基于綜合分站、UWB創(chuàng)新技術(shù)
一、項(xiàng)目背景
某礦井采用了井下無(wú)線定位系統(tǒng)，采用的技術(shù)主要有ZigBee技術(shù)、RFID射頻識(shí)別技術(shù)以及超寬帶(Ultra Wide Band,UWB)技術(shù)等。但是由于煤礦井下環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜，定位系統(tǒng)容易受到嚴(yán)重的噪聲干擾，而且一旦發(fā)生事故，這種干擾更加嚴(yán)重。為了適應(yīng)智能化礦井技術(shù)的發(fā)展，該礦從2019年選用基于綜合分站、UWB創(chuàng)新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車輛精準(zhǔn)定位管理。
二、UWB高精度定位系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)
車輛精確定位系統(tǒng)采用基于TOF(Time of fligt)算法的UWB高精度定位技術(shù)，定位精度高達(dá)±30cm(靜態(tài)無(wú)遮擋)，實(shí)現(xiàn)對(duì)井下不同類型車輛的實(shí)時(shí)定位及管理，提高井下環(huán)境的安全性及井下車量管理的效率;車輛精確定位系統(tǒng)主要由綜合分站、定位模塊、車輛卡等組成。
與此同時(shí)定位分站采用綜合分站架構(gòu)，即智慧礦山“一網(wǎng)一站+”，綜合分站(一站)通過(guò)骨干環(huán)網(wǎng)(一網(wǎng))實(shí)現(xiàn)對(duì)公網(wǎng)有線、無(wú)線電話、井下調(diào)度電話、井下無(wú)線通信、高精度人員/車輛定位、監(jiān)測(cè)監(jiān)控、自動(dòng)化、工業(yè)電視及井下IP廣播(+)等子系統(tǒng)統(tǒng)進(jìn)行融合，統(tǒng)一接入、統(tǒng)一承載、統(tǒng)一管理、融合通信。
后續(xù)綜合分站可實(shí)現(xiàn)高精度人員定位、無(wú)線通信、工業(yè)電視及現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化等系統(tǒng)的綜合接入，避免各系統(tǒng)之間重復(fù)布線帶來(lái)的人工和材料成本，降低系統(tǒng)整體維護(hù)運(yùn)行費(fèi)用，全面提升礦井生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理效益。
三、系統(tǒng)特點(diǎn)
1.基本內(nèi)容
綜合分站集成了有線電話系統(tǒng)、IP應(yīng)急通信廣播系統(tǒng)、4G無(wú)線通信系統(tǒng)、高精度人員/車輛定位系統(tǒng)、WIFI熱點(diǎn)通信系統(tǒng)和以太網(wǎng)交換系統(tǒng)等六大系統(tǒng)功能，涵蓋了當(dāng)前通信領(lǐng)域的所有熱門的成熟技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了共電源、共傳輸、體積小、重量輕、電信級(jí)高可靠性的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。為井下監(jiān)測(cè)監(jiān)控設(shè)備、安全避險(xiǎn)和自救設(shè)備，提供與地面的可靠傳輸通道，為實(shí)現(xiàn)全礦井物聯(lián)網(wǎng)提供有效保障。
2.主要特點(diǎn)
定位模塊信號(hào)覆蓋范圍為半徑400米(可視距離)，由于礦山井下環(huán)境復(fù)雜，一般情況下每隔600-800米布置一臺(tái)綜合分站(含定位模塊)，實(shí)現(xiàn)井下定位信號(hào)全覆蓋。當(dāng)攜帶定位卡的車輛進(jìn)入井下網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)，無(wú)論任何時(shí)刻任意一點(diǎn)，綜合分站都可以接收到定位卡周期性自發(fā)的信號(hào)，并經(jīng)過(guò)井下環(huán)網(wǎng)把定位數(shù)據(jù)上傳到信息工作站，經(jīng)過(guò)軟件分析處理后，得出各定位卡具體信息(如：是誰(shuí)，在哪個(gè)位置，具體時(shí)間)，同時(shí)可把數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示在監(jiān)控中心的大屏幕或電腦上，并儲(chǔ)存?zhèn)浞?，井上管理人員可隨時(shí)了解井下的狀況。
四、系統(tǒng)功能
1.30厘米高精度定位：采用UWB信號(hào)飛行時(shí)間(TOF)定位，調(diào)度中心能夠隨時(shí)掌握井下每臺(tái)車輛的實(shí)時(shí)位置，實(shí)現(xiàn)誤差30厘米的高精度定位。
2.單基站實(shí)現(xiàn)定位：?jiǎn)蝹€(gè)基站即可實(shí)現(xiàn)測(cè)距及方向判斷。
3.信號(hào)覆蓋：UWB無(wú)線覆蓋距離可達(dá)400米(可視距離)，通過(guò)若干個(gè)綜合分站就可以保證井下所要求區(qū)域信號(hào)覆蓋。
4.高速不漏卡：通過(guò)UWB特殊的碰撞避免策略以及靈活的隨機(jī)算法，實(shí)現(xiàn)大量定位終端同事以40Km/h高速通過(guò)分站，不發(fā)生漏卡現(xiàn)象。
5.實(shí)時(shí)精確監(jiān)控：基于GIS的井下地圖顯示，生動(dòng)再現(xiàn)井下全貌，指揮調(diào)度人員可以在軟件界面上看到車輛的分布和行進(jìn)情況。
6.實(shí)時(shí)軌跡跟蹤：可對(duì)車輛的活動(dòng)路線進(jìn)行跟蹤，實(shí)時(shí)描繪出當(dāng)前運(yùn)動(dòng)軌跡，或?qū)ζ錃v史軌跡進(jìn)行回放，掌握其詳細(xì)工作路線和時(shí)間，在進(jìn)行救援或事故分析時(shí)可提供有效的線索或證據(jù)。
7.求救報(bào)警：井下人員或設(shè)備出現(xiàn)異常情況時(shí)，可通過(guò)車輛定位終端向系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警求救信號(hào)，地面監(jiān)控界面立即顯示出報(bào)警提示，對(duì)警報(bào)發(fā)出車輛和所在地點(diǎn)一目了然。
8.緊急撤離：地面人員掌握到異常情況后，可通過(guò)系統(tǒng)向所有車輛發(fā)出緊急指令，指揮井下車輛迅速撤離，并可動(dòng)態(tài)掌握撤離進(jìn)行情況。
9.考勤管理：可對(duì)個(gè)人、班組、部門進(jìn)行考勤統(tǒng)計(jì)，或根據(jù)工種、職務(wù)等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，也可對(duì)車輛井下出入井考勤，統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目詳細(xì)，其結(jié)果可保存為Excel表格，或形成報(bào)表打印。
10.區(qū)域禁止/限制報(bào)警：區(qū)域報(bào)警用于監(jiān)控井下車輛是否進(jìn)入禁區(qū)或無(wú)權(quán)限進(jìn)入的區(qū)域，當(dāng)出現(xiàn)以上情況時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警提示。
11.車輛超速報(bào)警：當(dāng)車輛入井后，根據(jù)精確的實(shí)時(shí)定位，可對(duì)井下車輛的車速進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)車速超過(guò)限定的速度時(shí)，系統(tǒng)將發(fā)出報(bào)警提示。
12.超時(shí)報(bào)警：當(dāng)車輛在井下停留的時(shí)間超過(guò)系統(tǒng)設(shè)置的時(shí)間，則系統(tǒng)發(fā)出超時(shí)報(bào)警提示。
13.超員報(bào)警：井下某一區(qū)域或全礦車輛超過(guò)限定數(shù)量時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出超額報(bào)警提示。
