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人員定位系統(tǒng)專題

港口人員定位防撞方案-基于UWB技術(shù)
發(fā)布日期:2024-10-28 瀏覽次數(shù):4

  在港口作業(yè)環(huán)境中,人員和機(jī)械設(shè)備的頻繁活動導(dǎo)致碰撞風(fēng)險(xiǎn)始終存在。這不僅威脅到工作人員的生命安全,還可能造成設(shè)備損壞和作業(yè)中斷,給港口的正常運(yùn)營帶來嚴(yán)重影響。因此,建立一套高效、精準(zhǔn)的人員定位防撞系統(tǒng)至關(guān)重要。


港口人員定位防撞方案-基于UWB技術(shù)


  一、UWB技術(shù)原理及優(yōu)勢


  1、技術(shù)原理


  超寬帶(UWB)技術(shù)是一種通過發(fā)送和接收極窄脈沖來傳輸數(shù)據(jù)的無線通信技術(shù)。它利用納秒級或亞納秒級的非正弦波窄脈沖進(jìn)行通信,具有極高的時間分辨率,能夠?qū)崿F(xiàn)非常精確的測距和定位。


  2、技術(shù)優(yōu)勢


  高精度定位:UWB技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)厘米級的定位精度,相比其他傳統(tǒng)定位技術(shù)(如藍(lán)牙、Wi-Fi等),可以更準(zhǔn)確地確定人員和設(shè)備的位置,為防撞預(yù)警提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。


  低功耗:UWB設(shè)備的功耗相對較低,可使用電池供電并長時間工作,適用于港口等大規(guī)模部署場景,減少了頻繁更換電池或充電帶來的不便。


  強(qiáng)抗干擾能力:港口環(huán)境復(fù)雜,存在多種電磁干擾源。UWB技術(shù)采用了特殊的調(diào)制方式和信號處理算法,使其在復(fù)雜環(huán)境中具有較強(qiáng)的抗干擾能力,能夠穩(wěn)定地工作,不受其他無線信號的影響。


  高實(shí)時性:系統(tǒng)能夠?qū)崟r快速地更新人員和設(shè)備的位置信息,及時發(fā)現(xiàn)潛在的碰撞風(fēng)險(xiǎn)并發(fā)出預(yù)警,為港口作業(yè)的安全提供了及時保障。


  二、系統(tǒng)架構(gòu)


  1、硬件組成


  UWB標(biāo)簽:佩戴在港口工作人員身上或安裝在機(jī)械設(shè)備上,用于發(fā)射UWB信號,標(biāo)識其位置信息。標(biāo)簽具有小巧輕便、防水防塵、低功耗等特點(diǎn),以適應(yīng)港口惡劣的工作環(huán)境。


UWB標(biāo)簽


  UWB基站:分布在港口的各個區(qū)域,接收標(biāo)簽發(fā)送的UWB信號,并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_服務(wù)器進(jìn)行處理。基站的部署位置需根據(jù)港口的實(shí)際布局和覆蓋需求進(jìn)行合理規(guī)劃,確保信號的全面覆蓋和穩(wěn)定接收。


UWB基站


  服務(wù)器:負(fù)責(zé)對基站傳輸過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、計(jì)算和分析,運(yùn)行定位算法以確定人員和設(shè)備的位置,并根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則判斷是否存在碰撞風(fēng)險(xiǎn),實(shí)現(xiàn)對整個系統(tǒng)的管理和控制。


  預(yù)警設(shè)備:包括聲光報(bào)警器、智能手環(huán)、車載顯示屏等,當(dāng)系統(tǒng)檢測到碰撞風(fēng)險(xiǎn)時,通過這些設(shè)備向相關(guān)人員發(fā)出預(yù)警信號,提醒其采取避讓措施。


  2、軟件平臺


  定位引擎:基于UWB技術(shù)的定位算法,實(shí)現(xiàn)對人員和設(shè)備位置的精確計(jì)算和實(shí)時跟蹤。定位引擎應(yīng)具備高效、準(zhǔn)確、穩(wěn)定的特點(diǎn),能夠處理大量的定位數(shù)據(jù),并在復(fù)雜環(huán)境下保持良好的性能。


  地圖管理系統(tǒng):構(gòu)建港口的二維或三維地圖,將人員和設(shè)備的位置信息直觀地展示在地圖上。地圖管理系統(tǒng)應(yīng)支持地圖的編輯、更新和縮放等功能,方便用戶查看和管理港口的作業(yè)情況。


  數(shù)據(jù)管理與分析系統(tǒng):對系統(tǒng)采集到的人員和設(shè)備位置數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、統(tǒng)計(jì)和分析,生成相關(guān)報(bào)表和圖表,為港口的管理決策提供數(shù)據(jù)支持。例如,可以分析人員的活動軌跡、設(shè)備的運(yùn)行效率等,以便優(yōu)化港口的作業(yè)流程和資源配置。


  防撞預(yù)警系統(tǒng):根據(jù)人員和設(shè)備的位置信息以及預(yù)設(shè)的安全規(guī)則,實(shí)時判斷是否存在碰撞風(fēng)險(xiǎn),并及時發(fā)出預(yù)警信號。預(yù)警系統(tǒng)可以設(shè)置不同級別的預(yù)警閾值,根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)的嚴(yán)重程度采取不同的預(yù)警方式,如聲音、燈光、震動等,以確保相關(guān)人員能夠及時收到并注意到預(yù)警信息。


  三、功能實(shí)現(xiàn)


  1、實(shí)時定位與跟蹤


  系統(tǒng)能夠?qū)崟r準(zhǔn)確地獲取港口人員和機(jī)械設(shè)備的位置信息,并在地圖上進(jìn)行可視化展示。通過對位置數(shù)據(jù)的持續(xù)跟蹤,管理人員可以隨時了解人員的工作動態(tài)和設(shè)備的運(yùn)行情況,實(shí)現(xiàn)對港口作業(yè)的全面監(jiān)控。


  2、碰撞預(yù)警


  距離監(jiān)測:實(shí)時計(jì)算人員與設(shè)備之間的距離,當(dāng)距離小于預(yù)設(shè)的安全閾值時,系統(tǒng)自動觸發(fā)預(yù)警。安全閾值可以根據(jù)不同的作業(yè)區(qū)域和設(shè)備類型進(jìn)行靈活設(shè)置,以適應(yīng)港口復(fù)雜多變的作業(yè)環(huán)境。


  運(yùn)動趨勢預(yù)測:結(jié)合人員和設(shè)備的當(dāng)前位置、速度和運(yùn)動方向等信息,預(yù)測其未來的運(yùn)動軌跡。如果預(yù)測到兩者的軌跡將發(fā)生交叉,可能導(dǎo)致碰撞事故,系統(tǒng)提前發(fā)出預(yù)警信號,提醒相關(guān)人員及時采取避讓措施。


  區(qū)域入侵檢測:為港口的危險(xiǎn)區(qū)域(如起重機(jī)作業(yè)范圍、車輛行駛通道等)設(shè)置電子圍欄,當(dāng)人員或設(shè)備未經(jīng)授權(quán)進(jìn)入該區(qū)域時,系統(tǒng)立即發(fā)出入侵預(yù)警,防止意外事故的發(fā)生。


  3、歷史軌跡回放


  系統(tǒng)記錄人員和設(shè)備的歷史位置信息,可根據(jù)時間范圍進(jìn)行軌跡回放。這對于事故分析、作業(yè)流程優(yōu)化以及人員考勤管理等都具有重要意義。通過軌跡回放,能夠清晰地了解事件發(fā)生的過程和原因,為后續(xù)的改進(jìn)措施提供依據(jù)。


  4、人員管理


  人員信息管理:建立港口工作人員的信息數(shù)據(jù)庫,包括姓名、工號、所屬部門、聯(lián)系方式等基本信息,以及其佩戴的UWB標(biāo)簽編號。方便管理人員對人員信息進(jìn)行查詢、編輯和管理,確保系統(tǒng)中人員信息的準(zhǔn)確性和完整性。


  考勤管理:根據(jù)人員的位置信息和工作時間,自動生成考勤記錄。管理人員可以通過系統(tǒng)查詢?nèi)藛T的出勤情況,包括到崗時間、離崗時間、工作時長等,提高考勤管理的效率和準(zhǔn)確性。


  權(quán)限管理:為不同級別的人員設(shè)置不同的操作權(quán)限和訪問權(quán)限。例如,管理人員可以查看和管理整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù),而普通工作人員只能查看自己的位置信息和相關(guān)預(yù)警提示。通過權(quán)限管理,確保系統(tǒng)的安全性和數(shù)據(jù)的保密性。


  5、設(shè)備管理


  設(shè)備信息管理:錄入港口機(jī)械設(shè)備的相關(guān)信息,如設(shè)備名稱、型號、編號、所屬部門、維護(hù)記錄等,與UWB標(biāo)簽進(jìn)行關(guān)聯(lián)。方便管理人員對設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理和維護(hù),及時了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和位置分布。


  設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測:結(jié)合設(shè)備自身的傳感器數(shù)據(jù)(如溫度、壓力、轉(zhuǎn)速等)和UWB定位信息,實(shí)現(xiàn)對設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常情況(如故障、過載等)時,系統(tǒng)及時發(fā)出報(bào)警信號,提醒維修人員進(jìn)行處理,避免設(shè)備故障引發(fā)的安全事故和生產(chǎn)延誤。


  設(shè)備調(diào)度優(yōu)化:根據(jù)設(shè)備的位置和工作任務(wù)情況,合理調(diào)度機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行,提高設(shè)備的利用率和作業(yè)效率。例如,當(dāng)某一區(qū)域的作業(yè)任務(wù)較多時,系統(tǒng)可以自動調(diào)配附近空閑的設(shè)備前往支援,減少設(shè)備的空轉(zhuǎn)時間和等待時間。


  四、預(yù)期效果


  1、顯著降低碰撞事故發(fā)生率:通過實(shí)時精準(zhǔn)的人員定位和碰撞預(yù)警功能,有效避免人員與機(jī)械設(shè)備之間的碰撞事故,保障港口工作人員的生命安全,減少設(shè)備損壞和維修成本,提高港口作業(yè)的安全性和可靠性。


  2、提高作業(yè)效率和管理水平:系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對人員和設(shè)備的實(shí)時監(jiān)控和管理,優(yōu)化了作業(yè)流程和資源配置,提高了設(shè)備的利用率和作業(yè)效率。管理人員可以通過系統(tǒng)及時了解港口的作業(yè)情況,做出科學(xué)合理的決策,提升港口的整體管理水平。


  3、增強(qiáng)應(yīng)急響應(yīng)能力:在發(fā)生緊急情況時,系統(tǒng)能夠快速準(zhǔn)確地提供人員和設(shè)備的位置信息,為應(yīng)急救援提供有力支持,縮短救援時間,降低事故損失。


  4、符合安全法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)要求:建立人員定位防撞系統(tǒng)有助于港口企業(yè)滿足相關(guān)的安全法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)要求,提升企業(yè)的安全生產(chǎn)形象和社會責(zé)任感,為港口的可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。


  基于UWB技術(shù)的港口人員定位防撞方案具有高精度、高可靠性、強(qiáng)抗干擾能力等顯著優(yōu)勢,能夠有效解決港口人員和機(jī)械設(shè)備頻繁活動帶來的碰撞風(fēng)險(xiǎn)問題,為港口的安全生產(chǎn)和高效運(yùn)營提供有力保障。

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