化工园区人员全过程定位轨迹化安全解决方案

1、项目背景

化工园区化工厂是生产安全重点单位，对人员定位管理需求强烈。对人员定位主要需求是：一般区域人数统计、人员轨迹、重点区域人员实时精准定位。

北京广义恒鑫科技有限公司安全化工园区人员全过程定位轨迹化安全解决方案，通过人员实时定位管理、移动轨迹追溯、险情一键呼救、电子围栏智能预警等功能，实现工作人员实时查看人员位置、线路回放事件追溯、危险发生时快速救援及超员/缺员预警、长时间静止预警、越界/滞留预警管控。提升应急效率，减少危险的发生。

人员数据统计、人员轨迹、重点区域数据可视化分析功能，对于人员位置、人员状态等均可与监控中心大屏连接，实时显示全园区内的监控人员分布信息、异常情况等，对重要数据形成可视化统计图表，提升对整个园区的把控能力和信息化程度。

2、建设原则

本方案设计遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则。并综合考虑施工、维护及操作因素，并将为今后的发展、扩建、改造等因素留有扩充的余地。本系统设计内容是系统的、完整的、全面的；设计方案具有科学性、合理性、可操作性。

其具有以下原则：

1）可靠性与稳定性

整体可靠性是本系统必须解决的首要问题。从系统的结构、技术措施、设备性能、系统管理、厂商技术支持及维修能力等方面着手，确保系统正常、稳定、可靠地连续运行，将系统发生故障的可能性降到最低。根据用户实际要求，所选用的设备在满足环境条件下完全可以长期可靠地正常运行。

2）经济性与实用性

充分考虑用户实际需要和信息技术发展趋势，根据用户现场环境，设计选用功能和适合现场情况、符合用户要求的系统配置方案，通过严密、有机的组合，实现最佳的性能价格比，以便节约工程投资，同时保证系统功能实施的需求，经济实用。

3）安全性

网络安全：要求本地视频专网与互联网络物理隔离。若要建立连接必须采取符合相关部门要求的技术手段。

信息安全：要严格设置用户使用权限及审批方式。各级用户只能调看本权限范围内的视频信息。

传输安全：视频信息的传输过程要注意防止各种非法提取或篡改，应保证所有视频信号都通过视频专网进行传输。

设备安全：视频监控系统的设备必须满足可靠性和安全性的要求，设备选型要选先进成熟的市场主流产品，要求安全可靠，保证系统不间断运行。对关键的设备、数据和接口应该采用冗余设计，要具有故障检测、系统恢复等功能。

4）先进性

系统应充分考虑科学技术的迅猛发展趋势，应用国内外业界较先进和标准的主流技术来保证系统各项功能的实现；按功能做成模块化的子系统，提供强大灵活的联动平台，并保证系统可以方便灵活地在处理能力、系统容量、功能点等方面进行扩充和升级换代，从而确保系统在未来一段时间内满足形势和业务发展的需要。

5）管理性

易管理性：系统设计时要充分考虑系统的可管理性，对用户权限管理、网络管理、设备管理提出要求并给出实现方式。

易维护性：系统应具备自检、故障诊断及故障弱化功能，在出现故障时，应能得到及时、快速的维护及故障管理等。

6）开放性

以现有成熟的产品为对象设计，同时还考虑到周边信息通信环境的现状和技术的发展趋势，可与治安、防盗报警系统实现联动，具有RJ-45网络通讯口，可实现远程控制。

7）可扩充性

系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的可能。并根据今后该项目工程的实际要求扩展系统功能，同时，本方案在设计中留有冗余，以满足今后的发展要求。

追求最优化的系统设备配置在满足用户对功能、质量、性能、价格和服务等各方面要求的前提下，追求最优化的系统设备配置，以尽量降低系统造价。

保留足够的扩展容量该项目设备的控制容量上保留一定的余地，以便在系统中改造新的控制点；系统中还保留与其他计算机或自动化系统连接的接口；也尽量考虑未来科学的发展和新技术的应用。提高监管力度与综合管理水平本项目系统设备控制需要高效率、准确及可靠。

3、主流定位技术

请参考北京广义恒鑫科技有限公司的技术介绍：室内室外定位技术全面介绍 | 最新资讯 — 北京广义恒鑫室内定位 (guangyihengxin.com

4、方案论证

结合实际化工园区的业务及场景需求，人员定位项目建设选取的技术方案通常有：

• 基于蓝牙+LORA技术的定位方案；
• 基于UWB精准定位技术的定位方案；
• 基于GPS/北斗+蓝牙+4G/NBIOT技术的室内外定位方案；

• 蓝牙+Lora技术方案分析

蓝牙+Lora定位技术方案的核心设计思路是通过蓝牙作为位置信标点，人员卡片由蓝牙数据接收模块与lora通信模块构成，蓝牙数据接收模块接收发射的信号，通过lora通信模块将信标数据上传到后台。

此技术方案的优点非常明显，蓝牙可以通过电池进行供电，无需布线与组网，建设成本大幅减少；采用Lora技术上传数据，无需资费。此技术方案是目前化工厂人员定位主要采用的方案。

此技术方案的不利因素主要有3点：
1、采用Lora通信技术上传数据存在政策管控风险。尽管在频谱分配里没有对Lora技术在相应的应用进行明确限制，但是LORA技术主要是由美国公司掌握，具备广域通信能力。

2、卡片功耗较大。由于卡片一直处于信号接收状态，会导致卡片功耗较大，卡片需要充电，增加维护成本。

3、只能实现区域位置识别。由于蓝牙信号在2.4Ghz频段，在室内定位场景中，受信号多径影响较大，会出现所谓信号漂的现象，可能出现定位错误，如房间识别定位错误。

• 基于UWB技术精准人员定位方案

UWB定位技术原理上可以实现30cm的室内室外定位精度，在化工厂，UWB定位技术不适合全面部署，原因如下：

1、成本较高，要实现全厂精准定位，需要部署大量的基站，建设成本较很高。
2、设备需要组网，部署与建设维护成本均较高。
因此，在化工厂主要适合做重点区域的部署，实现高精度的人员管控。

• 基于GPS/北斗+蓝牙+4G/NBIOT技术定位方案

如果对定位精度要求不高，则基于GPS/北斗+蓝牙+4G/NBIOT技术在室外无需部署定位基站，从而节省了大量成本，室内依然采用蓝牙信标的定位方式，全厂无需做任何综合布线弱电施工，是一种全无线的融合定位手段，可以实现准确的区域人数统计，人员室内外移动轨迹、电子围栏越界报警等功能。其不利的因素是卡片成本略高，功耗较大，续航时间有限。

5、应用场景

人员定位是对园区人员及外来访客人员进行无感定位，采用身份识别与定位技术和视频人脸识别相结合的技术，以便实现人员的动态管理。

普通区域：采用性价比较高的蓝牙技术，对人员进行普通定位，辅助软件系统，实现人员轨迹查询等功能；

重点区域：采用精度较高的UWB技术，对人员进行误差在0.5米精确定位，辅助软件系统，实现人员轨迹查询等功能；

部分定位为覆盖区域：通过关键点位的视频监控，辅助人脸识别技术，将人员经过的视频抓拍点位，通过地图展示、串联，实现人员轨迹查询等功能。

6、系统架构

通过在园区部署基于蓝牙或UWB技术的定位设备，并为相关人员配置标签卡（具有唯一ID），标签卡接收基站下发信号，通过接收信号时间差，利用定位RSSI滤波或TDOA算法实现定位功能，结合视频联动等技术，实现对人员的智能化管理。

系统由应用层、解算层、传输层和设备层（定位基站和定位标签）构成，传输层主干网通信方式采用无线主干网（现场不方便布线），基于无线主干网的系统架构。

7、场景方案

蓝牙+GPS/北斗+4G/NBIOT系统概述

室内外定位卡通过扫描蓝牙信标的广播，主要实现室内无卫星信号环境下的定位，精度可以达到3米左右，在室外露天环境下，定位卡可直接采用GPS/北斗卫星信号定位，如果在设备密集、楼宇高耸的环境下，卫星信号不佳，也可以补充部署蓝牙信标，实现混合定位，确保定位卡的定位精度在室内室外都满足要求。

定位卡内置运营商4G-CAT1或NBIOT数传模组，实现定位数据的上传，在服务器端解算定位卡的实时位置。

人员动态管理系统，就是利用地图和定位系统，将定位卡制作成为人员随身佩戴的电子工牌，在工作场地或者活动的园区部署蓝牙定位信标广播位置信息，被工牌扫描获取无线信号，传送到软件平台进行处理，即可生成实时位置信息、历史轨迹信息，结合相应的权限设置，即可实现人员的实时动态管理应用。

UWB系统概述

超宽带无线通信技术（UWB，Ultra Wide Band）是一种无载波通信技术，通过发送纳秒级非正弦波窄脉冲来传输数据信号。UWB的主要特点是传输速率高、空间容量大、成本低、功耗低等。

UWB定位技术利用事先布置好的已知坐标位置的基站，与新加入的定位标签进行通讯，并利用TDOA（Time Difference of Arrival 到达时间差）或AOA定位算法，通过测量出不同基站与移动终端的传输时延差或角度来进行定位，定位精度理论上可达到分米级。

基于UWB技术的人员动态管理系统，就是利用UWB标签制作成为人员随身佩戴的电子工牌，在工作场地、活动园区内部署UWB基站，确定UWB基站的坐标，通过人员工牌与各基站之间不断测距来计算出工牌的相对坐标，从而得出其实时位置坐标，并通过后台数据处理进一步得出其位置变化轨迹，最后实现人员的实时动态管理应用。

8、重点应用

1）人员实时定位

平台可实时获取园区厂区人/车的精准位置，并将人员位置、作业分布等数据可视化呈现，实现三维可视化集中统一管控。

2）重大危险源安全管理

平台可实时监测园区厂区重点设备装置、有毒可燃气体等重大危险源，并联动园区厂区的火灾自动报警系统及有毒可燃气体监测系统，出现异常时第一时间发出告警。

3）风险隐患双重预防机制

平台可按区域对存在的风险点进行辨识和分析评估，形成风险等级四色图，并针对不同风险等级的区域，指定对应的责任部门和责任人进行排查、整改。

4）特殊作业许可与作业过程管理

平台可根据实时获取的人员位置信息，实现作业票签批、流转的全流程电子化，并联动企业的MES和ERP系统，针对不同的作业活动，提供相应的可能危害列表，帮助用户辨识危害，实现作业过程的现场监控预警，确保作业过程的安全、高效。

5）智能巡检管理

巡检全流程智能化，数据关联风险分级管控。通过 APP 对设备设施装置进行巡检管理，巡检中发现问题直接提报隐患，进行隐患闭环式治理，巡检登记的设备数据和状态关联到设备信息。

9、价值提升

1）多系统整合，大幅提高业务流转效率

通过安全风险数字化管控平台，助力化工园区厂区安全资源整合、拉通了之前相互独立的多个安全管理系统，打破了各生产流程之间的数据壁垒，实现了安全管理业务的自动化线上管理，提高了业务跨系统流转效率。

2）同步达成企业和政府对安全生产企业的建设目标

依托丰富的安全管理应用功能，安全风险数字化管控平台全面覆盖了企业园区厂区作业范围，守护了园区厂区员工的生命安全，助力实现了智能化管理全覆盖、安全管控数字化水平的提升，圆满完成了“工业互联网+危化安全生产”企业建设任务。

北京广义恒鑫科技有限公司继续以位置物联网技术为载体，用科技手段为安全生产赋能，帮助企业提升安全风险感知评估、监测预警和应急处置能力，不断推进现代信息网络技术与危化安全生产管理的深度融合。