基于综合分站、UWB创新技术

　　一、项目背景

　　某矿井采用了井下无线定位系统，采用的技术主要有ZigBee技术、RFID射频识别技术以及超宽带(Ultra Wide Band,UWB)技术等。但是由于煤矿井下环境错综复杂，定位系统容易受到严重的噪声干扰，而且一旦发生事故，这种干扰更加严重。为了适应智能化矿井技术的发展，该矿从2019年选用基于综合分站、UWB创新技术，实现车辆精准定位管理。

　　二、UWB高精度定位系统优势

　　车辆精确定位系统采用基于TOF(Time of fligt)算法的UWB高精度定位技术，定位精度高达±30cm(静态无遮挡)，实现对井下不同类型车辆的实时定位及管理，提高井下环境的安全性及井下车量管理的效率;车辆精确定位系统主要由综合分站、定位模块、车辆卡等组成。

　　与此同时定位分站采用综合分站架构，即智慧矿山“一网一站+”，综合分站(一站)通过骨干环网(一网)实现对公网有线、无线电话、井下调度电话、井下无线通信、高精度人员/车辆定位、监测监控、自动化、工业电视及井下IP广播(+)等子系统统进行融合，统一接入、统一承载、统一管理、融合通信。

　　后续综合分站可实现高精度人员定位、无线通信、工业电视及现场自动化等系统的综合接入，避免各系统之间重复布线带来的人工和材料成本，降低系统整体维护运行费用，全面提升矿井生产运营管理效益。

　　三、系统特点

　　1.基本内容

　　综合分站集成了有线电话系统、IP应急通信广播系统、4G无线通信系统、高精度人员/车辆定位系统、WIFI热点通信系统和以太网交换系统等六大系统功能，涵盖了当前通信领域的所有热门的成熟技术，实现了共电源、共传输、体积小、重量轻、电信级高可靠性的特点和优势。为井下监测监控设备、安全避险和自救设备，提供与地面的可靠传输通道，为实现全矿井物联网提供有效保障。

　　2.主要特点

　　定位模块信号覆盖范围为半径400米(可视距离)，由于矿山井下环境复杂，一般情况下每隔600-800米布置一台综合分站(含定位模块)，实现井下定位信号全覆盖。当携带定位卡的车辆进入井下网络覆盖范围内，无论任何时刻任意一点，综合分站都可以接收到定位卡周期性自发的信号，并经过井下环网把定位数据上传到信息工作站，经过软件分析处理后，得出各定位卡具体信息(如：是谁，在哪个位置，具体时间)，同时可把数据实时动态显示在监控中心的大屏幕或电脑上，并储存备份，井上管理人员可随时了解井下的状况。

　　四、系统功能

　　1.30厘米高精度定位：采用UWB信号飞行时间(TOF)定位，调度中心能够随时掌握井下每台车辆的实时位置，实现误差30厘米的高精度定位。

　　2.单基站实现定位：单个基站即可实现测距及方向判断。

　　3.信号覆盖：UWB无线覆盖距离可达400米(可视距离)，通过若干个综合分站就可以保证井下所要求区域信号覆盖。

　　4.高速不漏卡：通过UWB特殊的碰撞避免策略以及灵活的随机算法，实现大量定位终端同事以40Km/h高速通过分站，不发生漏卡现象。

　　5.实时精确监控：基于GIS的井下地图显示，生动再现井下全貌，指挥调度人员可以在软件界面上看到车辆的分布和行进情况。

　　6.实时轨迹跟踪：可对车辆的活动路线进行跟踪，实时描绘出当前运动轨迹，或对其历史轨迹进行回放，掌握其详细工作路线和时间，在进行救援或事故分析时可提供有效的线索或证据。

　　7.求救报警：井下人员或设备出现异常情况时，可通过车辆定位终端向系统发出报警求救信号，地面监控界面立即显示出报警提示，对警报发出车辆和所在地点一目了然。

　　8.紧急撤离：地面人员掌握到异常情况后，可通过系统向所有车辆发出紧急指令，指挥井下车辆迅速撤离，并可动态掌握撤离进行情况。

　　9.考勤管理：可对个人、班组、部门进行考勤统计，或根据工种、职务等进行统计，也可对车辆井下出入井考勤，统计项目详细，其结果可保存为Excel表格，或形成报表打印。

　　10.区域禁止/限制报警：区域报警用于监控井下车辆是否进入禁区或无权限进入的区域，当出现以上情况时，系统发出报警提示。

　　11.车辆超速报警：当车辆入井后，根据精确的实时定位，可对井下车辆的车速进行监测，当车速超过限定的速度时，系统将发出报警提示。

　　12.超时报警：当车辆在井下停留的时间超过系统设置的时间，则系统发出超时报警提示。

　　13.超员报警：井下某一区域或全矿车辆超过限定数量时，系统发出超额报警提示。