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zngc_03_化工厂人员定位_具体实施
型号: PXF3588
现代制造业厂区面积大、人员数量多、物资设备也在不断增加，随着工业信息化技术的 发展，大型制造企业中对人员、车辆、物资的管理要求越来越细致。隧道、地下轨道交通、 矿井的建筑施工环境艰苦恶劣、事故多发、管理复杂，隧道施工、运营企业面临很大的管理 难题，需要一种能够高效、准确的人员安全管理系统。这些需求都需要高精度室内定位的支 持，在高精度室内定位领域，超宽带室内定位技术是近年来新兴一项全新的、与传统通信技 术有极大差异的通信无线新技术。它不需要使用传统通信体制中的载波，而是通过发送和接 收具有纳秒或微秒级以下的极窄脉冲来传输数据，从而具有 3.1~10.6GHz 量级的带宽。其特 点为信号穿透能力强、多径分辨能力强、系统安全性高。
目前，包括美国、日本、加拿大等在内的国家都在研究这项技术，在无线室内定位领域 具有良好的前景。
本系统的应用场景为智能制造工厂，煤矿隧道以及办公室环境，通过在场地搭建基站， 人员或物品携带标签，从而对人员或物品进行高精度的定位。
随着智能制造工业 4.0 的到来，传统的工厂也在向智能化和信息化迈进。利用工业互联各 项先进技术，提升在工艺优化、过程控制、产业链管理及安全生产等方面的智能管理水平。 在整个制造过程中，对人、机、料所在的精确位置也越来越重要，通过精准的位置数据分析， 来提高智慧工厂管理水平。
本系统采用 UWB 超宽带定位技术，通过在工厂部署定位基站，人员、车辆、物资佩戴定 位标签。这样标签和基站通过 UWB 脉冲信号进行通信，基站将标签的信息数据采集转发给定 位服务器，通过 TWR 定位算法精准定位人/车/物的实时位置，将精准的位置信息上传至上层 应用，进行人员的轨迹追踪，电子围栏管理，从而提高人员作业效率，协助改善工厂的物料 管理，优化工艺流程，提高智慧工厂管理水平。定位框架图如下：
随着我国经济迅速发展，地下空间建设更是日新月异。为确保隧道施工安全及运营管理， 需借助各先进的物联网技术改善隧道的生产环境，提高其风险抵御能力。目前隧道监测系统 一般包含隧道 LED 门禁系统、隧道视频监控系统、隧道人员定位系统、隧道应急电话系统、 隧道气体检测系统。
本系统可实现人员定位，采用无线脉冲 UWB 定位技术，在隧道内部署室外定位基站，向 进入隧道内的施工人员分发定位标签，能有效获取进入隧道洞口施工人员的时间信息、数量 信息、精准位置信息等。其中，工牌标签配有 SOS 按钮，工作人员遇到紧急情况可直接按下 呼救，确保安全。因隧道实际环境，采用一维定位，系统框架图如下：
办公室人员办公时，管理人员会因场地阻隔无法得到员工的具体位置，难以调控。展馆 在布展期间，参展人员流动大，需要较多的安保人员维持现场秩序，但展馆规模宏大，安保 人员的位置不明，调度难度很大；且人员分散，部分人员工作效率低，不便管理。本系统通 过在办公室或展馆布置基站，人员佩戴工牌或手环，可实时查看人员位置，方便管理层实时 调度人员，提高工作效率。系统框架图如下：
◆系统理论工作框架
在布置完基站并利用上位机配置完毕后，标签先与每个基站进行测距，基站将测距信息 通过网线传输回解算引擎，解算引擎会依据配置的基站坐标信息以及测距信息进行坐标解算， 在解算完成之后，解算引擎会将坐标结果传输给软件进行界面显示、电子围栏功能实现等应 用。
◆系统构成
系统组装材料需要：基站、标签、运行解算引擎的 PC 电脑，以及搭建环境需要的网线、 支架、POE 交换机、路由器组成。
可选两款基站：D-CEI-N-A（室内吸顶基站）以及 D-CEI-W-A（室外防爆基站）。七种标签：D-Watch（人员手环标签）、D-Watch-PA（带 PA 人员手环标签）、D-PER（人员
工牌标签）、D-PER（带 PA 人员工牌标签）、D-Robot-PA（带 PA 机器人标签）、D-Asset-K（物 体资产标签）、D-ASSET-B（物体资产标签）。
采用同时进行 TWR 测距的方案，标签容纳量比一般的 TWR 测距定位系统要多得多。系 统采用 POE 供电，定位稳定且精度高，15ms 可完成一个标签的定位。
内容较多，见文件“LinkPro 定位系统 API 说明 V2.0”，此文档为系统 API 指引，供用户 参考。
硬件：
本系统可选两种基站：D-CEI-N-A（室内吸顶基站）以及 D-CEI-W-A（室外防爆基站）。 可选七种标签：D-Watch（人员手环标签）、D-Watch-PA（带 PA 人员手环标签）、D-PER
（人员工牌标签）、D-PER-PA（带 PA 人员工牌标签）、D-Robot-PA（带 PA 机器人标签）、
D-Asset-K（物体资产标签）、D-ASSET-B（物体资产标签）。
实物图：
功能简介：
● UWB 通信速率为 6M8，稳定通信范围为 18m。
● 可使用 POE、串口 USB 或 12V 电源供电（注意采用一种方式进行供电即可，不建议 采用多种方式供电）。
● 使用网口通信（RJ45），预留 WIFI 通信（即将开放，敬请期待）。
● 基站运行指示灯：蓝灯快闪指示正在网络连接初始化，蓝灯慢闪为系统工作正常。
实物图（以 POE 供电为例）：
功能简介：
● UWB 通信速率为 6M8，稳定通信范围为 150m。
● 使用防水外壳和防水棒状玻璃天线。
● 定位精度可达±15cm。
● 系统标签容纳量取决于标签定位频率，在标签定位频率为 10Hz 情况下，单个区域可 稳定容纳 4~5 个标签，如果标签数量增加，每个标签的实际定位频率会降低一些（20 个标签 时，部分标签定位频率会降为约 5Hz）。在标签定位频率为 1Hz 情况下，单个区域可稳定容纳 40~50 个标签。
● 使用 POE 供电。
● 使用网口通信（RJ45）,预留 WIFI、4G 通信方式（即将开放，敬请期待）
● 功能开关：定位功能开关。
5.3 D-CEI-W-A-PA（室外防爆基站加大功率版）
实物图（以 POE 供电为例）：
功能简介：
● UWB 通信速率为 6M8，稳定通信范围为 500m。
● 使用防水外壳和防水棒状玻璃天线。
● 定位精度可达±15cm。
● 系统标签容纳量取决于标签定位频率，在标签定位频率为 10Hz 情况下，单个区域可 稳定容纳 4~5 个标签，如果标签数量增加，每个标签的实际定位频率会降低一些（20 个标签 时，部分标签定位频率会降为约 5Hz）。在标签定位频率为 1Hz 情况下，单个区域可稳定容纳 40~50 个标签。
● 使用 POE 供电。
● 使用网口通信（RJ45）,预留 WIFI、4G 通信方式（即将开放，敬请期待）
实物图：
功能简介：
● SOS 紧急报警按键；内置蜂鸣器。
● 二维定位精度可达±15cm，通讯距离：15 米
● ABS 材料的外壳，耐摔耐刮，防水防尘，重量约为 26 克。
● 内置 300mAh 可充电锂电池，2 小时充满电，无需工作时自动休眠。1Hz 动态刷新频率 下每天工作 8 小时可工作 6 天。
● 可配置工作刷新频率范围（默认 10hz）：0.1Hz~20Hz 。
实物图：
功能简介：
● SOS 紧急报警按键；内置蜂鸣器。
● 二维定位精度可达±15cm，通讯距离：200 米
● ABS 材料的外壳，耐摔耐刮，防水防尘，重量约为 26 克。
● 内置 300mAh 可充电锂电池，2 小时充满电，无需工作时自动休眠。1Hz 动态刷新频率 下每天工作 8 小时可工作 5 天。
● 可配置工作刷新频率范围（默认 10hz）：0.1Hz~20Hz 。
● ABS 材料的外壳，耐摔耐刮，防水防尘，重量约为 63 克。
● 内置 1000mAh 可充电锂电池，Type-C 接口 5 小时充满电，无需工作时自动休眠，1Hz 动态刷新频率下每天工作 8 小时可工作 30 天。
● 可配置工作刷新频率范围（默认 10hz）：0.1Hz~20Hz 。
● SOS 紧急报警按键；内置蜂鸣器。
● 二维定位精度可达±15cm。通讯距离：200 米
● ABS 材料的外壳，耐摔耐刮，防水防尘，重量约为 63 克。
● 内置 1000mAh 可充电锂电池，Type-C 接口 5 小时充满电，无需工作时自动休眠，1Hz 动态刷新频率下每天工作 8 小时可工作 24 天。
● 可配置工作刷新频率范围（默认 10hz）：0.1Hz~20Hz 。
● 磁片门禁感应报警（可选）。
● 标签外部 5V 供电。
● 二维定位精度可达±15cm。通讯距离：200 米
● ABS 材料的外壳，耐摔耐刮，防水防尘，重量约为 35 克。
● 可配置工作刷新频率范围（默认 10hz）：0.1Hz~20Hz 。
实物图：
功能简介：
● 二维定位精度可达±15cm，通讯距离：15 米
● ABS 材料的外壳，耐摔耐刮，防水防尘，重量约为 50 克。
● 内置 300mAh 可充电锂电池，2 小时充满电，无需工作时自动休眠，1Hz 动态刷新频 率下每天工作 8 小时可工作 6 天。
● 可配置工作刷新频率范围（默认 10hz）：0.1Hz~20Hz。
● 二维定位精度可达±15cm，通讯距离：15 米。
● ABS 材料的外壳，耐摔耐刮，防水防尘，重量约为 50 克。
● 内置 2 节 7 号电池座（建议使用南孚 7 号 1.5V 碱性电池），无需工作时自动休眠。普 通 1.5V 碱性电池可正常使用 2 个月(实际时间根据电池材质决定)。
● 可配置工作刷新频率范围（默认 10hz）：0.1hz~20hz。
材料清单：基站，标签，网线，POE 交换机，路由器，PC 服务器，螺丝，锁墙支架（室 外基站用），POE 级联器（可选），光纤（可选），光纤交换机（可选），光纤收发器（可选）。
搭建定位系统所需的基站数量以及标签数量取决与用户的定位维度以及定位区域大小： 系统安装示意图如下。基站位置的选定建议用户参照 6.1 的说明进行摆放。
系统搭建需要将所有基站连接到 POE 交换机，路由器接交换机将所有基站连到同一个局 域网，然后 PC 端接入路由器运行我们的解算引擎。之后在软件对系统进行配置，就可以对基 站范围内工作的标签进行定位了。
为保证测距精度，基站间距离需大于 2 米，且推荐基站摆放为正方形或等边三角形，对 于长方形的基站摆放，长方形长度不能大于宽度的四倍。如下图示（图中的 0、1、2、3 均为 基站）：
在摆放基站的过程中，用户还需记录基站 ID 及基站对应的坐标信息，这是为后面的软件 配置准备的。基站位置的精确度对定位的精度影响很大，需要准确测量基站所在的位置的坐 标，最好精确到小数点后 3 位。
D-CEI-N-A（室内吸顶基站）安装参考示意图（POE 供电）：
基站与服务器的连接方式为网口通信。WIFI 通信以及 4G 通信即将开放，敬请期待。
支持 TCP 通信的基站有：D-CEI-N-A（室内吸顶基站）、D-CEI-W-A（室外防爆基站）
用户需将所有基站通过 WIFI 连接到同一个局域网，此时基站需要接入其他供电电源。其 中，室内吸顶基站可使用串口 USB 或 12V 电源供电，室外防爆基站可外接 AC 电源供电。
预留 WIFI 通信的基站有：D-CEI-N-A（室内吸顶基站）、D-CEI-W-A（室外防爆基站）。
即将开放，预留 4G 通信的基站为：D-CEI-W-A（室外防爆基站）。
对于 LinkPro 系统，我们不开放源码，但提供配置软件的 demo 以及软件 API 协议。用户 可以使用这个软件来了解配置基站的方式和调试定位效果。安装后打开 LinkPro 软件，软件首 先页面为“系统配置”页面。该页面还有 4 个子页面，其一般的作用为下图：
软件的配置对定位系统是很重要的，这里另起一个文件详细介绍软件配置，用户可查阅 文件“ LinkPro 定位系统软件配置说明 V2.0”来对系统进行配置。下面主要介绍该页面的其它 子页面功能。
6.3.1 模块参数设置 模块参数界面可以通过串口和网络连接来配置基站的相关参数。它们两者无法共同使用。 当使用串口配置时，将一个基站通过 B 型 USB 线连接到 PC 串口上，等待其指示灯快闪
后，可以搜索串口并打开串口。若提示“读取成功”，则会显示如下界面：
而如果是使用网络配置，则需要首先在“定位系统设置”界面中连接上服务器，然后选 择需要连接的基站来连接即可。连接成功后，会出现“读取成功”的提示，如下图：
下面对具体的参数配置进行说明，其中，最常用到的是网络设置中的“使用静态 IP”功 能。该功能的设置只能够通过串口进行配置。具体的参数更改说明如下表格：
|
名称 |
功能描述 |
注释 |
|
串口配置 |
连接串口后进行配置 |
室外基站未外露串口 |
|
串口号 |
搜到的串口列表，选择对应设备的串 口号 |
下拉框 |
|
波特率 |
选择该串口通讯的波特率。 |
默认为 115200 |
|
搜索串口 |
搜索电脑中当前连接驱动的串口 |
/ |
|
打开串口 |
打开用户选定的串口 |
/ |
|
基站 ID |
需要进行参数配置的基站 ID |
/ |
|
连接基站 |
连接用户选定的基站 |
/ |
|
读取配置 |
读取当前设备的配置 |
串口配置使用 |
|
写入配置 |
写入界面配置到当前设备 |
串口配置使用 |
|
读取网络配置 |
读取当前设备的配置 |
网络配置使用 |
|
写入网络配置 |
写入界面配置到当前设备 |
网络配置使用 |
|
IP |
设置基站的静态 IP |
根据实际网段来设置 |
|
子网掩码 |
设置基站的子网掩码 |
根据实际网段来设置 |
|
网关 |
设置基站的网关 |
根据实际网段来设置 |
|
使用静态 IP |
勾选后使用静态 IP 配置 |
/ |
|
网络信息配置 |
静态 IP 设置好之后需要点击网络信 息配置 |
/ |
|
模块 ID |
当前设备 ID |
/ |
|
模块功能 |
功能为基站或标签 |
标签是 PG 类型标签才适用 |
|
接收延时 |
天线延时参数 |
影响测距精度 |
|
通信信道 |
UWB 通信参数 |
默认为通道 2 |
|
通信速率 |
UWB 通信速率 |
默认为 6M8 通信速率 |
|
使用默认配置 |
启用默认 UWB 通信功率配置 |
/ |
|
发射功率 |
UWB 发射信号功率参数 |
需要不勾选“使用默认配置” 才会采用该功率发送数据 |
|
开启基站 LED 灯 |
控制外部蓝色 LED 灯是否亮 |
当用户需要时可控制其开关 |
|
基站顺序 |
当前基站的顺序 |
详见定位系统设置界面说明 |
|
接收 Poll 后延时时间 |
/ |
开发调试用，用户无需设置 |
|
延时发送 Resp 基数 |
/ |
开发调试用，用户无需设置 |
|
Resp 等待时间 |
/ |
开发调试用，用户无需设置 |
|
延时基数 |
/ |
开发调试用，用户无需设置 |
|
延时分母 |
/ |
开发调试用，用户无需设置 |
|
等待第一个 Resp 超时 |
/ |
开发调试用，用户无需设置 |
该页面主要用于配置基站的 4G 联网云 IP 和端口，以实现数据透传。目前只是引出这个 功能，其它功能有待添加。另外，添加了命令行的输入窗口，可以根据对应格式输入指令来 配置 4G 参数。其配置方式只能为串口，成功打开对应串口后还需要“进入配置模式”，才可 以对其参数进行读写。成功进入配置模式界面如下图所示：
|
名称 |
功能描述 |
注释 |
|
进入配置模式 |
使模块退出工作模式，进入配置模式 |
要先进入配置模式才可以读 写配置 |
|
退出配置模式 |
使模块退出配置模式，进入工作模式 |
必须退出配置模式才可以正 常工作 |
|
读取配置 |
读取模块的参数 |
/ |
|
写入配置 |
写入模块的参数 |
/ |
|
4G 模块联网 IP |
该 IP 为该 4G 基站联网 IP |
/ |
|
4G 模块联网端口 |
该端口号为 4G 基站联网端口号 |
/ |
该页面用于配置 LEPro 和 LinkPro 的联网参数和使用时候的参数。如果需要配置 LEPro， 必须首先连接服务器成功。否则，只能够配置 LinkPro 参数，也就是 Control 参数。
在连接服务器后，点击“读取配置”，读取成功后界面如下图：
其主要的配置信息如下表所示：
|
名称 |
功能描述 |
注释 |
|
定位解算端 |
选择定位解算在 LEPro 还是应用 软件（LinkPro） |
推荐在 LEPro 端解算 |
|
联网方式 |
选择 LEPro 对应不同基站联网方 式的工作模式 |
目前为 TCP 和 4G |
|
计算标签平均高度 |
设置计算时候标签的平均高度 |
当系统配置基站之间存在高 度差才会使用该参数 |
|
LEPro 窗口显示测距信息 |
选择是否让 LEPro 定位时显示具 体的标签测距信息 |
默认不显示 |
|
Control 端口号 |
LEPro 的 Control 端 TCP 端口 |
默认为 3334 |
|
Data 端口号 |
LEPro 的 Data 端 TCP 端口 |
默认为 3335 |
|
由系统获取到的 IP 网段搜 索基站 |
勾选则 LEPro 会使用获取到的本 机 IP 来搜索基站 |
默认使用该功能 |
|
要搜索 IP 的网段 |
LEPro 使用该网段来搜索基站 |
只有当不使用“由系统获取到 的 IP 网段搜索基站”功能才 |
|
会生效 |
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|
4G 端口号 |
LEPro 连接 4G 网络透传端口 |
默认为 3336 |
|
要连接的 Control 端口号 |
应用端要连接的 Control 端口 |
默认为 3334，可不连接服务器 设置 |
|
要连接的 Data 端口号 |
应用端要连接的 Data 端口 |
默认为 3335，可不连接服务器 设置 |
在完成所有基站的配置并开始定位后，可以点击软件的“定位显示”界面，如下：
功能说明如下：
|
名称 |
功能描述 |
注释 |
|
测距圆显示 |
勾选后可显示基站测距信息画面 |
/ |
|
ID |
标签 ID 信息栏 |
/ |
|
x(m) |
标签 x 轴位置 |
/ |
|
y(m) |
标签 y 轴位置 |
/ |
|
z(m) |
标签 z 轴位置 |
暂不支持三维，显示为 0 |
|
X 轴偏移 |
地图 x 方向偏移量 |
默认为 0 |
|
Y 轴偏移 |
地图 y 方向偏移量 |
默认为 0 |
|
X 轴比例 |
地图 x 轴的大小比例 |
默认为 1 |
|
Y 轴比例 |
地图 y 轴的大小比例 |
默认为 1 |
|
显示标签 |
勾选即可显示标签，默认勾选 |
可显示标签信息 |
|
坐标轴比例 |
基站所在坐标轴比例系数 |
默认为 3 |
|
X 轴原点 |
基站坐标轴原点 X 位置 |
默认为 50 |
|
Y 轴原点 |
基站坐标轴原点 Y 位置 |
默认为 50 |
|
显示基站 |
勾选即可显示基站位置 |
默认勾选 |
|
显示坐标轴 |
勾选即可显示坐标轴 |
默认不勾选 |
|
载入地图 |
点击即可载入用户本地地图 |
/ |
|
保存地图 |
保存界面地图的参数设置及图片 |
/ |
|
打开地图 |
打开之前保存过的地图 |
/ |
|
清除地图 |
清除此时界面的地图图片 |
/ |
|
轨迹显示 |
显示及清除轨迹 |
/ |
|
电子围栏 |
设定/取消电子围栏功能 |
电子围栏区域内不报警，区域 外报警，最好在缩放比例为 1 时设定此功能 |
显示界面的地图可通过鼠标轮盘进行放大、缩小、移动的操作。
在后台配置界面包括“标签信息绑定”及“轨迹回放”两个子页面。在“标签信息绑定” 页面，可以自定义标签编号和名称。标签信息绑定界面如图：
在“标签信息绑定界面”，TagID 栏是硬件标签的固定 ID，用户不可修改；TagNumber 为 标签号码，输入为整数有效；TagName 为标签姓名，输入字符即可。每次更改完后需要点击 确认更改才可以让更改生效。而更改的时候，若标签号码留空，则会自动补上-1；若此时标签 姓名留空，则认为标签没有姓名。
删除数据则会把历史记录的标签定位数据都删除。由于在定位的时候，系统会不断记录 数据到数据库中，会导致数据库越来越大。使用删除数据，可以有效的减少数据库的容量。
史轨迹回放的不同速度播放功能。可以通过进度条左右两端的按钮来改变速度。 为了减少内存的消耗，尤其是获取到的历史定位数据和地图信息一般来说消耗内存较大。
所以提供一个重置按钮来让用户在不使用该历史数据后释放这些缓存。
◆ 基站摆放注意事项请参照 6.1 节
◆ 在使用网口通信时，需要将所有基站通过网线连接到同一局域网当中，然后 PC 服务器端 也连接到这个局域网中，这样才可以通过软件对基站的进行参数配置，控制基站的定位功 能的起止，获取到标签的位置信息等。
◆ 基站与交换机相连时，先将交换机接入路由器，之后再将基站接入交换机！
◆ 软件的配置对定位系统是很重要的，用户可查阅文件 “LinkPro 定位系统软件配置说明 V2.0”对系统进行配置。
◆ “LinkPro 定位系统 API 说明 V2.0”文档为系统 API 指引，供用户对接数据协议。
LinkPro 定位系统提供限期质保，质保期间因产品本身品质问题，设计缺陷等原因造成的 不能正常使用的，我们将免费进行售后维护。
■ 保固期：自出售起一年。
产品在质保期内，属于质保条件范围内的，我们将免费进行维修或者更换。
■本产品质保及售后只限在中国大陆境内；
■由于运输途中造成的产品开箱无法正常使用；
■产品本身元器件损坏造成的无法正常工作；
■产品设计缺陷造成无法正常使用；
产品在使用过程中请注意以下条件范围内，我们将不提供无偿售后和质保。
■未正确按照说明书安装产品，造成产品损坏；
■在不适合的环境和条件下使用本产品，造成产品损坏；
■因不产品说明书规范操作导致产品的损坏；
■未经本公司允许，擅自拆解或维修产品；
■自然灾害，火灾等不可抗拒的外界力造成的产品损坏。
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