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    UWB人員定位-篤一物聯

    不管是工業4.0還是智能制造2025,智慧工廠是實現以上目標的載體,更是中國制造業企業未來的發展方向。智慧工廠首先要解決人員安全的問題,尤其是化工廠、電力、石化等危險品生產企業,人員安全是頭等大事。其次,智慧工廠需要提高的是生產效率,改變傳統的生產方式。為避免出現人員安全事故,就需要對人員在特定的區域內進行精準定位。

     

    看點

    01

    為什么要對工廠人員進行精準定位?

    我國改革開放30多年來,工廠企業規模不斷擴大,動輒幾千畝的生產廠區對于傳統的管理方式是一種挑戰,尤其是電力、煉油化工企業屬于高溫、高壓、易燃、易爆、有毒的危險行業,加之具有生產裝置大型化、密集化、生產工藝復雜、生產過程緊密耦合等特點,與其他工業部門相比具有更大的危險性。如何加強管控,降低危險事故發生的概率,一直是生產中的關鍵性問題。那么諸如電力、煉油化工企業管控的痛點在哪里呢? 

     

    第一

    安全隱患高

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    安全生產一直是生產企業的命門,2015年天津濱海區危險品爆炸事件大家還歷歷在目。發生化學品爆炸、危險品泄露等事件的根本原因在于企業疏于管理,工作人員是否按照企業安全生產要求去執行往往比較難以管控。

     

    第二

    難定人

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    對于大型企業幾百甚至幾千人員同時在廠區進行生產活動,企業若無法精準掌握人員的實際位置,到崗時間等數據,生產及管控效率很難提高。

     

    第三

    難巡檢

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    傳統的《巡回檢查牌》,巡檢情況完全取決于巡檢人員的個人經驗和責任心,監控上存在真空區。

     

    1、巡檢到位確認方式不科學,易被修改且無電子化管理;

    2、巡檢過程中,漏檢、錯檢時有發生;

    3、紙面作業繁雜耗時,記錄難以辨認,且數據無法有效分析;

    4、難以對歷史記錄進行追溯和審核;

    5、難以在巡檢中實現預測性維護,進而對具有潛在問題的設備或狀況制定特殊的應對策略。

     

    通過以上三點我們大致可以了解,對人員的精準定位不但能減少企業安全隱患,引導和管理員工按照既定的安全生產要求去執行工作,還解決了在人員管理及大型設備巡檢中的諸多痛點。

     

    看點

    02

    目前工廠人員定位技術的狀況

     

    隨著智慧工廠時代的到來,在人員安全問題較為重要的行業,比如礦井、化工廠、發電廠等危險品生產企業里,為了避免人員安全事故的出現,各家企業都逐步裝備了人員定位系統。對于人員的定位技術可謂是種類繁多,但是各技術之間還是有不小的差別。在室外可以利用GPS對人員進行定位,但是在室內GPS信號由于建筑物的遮擋、鋼筋水泥對信號的干擾、定位精度不高等因素使其無法正常使用。下面我們來看一下常用技術的優劣勢對比:

     

    1、WI-FI技術

    Wi-Fi定位應用采用在區域內安置無線基站,根據待定位 Wi-Fi 設備的信號特征,結合無線基站的拓撲結構,綜合確定待定位 Wi-Fi 設備的坐標。Wi-Fi 定位技術便于利用現有的無線設備實現定位功能,但由于 Wi-Fi 的安全性較差,功耗較高,頻譜資源已趨近飽和,因此,不利于終端設備的長期攜帶和大規模應用。

     

    2、射頻識別(RFID)技術

    它是利用電磁感應原理,通過無線激發近距離無線標簽,實現信息讀取的技術。射頻識別距離從幾厘米到十幾米。RFID 用于人員定位的典型應用來自人員考勤系統的拓展,主要進行人員是否存在于某個區域的辨識,不能做到實時跟蹤,并且定位應用還沒有標準的網絡體系,因此,不適用于大型設備的巡檢,人員安全的確認等用途。 

     

    3、UWB技術

    UWB(Ultra Wideband)是一種無載波通信技術,利用納秒至微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據,通常利用TDoA(到達時間差)和ToF(時間到達)算法實現人員或物品位置的信息。此外,對所需定位的物品或人員UWB技術需要鋪設基站和佩戴標簽。UWB信號的輻射非常低,通常只有手機輻射的千分之一,因此在工業上應用時,其不存在對其他儀器儀表的干擾問題。

     

    其他幾種技術的綜合比較:

    4.png

    我們可以看到就現有技術而言,由于考慮到工業應用的嚴謹性,無論是從定位精度、安全性、抗干擾、功耗等角度來分析,UWB無疑是最理想的工廠人員定位技術之一。 

     

    看點

    03

    UWB定位技術的應用

     

    上面的部分我們提到UWB技術是目前最理想的工廠人員定位技術之一,那么UWB如何解決工廠人員管控的實際問題呢?

     

    下面將為大家介紹一個應用實例:中國大唐集團公司旗下大唐姜堰電廠,作為國內首個智慧電廠,利用物聯網、三維可視化,人工智能、大數據分析等技術,改變了傳統的電廠管控模式,其中對于電廠人員定位功能的實現就是采用UWB技術。姜堰電廠為整個廠區進行三維建模,形成高精度、等比例的三維模型。通過全廠覆蓋的UWB定位基站與人員佩戴的標簽實現對整個廠區所有人員活動軌跡監控。下圖為智慧電廠人員管控平臺的操作界面,我們可以很清楚地看到,在畫面中用鼠標點擊廠區活動的人員,立刻會出現這個人員的工號、性別、身份證號等信息。如有人員不慎誤入廠區的危險區域,系統還會自動提醒該人員立即離開,并向后臺發出提示。

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    人員精準定位的實現也為大型設備的智能巡檢提供了有效的安全保障,以往靠經驗和責任心巡檢的方式已經無法適應智慧工廠的管理要求,對于巡檢人員的監督,系統會預先設計好巡檢路線,巡檢人員只要按照要求去各個巡檢點檢查即可。下圖為智能巡檢的操作界面,該界面可呈現巡檢人員的巡檢路線,路線回放等功能,真正做到巡檢不遺漏,按時巡檢,有效的保障了工廠的安全生產。

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    以上諸多功能的實現其實都依賴于對人員的精準定位。而對于人的管控一方面降低了電廠由于人的原因所造成的安全事故,另一方面也改變了生產方式,提高了生產效率,就這兩方面來講完全符合未來智慧工廠的發展趨勢。

     

    在信息化技術和自動化技術迅速發展的今天,大型工廠企業的信息化統一管理、自動化生產的持續進行以及利用物聯網技術預知、防范、杜絕安全事故的發生是趨勢所向。同時,通過對各類安全事故案例分析,大多存在人為因素。因此,管控住人的不安全行為是一切安全管理工作的基礎,尤其是化工、電力等安全隱患較大的行業,對于人員的精準定位和管理是重中之重。

     

    目前工廠人員定位系統在國外的一些先進制造業、化工、煉化等領域都得到了很好的應用,大大提高了現場作業的安全環境,并且極大程度地降低管理成本。中國的本土企業,應當緊隨世界先進同行的管理腳步,努力完善自身的管理系統,在邁向工業智能化上不遺余力。

     


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