一、应用背景
现代制造业生产设备繁多，生产车间广阔，生产工人数量多，如何实现生产工程的安全管理，进一步提高生产效率，突破生产瓶颈，同时实现对员工的智能化管理及生产设备的维护，是现代制造业面临的难题。
为此有必要为工厂/化工厂提供一套集人员设备定位管理的UWB高精度定位系统。
二、适用行业
UWB高精度定位技术应用于工厂、仓储物资、石油与天然气、化工、钢铁制造等高危环境。
三、工厂人员定位方案介绍
通过在生产车间部署基于UWB技术的定位设备，并为工作人员及相关生产设备配置标签卡（具有唯一ID），标签卡接收基站下发信号，通过接收信号时间差，利用UWB定位TDOA算法实现定位功能，结合视频联动等技术，实现对生产车间的智能化管理。
系统由应用层、解算层、传输层和设备层（定位基站和定位标签）构成，传输层主干网通信方式采用无线主干网（现场不方便布线），基于无线主干网的系统架构，下图1所示。
基于无线主干网的系统架构
1、系统性能指标
下文将详细介绍系统的各项性能指标。
2、定位准确度、精度
所谓定位准确度是，空间实体位置信息（通常为坐标）与其真实位置之间的接近程度，本系统中通俗讲就是系统定位引擎计算出来的标签位置与标签真实位置之间的偏差，系统2维定位准确度为10cm。
2维定位精度即定位系统输出定位标签坐标值的方差，系统2维定位的3σ精度（3σ精度即最多有0.3%的测量结果超过该精度）为0.3m。
3、基站性能指标
本次系统定位设备采用两类基站，其中通信定位基站主要功能如下：
1) 现场人员精确定位；
2) 接收定位基站的原始数据；
3) 与WIFI之间的数据传输；
4) 小区时间同步；
5) 定位标签卡的接入调度。
定位基站主要功能如下：
1）工厂人员精确定位；
2）进行通信功能，将定位标签卡与自身的原始数据发送给通信定位基站。
基站外形如图2、图3所示。
表1为两类基站性能指标。
表1 基站性能指标
| 基站类型 |
通信定位基站（定向室内WIFI工业型） |
定位基站（定向室内电池型） |
| 定位精度（m） |
0.3 |
0.3 |
| 覆盖范围（m） |
200 |
100 |
| 数据传输 |
有线/无线 |
无线 |
| 供电方式 |
220V |
电池 |
| 外形尺寸（mm） |
224*224*107 |
160*110*60 |
| 产品重量 |
2.9kg |
1.8kg |
| 工作温度 |
-20℃~65℃ |
-20℃~65℃ |
| 存储温度 |
-40℃~80℃ |
-40℃~80℃ |
| 工作湿度/无凝结 |
0~95% |
0~95% |
| 防护等级 |
IP67 |
IP67 |
4、标签卡性能指标
本次定位采用工牌型标签卡，如图4所示。
具体性能指标，如表2所示。
表2 工牌型标签卡性能指标
| 型号 |
EH100601A04 |
| 电池续航时间 |
1月（1Hz刷新频率） |
| 充电时间 |
6小时 |
| 充电接口 |
USB |
| 电池种类 |
充电锂电池 |
| 防护等级 |
IP54 |
| 工作温度 |
0℃~55℃ |
| 存储温度 |
-40℃~80℃ |
| 外形尺寸 |
85×56×4.6mm |
| 按键报警 |
有 |
| 远程呼叫 |
有 |
| 低电量提示 |
有 |
| 集成RFID/IC卡 |
有（可以作为饭卡、门禁卡等一卡通系统所需的ID卡，实现带精确定位功能的一卡通） |
四、工厂人员定位基本功能
1、电子围栏
通过管理软件（定位系统）将现场划分各个区域并添加各个区域的进出权限（对接资证系统），只有获得进出许可的人员在规定的时间内才能进入，对于没有进出许可或者超过进出时间的人员进去该区域，现场声光报警（定位标签卡），中控室（管理软件）同时报警提醒管理人员。
2、自动考勤
软件自动考勤，提高考勤效率及员工工作效率。
工厂人员定位可自动生成某个时间段的考勤报表，通过姓名和卡号、工号可以进行查询、导出个人的考勤记录。也可以通过定位区域内人员工种类型、部门类型等查询、导出团体的考勤记录。通过图表的方式直观查看出勤率和出勤人数。
3、物资管理
通过物资管理，提高物资的利用效率。
通过工厂人员定位管理软件对重要物资设置权限监管，只允许有权限人员搬离物资，若无权限人员搬离物资，系统将会自动报警、摄像拍照并通知管理人员。
4、自动巡检
巡检区域自动报修；通过精确定位、人脸识别，解决人员现场到位问题杜绝漏检、假资料；每个巡检点的检查都可以调阅检查依据、检查方法、注意事项、标准化图例，检查不再凭经验、凭记忆，有依据有方法；问题发现及整改完成时的照片对比，进程状态可视化，整改状态一目了然，落实可视化闭环管理；为合理化建议点赞, 积累最佳作业实践，通过员工参与，推进持续改进。
5、实时显示
工厂人员定位可通过平面、立体和列表三种视图方式实时显示定位区域内不同类型人员（标签）的实时位置，方便监管人员随时了解定位区域内不同类型人员（标签）的实时状态，可以分区域统计人数。
6、轨迹回放
工厂人员定位软件会自动保存定位区域内不同类型人员的运动轨迹，监管人员可以通过姓名或卡号查看人员在某个时间段内的运动轨迹，运动轨迹数据保存时长（自动保存多少天的数据）可根据客户需求定制。
7、呼叫求救
当生产车间发生灾情或其他异常情况时，监管人员在工厂人员定位软件实时监控界面点击撤离指令后，通过鼠标选定需要撤离的区域，软件后台会向在该区域内的员工发送撤离指令，区域内员工携带的标签收到撤离指令后，通过声光报警提示人员紧急撤离危险区域。
如员工遇到紧急情况发生时，也可以长按标签中的“呼救”按键，及时发送求救信号，管理软件接收到求救信号后会弹出窗口提示监管人员及时进行处理。防止危险情况扩大化、严重化、不可估量化。
四、工厂人员定位系统预期效果
1、 减少人工考勤工作量，提高员工出勤率；
2、 提高物资、设备的利用效率，减少人工管理成本；
3、 特殊区域限制人员进出及人员滞留时间，实现安全管理；
4、 设备自动报修，杜绝漏检；
5、 实时显示人员动态信息，实现人员动态管理；
6、 及时响应特殊情况，保障员工安全。