智能人員定位系統在海上平臺的應用

張庚新，齊樹毅，王環環(海洋石油工程股份有限公司，天津 300451)

0 引言

在科技興企的當今社會，人員安全和安全生產是首要的條件，尤其是在海洋石油平臺，因其特殊的環境和作業空間，采用新技術方法，建設以人員安全為先的智能安全管理系統，才能為企業發展提供保障。本文結合海洋石油平臺項目的陸上建造和海上生產的案例，對智能人員定位系統進行介紹，對建造施工和生產維修的人員人身安全、生產安全等進行有效及時地監測，對危險情況能夠及時進行通訊并在第一時間保證人員生命安全，做到提前預警，安全生產。

1 系統概述

智能人員定位系統采用2.4G低功耗無線自組網綜合定位技術，實現系統的無線自組網通訊及定位；系統通過單點或多點定位的定位算法來確定人員的實時位置信息；并通過4G通訊網絡(或本地以太網網絡)，將位置數據傳輸于后臺數據交互中心。智能人員定位系統實施后實現的主要功能為：人員實時定位跟蹤、行動軌跡回放、人員一鍵求助報警、考勤統計、門禁等功能；同時保留與其他信息化系統對接的接口，便于擴容和優化，逐步實現智慧安全綜合管理平臺功能，有效提升企業的管理效率。

2 系統方案

海上平臺智能人員定位系統使用場景分兩個階段：陸地建造期間和海上生產期間。

2.1 陸地建造期間

在平臺組塊三層生產甲板布置智能人員定位基站，同時在最下層甲板至地面樓梯口布置安全閘機(用于門禁和人員計數)，安全閘機要考慮夜間無卡人員翻越閘機登上甲板(可安裝光柵、紅外攝像等設備接入系統進行報警處理)，另外在三公里外辦公區域監控室布置智能人員定位服務器(考慮用 4G無線網關方式)。

根據陸地建造期間智能人員定位安全管理系統要求設計，系統由安裝于平臺的35臺全無線定位基站和5臺4G無線數據網關，以及一臺安裝于辦公區域的智能人員定位系統服務器組成，并把用于管理進出平臺的安全閘機和防止翻越閘機的紅外探測器接入智能人員定位管理系統，達到對現場施工人員的安全管控。

數據網關布點以最少的點數覆蓋全部區域為原則，定位器布點以生產區三層半甲板為主，加上生活樓頂直升機甲板，以及生活樓外部上下樓梯定位，要實現各甲板人行道可查看人員在人行道的大概位置，生活樓和機修間、油漆間、實驗室、中控室、設備控制間、電池間、儲藏室和其他電氣房間等室內位置可查看人員是否存在的出入情況。

2.2 海上生產期間

平臺海上生產期間仍然利用在三層生產甲板布置的智能人員定位基站，而智能人員定位服務器則安裝在平臺中控室實時監控智能人員定位和安全動向。

海上生產期間智能人員定位安全管理系統要求，系統由安裝于平臺的35臺全無線定位基站和6 臺4G無線數據網關，以及一臺安裝于辦公區域的智能人員定位系統服務器組成，達到對現場施工人員的安全管控，系統基站布置與陸地建造期間基本相同，系統架構如圖1所示。

圖1 系統架構

2.3 海上平臺智能人員定位系統性能

在海上石油平臺項目中，智能人員定位系統采用 zigbee 全網低功耗技術，無線自組網技術實現信號全覆蓋，不對平臺通訊安全產生任何影響。

微功耗多功能系統：系統采用 2.4G 全網低功耗技術，實現人員標簽及定位設備的電池化，靈活布設于各區域；全防爆設計；實現全平臺人員的實時定位、軌跡跟蹤、實時考勤、電子圍欄、一鍵呼救等管理功能，智能化告警管理功能，對人員超時、滯留、竄崗、禁區、呼救等智能上報和智能提醒，可進行相應參數設置，針對自身系統建設要求，進行靈活設置。

智能網關采用12-24V 寬電壓供電設計，可靈活布置；防爆等級： ExibIICT6；支持云端存管理：默認采用阿里云(支持企業私有云或是其他云端存儲)，系統運行安全、可靠，存儲和歷史數據存儲可控，保存安全，客戶可自行設置權限分級管理，無權限人員無權登錄系統；同時，可根據企業要求，進行本地局域網系統獨立存儲運行，實現本地化管理。

人員卡充電設計，單次充電使用約20天左右時間，發送頻率≤2秒/次，防爆等級：xibIICT6，帶SOS一鍵呼救功能，軟件后臺低電量報警提示功能，無電時，卡面上LED閃爍提示及后臺智能提醒功能，電量標準可設置，默認電量低于 30%時軟件后臺智能提醒或是信息推送給相關負責人；可內置 IC/ID功能，與門禁結合實現一卡通功能。

實時定位設備：全電池型設計，電池可更換，單次使用5～8 年左右更換一次電池即可，防爆等級：ExibIICT6；大容量：系統可支持2萬以上標簽容量，支持大型系統運用和智能管理；自動系統：可支持指紋、人臉、IC、ID 的集成，自動識別人員卡，實名考勤和實名位置顯示，當人員經過相應的定位設備后，自動上傳標簽信號，進行人員分布實時管控；開放型數據接口：支持多種第三方軟件的數據對接和共享，支持后期多種功能擴展，或滿足后期擴展功能要求。

3 系統功能

智能人員定位系統功能如圖2所示。智能人員定位系統通過位置分析處理，可以實現高精度室內實時位置定位，系統抗干擾能力強，充分考慮一維隧道、二維平面、三維空間的多種定位處理方式，能方便靈活地調整自組網方案，實現多種模式下的定位網絡建設，系統為全實時系統，實時上傳隧道內的人員位置信息進行后臺數據交互處理。可結合多種定位算法，軟件穩定性高，支持大于2 萬個定位標簽同時在線的大容量設計。系統具有全實時高精度特點，可對全隧道區域及各層甲板無線信號全覆蓋。另外支持 2D/3D 電子地圖顯示、云端系統/本地系統管理、APP 手機端管理、多級管理模式(總控室—分控室—工段等多級聯動管理)和個性化定制，支持第三方平臺對接。

圖2 智能人員定位系統功能

實時定位能夠對監控區域內已佩帶定位標簽的人員進行實時位置定位，人員消失自動記憶并報警提示[1,2]。在監控端可進行分級管理，支持本地存儲及云端存儲方式，可實時查詢。

智能檢測報警功能，可分別根據不同的需要進行設置，對超員、滯留、禁區、缺員、超時、圍欄等進行實時告警管理[2]。可對人員卡電量低、人員卡通訊異常、定位器電量低、定位器通訊異常、網關通訊異常等進行智能實時告警提示。

二道門管控硬件設備及相關的軟件智能化管控功能，可有效管控人員的進出考勤記錄；通過對各個平臺施工區域的門禁管理，數據統計分析，以提供基礎管理數據來幫助管理者有序地管理現場。對于外來人員管理模塊與八大作業證管理模塊進行有效聯動，有效保證施工人員的安全和施工工程的進行。

電子圍欄對違規進入進行實時監管，系統實時與電子圍欄聯動并進行相應的告警提示。智化巡檢管理模塊通過與手續防爆智能終端設備進行互聯使用，可有效實現企業對巡檢工作的管理，實現巡檢人員的全程記錄和存檔。

4 結語

目前本系統在海上油田已經應用，滿足人員安全生產需求，在今后的科技進步中我們將結合現場需求進一步進行更新優化。