熱電廠作為能源生產的重要場所,其生產環境復雜,存在高溫、高壓、強電磁干擾等諸多危險因素。在這樣的環境中,實現對人員、車輛及設備的精準定位與實時監控,對于保障安全生產、提高運營效率至關重要。新銳科創基于先進的物聯網技術,推出了LoRa+UWB+GPS/北斗融合定位系統,旨在為熱電廠打造一套全方位、高精度、高可靠性的定位解決方案。
一、系統架構
1、定位終端
人員定位終端
為滿足熱電廠復雜環境下的人員定位需求,人員定位終端采用了堅固耐用的設計,具備防塵、防水、防爆等特性,可適應高溫、高濕、多塵等惡劣工業環境。終端集成了LoRa、UWB以及GPS/北斗模塊,能夠根據不同的場景自動切換定位模式。在室外開闊區域,GPS/北斗模塊通過接收衛星信號,實現米級精度的定位;當人員進入室內或衛星信號遮擋嚴重的區域時,UWB模塊和LoRa模塊開始工作,利用UWB的高精度定位特性和LoRa的遠距離傳輸優勢,實現室內亞米級精度的定位。此外,人員定位終端還配備了SOS緊急按鈕,當人員遇到緊急情況時,可一鍵呼救,系統立即將其位置信息發送至管理平臺。
車輛定位終端
針對熱電廠內的運煤車、檢修車等作業車輛,定制化的車載終端集成了多模定位芯片和多種傳感器。車載終端不僅能夠實時獲取車輛的位置信息,還能采集車輛的運行狀態數據,如速度、行駛方向等。在室外,通過GPS/北斗結合RTK技術,實現車輛的高精度定位和導航;在室內,借助UWB和LoRa技術,確保車輛在車間、倉庫等區域的定位連續性。車輛定位終端通過4G網絡將數據實時上傳至管理平臺,為車輛調度和設備管理提供有力支持。
2、定位基站
UWB基站
在熱電廠的廠房、控制室、倉庫等室內區域,按照一定的規則部署UWB基站。UWB基站通過發射和接收超短脈沖信號,利用到達時間差(TDOA)或飛行時間(TOF)算法,精確計算出定位終端與基站之間的距離,從而實現對人員和車輛的高精度定位。UWB技術具有抗干擾能力強、定位精度高的特點,即使在信號遮擋嚴重、電磁干擾復雜的環境中,也能穩定地提供亞米級的定位服務。
LoRa網關
LoRa網關作為LoRa網絡的核心設備,負責收集定位終端通過LoRa無線信號發送的數據,并將其傳輸至后端服務器。LoRa技術具有低功耗、遠距離傳輸的優勢,適用于熱電廠這種面積較大、環境復雜的場所。通過合理部署LoRa網關,可以實現對整個廠區的全覆蓋,確保定位數據的可靠傳輸。
3、定位管理平臺
基于GIS和BIM技術,構建了功能強大的定位管理平臺。在平臺上,以2D或3D地圖的形式直觀地展示人員、車輛和設備的實時位置分布情況。管理人員可以通過搜索、篩選等功能,快速定位到目標對象,并查看其詳細信息。平臺還支持實時軌跡跟蹤功能,能夠實時顯示目標對象的移動軌跡,方便管理人員掌握其行動路徑和工作動態。
安全預警與應急響應
預設了多級安全規則引擎,對熱電廠內的危險區域進行電子圍欄設置。當人員或車輛闖入危險區域、出現異常聚集、長時間滯留等情況時,系統立即觸發預警,及時提醒管理人員進行處理。同時,系統與視頻監控系統進行聯動,在觸發預警的同時,自動調取現場的視頻畫面,以便管理人員更直觀地了解現場情況,做出準確的決策。在突發事件發生時,管理人員可以利用定位系統提供的實時位置信息,迅速制定最優的救援方案,調度最近的救援力量前往事發地點,提高應急響應的效率和效果。
系統集成與擴展
定位系統采用開放式架構設計,具備良好的兼容性和擴展性。通過標準的API接口,能夠與熱電廠現有的生產管理系統、設備監控系統、安全防護系統等進行深度集成,實現數據的共享和業務的協同。
二、系統優勢
高精度定位
通過UWB技術在室內實現亞米級精度定位,GPS/北斗技術在室外實現亞米級精度定位,LoRa 技術保障數據傳輸的穩定性,三種技術相互融合互補,確保了在熱電廠復雜環境下的全方位高精度定位,滿足了安全生產和精細化管理對定位精度的嚴格要求。無論是巡檢人員在設備密集的車間內作業,還是運煤車輛在廠區內的行駛,系統都能實時、準確地掌握其位置信息。
強抗干擾能力
UWB信號具有極寬的帶寬和獨特的脈沖形式,對電磁干擾具有很強的免疫力,能夠在熱電廠內復雜的電磁環境中穩定工作。LoRa技術采用擴頻調制方式,也有效增強了信號的抗干擾能力。即使在配電室、高壓設備附近等強電磁干擾區域,定位系統依然能夠保持穩定的定位精度和數據傳輸可靠性,避免因干擾導致的定位誤差或數據丟失。
實時性強
定位數據能夠實時上傳至管理平臺,實現人員、車輛和設備位置信息的實時更新。管理人員可以在第一時間獲取最新的位置動態,及時發現異常情況并做出響應。
系統兼容性與擴展性
采用開放式架構設計,能夠與熱電廠現有的各類信息系統進行無縫集成,如視頻監控系統、門禁系統、生產管理系統等,打破數據孤島,實現信息的互聯互通和業務的協同運作。同時,系統具備良好的擴展性,可根據熱電廠的發展和實際需求,方便地添加新的定位終端、基站設備或功能模塊,如未來引入新的作業區域或設備類型時,系統能夠快速適應并進行相應的擴展升級。
成本效益高
在滿足高精度定位和強大功能需求的前提下,通過合理選擇和融合LoRa、UWB、GPS/北斗等技術,優化了系統的硬件部署和網絡架構,降低了設備采購、安裝調試以及后期運維的成本。
三、結語
新銳科創的LoRa+UWB+GPS/北斗融合定位系統為熱電廠的安全生產和高效運營提供了有力的技術支撐。通過實現對人員、車輛和設備的精準定位與實時監控,以及數據分析、安全預警、應急響應等功能,該系統能夠幫助熱電廠有效提升管理水平,降低安全風險,提高生產效率,為熱電廠的智能化轉型升級奠定堅實的基礎。隨著物聯網技術的不斷發展和應用,相信這樣的融合定位系統將在更多的工業領域發揮重要作用,推動行業的數字化、智能化發展進程。