势 目前人员定位系统在国外的一些施工项目中得到了很好的应用,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,在迈向智能化上不遗余力。

1.4  项目的目的和意义 推动面向现场人员及大型设备的安全监管系统,建立一整套完备的具有智能监控管理、报警、现场人员的实时定位、追踪等功能的人员定位系统,必将大幅度的提升施工安全性和管理 效率,降低安全隐患、减少安全事故的发生,同时还可以与现有的系统有效的集成并进行多方 面功能扩展,完善整个监控管理系统的功能,有效地增强系统的安全性,真正意义上实现现场 施工人员及巡检人员的实时安全监控。

 

目前的定位技术状况

与户外空旷环境相比,综合管廊内环境要复杂的多,由于  GPS  技术在该环境中无法工作。 为此,针对不同的装置区定位需求存在着多种解决方案,他们主要采用的技术手段包括以下几 种:

2.1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。

2.2 射频识别技术 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, 网络建立成本和建立难度较大。

2.3无载波通信

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。 调制采用脉冲宽度在 ns 级的快速上升和下降脉冲,脉冲覆盖的频谱从直流至 GHz, 不需常规窄带调制所需的 RF 频率变换,脉冲成型后可直接送至天线发射。频谱形状可通过甚 窄持续单脉冲形状和天线负载特征来调整。超宽频信号的辐射非常低,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。

其他一些定位技术的整体比较:

定位技术

定位精度

安全性

穿透性

抗干扰

功耗

辐射

传输距离

建设成本

应用行业

Wi-Fi

3~10m

较高

较强

较高

30~50m

较高

商业/工业

蓝牙

3~5m

较高

较低

较低

10m

较高

商业

地磁

2~5m

较高

NA

极弱

较低

NA

NA

商业

RFID

1-8m

低或无

5m

较高

商业/工业

ZigBee

3~10m

较低

较高

70m

较高

商业/工业

无载波通信

0.1~0.15m

非常高

> 100m

较高

商业/工业

红外

5~10m

NA

5m

工业

超声波

0.01~0.1m

NA

5m

工业

机器视觉

1~2m

较高

NA

NA

10m

极高

商业/工业

2.4 优势

丰富的硬件选择

硬件全系列产品均兼容本定位系统。无论是成熟产品,标准模块,客制化模块等等,都可以用 系统实现定位功能。

更符合应用的产品组合 对于不同的应用场景,在充分认知项目应用的基础上给客户提供更准确,更合适的产品组合。

更多的应用领域

 现已普遍用于石化、大型电厂、工厂车间、仓库管理、综合管廊建设、机器人导航、 无人机编队、军事演习、VR 游戏

更良好的开发支持

2.5应用需求分解

2.5.1 精确定位 施工期,作业人员的精确定位;后期管廊维护巡检人员的精确定位。

2.5.2 精确一维定位 标准一维定位;洞口、空压机、二衬区域进行一维定位,实时得到人员的位置。

2.5.3 安装要求 由于装置区域不断推进,因此要求该系统具有结构灵活、网络易于建立和维护。

2.5.4自动报警 发现被定位的目标进入危险区域或授权目标长时在危险区域固定不动的时候,设备进行自动告警,并将告警数据回传至后台。

2.5.5 特殊区域 二衬区域台车会不定期推进,基站间距离不断变化,需支持基站位置自标定。

2.5.6 软件功能要求 主要功能包括:区域人数分析、人员位置坐标、人员历史轨迹回放、报警记录等功能;

2.5.7 系统要求由于系统为安全生产管理提供数据支撑,因此要求 7*24h 不间断工作。

2.6系统优点

2.6.1 省钱---提高工作效率 采用本系统可储存和识别专职巡检人员的所有身份信息,并对其在某个操作区的进出时间

准确记录保存,方便于管理人员统计和抽查监督,真正达到有理可循,有据可查的效果,极大 程度上提升了企业对人的安全管理效率。

2.6.2 省力---提高管理水平 标准化科学统一管理,保障人和设备的自动化、规范化、标准化生产和运行,从而提高人

员素质和管理水平。

2.6.3 省心----提高生产安全性 因此“管好”人是避免化工安全事故的首要任务。通过对标签的分类管理,准确把握每一个人每一台车的实时动态。

2.6.4 省时----提高快速反应性发生安全事故时,可据人员定位系统迅速找到最近救援洞口,第一时间组织救援疏散,

全力降低安全事故损失。

2.7系统整体设计

2.7.1 设计理念 利用先进的定位系统,可以有效地加强对现场施工人员及施工车辆的安全管理,实时定位,

直观及时地反映现场情况、人员状况,提高人员安全保障的力度及效率,是人员安全监控管理 的有力工具。

2.7.2 设计原则 整个系统方案的设计贯穿以下原则: 

先进性 

整个系统选型,软硬件设备的配置均应符合物联网要求,采用先进的 技术,现场定位精确,领先同类产品。 

稳定性 

网络的稳定性对系统的可用性和使用率来说至关重要,采用的硬件设备同时支持 5G 无线 组网和高速以太网,为网络高可用性提供有力保障。 

开放性 

系统中的硬件设备均采用标准接口,便于第三方设备的接入。网络设备遵从国际、国内标准,使网络具有开放性和兼容性,本方案所选用的产品均能够与当前网络设备兼容或提供相应接口。 

安全性  系统支持多种加密方式,为系统提供安全解决方案。

 低成本 

系统可以充分利用 5G 无线网+以太网组网方式,在复杂的环境中具有灵活的安装方式,降低实施和维护成本。

可管理性

具有良好的可管理性,这点对无线网络来说尤其重要,因为无线网络设备架设在装置区现场,对此系统远程管理、远程升级、准确判断故障等功能能够使网络管理人员能方便及时地掌 握故障等信息,能简便地对网络进行配置和调整,确保网络工作在良好状态。 

可扩展性

系统采用面向对象和模块化的开发技术,严格履行模块化结构方式,方便系统功能扩充、 运行设备的替换、维护,确保系统的高效可靠运行。可随时根据需要扩充具有车辆定位等其它 功能的软硬件模块,具有良好的可扩展性。 

易操作性

系统的易操作和易维护是保证非计算机专业人员使用好一个系统的条件,我们的方案集中 了已有的丰富的无线设计、施工经验,以及在物联网领域强大的产品优势,实现所需的设计需 求,系统操作简单,易操作,易维护。

2.7.3 系统模式

系统融合 5G 无线网+以太网通信与定位,通过在装置区等特殊的环境里运用一种安全、 可靠的自动识别系统来区分、识别、跟踪和定位工作人员及工程车辆,保护内部工作人员和管 理来访人员,并将信息系统中每个人的信息和现实中的每一个人动态的联系起来,主动识别并 自动按照设定的规则进行报警。

2.8系统框图

2.9系统应用架构及功能

系统组成

系统主要由计算服务器、定位基站(可选 5.8G AP 功能)、告警模块、人员标签、车辆标签组成。

2.9.1系统功能及支持

1)区域告警

所谓区域告警又称 0 维定位,即感知人员进入特定区域,不具体到精确坐标。该功能主要 用于针对危险区域如变电站,当无关人员进入该区域系统驱动告警模块触发告警,并将告警数 据回传至后台服务器供进一步应用处理。

维定位

所谓巷道定位又称 1 维定位,即针对类似巷道一样狭长区域的精确定位方式。该功能主要用于走廊、通道、巷道、管道等狭长通道或道路。

3)区域告警

支持设定危险或权限区域,一旦有人员进入危险或非权限区域,则发出告警信息。该功能为业务管理系统提供了管理区域所需的数据支持。

4)电池电量告警

该功能主要用于提示标签当前电池电量状态,为业务管理系统提供了标签电量管理所需的 数据支持

5) SOS 告警

该功能主要用于标签主动发送告警急救信息,为业务管理系统提供了人员急救及主动报警所需的数据支持。

上述这些基础性功能可以为管理层软件提供的拓展功能包括:3D 呈现、轨迹回放及存储、 告警区域设定、告警权限设定、标签权限管理、标签电量管理、SOS告警提示、考勤巡更管理等等。

2.10 设备参数及规格

2.10.1 定位基站 U-300W

U-300W 基于 (超宽频)技术的室外型定位基站。产品集成了先进的 超宽频 射频模块,与定位标签及计算引擎配合可以实现高精度定位, 最高定位精度达到 30  厘米,领先于其他无线技术定位产品。该基站高精度,高功率,具有非常高的性价比。也可以用于单独的测距。