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露天矿山4G+蓝牙+GPS/北斗RTK人员车辆定位系统解决方案

更新时间:2024-03-25 点击次数:173
  方案背景
 
  随着露天矿山开采规模的不断扩大,矿区人员和生产设备的数量也在不断增加,为了保障安全生产,对矿区的人员和车辆进行实时定位非常有必要。
 
  露天矿区车辆运输工作量大、道路分布复杂、车辆载重大、受气候影响严重,容易发生车辆事故。而运载车辆体型相对一般车辆更加庞大,一旦发生事故,后果极其严重。项目矿山所在地海拔相对较高,部分道路存在积雪,且矿山道路蜿蜒曲折,而重型卡车右侧盲区大,在天气恶劣时,容易在道路分布复杂的地段发生侧翻、追尾等事故。所以,加强露天矿山车辆的定位管理对于降低安全事故隐患、提高生产效率至关重要。
 
  除了车辆等大型设备和人员位置监测外,露天矿山在车辆、人员其他方面的管理手段智能化程度也比较落后,例如:目前露天矿山仍不能准确跟踪统计每个时段在采区作业的车辆和人数,上级监管部门不能对矿区的车辆和人数超限问题进行实时监督。露天矿山作业车辆的交接班工作非常重要,矿上一般会为运输作业车辆制定严格的交接班制度,但由于缺少智能化的监督管理手段,顶班、替班等违规交接班情况时有发生,导致接班人员对当前运输任务和线路认识不清,形成重大安全隐患。
 
  行业痛点
 
  露天矿山是一个复杂和危险的工作环境,大面积为室外空旷环境,且人员流动性大,现场矿山环境复杂,这样给企业安全管理带来了一系列难题:
 
  一是无法随时和准确地掌握进入矿区的人员及车辆实时位置及运行轨迹。矿区面积大、人员分布分散,管理人员无法准确的获取矿区员工、外来承包商及访客的在岗与工作状态、位置信息,做不到实时监管;车辆运载过程中位置,无法实时监管。
 
  二是对于重要区域监管不到位。无法针对一些重点区域、重点时段、重点事件进行定向的精准管理、无法高效、快速响应事件。事故发生时,员工的位置无法确认,错失最佳救援时间,应急救援工作受阻,导致事故伤亡严重。
 
  三是部分巡检不到位,容易发生疏漏。并且无法随时随地的监管巡检工作(巡检点、巡检区域、巡检路线、巡检时长、巡检记录等),无法回溯历史的工作、报警以及事故,无法无遗漏地监管所有人员。
 
  方案概述
 
  为了提升露天矿山安全管理水平,新锐科创采用自主研发的室外北斗RTK+室内蓝牙融合定位技术,实现矿区人员及车辆高精度定位,实时精确地定位人员车辆位置,将人员车辆位置信息、作业情况信息、风险分区信息等显示在矿区控制中心监控大屏。本系统基于位置服务,对区域进行安全管控、人员在岗监管、人员违规行为纠偏,通过精准定位提高了人员管理的效率,发挥出数据价值。
 
  露天矿山4G+蓝牙+GPS/北斗RTK人员车辆定位系统解决方案拓扑图如下: 

 
  蓝牙信标:部署在需要定位的室内区域,作为定位基础设施(无需外接电源或网络);
 
  北斗高精度定位终端:接收北斗卫星信号、蓝牙信标信号,通过4G连接差分服务器接收差分信息,在卡片上进行位置解算,通过4G网络进行回传到服务器;
 
  RTK差分基站:部署在相对高的位置,接收北斗卫星信号,通过4G网络传输差分信息到差分服务器;
 
  定位与地图服务器:解算室内位置信息,汇总室内外位置信息数据,并且提供地图及应用服务;
 
  PC后台:在后台查询详细位置及信息,以及系统后台管理。
 
  定位原理
 
  室内部分:
 
  在室内区域的关键位置安装蓝牙信标,蓝牙信标周期性发送蓝牙广播(包括MAC地址、信号强度RSSI值、UUID和数据包等);人员佩戴的定位终端扫描并采集蓝牙信标的广播信息,并通过4G网络将自身信息及整合后的蓝牙信标信息传输给服务器;服务器计算出定位终端的位置并与地图引擎进行信息处理后,在展示终端展现人员位置。
 
  室外部分:
 
  在室外关键位置安装RTK差分基站,RTK差分基站接收卫星信号,计算出差分信息后通过4G网络传输给差分服务器,差分服务器实时刷新最新的差分信息;定位终端接收卫星信号,通过4G网络从差分服务器获取最新的差分信息,计算出自身精确位置,然后通过4G网络将位置信息传输到服务器;服务器与地图引擎进行信息处理后,在展示终端展现人员位置。
 
  系统功能
 
  1、基本信息管理
 
  支持对人员的基本信息进行管理,包括:姓名、性别、年龄、工种、联系方式等。
 
  2、实时定位跟踪
 
  支持实时定位追踪矿工/车辆位置,电子地图支持3D/2D模式切换。
 
  3、历史轨迹查询
 
  系统自动保存轨迹信息,可一键查询显示历史轨迹,为事件溯源提供依据。
 

 

  4、电子围栏
 
  支持自定义设置电子围栏区域,实现区域的进出权限管理,确保人员/车辆在安全范围内活动。
 
  5、智能预警
 
  系统具备智能预警功能,出现非法进入、越界、超员、缺员、滞留、静止、设备低电等异常情况时,系统自动报警。
 
  6、SOS一键呼救
 
  人员遭遇险情,可使用定位卡上的SOS按键一键呼救。
 
  7、视频监控联动
 
  系统可联动视频监控系统,在实时定位追踪和历史轨迹查询时,可快速获取视频画面,以便查看现场情况。
 


 

  8、设备故障自检及低电报警
 
  设备发生断电、断网等故障情况时,会自动检索并发送故障信息到管理中心,便于工作人员技术排查故障,完成设备维修。
 
  系统中可监控人员识别卡电量、故障情况,电量低的情况下可提醒员工对定位卡进行充电。
 
  9、GIS大数据可视化
 
  GIS数据全面可视化展示,直观掌握各区域人员、车辆分布及报警信息。
 
  10、预留接口
 
  系统预留多种接口,可与第三方系统进行对接。
 
  硬件设备
 
  1、蓝牙信标
 
  防爆蓝牙定位信标,低功耗、体积小、安装方便,支持无线固件升级。
 
  2、人员识别卡
  

 

  内置蓝牙、GPS/北斗RTK定位模块的便携式防爆人员定位识别卡。
 
  3、安全帽
  


 

  防爆北斗高精度人员定位安全帽,支持人员定位、报警、震动提示、远程升级。
 
  4、车载定位器
 
  支持蓝牙+北斗RTK融合定位模式的车载定位器,航空充电插头,多种扩展接口。
 
  5、人脸识别发卡机
  

 

  集人脸识别、发卡、考勤打卡、身份绑定、集中充电等功能于一体的智能发卡机充电柜。
 
  6、一体化差分基站
 


 

  可同时接收多卫星系统多频率信号,毫米级GNSS解算精度、算法,内置加速度+倾角传感器。
 
  方案价值
 
  通过实时精准定位追踪露天矿山人员、车辆的位置,能够及时发现潜在风险,避免事故的发生,有效提高矿山作业的安全性。
 
  通过该方案,矿山管理者可以更加有效地安排任务,提高作业效率,减少不必要的时间成本和人力成本。
 
  该方案有助于提升矿工的工作积极性和责任心,在人员定位系统的监管下,作业人员会更加谨慎地工作,减少违规行为的发生,提升工作质量。
 
  方案优势
 
  1、技术优势
 
  系统架构:采用负载均衡技术、缓存集群技术、分布式部署高可用架构,实现高并发、高可靠性、高安全存储的云中台服务;
 
  定位引擎:采用多信号最大似然估计、粒子滤波、差分去噪等算法,有效抑制了无线定位受环境干扰带来的定位波动大的难题,提升了定位精度;
 
  地图引擎:结合AStar等算法的地图引擎,3DMAX数据建模。地图数据轻量化,支持海量数据加载。支持2.5D、三维建模、倾斜摄影多种地图效果;
 
  路径约束:对人员轨迹进行算法优化,让路径流畅展示;
 
  时钟设计:通信北斗卫星导航系统授时,提供精准时钟;
 
  双向通信技术:终端与后台可进行双向通信,消息上报与下发,实现安全管理闭环。
 
  2、系统优势
 
  采用B/S体系结构,具有可靠性、稳定性、拓展性,客户端零维护。只要有网络(与服务器相通),浏览器就可以随时随地进行查询、浏览等业务处理;系统不仅支持Windows、Linux系统,也支持国产麒麟系统;
 
  GIS的高度集成,安全管理一张图,支持多种地图效果;
 
  信息共享,人员、摄像头、作业票、风险分区等信息地图化、可视化;
 
  基于2.4G与4G通信技术的空间定位方式;
 
  按需定位,1-5米精度可选,延时不超过2s;
 
  轻定位系统、弱电施工量极少,施工成本低;
 
  3、产品优势
 
  灌胶工艺:定位信标设备需要适应户外恶劣环境,采用了环氧树脂灌胶密封工艺,确保完全防水。灌胶必须平整,厚度适宜,无气泡;
 
  抗静电处理:定位信标设备加入了抗静电尼龙材质,能有效消除摩擦产生的静电积聚,防止静电干扰现象;
 
  发射功率、带宽控制:无线电发射设备的发射功率、占用带宽、载重频容限等并不是越大越好,目前设备的功率、带宽设计能满足业务需求,同时也符合中华人民共和国无线电管理规定和技术标准,所有设备都做了检测认证;
 
  定位信标防爆工业级设计,抗冲击,耐腐蚀,耐老化;防护等级IP68;
 
  超低功耗,大于8年持久续航;
 
  体积小,安装方便,快速实施;
 
  人员识别卡,防爆工业级设计,使用材料优质耐腐蚀,耐老化。使用4G-CAT1支持电信/移动/联通全网通;
 
  支持动静判断、模式转换,省电更高效。支持磁吸充电设计,支持集中充电管理;
 
  支持语音播报指令上传/下发,震动,一键报警多方式通知,一卡通等功能;
 
  一体化差分基站,可同时接收多系统多频率信号,全面支持北斗三号卫星新信号体制;
 
  支持毫米级GNSS解算精度,内置加速度+倾角传感器。
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