基于綜合分站、UWB創新技術

　　一、項目背景

　　某礦井采用了井下無線定位系統，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境錯綜復雜，定位系統容易受到嚴重的噪聲干擾，而且一旦發生事故，這種干擾更加嚴重。為了適應智能化礦井技術的發展，該礦從2019年選用基于綜合分站、UWB創新技術，實現車輛精準定位管理。

　　二、UWB高精度定位系統優勢

　　車輛精確定位系統采用基于TOF(Time of fligt)算法的UWB高精度定位技術，定位精度高達±30cm(靜態無遮擋)，實現對井下不同類型車輛的實時定位及管理，提高井下環境的安全性及井下車量管理的效率;車輛精確定位系統主要由綜合分站、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，即智慧礦山“一網一站+”，綜合分站(一站)通過骨干環網(一網)實現對公網有線、無線電話、井下調度電話、井下無線通信、高精度人員/車輛定位、監測監控、自動化、工業電視及井下IP廣播(+)等子系統統進行融合，統一接入、統一承載、統一管理、融合通信。

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

　　三、系統特點

　　1.基本內容

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

　　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)，實現井下定位信號全覆蓋。當攜帶定位卡的車輛進入井下網絡覆蓋范圍內，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的信號，并經過井下環網把定位數據上傳到信息工作站，經過軟件分析處理后，得出各定位卡具體信息(如：是誰，在哪個位置，具體時間)，同時可把數據實時動態顯示在監控中心的大屏幕或電腦上，并儲存備份，井上管理人員可隨時了解井下的狀況。

　　四、系統功能

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

　　2.單基站實現定位：單個基站即可實現測距及方向判斷。

　　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，實現大量定位終端同事以40Km/h高速通過分站，不發生漏卡現象。

　　5.實時精確監控：基于GIS的井下地圖顯示，生動再現井下全貌，指揮調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，或對其歷史軌跡進行回放，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。

　　7.求救報警：井下人員或設備出現異常情況時，可通過車輛定位終端向系統發出報警求救信號，地面監控界面立即顯示出報警提示，對警報發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，可通過系統向所有車輛發出緊急指令，指揮井下車輛迅速撤離，并可動態掌握撤離進行情況。

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

　　10.區域禁止/限制報警：區域報警用于監控井下車輛是否進入禁區或無權限進入的區域，當出現以上情況時，系統發出報警提示。

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

　　12.超時報警：當車輛在井下停留的時間超過系統設置的時間，則系統發出超時報警提示。

　　13.超員報警：井下某一區域或全礦車輛超過限定數量時，系統發出超額報警提示。