基于綜合分站、UWB創(chuàng)新技術

　　一、項目背景

　　某礦井采用了井下無線定位系統(tǒng)，采用的技術主要有ZigBee技術、RFID射頻識別技術以及超寬帶(Ultra Wide Band,UWB)技術等。但是由于煤礦井下環(huán)境錯綜復雜，定位系統(tǒng)容易受到嚴重的噪聲干擾，而且一旦發(fā)生事故，這種干擾更加嚴重。為了適應智能化礦井技術的發(fā)展，該礦從2019年選用基于綜合分站、UWB創(chuàng)新技術，實現(xiàn)車輛精準定位管理。

　　二、UWB高精度定位系統(tǒng)優(yōu)勢

　　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，定位精度高達±30cm(靜態(tài)無遮擋)，實現(xiàn)對井下不同類型車輛的實時定位及管理，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)通過骨干環(huán)網(wǎng)(一網(wǎng))實現(xiàn)對公網(wǎng)有線、無線電話、井下調(diào)度電話、井下無線通信、高精度人員/車輛定位、監(jiān)測監(jiān)控、自動化、工業(yè)電視及井下IP廣播(+)等子系統(tǒng)統(tǒng)進行融合，統(tǒng)一接入、統(tǒng)一承載、統(tǒng)一管理、融合通信。

　　后續(xù)綜合分站可實現(xiàn)高精度人員定位、無線通信、工業(yè)電視及現(xiàn)場自動化等系統(tǒng)的綜合接入，避免各系統(tǒng)之間重復布線帶來的人工和材料成本，降低系統(tǒng)整體維護運行費用，全面提升礦井生產(chǎn)運營管理效益。

　　三、系統(tǒng)特點

　　1.基本內(nèi)容

　　綜合分站集成了有線電話系統(tǒng)、IP應急通信廣播系統(tǒng)、4G無線通信系統(tǒng)、高精度人員/車輛定位系統(tǒng)、WIFI熱點通信系統(tǒng)和以太網(wǎng)交換系統(tǒng)等六大系統(tǒng)功能，涵蓋了當前通信領域的所有熱門的成熟技術，實現(xiàn)了共電源、共傳輸、體積小、重量輕、電信級高可靠性的特點和優(yōu)勢。為井下監(jiān)測監(jiān)控設備、安全避險和自救設備，提供與地面的可靠傳輸通道，為實現(xiàn)全礦井物聯(lián)網(wǎng)提供有效保障。

　　2.主要特點

　　定位模塊信號覆蓋范圍為半徑400米(可視距離)，由于礦山井下環(huán)境復雜，一般情況下每隔600-800米布置一臺綜合分站(含定位模塊)，實現(xiàn)井下定位信號全覆蓋。當攜帶定位卡的車輛進入井下網(wǎng)絡覆蓋范圍內(nèi)，無論任何時刻任意一點，綜合分站都可以接收到定位卡周期性自發(fā)的信號，并經(jīng)過井下環(huán)網(wǎng)把定位數(shù)據(jù)上傳到信息工作站，經(jīng)過軟件分析處理后，得出各定位卡具體信息(如：是誰，在哪個位置，具體時間)，同時可把數(shù)據(jù)實時動態(tài)顯示在監(jiān)控中心的大屏幕或電腦上，并儲存?zhèn)浞?，井上管理人員可隨時了解井下的狀況。

　　四、系統(tǒng)功能

　　1.30厘米高精度定位：采用UWB信號飛行時間(TOF)定位，調(diào)度中心能夠隨時掌握井下每臺車輛的實時位置，實現(xiàn)誤差30厘米的高精度定位。

　　2.單基站實現(xiàn)定位：單個基站即可實現(xiàn)測距及方向判斷。

　　3.信號覆蓋：UWB無線覆蓋距離可達400米(可視距離)，通過若干個綜合分站就可以保證井下所要求區(qū)域信號覆蓋。

　　4.高速不漏卡：通過UWB特殊的碰撞避免策略以及靈活的隨機算法，實現(xiàn)大量定位終端同事以40Km/h高速通過分站，不發(fā)生漏卡現(xiàn)象。

　　5.實時精確監(jiān)控：基于GIS的井下地圖顯示，生動再現(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情況。

　　6.實時軌跡跟蹤：可對車輛的活動路線進行跟蹤，實時描繪出當前運動軌跡，或?qū)ζ錃v史軌跡進行回放，掌握其詳細工作路線和時間，在進行救援或事故分析時可提供有效的線索或證據(jù)。

　　7.求救報警：井下人員或設備出現(xiàn)異常情況時，可通過車輛定位終端向系統(tǒng)發(fā)出報警求救信號，地面監(jiān)控界面立即顯示出報警提示，對警報發(fā)出車輛和所在地點一目了然。

　　8.緊急撤離：地面人員掌握到異常情況后，可通過系統(tǒng)向所有車輛發(fā)出緊急指令，指揮井下車輛迅速撤離，并可動態(tài)掌握撤離進行情況。

　　9.考勤管理：可對個人、班組、部門進行考勤統(tǒng)計，或根據(jù)工種、職務等進行統(tǒng)計，也可對車輛井下出入井考勤，統(tǒng)計項目詳細，其結(jié)果可保存為Excel表格，或形成報表打印。

　　10.區(qū)域禁止/限制報警：區(qū)域報警用于監(jiān)控井下車輛是否進入禁區(qū)或無權(quán)限進入的區(qū)域，當出現(xiàn)以上情況時，系統(tǒng)發(fā)出報警提示。

　　11.車輛超速報警：當車輛入井后，根據(jù)精確的實時定位，可對井下車輛的車速進行監(jiān)測，當車速超過限定的速度時，系統(tǒng)將發(fā)出報警提示。

　　12.超時報警：當車輛在井下停留的時間超過系統(tǒng)設置的時間，則系統(tǒng)發(fā)出超時報警提示。

　　13.超員報警：井下某一區(qū)域或全礦車輛超過限定數(shù)量時，系統(tǒng)發(fā)出超額報警提示。