基于NB—IoT人員定位安全帽的研究應(yīng)用

陳太 陸澤木 鄭杰 肖高文

摘 要：隨著電網(wǎng)工程建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，高壓輸電線路向各級延伸，具有復(fù)雜的現(xiàn)場環(huán)境和維護(hù)要求，當(dāng)前基建線路存在人員分散難于管控、山區(qū)無4G信號無法定位、在突發(fā)情況下無法求救及精確定位等。如何完善基建線路現(xiàn)場施工現(xiàn)場管理，控制事故發(fā)生頻率，保障文明施工一直是電力企業(yè)各管理部門關(guān)注的焦點(diǎn)。文章介紹了一種NB-IoT人員定位安全帽的研究應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：NB-IoT；人員定位安全帽；應(yīng)用

中圖分類號：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）27-0163-02

Abstract： With the continuous expansion of power grid construction scale， high-voltage transmission lines to all levels of extension， with complex on-site environment and maintenance requirements， At present， it is difficult to control the scattered personnel on the infrastructure lines， the mountain areas can not be located without 4G signals， and can not be called for help and accurate positioning in emergencies. How to improve the construction site management of infrastructure lines， control the frequency of accidents， and ensure civilized construction has always been the focus of the management departments of electric power enterprises. This paper introduces the research and application of a kind of NB-IoT personnel positioning helmet.

Keywords： NB-IoT； personnel location helmet； application

為加強(qiáng)施工人員情況動(dòng)態(tài)監(jiān)管，監(jiān)督現(xiàn)場工作情況，利用安全帽定位開發(fā)了人員定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實(shí)時(shí)精確地對人員進(jìn)行定位，能便捷、高效地進(jìn)行安全生產(chǎn)和應(yīng)急管理，提高施工管理水平，也能為事故處理和救援工作提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)，保證各項(xiàng)工作的高效運(yùn)作。

1 NB-IoT技術(shù)特點(diǎn)

NB-IoT比起GPRS來說，最大的特點(diǎn)是低功耗。除了本身NB-IoT的傳輸速率比較低以外，NB-IoT引入了eDRX省電技術(shù)和PSM省電模式，也是省電的主要原因。在PSM模式下，NB-IoT終端仍舊注冊在網(wǎng)，但不接受信令，從而使終端更長時(shí)間駐留在深睡眠以達(dá)到省電的目的。

另外eDRX省電技術(shù)延長終端在空閑模式下的睡眠周期，減少信號接收單元不必要的啟動(dòng)。總的來說，這些措施就是讓終端的睡眠時(shí)間更多，睡眠質(zhì)量更好，從而功耗也就更低。對于遠(yuǎn)距離高速數(shù)據(jù)傳輸，LTE網(wǎng)絡(luò)以及未來的5G網(wǎng)絡(luò)可以滿足這方面的需求；而對于遠(yuǎn)距離低速數(shù)據(jù)傳輸，特別是非實(shí)時(shí)低頻次數(shù)據(jù)傳輸，則是NB-IoT系統(tǒng)的用武之地。

NB-IoT非常適合應(yīng)用于無線抄表（Metering）、傳感跟蹤（Sensor Tracking）這些領(lǐng)域，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在這些領(lǐng)域的實(shí)施，可以大大降低管理成本，讓管理者可以隨時(shí)掌握各種數(shù)據(jù)。

2 NB-IoT人員定位安全帽構(gòu)成與功能介紹

基于NB-IoT的人員定位安全帽設(shè)計(jì)包括高精度GPS定位模塊、采用NB-IoT技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩毙投ㄎ唤K端和智能定位服務(wù)器三部分構(gòu)成，每部分功能如下：

（1）采用高精度低能耗的GPS定

位芯片獲得米級精度的人員定位數(shù)據(jù)。

（2）采用NB-IoT技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩毙投ㄎ唤K端：將高靈敏度GPS/北斗模塊內(nèi)置于安全帽中，通過運(yùn)營商信道傳輸GPS/北斗數(shù)據(jù)至工地智能定位服務(wù)器。該GPS/北斗模塊適合各種安全帽和頭盔，不需要更換原有安全帽和頭盔即可實(shí)現(xiàn)定位功能，充分保護(hù)用戶原有投資。

（3）工地智能定位服務(wù)器：可通過服務(wù)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，管理人員可在中心操作電腦上實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場人員的調(diào)度和定位。系統(tǒng)具備完善的設(shè)備和用戶管理功能，同時(shí)結(jié)合電子地圖系統(tǒng)（GIS 系統(tǒng)）顯示所有用戶的實(shí)時(shí)定位信息及其當(dāng)前狀態(tài)情況并將信息保存到數(shù)據(jù)庫供日后查詢。

3 安全帽定位設(shè)備技術(shù)參數(shù)

3.1 GPS/北斗啟動(dòng)時(shí)間：冷啟動(dòng)40秒、熱啟動(dòng)3秒

3.2 定位精度：3-10米

3.3 速度精度：0.3米/秒

3.4 數(shù)據(jù)信道： GPRS/CDMA

3.5 供電方式：自帶電池

3.6 環(huán)境溫度：-20℃～70℃

4 安全帽管控子系統(tǒng)

安全帽管控子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)將施工人員位置信息、施工區(qū)域規(guī)劃及監(jiān)管、緊急求救信息通過北斗衛(wèi)星系統(tǒng)傳輸至施工人員定位服務(wù)器上。施工人員相關(guān)安全信息前端以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包的方式發(fā)送到接收解析數(shù)據(jù)包的服務(wù)端口上，并以標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的形式存在數(shù)據(jù)庫中，傳輸過程通過后臺進(jìn)行，亦無需人工操作，當(dāng)各類系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)情況進(jìn)行查詢分析時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)人員、時(shí)間區(qū)間、地理信息位置等條件進(jìn)行查詢并在GPS地圖上顯示路徑信息、人員分布信息、人員求救信息、是否非授權(quán)情況下進(jìn)入?yún)^(qū)域施工等預(yù)警信息。數(shù)據(jù)分析及呈現(xiàn)過程，無需人工干預(yù)。

5 應(yīng)用效果

通過對NB-IoT人員定位安全帽的使用，有如下的應(yīng)用效果：

（1）實(shí)現(xiàn)報(bào)警的功能：可于平臺顯示任意設(shè)備的報(bào)警信息（在設(shè)備編號中選擇設(shè)備，在報(bào)警類型中選擇要查看的報(bào)警，選擇開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間）；選中任意一條報(bào)警信息，點(diǎn)擊警報(bào)定位，可以查看發(fā)生該報(bào)警時(shí)所在的位置。

（2）設(shè)備信息管理的功能：設(shè)備信息欄可以顯示當(dāng)前管理平臺下的所有設(shè)備信息：設(shè)備編號、設(shè)備名稱、所屬區(qū)域、所屬線路、綁定號碼、設(shè)備備注。

（3）在線監(jiān)控的功能：在線監(jiān)控可于百度地圖上進(jìn)行展示，可對設(shè)備的歸屬、訂閱設(shè)備信息、追蹤設(shè)備位置、提示設(shè)備告警電量及上下線的狀態(tài)、實(shí)時(shí)了解設(shè)備的移動(dòng)方位。

（4）角色區(qū)分的功能：該功能是用不同的圖標(biāo)來表示不同的崗位，例如A圖標(biāo)代表的是管理人員，B圖標(biāo)代表的是施工人員。

（5）人數(shù)統(tǒng)計(jì)的功能：該功能可以用來統(tǒng)計(jì)在一個(gè)特定區(qū)域內(nèi)的施工人數(shù)有多少人。以進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)的控制和措施的施行。

（6）軌跡回放的功能：點(diǎn)擊地圖上的設(shè)備，點(diǎn)擊“回放”，或者直接點(diǎn)擊功能導(dǎo)航中的“軌跡回放”； a.選擇要回放軌跡的設(shè)備；b.選擇軌跡回放的起止時(shí)間；c.點(diǎn)擊軌跡查詢，查詢完畢后會出現(xiàn)軌跡圖，可以按照個(gè)人情況點(diǎn)擊“開始”、“暫停”、“重放”、“清楚軌跡”、“播放速率”功能鍵；若所選設(shè)備在該起止時(shí)間內(nèi)無任何軌跡，在界面右下方會有提示窗口，提示：“該時(shí)間間隔內(nèi)沒有軌跡數(shù)據(jù)”。

（7）軌跡統(tǒng)計(jì)的功能：在軌跡回放的所示的內(nèi)容，該功能可以統(tǒng)計(jì)里程數(shù)、時(shí)間、速度之類的信息。a.總里程數(shù)：在所指定的開始到結(jié)束時(shí)間范圍內(nèi)的總里程數(shù)。b.當(dāng)前速度：當(dāng)前軌跡點(diǎn)的速度。c.當(dāng)前時(shí)間：在當(dāng)前軌跡點(diǎn)的時(shí)間。d.里程數(shù)：從開始時(shí)間到車輛到達(dá)該軌跡點(diǎn)行駛的里程數(shù)。e.軌跡時(shí)間：所查詢軌跡的總時(shí)間。f.運(yùn)動(dòng)時(shí)間：設(shè)備在運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間，即人員運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間。g.停留時(shí)間：設(shè)備停留的總時(shí)間，即人員停留下來的總時(shí)間。

（8）后臺管理的功能：后臺管理能對設(shè)備進(jìn)行修改、查看、布防功能。a.輸入用戶名和密碼進(jìn)行管理校驗(yàn)；b.查找設(shè)備：可根據(jù)設(shè)備編號，在輸入設(shè)備編號，進(jìn)行查詢；c.編輯設(shè)備：選擇相應(yīng)的設(shè)備編號，點(diǎn)擊查找可根據(jù)要修改的內(nèi)容進(jìn)行編輯。注意：設(shè)備描述選項(xiàng)可以填寫人的姓名或者電話號碼，可以起到查找人員方面的作用。d.布防管理：I、點(diǎn)擊布放管理，選擇相應(yīng)的設(shè)備編號，點(diǎn)擊查找；II、選擇報(bào)警是否布放，以及設(shè)備產(chǎn)生報(bào)警時(shí)所要通知的用戶。

6 結(jié)束語

“基于NB-IoT的人員定位安全帽設(shè)備”結(jié)合了衛(wèi)星定位和低能耗無線傳輸兩者的優(yōu)點(diǎn)，減免了人員到現(xiàn)場的各種危險(xiǎn)源，擯除了電話不能對人員位置、身份及數(shù)量進(jìn)行驗(yàn)證的弊端。該研究成果為當(dāng)前安全生產(chǎn)管理提供了一種新的方式，同時(shí)項(xiàng)目使用的NB-IoT技術(shù)在一定程度上解決了現(xiàn)場目前“不知道、不確定、問問看”的問題，對安全生產(chǎn)監(jiān)督管理具有一定的推動(dòng)作用。

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