UWB定位，用於工廠人員物資定位的應用分析

為什麼要對工廠人員進行精準定位？

工廠企業規模不斷擴大，動輒幾千畝的生產廠區對於傳統的管理方式是一種挑戰，尤其是電力、煉油化工企業屬於高溫、高壓、易燃、易爆、有毒的危險行業，加之具有生產裝置大型化、密集化、生產工藝複雜、生產過程緊密耦合等特點，與其他工業部門相比具有更大的危險性。如何加強管控，降低危險事故發生的概率，一直是生產中的關鍵性問題。那麼諸如電力、煉油化工企業管控的痛點在哪裡呢？

一、物資管理難

工廠物資設備比較多，人工管理起來非常麻煩，對於大型企業，倉庫也不止一個，企業經常會出現物資設備丟失、損壞等情況。

二、人員管理難

對於大型企業幾百甚至幾千人員同時在廠區進行生產活動，企業若無法精準掌握人員的實際位置，到崗時間等數據，生產及管控效率很難提高。

三、難巡檢

1、巡檢到位確認方式不科學，易被修改且無電子化管理；

2、巡檢過程中，漏檢、錯檢時有發生；

3、紙面作業繁雜耗時，記錄難以辨認，且數據無法有效分析；

4、難以對歷史記錄進行追溯和審核；

5、難以在巡檢中實現預測性維護，進而對具有潛在問題的設備或狀況制定特殊的應對策略。

現有的幾種定位技術在工廠定位應用中綜合比較：

隨著智慧工廠時代的到來，在人員安全問題較為重要的行業，比如礦井、化工廠、發電廠等危險品生產企業里，為了避免人員安全事故的出現，各家企業都逐步裝備了人員定位系統。對於人員的定位技術可謂是種類繁多，但是各技術之間還是有不小的差別。在室外可以利用GPS對人員進行定位，但是在室內GPS信號由於建築物的遮擋、鋼筋水泥對信號的干擾、定位精度不高等因素使其無法正常使用。下面我們來看一下常用技術的優劣勢對比：

1、WI-FI技術

Wi-Fi定位應用採用在區域內安置無線基站，根據待定位 Wi-Fi 設備的信號特徵，結合無線基站的拓撲結構，綜合確定待定位 Wi-Fi 設備的坐標。Wi-Fi 定位技術便於利用現有的無線設備實現定位功能，但由於 Wi-Fi 的安全性較差，功耗較高，頻譜資源已趨近飽和，因此，不利於終端設備的長期攜帶和大規模應用。

2、射頻識別（RFID）技術

它是利用電磁感應原理，通過無線激發近距離無線標籤，實現信息讀取的技術。射頻識別距離從幾厘米到十幾米。RFID 用於人員定位的典型應用來自人員考勤系統的拓展，主要進行人員是否存在於某個區域的辨識，不能做到實時跟蹤，並且定位應用還沒有標準的網路體系，因此，不適用於大型設備的巡檢，人員安全的確認等用途。

3、UWB技術

UWB(Ultra Wideband)是一種無載波通信技術，利用納秒至微秒級的非正弦波窄脈衝傳輸數據，通常利用TDoA（到達時間差）和ToF（時間到達）演算法實現人員或物品位置的信息。此外，對所需定位的物品或人員UWB技術需要鋪設基站和佩戴定位標籤。UWB信號的輻射非常低，通常只有手機輻射的千分之一，因此在工業上應用時，其不存在對其他儀器儀錶的干擾問題。

我們可以看到就現有技術而言，由於考慮到工業應用的嚴謹性，無論是從定位精度、安全性、抗干擾、功耗等角度來分析，UWB無疑是最理想的工廠人員定位技術之一。

定位原理：

人員或者物資佩戴的定位標籤發射脈衝，脈衝被定位基站接收後將數據通過有線或者無線發送回定位引擎軟體，定位引擎軟體通過一系列複雜的運算最終計算出定位標籤的實時位置數據。

例如UWB-TDOA定位原理，是採用TDOA（到達時間差原理），利用UWB技術測得定位標籤相對於兩個不同定位基站之間無線電信號傳播的時間差，從而得出定位標籤相對於四組定位基站的距離差。