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露天礦山4G+藍牙+GPS/北斗RTK人員車輛定位系統(tǒng)解決方案
方案背景
隨著露天礦山開采規(guī)模的不斷擴大，礦區(qū)人員和生產(chǎn)設(shè)備的數(shù)量也在不斷增加，為了保障安全生產(chǎn)，對礦區(qū)的人員和車輛進行實時定位非常有必要。
露天礦區(qū)車輛運輸工作量大、道路分布復(fù)雜、車輛載重大、受氣候影響嚴重，容易發(fā)生車輛事故。而運載車輛體型相對一般車輛更加龐大，一旦發(fā)生事故，后果極其嚴重。項目礦山所在地海拔相對較高，部分道路存在積雪，且礦山道路蜿蜒曲折，而重型卡車右側(cè)盲區(qū)大，在天氣惡劣時，容易在道路分布復(fù)雜的地段發(fā)生側(cè)翻、追尾等事故。所以，加強露天礦山車輛的定位管理對于降低安全事故隱患、提高生產(chǎn)效率至關(guān)重要。
除了車輛等大型設(shè)備和人員位置監(jiān)測外，露天礦山在車輛、人員其他方面的管理手段智能化程度也比較落后，例如:目前露天礦山仍不能準確跟蹤統(tǒng)計每個時段在采區(qū)作業(yè)的車輛和人數(shù)，上級監(jiān)管部門不能對礦區(qū)的車輛和人數(shù)超限問題進行實時監(jiān)督。露天礦山作業(yè)車輛的交接班工作非常重要，礦上一般會為運輸作業(yè)車輛制定嚴格的交接班制度，但由于缺少智能化的監(jiān)督管理手段，頂班、替班等違規(guī)交接班情況時有發(fā)生，導(dǎo)致接班人員對當前運輸任務(wù)和線路認識不清，形成重大安全隱患。
行業(yè)痛點
露天礦山是一個復(fù)雜和危險的工作環(huán)境，大面積為室外空曠環(huán)境，且人員流動性大，現(xiàn)場礦山環(huán)境復(fù)雜，這樣給企業(yè)安全管理帶來了一系列難題：
一是無法隨時和準確地掌握進入礦區(qū)的人員及車輛實時位置及運行軌跡。礦區(qū)面積大、人員分布分散，管理人員無法準確的獲取礦區(qū)員工、外來承包商及訪客的在崗與工作狀態(tài)、位置信息，做不到實時監(jiān)管；車輛運載過程中位置，無法實時監(jiān)管。
二是對于重要區(qū)域監(jiān)管不到位。無法針對一些重點區(qū)域、重點時段、重點事件進行定向的精準管理、無法高效、快速響應(yīng)事件。事故發(fā)生時，員工的位置無法確認，錯失最佳救援時間，應(yīng)急救援工作受阻，導(dǎo)致事故傷亡嚴重。
三是部分巡檢不到位，容易發(fā)生疏漏。并且無法隨時隨地的監(jiān)管巡檢工作(巡檢點、巡檢區(qū)域、巡檢路線、巡檢時長、巡檢記錄等)，無法回溯歷史的工作、報警以及事故，無法無遺漏地監(jiān)管所有人員。
方案概述
為了提升露天礦山安全管理水平，新銳科創(chuàng)采用自主研發(fā)的室外北斗RTK+室內(nèi)藍牙融合定位技術(shù)，實現(xiàn)礦區(qū)人員及車輛高精度定位，實時精確地定位人員車輛位置，將人員車輛位置信息、作業(yè)情況信息、風險分區(qū)信息等顯示在礦區(qū)控制中心監(jiān)控大屏。本系統(tǒng)基于位置服務(wù)，對區(qū)域進行安全管控、人員在崗監(jiān)管、人員違規(guī)行為糾偏，通過精準定位提高了人員管理的效率，發(fā)揮出數(shù)據(jù)價值。
露天礦山4G+藍牙+GPS/北斗RTK人員車輛定位系統(tǒng)解決方案拓撲圖如下：
藍牙信標：部署在需要定位的室內(nèi)區(qū)域，作為定位基礎(chǔ)設(shè)施(無需外接電源或網(wǎng)絡(luò))；
北斗高精度定位終端：接收北斗衛(wèi)星信號、藍牙信標信號，通過4G連接差分服務(wù)器接收差分信息，在卡片上進行位置解算，通過4G網(wǎng)絡(luò)進行回傳到服務(wù)器；
RTK差分基站：部署在相對高的位置，接收北斗衛(wèi)星信號，通過4G網(wǎng)絡(luò)傳輸差分信息到差分服務(wù)器；
定位與地圖服務(wù)器：解算室內(nèi)位置信息，匯總室內(nèi)外位置信息數(shù)據(jù)，并且提供地圖及應(yīng)用服務(wù)；
PC后臺：在后臺查詢詳細位置及信息，以及系統(tǒng)后臺管理。
定位原理
室內(nèi)部分：
在室內(nèi)區(qū)域的關(guān)鍵位置安裝藍牙信標，藍牙信標周期性發(fā)送藍牙廣播(包括MAC地址、信號強度RSSI值、UUID和數(shù)據(jù)包等)；人員佩戴的定位終端掃描并采集藍牙信標的廣播信息，并通過4G網(wǎng)絡(luò)將自身信息及整合后的藍牙信標信息傳輸給服務(wù)器；服務(wù)器計算出定位終端的位置并與地圖引擎進行信息處理后，在展示終端展現(xiàn)人員位置。
室外部分：
在室外關(guān)鍵位置安裝RTK差分基站，RTK差分基站接收衛(wèi)星信號，計算出差分信息后通過4G網(wǎng)絡(luò)傳輸給差分服務(wù)器，差分服務(wù)器實時刷新最新的差分信息；定位終端接收衛(wèi)星信號，通過4G網(wǎng)絡(luò)從差分服務(wù)器獲取最新的差分信息，計算出自身精確位置，然后通過4G網(wǎng)絡(luò)將位置信息傳輸?shù)椒?wù)器；服務(wù)器與地圖引擎進行信息處理后，在展示終端展現(xiàn)人員位置。
系統(tǒng)功能
1、基本信息管理
支持對人員的基本信息進行管理，包括：姓名、性別、年齡、工種、聯(lián)系方式等。
2、實時定位跟蹤
支持實時定位追蹤礦工/車輛位置，電子地圖支持3D/2D模式切換。
3、歷史軌跡查詢
系統(tǒng)自動保存軌跡信息，可一鍵查詢顯示歷史軌跡，為事件溯源提供依據(jù)。
4、電子圍欄
支持自定義設(shè)置電子圍欄區(qū)域，實現(xiàn)區(qū)域的進出權(quán)限管理，確保人員/車輛在安全范圍內(nèi)活動。
5、智能預(yù)警
系統(tǒng)具備智能預(yù)警功能，出現(xiàn)非法進入、越界、超員、缺員、滯留、靜止、設(shè)備低電等異常情況時，系統(tǒng)自動報警。
6、SOS一鍵呼救
人員遭遇險情，可使用定位卡上的SOS按鍵一鍵呼救。
7、視頻監(jiān)控聯(lián)動
系統(tǒng)可聯(lián)動視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在實時定位追蹤和歷史軌跡查詢時，可快速獲取視頻畫面，以便查看現(xiàn)場情況。
8、設(shè)備故障自檢及低電報警
設(shè)備發(fā)生斷電、斷網(wǎng)等故障情況時，會自動檢索并發(fā)送故障信息到管理中心，便于工作人員技術(shù)排查故障，完成設(shè)備維修。
系統(tǒng)中可監(jiān)控人員識別卡電量、故障情況，電量低的情況下可提醒員工對定位卡進行充電。
9、GIS大數(shù)據(jù)可視化
GIS數(shù)據(jù)全面可視化展示，直觀掌握各區(qū)域人員、車輛分布及報警信息。
10、預(yù)留接口
系統(tǒng)預(yù)留多種接口，可與第三方系統(tǒng)進行對接。
硬件設(shè)備
1、藍牙信標
防爆藍牙定位信標，低功耗、體積小、安裝方便，支持無線固件升級。
2、人員識別卡
內(nèi)置藍牙、GPS/北斗RTK定位模塊的便攜式防爆人員定位識別卡。
3、安全帽
防爆北斗高精度人員定位安全帽，支持人員定位、報警、震動提示、遠程升級。
4、車載定位器
支持藍牙+北斗RTK融合定位模式的車載定位器，航空充電插頭，多種擴展接口。
5、人臉識別發(fā)卡機
集人臉識別、發(fā)卡、考勤打卡、身份綁定、集中充電等功能于一體的智能發(fā)卡機充電柜。
6、一體化差分基站
可同時接收多衛(wèi)星系統(tǒng)多頻率信號，毫米級GNSS解算精度、算法，內(nèi)置加速度+傾角傳感器。
方案價值
通過實時精準定位追蹤露天礦山人員、車輛的位置，能夠及時發(fā)現(xiàn)潛在風險，避免事故的發(fā)生，有效提高礦山作業(yè)的安全性。
通過該方案，礦山管理者可以更加有效地安排任務(wù)，提高作業(yè)效率，減少不必要的時間成本和人力成本。
該方案有助于提升礦工的工作積極性和責任心，在人員定位系統(tǒng)的監(jiān)管下，作業(yè)人員會更加謹慎地工作，減少違規(guī)行為的發(fā)生，提升工作質(zhì)量。
方案優(yōu)勢
1、技術(shù)優(yōu)勢
系統(tǒng)架構(gòu)：采用負載均衡技術(shù)、緩存集群技術(shù)、分布式部署高可用架構(gòu)，實現(xiàn)高并發(fā)、高可靠性、高安全存儲的云中臺服務(wù)；
定位引擎：采用多信號最大似然估計、粒子濾波、差分去噪等算法，有效抑制了無線定位受環(huán)境干擾帶來的定位波動大的難題，提升了定位精度；
地圖引擎：結(jié)合AStar等算法的地圖引擎，3DMAX數(shù)據(jù)建模。地圖數(shù)據(jù)輕量化，支持海量數(shù)據(jù)加載。支持2.5D、三維建模、傾斜攝影多種地圖效果；
路徑約束：對人員軌跡進行算法優(yōu)化，讓路徑流暢展示；
時鐘設(shè)計：通信北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)授時，提供精準時鐘；
雙向通信技術(shù)：終端與后臺可進行雙向通信，消息上報與下發(fā)，實現(xiàn)安全管理閉環(huán)。
2、系統(tǒng)優(yōu)勢
采用B/S體系結(jié)構(gòu)，具有可靠性、穩(wěn)定性、拓展性，客戶端零維護。只要有網(wǎng)絡(luò)(與服務(wù)器相通)，瀏覽器就可以隨時隨地進行查詢、瀏覽等業(yè)務(wù)處理；系統(tǒng)不僅支持Windows、Linux系統(tǒng)，也支持國產(chǎn)麒麟系統(tǒng)；
GIS的高度集成，安全管理一張圖，支持多種地圖效果；
信息共享，人員、攝像頭、作業(yè)票、風險分區(qū)等信息地圖化、可視化；
基于2.4G與4G通信技術(shù)的空間定位方式；
按需定位，1-5米精度可選，延時不超過2s；
輕定位系統(tǒng)、弱電施工量極少，施工成本低；
3、產(chǎn)品優(yōu)勢
灌膠工藝：定位信標設(shè)備需要適應(yīng)戶外惡劣環(huán)境，采用了環(huán)氧樹脂灌膠密封工藝，確保完全防水。灌膠必須平整，厚度適宜，無氣泡；
抗靜電處理：定位信標設(shè)備加入了抗靜電尼龍材質(zhì)，能有效消除摩擦產(chǎn)生的靜電積聚，防止靜電干擾現(xiàn)象；
發(fā)射功率、帶寬控制：無線電發(fā)射設(shè)備的發(fā)射功率、占用帶寬、載重頻容限等并不是越大越好，目前設(shè)備的功率、帶寬設(shè)計能滿足業(yè)務(wù)需求，同時也符合中華人民共和國無線電管理規(guī)定和技術(shù)標準，所有設(shè)備都做了檢測認證；
定位信標防爆工業(yè)級設(shè)計，抗沖擊，耐腐蝕，耐老化；防護等級IP68；
超低功耗，大于8年持久續(xù)航；
體積小，安裝方便，快速實施；
人員識別卡，防爆工業(yè)級設(shè)計，使用材料優(yōu)質(zhì)耐腐蝕，耐老化。使用4G-CAT1支持電信/移動/聯(lián)通全網(wǎng)通；
支持動靜判斷、模式轉(zhuǎn)換，省電更高效。支持磁吸充電設(shè)計，支持集中充電管理；
支持語音播報指令上傳/下發(fā)，震動，一鍵報警多方式通知，一卡通等功能；
一體化差分基站，可同時接收多系統(tǒng)多頻率信號，全面支持北斗三號衛(wèi)星新信號體制；
支持毫米級GNSS解算精度，內(nèi)置加速度+傾角傳感器。