方案背景
 

　　隨著露天礦山開采規模的不斷擴大，礦區人員和生產設備的數量也在不斷增加，為了保障安全生產，對礦區的人員和車輛進行實時定位非常有必要。
 

　　露天礦區車輛運輸工作量大、道路分布復雜、車輛載重大、受氣候影響嚴重，容易發生車輛事故。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，而重型卡車右側盲區大，在天氣惡劣時，容易在道路分布復雜的地段發生側翻、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、提高生產效率至關重要。
 

　　除了車輛等大型設備和人員位置監測外，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計每個時段在采區作業的車輛和人數，上級監管部門不能對礦區的車輛和人數超限問題進行實時監督。露天礦山作業車輛的交接班工作非常重要，礦上一般會為運輸作業車輛制定嚴格的交接班制度，但由于缺少智能化的監督管理手段，頂班、替班等違規交接班情況時有發生，導致接班人員對當前運輸任務和線路認識不清，形成重大安全隱患。
 

　　行業痛點
 

　　露天礦山是一個復雜和危險的工作環境，大面積為室外空曠環境，且人員流動性大，現場礦山環境復雜，這樣給企業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的人員及車輛實時位置及運行軌跡。礦區面積大、人員分布分散，管理人員無法準確的獲取礦區員工、外來承包商及訪客的在崗與工作狀態、位置信息，做不到實時監管；車輛運載過程中位置，無法實時監管。
 

　　二是對于重要區域監管不到位。無法針對一些重點區域、重點時段、重點事件進行定向的精準管理、無法高效、快速響應事件。事故發生時，員工的位置無法確認，錯失最佳救援時間，應急救援工作受阻，導致事故傷亡嚴重。
 

　　三是部分巡檢不到位，容易發生疏漏。并且無法隨時隨地的監管巡檢工作(巡檢點、巡檢區域、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，新銳科創采用自主研發的室外北斗RTK+室內藍牙融合定位技術，實現礦區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、作業情況信息、風險分區信息等顯示在礦區控制中心監控大屏。本系統基于位置服務，對區域進行安全管控、人員在崗監管、人員違規行為糾偏，通過精準定位提高了人員管理的效率，發揮出數據價值。
 

　　露天礦山4G+藍牙+GPS/北斗RTK人員車輛定位系統解決方案拓撲圖如下：　

 

　　藍牙信標：部署在需要定位的室內區域，作為定位基礎設施(無需外接電源或網絡)；
 

　　北斗高精度定位終端：接收北斗衛星信號、藍牙信標信號，通過4G連接差分服務器接收差分信息，在卡片上進行位置解算，通過4G網絡進行回傳到服務器；
 

　　RTK差分基站：部署在相對高的位置，接收北斗衛星信號，通過4G網絡傳輸差分信息到差分服務器；
 

　　定位與地圖服務器：解算室內位置信息，匯總室內外位置信息數據，并且提供地圖及應用服務；
 

　　PC后臺：在后臺查詢詳細位置及信息，以及系統后臺管理。
 

　　定位原理
 

　　室內部分：
 

　　在室內區域的關鍵位置安裝藍牙信標，藍牙信標周期性發送藍牙廣播(包括MAC地址、信號強度RSSI值、UUID和數據包等)；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網絡將自身信息及整合后的藍牙信標信息傳輸給服務器；服務器計算出定位終端的位置并與地圖引擎進行信息處理后，在展示終端展現人員位置。
 

　　室外部分：
 

　　在室外關鍵位置安裝RTK差分基站，RTK差分基站接收衛星信號，計算出差分信息后通過4G網絡傳輸給差分服務器，差分服務器實時刷新最新的差分信息；定位終端接收衛星信號，通過4G網絡從差分服務器獲取最新的差分信息，計算出自身精確位置，然后通過4G網絡將位置信息傳輸到服務器；服務器與地圖引擎進行信息處理后，在展示終端展現人員位置。
 

　　系統功能
 

　　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。
 

　　4、電子圍欄
 

　　支持自定義設置電子圍欄區域，實現區域的進出權限管理，確保人員/車輛在安全范圍內活動。
 

　　5、智能預警
 

　　系統具備智能預警功能，出現非法進入、越界、超員、缺員、滯留、靜止、設備低電等異常情況時，系統自動報警。
 

　　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、視頻監控聯動
 

　　系統可聯動視頻監控系統，在實時定位追蹤和歷史軌跡查詢時，可快速獲取視頻畫面，以便查看現場情況。
 

　　8、設備故障自檢及低電報警
 

　　設備發生斷電、斷網等故障情況時，會自動檢索并發送故障信息到管理中心，便于工作人員技術排查故障，完成設備維修。
 

　　系統中可監控人員識別卡電量、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大數據可視化
 

　　GIS數據全面可視化展示，直觀掌握各區域人員、車輛分布及報警信息。
 

　　10、預留接口
 

　　系統預留多種接口，可與第三方系統進行對接。
 

　　硬件設備
 

　　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、人臉識別發卡機

　　

　　集人臉識別、發卡、考勤打卡、身份綁定、集中充電等功能于一體的智能發卡機充電柜。
 

　　6、一體化差分基站
 

　　可同時接收多衛星系統多頻率信號，毫米級GNSS解算精度、算法，內置加速度+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，能夠及時發現潛在風險，避免事故的發生，有效提高礦山作業的安全性。
 

　　通過該方案，礦山管理者可以更加有效地安排任務，提高作業效率，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，在人員定位系統的監管下，作業人員會更加謹慎地工作，減少違規行為的發生，提升工作質量。
 

　　方案優勢
 

　　1、技術優勢
 

　　系統架構：采用負載均衡技術、緩存集群技術、分布式部署高可用架構，實現高并發、高可靠性、高安全存儲的云中臺服務；
 

　　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：結合AStar等算法的地圖引擎，3DMAX數據建模。地圖數據輕量化，支持海量數據加載。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化，讓路徑流暢展示；
 

　　時鐘設計：通信北斗衛星導航系統授時，提供精準時鐘；
 

　　雙向通信技術：終端與后臺可進行雙向通信，消息上報與下發，實現安全管理閉環。
 

　　2、系統優勢
 

　　采用B/S體系結構，具有可靠性、穩定性、拓展性，客戶端零維護。只要有網絡(與服務器相通)，瀏覽器就可以隨時隨地進行查詢、瀏覽等業務處理；系統不僅支持Windows、Linux系統，也支持國產麒麟系統；
 

　　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、作業票、風險分區等信息地圖化、可視化；
 

　　基于2.4G與4G通信技術的空間定位方式；
 

　　按需定位，1-5米精度可選，延時不超過2s；
 

　　輕定位系統、弱電施工量極少，施工成本低；
 

　　3、產品優勢
 

　　灌膠工藝：定位信標設備需要適應戶外惡劣環境，采用了環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：定位信標設備加入了抗靜電尼龍材質，能有效消除摩擦產生的靜電積聚，防止靜電干擾現象；
 

　　發射功率、帶寬控制：無線電發射設備的發射功率、占用帶寬、載重頻容限等并不是越大越好，目前設備的功率、帶寬設計能滿足業務需求，同時也符合中華人民共和國無線電管理規定和技術標準，所有設備都做了檢測認證；
 

　　定位信標防爆工業級設計，抗沖擊，耐腐蝕，耐老化；防護等級IP68；
 

　　超低功耗，大于8年持久續航；
 

　　體積小，安裝方便，快速實施；
 

　　人員識別卡，防爆工業級設計，使用材料優質耐腐蝕，耐老化。使用4G-CAT1支持電信/移動/聯通全網通；
 

　　支持動靜判斷、模式轉換，省電更高效。支持磁吸充電設計，支持集中充電管理；
 

　　支持語音播報指令上傳/下發，震動，一鍵報警多方式通知，一卡通等功能；
 

　　一體化差分基站，可同時接收多系統多頻率信號，全面支持北斗三號衛星新信號體制；
 

　　支持毫米級GNSS解算精度，內置加速度+傾角傳感器。