ZigBee Plus三维立体按需精准人员定位介绍视频+讲座

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基于ZigBee Plus三维立体按需精准定位的业安全生产信息化管理系统

1. 需求及要求

1.1. 避免行业存在的问题

很多危化企业忙于满足政策，忙于应对检查，解决了有无问题，但“实用”不起来，造成建用两张皮，不但没解决安全问题，还增加了安全隐患，只得重新建设。行业普遍存在的具体问题如下：

1) 不准确

位置和人数：定位不准，判断不准，报警不准。位置飘忽不定，分不清里外、分不清上下，搞不清人到底在哪，搞不清现场到底有多少人。

报警：误报多、错报多，报警经常被关掉。

欺骗性强：定位精度等技术指标达到了，但定位效果违背常识，让人不相信是人走的路。

2) 不稳定

受制于现场环境，蓝牙信号和UWB信号容易被遮挡、被干扰，被屏蔽，定位不稳定。

受制于自然环境如台风、暴雨、大雨、风沙，蓝牙信标易被覆盖、淹没、损毁，定位更不准。

3) 不可靠

充电标识卡：经常没电、漏充电，易误触报警，不能双向报警，易损，年返修高达30%。

蓝牙信标：不能实时在线管理，无法及时发现问题和有效维护，易损，年损高达10%-30%。

4) 没有用

不敢对接视频和广播，不敢与业务结合，业务也不敢用，只能自娱自乐，成了摆设。

5) 不实用

用户自主性差：用户不能自主根据现场变化和业务需求移动、增减、调整信标和基站，不能自由增加标识卡。

实际使用寿命短：蓝牙定位2-3年后就没有维护价值，与理论寿命差距太大！

6) 不好用

连带责任大：定位不好用，全厂上下无人不知无人不晓，影响个人前途，影响公司信誉。

毁人害企，害人害己：企业应付政策，上行下效，形成互相应付的文化。

1.2. 切实保障企业持续安全发展

危化企业在满足政策的同时更注重实用，建了就要用，建用一张皮。切实落实“以人为本”、“以用为本”的安全生产信息化管理理念，把安全生产信息化建设与公司管理体系“深度融合”，把安全生产信息化建设与日常工作“紧密结合”，避免建用“两张皮”，切实提高效率、提高效益、提高安全，让安全管控更智能，让生产更高效。

危化企业需要定位准确，判断准确，报警准确，能和企业安全生产管理业务紧密结合，便于维护，便于使用，便于管理，使用寿命长的产品。

1.2.1. 与企业日常工作紧密结合

企业生产现场普遍存在三难管：

1）人员进出现场难管

对于非法进入工业生产现场的人员难发现、难防止、难制止。

2）人员日常活动难管

人员活动情况不能准确、全面、实时掌握，导致

l 无法有效对工作人员的工作情况实时监管

l 无法有效对生产现场各类人员分类、分区、分片管理

l 无法有效判定到岗、串岗、脱岗

l 无法有效准确判定人员的受困遇险位置

l 无法有效确定、通知遇险人员避险

3）人员巡检难管

l 巡检到位确认方式不智能、不准确、不及时

l 巡检过程和路线无法有效监督

l 巡检结果无法有效监督和保障

安全生产信息化系统管理“与日常工作紧密结合”，按需定位，按需管理，用位置数据管理行为、用位置数据管理作业、用位置数据管理巡检，实现：

省力---提高巡检人员管理水平，巡检到位率达到98%

省心----提高生产安全性，日常行为正确率达到99%

省时----提高应急快速反应，正确到位应急率达到98%

1.2.2. 与企业管理体系深度融合

作为改进现有管理体系的抓手，不“为建而建”，以精准定位系统为基础，以安全生产信息化管理平台为核心，整合已有安全管理系统，对生产现场人、机、料、法、环五大要素进行实时、动态、智能管控和预警，有效防范风险、主动化解风险，实现智慧安全。

1.3. 切实落实国家安全政策

1.3.1. 落实“工业互联网+安全生产行动计划”

通过精准定位技术加强生产现场人员管控，分类统计出入生产区域企业人员、外来人员信息，精确显示生产区域内在线人员动态，第一时间掌握企业应急状态时涉险人员情况，提高应急救援效率，杜绝未经培训、未经批准人员进入生产区域，全面提升企业风险管控能力和精细化安全管理水平。

1.3.2. 落实《中华人民共和国安全生产法》

坚持以人为本，把保护人民生命安全摆在首位，预防为主，综合治理，落实生产经营单位主体责任，构建安全风险分级管控和隐患排查治理双重预防体系。

1.4. 实施基本要求

安全生产信息化管理系统要准确、稳定、可靠，具有国内先进水平，引领工业安全生产信息化管理行业。系统所采用的技术和设备符合国际标准、国家标准和业界标准，为系统的扩展升级、与其他系统互联互通提供良好的基础。保证建设完成的系统在向新的技术升级时，能保护已有的投资。

安全生产信息化管理系统要符合有关政府文件和政策要求。

2. 系统整体思路

u 与公司管理体系深度融合

安全生产信息化管理系统要“与公司管理体系深度融合”，不是游离于现有管理体系之外的专项工作，是改进现有管理体系的抓手，不能“为建而建” ，避免建用“两张皮”。以《企业安全生产标准化基本规范》为建设依据，以准、稳、狠的安然定位系统和专业、开放的安全生产信息化管理平台为核心，整合访客管理、出入口控制、地图、人脸识别、视频监控、巡更巡检、语音播报、环境监测、数据采集等各种管控技术，简单、稳定、可靠地建设对企业发展和安全有用、实用、好用的安全生产信息化管理系统，对生产现场按需定位、按需监控、按需监测，实时、动态、智能管控和预警，实现智慧安全，有效防范风险、主动化解风险，满足企业安全和生产管理需要和安监政策要求，助力实现智能网格化管理，是企业安全和生产管理的一项智能管控举措。

u 与日常工作紧密结合

安全生产信息化系统管理要“与日常工作紧密结合”， 赋予信息化建设工作以生命力，能持续。如风险管理要素的有效运行，目的是让员工树立风险的意识，掌握风险辨识的能力，实现对风险的管控，而不是满足于绘制出色彩斑斓的风险分布“四色图”或者编制出赏心悦目的风险清单。按需定位，按需管理，切实提高效率、提高效益、提高安全。定位是基础，用位置数据支持业务，位置数据主动参与到业务系统中，将位置数据与各个业务流程直接联系，用位置数据管理行为、用位置数据管理作业、用位置数据管理巡检，形成基于精准定位的风控管理、基于精准定位的作业管理、基于精准定位的巡检管理。

2.1. 有用

2.1.1. 满足安全政策需要

全面满足各级政府为认真贯彻落实中共中央办公厅、国务院办公厅《关于全面加强危险化学品安全生产工作的意见》和工业和信息化部、应急管理部《“工业互联网+安全生产”行动计划（2021-2023 年）》以及应急管理部《“工业互联网+危化安全生产”试点建设方案》，推进危险化学品安全生产信息化、智能化建设与应用工作，推动危险化学品企业实现数字化转型、智能化升级，提高危险化学品安全治理能力而制定的各项政策和实施方案要求。

2.1.2. 满足企业安全生产和发展需要

日常工作时，正确的人员在正确的时间、正确的地点进行正确的工作。

巡更/巡检工作时，巡检人员在巡检的时间、巡检的地点进行正确的巡检。

应急救援时，第一时间，第一地点，发出和获得第一手信息，正确地求救和施救。

网格化管理时，对各类人员的身份、位置、环境、状态、行为等进行分区、分片、分层、分类管理，可预警，可追溯，可查询，实现电子围栏。

考勤管理时，分类统计出入人员信息，精确显示在线人员动态，第一时间掌握人员情况，提高生产管理和应急救援效率，全面提升企业精细化安全管理和水平风险管控能力。

2.2. 实用

让安全管控更智能，让生产更高效。不能为了定位而定位，不能为了信息化而信息化，避免建用两张皮。

2.2.1. 一切为了安全生产需要

技术是手段，有效管控是目的，好看更要有用。

按需管控：按照安全、生产、应急需要，根据不同场景制定差异化智能管控策略，综合利用各种智能管控手段，根据管控对象差异化智能管控标准。。

智能管控优于传统管控：智能管控实时、在线、及时、准确、省心、省时、省力，传统管控严重依赖于人的自觉性、人员素质、容易扯皮。

好用>好看：生产现场智能管控是要实时正确管控生产区域人员分布安全、设备运转安全、环境安全等情况，而不只是好看的展示。

2.2.2. 是生产/安全+智能化，而不是智能化+生产/安全。

智能化是为生产、安全服务的，是被生产、安全所用的；智能化是要落地的，是用的，不是飘的；智能化方案是要根据生产、安全需要定制的，不是纸上谈兵的。

智能化是基于生产、安全科学管理的，是让传统管理更简单、更方便、更准确、更实时、更高效，不是取代传统管理的，更不能在没有科学管理的基础上搞智能化；

智能化各种技术、智能化与传统技术是融合的，互补的，智能化激发传统技术，传统技术助力智能化。

2.3. 好用

功能完善，性能稳定，操作简单。

3. 系统结构和原理

3.1. 总体架构

3.2. 拓扑图

系统主要由安然安全生产信息化管理平台（以下简称SMCS）、安然防爆定位采集分站、安然无线定位子站、安然防爆标识卡等组成。

3.3. 定位原理：安然ZigBee Plus三维立体按需精准定位技术

u 普通ZigBee定位

ZigBee是一项新型的无线通信技术，适用于传输范围短数据传输速率低的一系列电子元器件设备之间。 ZigBee无线通信技术可于数以千计的微小传感器相互间，依托专门的无线电标准达成相互协调通信，因而该项技术常被称为Home RF Lite无线技术、FireFly无线技术。ZigBee无线通信技术还可应用于小范围的基于无线通信的控制及自动化等领域，可省去计算机设备、一系列数字设备相互间的有线电缆，更能够实现多种不同数字设备相互间的无线组网，使它们实现相互通信，或者接入因特网。

ZigBee无线通信技术是基于蜜蜂相互间联系的方式而研发生成的一项应用于互联网通信的网络技术。 相较于传统网络通信技术，ZigBee无线通信技术表现出更为高效、便捷的特征。作为一项近距离、低成本、低功耗的无线网络技术，ZigBee无线通信技术其关于组网、 安全及应用软件方面的技术是基于IEEE批准的802 15.4无线标准。该项技术尤为适用于数据流量偏小的业务，可尤为便捷地在一系列固定式、便携式移动终端中进行安装，与此同时，ZigBee无线通信技术还可实现定位功能。

普通ZigBee自组网效果和多点定位准确性取决于现场环境和信号质量。

u 安然ZigBee Plus三维立体按需精准定位（ZigBee定位+ZigBee传输）

复杂工矿企业生产现场多遮挡、多干扰、多屏蔽，依赖现场信号计算，无论什么算法都会出错。用最简单的方法来解决最复杂的问题：定位就是要搞明白人从哪来、经过哪、去了哪，系统准确记录来的位置、经过的位置、到的位置就实现了准确定位。

安然用ZigBee信号抗干扰、覆盖性强、稳定性强等优点，摒弃传统ZigBee自组网和多点定位办法,独家发明安然ZigBee Plus三维立体按需精准定位技术，根据现场管控需要差异化设置子站管控范围，根据现场管控需要差异化部署子站，根据生产、安全、应急对人员和区域管控需要，智能化在岗在位管理现场人员，分区、分片、分层、分类统计人员信息，精确显示人员动态，实时掌握人员情况，智能网格化管理、电子围栏管理、巡更巡检管理，确保安全的人员在安全的时间、安全的地点进行安全的工作，高效现场作业和应急救援，全面提升企业精细化管理水平和风险管控能力。典型管控示图如下：

整体系统=硬件系统+软件平台。硬件系统=分站+子站+标识卡。分站、子站、标识卡都是双向通信。一个方向信号实现功能，一个方向信号用于自我管理。分站相当于“网管”，覆盖信号和管理系统；子站相当于“精准定位器”或“精准智能路标”，把位置信息给经过的标识卡；标识卡相当于“身份证”+“位置记录器”+“报警器”。

u 分站：信号全覆盖，无死角。单分站信号覆盖30，000-80，000平米，空旷区域覆盖R1=180m，生产现场覆盖R2=120m。

u 子站：根据现场管控目标需要差异化设置子站管控范围为1.5m、3m、5m、......，根据现场实际确定子站合适位置，使子站信号边缘外切到管控目标，解决单纯依赖定位精度分不清里外、上下的问题。各个子站相对独立，想管哪就装哪，想定多大就设多大。子站就是独立自主、自由安装、自主设置的“电子警察”或”电子道标“，对经过的标识卡进行精准、实时定位，不受现场环境干扰，定位准确，判断准确，位置不漂移，不乱动，切实分清里外、上下，百发百中。

u 标识卡：“身份证”，双向通信，上传信息到分站，接受分站下发信息。

u 软件：对准确数据进行精准计算、分析、处理、显示。

4. 系统优势

4.1. 技术先进

解决方案有用、实用、好用，引领工业生产现场安全智能管控行业。

中国实时定位技术标准制定工作组成员、原国家安全监督总局推荐先进技术、应急管理部“工业互联网+危化安全生产”人员定位系统技术支持机构。

定位办法准确、稳定、可靠，具有国内先进水平。

适合于复杂工业现场，定位准、稳、狠，独有ALLISWELL发明专利定位技术（发明专利名称：一种无线定位子站及其工作方法，发明专利号：ZL 2014 1 0536824.0）。定位系统内使用单一无线2.4G的安然ZigBee Plus信号。

4.2. 功能完善、性能优越（准、有用）

1) 准确定位功能

l ★★对携带标识卡的人员进行精准定位和准确判断。人员精确到独栋厂房或独立区域，准确实现立体分层，不允许跨楼层。平台显示位置和实际地理位置要一致。不犯“飘忽不定、动静不分、上下不分、内外不分、瞬移、穿越装置设备墙体”等原则性错误。

l ★★定位区域全覆盖，在保证准确判断的前提下，根据现场实际情况和管理需要采用不同的管控半径，如建筑内部需网格化管理的区域管控半径最小5米，重大危险源一二级区域管控半径最小3米，出入口、楼梯口、重要设备、巡检点等关键区域管控半径最小1.5米。通过精准管控+精准边缘感知正确判断里外、上下，准确判断人在哪里、哪里有多少人，准确实现电子围栏、巡检管理等。

l ★★实时性要强，整个系统（定位+传输）后台画面和现实定位时延不超过3秒，保证电脑显示位置、电脑报警位置和现场实际位置一致。

2) 准确实时显示

l 实时定位效果通过二维、三维来展示。通过无人机倾斜摄影、三维仿真建模等技术对企业立体生产车间、装置区域建立三维可视化模型，其余区域用二维展示。

l 不同颜色代表不同职务/部门人员。

l 集中控制室要能完整显示和操作定位系统的所有功能，应根据中控室多面液晶显示屏大小合理布局。

l 企业安全承诺公告动态、实时动态展示。

3) 准确管理功能

l 身份识别和认证：标识卡与门禁卡、食堂餐卡一卡通，与门禁系统一体化集成，并能与人脸识别系统比对，确认人卡一致。

l 职工管理：管理部门可在管理平台上对职员和部门进行管理。

l 访客管理：管理部门可在管理平台上对访客和外来人员进行管理。

l 监测人员进入现场时刻、进入重点区域时刻等；

l 对异常人员进行监测分析、智能提示和报警。

4) 准确轨迹跟踪

l 人员信息：可以显示生产区域内人员信息列表，在地图界面上，鼠标点击员工姓名，可以显示该人员的详细信息，如姓名、部门、岗位等信息；

l ★★轨迹查询/回放：提供人员搜索功能，点击某个员工，可以查看该员工的实时位置、历史轨迹、视频监控。实现任一员工、任一时间段的运行轨迹在图上进行回放。单次查询轨迹时间跨度不低于1个月。

l ★★严禁出现穿越装置设备墙体以及“蜘蛛网”式轨迹。

l 视频联动：定位系统要和视频监控系统完美对接，系统能够自动弹出或即时调出监控画面。

l 实时跟踪：对当前经过定位子站的人员进行实时显示，直观形象的展示出人员的所在位置。

5) 准确活动分析

l 对厂区/装置内的各类人员的身份、位置、状态、行为等进行分区、分层(立体)、分类管理，可预警，可追溯，可查询，智能化全面掌控人员情况，确保生产的安全和高效。

l 对进入生产现场的每个人员的行动路线图、停留时长、活动时间段进行分析。

l ★★对进入区域内每个车辆的行动路线、行驶速度、数量进行分析，系统人、车共用，车辆时速≯30km/h时性能稳定。

l 管控人员到岗、串岗、脱岗（脱离生产区域），判断遇险人员受困位置等

l 对当前时刻各个区域的人员、车辆分布情况进行查询统计。

6) 准确电子围栏

l 系统可以自主设置电子围栏内容，自主设定电子围栏的生效范围、时间和人员。

l 设置、维护管理各个电子围栏基本信息、危险程度、区域最少人数、允许最大停留人数等。

l 设置电子围栏警告级别，对进入电子围栏人员发送警告，并通知相关责任人进行监控处理。

l 当围栏内人员聚集达到预警人数，发送人员密集警告，通知相关负责人处理。

l 对涉及易燃易爆介质独栋厂房在线人数进行自动检测，一旦厂房人数达到规定人数立即自动报警，提示企业撤出多余人员。

l 有人员进入电子围栏，但该人员没有该区域的权限，则危险报警；

l 该围栏设定最多停留人数，当停留人数超过限定，则超员报警；

l 当设定的人员进入非允许进入的节点，则违规进入报警；

7) 准确、实时智能巡检管理

l ★★管控巡检点、巡更点、巡逻点而不是巡检区、巡更区、巡逻区，不可粗略地按某一片区域、整层、整个装置规划巡检。

l ★★巡检/巡更/巡逻点处定位误差1.5米且无须另增加其他设备，实现实时、在线、自动管理巡检过程，确保正确的人员在正确的时间按照正确的路线进行巡检，保证巡检过程质量。

l 巡检工作时，巡检的人员在巡检的时间、巡检的地点按照正确的路线进行正确的巡检。

l 满足巡更管理的各项需求，监管到位，包括设计巡更路线、控制巡更时间，超时报警，统计报表等内容。

l 每班结束后自动推送巡检报表、可显示不合格巡检人情况，每月自动推送月度总表。

l 巡检功能要预留端口，能够对接上级危险化学品安全生产风险监测预警系统。根据车间生产工艺、设备、设施、物料、特殊作业环节、管理措施等具体情况，布置巡检点，并针对每个巡检点，支持电子巡检系统预先录入相对应的检查表，落实安全风险管控措施，开展隐患排查工作。

8) 准确智能应急演练和紧急集合管理功能

l 应急演练指挥可视化，直观展示演练过程，提升指挥效率。

l 实时统计事故点撤离人员总数、撤出事故点但未到达紧急集合点的人数、以及到达紧急集合点的人数、撤离时间。

9) 准确八大特殊作业人员到位管理功能

l 监督审批人亲临作业现场，落实安全措施后，签作业证。

l 监督作业许可地与在实际作业地一样。

l 监督作业操作人和安全监护人一同到达作业现场。

10) 准确、实时报警管理：

l ★★标识卡具有防误触设计；

l ★★标识卡能上传报警信息，后台能自动和手动下发报警信息到指定区域标识卡，确保报警求助与紧急撤离。

l 管理内容：报警时间、报警信息、报警类型、报警位置、处理状态。

l 报警类型：超员报警、滞留报警、电量报警、SOS报警、静止报警等。

l ★★报警方式：在平台上显示报警的同时，自动伴有声光报警，自动通知到现场人员，并通过短信或其它方式自动推送给企业相关管理人员。

l ★★报警必须由管理人员确认处理后消除，报警人不能通过标识卡自行消除报警。

11) 准确、自动联动视频与语音播报：

l ★★对违规行为自动弹出现场视频和自动语音播报，定位系统显示与视频监控显示、广播播报同步且一致。

12) 支持手机或平板等手持端设备。

13) 支持集团化管理，建立多层级的组织架构管理，并列的单位之间数据相互独立，上级单位的数据能够汇报包含下级单位。

14) 系统具备良好的扩展性，采用开放性设计方法，保证本信息系统能够在以国际互联网(INTERNET)和企业内部网(INTRANET)为基础的平台上，与其他信息系统相连，并保证数据安全和信息共享。要具备系统跨平台对接要求。采用先进的数据库设计技术以保证系统的稳定性和灵活性。

4.3. 运行稳定、可靠（稳、实用）

1) ★★系统整体包含全部硬件产品的EMC测试报告证明通信信号合法且安全，不干扰生产仪器仪表和生产用通信工具，不对安全生产造成隐患。

2) ★★定位设备独立性强，当1个设备出现问题时，不影响其他设备定位效果。

3) ★★系统全部设备双向通讯，保证双向报警和远程实时在线管理所有系统设备。

4) 定位效果不随时间衰减。

5) 操作系统应当具备较高的安全性和可靠性，具有容错容灾和备份机制，每年平均故障时间少于5天，平均故障恢复时间小于30分钟。

6) 基站/分站通讯要满足应急、大修需要，单基站并发量300人以上。

7) 灾备能力强，当发生事故时，系统仍能继续工作。

4.4. 安装、运营、维护简单（狠、好用）

1) 避免生产现场施工布线。如果需要接电源和网络只允许在方便接线且不影响安全生产的地方，如桥架、车间外墙、厂区道路两侧。现场220V供电时，需增加防爆、防护设备；基站/分站防护等级不低于IP65，防爆等级不低于Exd IIC T4 ，防腐蚀等级不低于WF1，安全工作温度的最高上限不得低于70度。

2) ★★定位设备全面实时远程在线智能管理：100%全面、实时上传所有定位设备信息到平台，便于集中监管、维护和服务，不得缺、漏系统内任何设备。不依赖于人工巡检。

3) ★★每个用户能通过软件平台查看整个系统所有设备的实时运行状况，任一设备失去监控功能，实时自动提醒维护，提示人员迅速查明情况，有效监督系统可靠运行，切实保证系统集中或集团化远程管理。

4) ★★子站/信标要求：非一次性产品，设计使用年限≥8年。信号天线内置，防止人为损坏和破坏。严禁用胶粘，防止胶老化造成脱落。安装在钢结构、墙壁、道路立柱上，不得安装于生产场所地面，防止磕绊，防止影响生产安全，防被水浸泡、防被雪和草覆盖、防被车辆碾压、防被清扫铲除。便于根据生产现场变化而调整，便于随作业现场而移动。抗静电、防震、防尘、防腐蚀，续航2.5年以上，电池可更换，适用于室外恶劣环境，工作温度：-40℃~85℃（T3)，-40℃~75℃（T4)，防护等级不低于IP65，防爆等级IICT4，必要的IICT6。

5) ★★标识卡:使用维护要简单，一次性电池，免充电，免维护，免管理，续航时间不低于12个月，系统实时电量管理，并自动提醒更换电池。防止充电标识卡所带来的忘充电、漏充电、不充电、充电口易损等麻烦和管理纠纷。设备防护等级 IP65，防爆等级IICT4，必要的IICT6。

6) ★★系统运营维护简单、成本低：用户可自行维护，自行购买和更换电池或定位设备，不依赖于厂家。每年维护费用不得高于5%。

4.5. 开放

安全生产信息化管理平台为采用java技术开发的web平台，基于成熟稳定的MVC框架，具备良好的稳定性、扩展性、安全性，灵活的需求变更升级功能。

安全生产信息化管理平台可以与各种一级平台、企业二级平台和各种信息化系统实现融合和对接。

4.6. 技术对比

技术没有好坏之分，只有适合不适合之分。工业生产现场环境下，定位信号容易被遮挡、被干扰、被错算、被误算。错算、误算就会定位不准，定位不准系统就会好看不好用，就会“建用两张皮”。

干啥就先比啥，定位就先比准不准、稳不稳。定位不准和不稳，软件再好看、价钱再便宜也是0。不先保证定位“准”，妄谈其他是忽悠。