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脉冲超宽带UWB室内高精度定位技术变电站作业安全管理中的应用
中海达定位技术有限公司编制
2015年5月7日星期四
脉冲超宽带室内定位技术简介
室内定位技术主要分为两大类:一类是以无线局域网(WLAN)、射频标签(RFID)、紫蜂(Zigbee)、蓝牙(Bluetooth)、超宽带(UWB)为代表的局域室内定位技术;另一类是以A-GPS、伪卫星(Pseudolite)、地面数字通信及广播网络为代表的广域室内定位技术。国际上ibeacon定位系统和Ubisense定位系统都已达到亚米级定位精度。
超宽带技术是一种全新的、与传统通信技术有极大差异的通信新技术。它不需要使用传统通信体制中的载波,是通过发送和接收具有纳秒或纳秒级以下的极窄脉冲来传输数据定位的。该纳秒或纳秒级以下的极窄脉冲具有GHz量级的带宽(GHz千兆赫兹的简写,是超高频(UHF)和微波信号的频率指示单位)。超宽带可用于室内精确定位,例如战场士兵的位置发现、消防人员的位置发现,机器人运动跟踪等。
超宽带系统与传统的窄带系统相比,具有穿透力强、功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点。因此,超宽带技术可以应用于室内静止或者移动物体以及人的定位跟踪与导航,且能提供十分精确的定位精度。
应用背景
作为国家能源战略布局的重要组成部分和能源产业链的重要环节,电网是国家能源资源优化配置载体,其中各地的超高压变电站又是电网系统的核心组成部分,其安全生产关系着整个电网运行的安全和效率。超高压变电站的日常巡检需要实时定位、视频监控联动、安全报警、求助系统、历史巡更查询、工作考核等需求。
基于人为因素的变电站安全隐患主要表现在:①变电站现场巡视不到位。变电站现场巡视及设备巡视是变电站运行管理工作的一个重要组成部分,它是检查设备运行状况、掌握设备运行参数、了解
设备运行环境、确保电网安全运行必不可少的基础工作。但少数人员认为现在的自动化程度非常高而过分地依赖于监控系统,造成巡视不到位或正常巡视次数无法保证。由于变电站的一些异常情况无法
用电气量监测和用电信号传到监控系统,如地基下陷、瓷瓶裂纹、螺丝松动、金具锈蚀、变压器或开关漏油、全密封设备漏气等,如果思想松懈、忽视巡视的重要性、或者巡视不到位等,便无法及时发现
这些缺陷,为设备的安全正常运行埋下隐患。
②对进入工作区域的人员监护监控不力。值班及作业人员进入变电站区域后,监控中心无法实时跟踪工作人员的当前状态,特别是人员当前位置、移动路线、移动趋势、停留时间等无法定量监控,对巡视不到位的现象无法及时提醒和纠正,对作业人员靠近或误入危险区域时也无法及时发现和提醒制止,对监护缺位的现象无法监督管理,极易发生安全事故。
③误入危险区域。变电站的检修、试验、操作、正常和特殊巡视等作业内容要求作业人员时常进入变电站内的划定区域和既定目标并实施作业,受业务技能、精神状态、外部环境等因素的影响,作业人员可能会靠近或误入某些危险区域、误碰某些带电设备、或者操作本不该操作的设备,从而造成人身事故、设备事故、或生产运行事故。还有其他一些危险现象不再一一列举。
安全管理系统构成与特点
基于当前先进的通信技术、网络技术、定位技术和软件技术,通过对进入变电站区域的人员或移动物体进行实时定位,新型变电站作业安全管理系统能够彻底解决上述问题,有效消除生产运行和检修维护过程中的安全隐患。新型变电站作业安全管理系统利用先进的技术
平台,能够对变电站现场工作人员和外来参观人员做到事先划定作业区域,实时监控记录活动情况,分析活动规律和趋势,遇有危险活动及时预警,事后统计分析,在防范安全事故发生的同时,大幅度提高整个变电站及电力公司的工作效率和管理水平。
新型变电站作业安全管理系统通过无线传感器网络实现精确定位,将定位信息在变电站平面图上进行实时显示,不同的工作组通过不同颜色的点进行标示,便于区分观察。工作人员的工作路线都将
记录在数据库中,并且实现路线动态回放,便于日后查询工作人员的工作情况。系统后台监控软件界面精美、专业,操作方便、快捷。变电站地理信息系统建模形象、逼真、直观,界面美观,方面使用。
后台系统实时展示移动目标当前位置,并在变电站地理位置图上标示,跟踪目标移动轨迹。
检测报警设备。通过无线传感器网络对变电站高压带电区域进行移动物体的探测,当探测到危险区域或禁入区域内有移动物体闯入时,发出声光报警,并关联视频系统,自动切换摄像镜头画面定位到报警区域并记录存储,使实时记录图像与实时监控数据相匹配。这样,就可以有效杜绝一般工作人员或外来人员误闯危险带电区域、造成停
电或人员伤亡事故的现象。
与传感网络、检测设备协同互动的高分辨率、可动态调节跟踪的视频设备。采用高分辨率、高灵敏度、可动态调节