解決方案
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應急救援UWB自組網(wǎng)人員定位方案
方案背景 |
在高層、地下、大型綜合體等城市復雜建筑,以及火災等重大自然災害事故的應急救援中,比如火災救援工作中,消防人員進(jìn)入火場(chǎng)進(jìn)行滅火救援時(shí),人員安全問(wèn)題一直都是滅火救援領(lǐng)域中備受關(guān)注的棘手問(wèn)題。難點(diǎn)除了危險的救援場(chǎng)景,還有一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)就是不知道消防人員的實(shí)時(shí)位置,以及遇到突發(fā)狀況,無(wú)法及時(shí)支援。
目前國內應急救援市場(chǎng)中,人員定位應用多是基于被動(dòng)定位技術(shù)。在特殊情況下,救援也大多處于單兵作戰的情況,不能及時(shí)知道救援人員自己,以及組員的位置信息和狀態(tài)。沒(méi)有場(chǎng)景感知和室內外一體位置信息相結合,會(huì )使得救援人員處于更加危險的境地!
深圳市微能信息科技有限公司基于應急救援領(lǐng)域的這一難點(diǎn)問(wèn)題開(kāi)發(fā)出了全套的救援人員位置信息及場(chǎng)景感知系統解決方案,通過(guò)這套人員定位和場(chǎng)景感知系統方案,可以確保救援人員攜帶UWB定位標簽進(jìn)入救援現場(chǎng),指揮員可以實(shí)時(shí)掌握內攻救援人員的實(shí)時(shí)位置信息和生命體征信息。此方案能解決在應急救援應用中出現的大部分的痛點(diǎn)問(wèn)題,全面提高現場(chǎng)組織指揮和安全管控能力,加快現代化指揮體系建設!
方案架構 |
微能信息的救援人員定位和場(chǎng)景感知系統采用1+N的方式,即是1個(gè)中心節點(diǎn)(車(chē)載遠距離接收UWB基站或藍牙網(wǎng)關(guān))+ N個(gè)UWB定位標簽(救援人員攜帶)。同時(shí)也可以實(shí)現N個(gè)UWB定位標簽終端相互組網(wǎng)定位,在標簽終端上顯示相互之間的位置和距離(帶屏幕,在屏幕上顯示)。
* 中心節點(diǎn)(UWB基站):作用是指揮調度,可獲取所有的UWB定位標簽的位置信息、報警信息,通過(guò)解析、建模,并輔以北斗衛星定位,可以獲取UWB標簽的相對和絕對位置,為人員調度,提供位置依據。
* UWB定位標簽(救援人員佩戴):采用AI自組網(wǎng)的方式,會(huì )自主學(xué)習。每個(gè)UWB定位標簽終端都可以和附近的N個(gè)UWB標簽互相組網(wǎng)定位,并把組網(wǎng)位置信息傳回中心節點(diǎn)的UWB基站和控制調度中心。
另外,UWB標簽觸發(fā)SOS求救模式后,可以通知中心節點(diǎn)UWB基站和附近三個(gè)攜帶UWB標簽的救援人員前來(lái)支援,而收到求救信息的UWB標簽(救援人員)則可以用PDOA測角+TWR測距方式測量報警的UWB標簽的角度和距離,進(jìn)而前去支援。
UWB自組網(wǎng)功能 |
一、管理平臺功能
救援人員實(shí)時(shí)定位,實(shí)時(shí)位置查看 | 救援人員相互感知與定位 | 基于高精度定位的精準救援 |
指揮中心指令下發(fā) | 電子地圖后臺展示 | 更多功能…… |
二、現場(chǎng)指揮救援
救援現場(chǎng),臨時(shí)指揮中心指令下發(fā)
救援人員靜止告警
三、救援人員生命體征監測
體溫監測 | 心率監測 | 血氧監測 |
血壓監測 | 計步監測 | 更多功能…… |
四、救援現場(chǎng)環(huán)境檢測
現場(chǎng)活體檢測 | 有毒氣體檢測 | 煙霧濃度檢測 |
溫濕度檢測 | 更多功能…… |
UWB自組網(wǎng)定位視頻演示 |
方案優(yōu)勢 |
基站和標簽移動(dòng)性強 UWB基站配備北斗高精度定位模塊,可以實(shí)時(shí)更新自身的絕對位置。 周?chē)齻€(gè)定點(diǎn)標簽可以固定在基站的周?chē)?,比如放到?chē)上,可以實(shí)時(shí)跟進(jìn)定位標簽,以獲取最佳的定位效果。 | 定位精度高 北斗定位靜態(tài)精度高達10cm,UWB測距定位精度也是10cm,組合精度可以實(shí)現20cm的圓誤差。 動(dòng)態(tài)精度跟UWB標簽的測距頻率,后臺處理速度有關(guān),一般可以做到50cm以?xún)鹊木取?br/> | 范圍覆蓋廣 UWB屬于中短距離范圍內的通訊技術(shù),非常適合構建室內環(huán)境的實(shí)時(shí)定位系統。 目前標準功率的UWB基站的覆蓋距離可以達到200米(無(wú)遮擋環(huán)境)。同時(shí)支持擴展功率來(lái)擴展覆蓋距離。 | 穿透力強 UWB信號使用低信道CH2(3.9936GHz)時(shí)具有很強的穿透力,穿透性介于2.4G WiFi和5G WiFi之間。 UWB信號能穿混凝土、玻璃、木板等,且能夠保持信號較好的完整性,受到介質(zhì)影響較小,其空間的傳輸模型建立也比較理想,所以基于此模型解算出的坐標位置精度比較高。 |
技術(shù)核心競爭力 |
專(zhuān)業(yè)的射頻設計能力 微能信息一直致力于無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品的研發(fā),在無(wú)線(xiàn)射頻領(lǐng)域積累了豐富的設計、調試、測試經(jīng)驗。 在UWB基站、UWB標簽設計中增強了射頻電路的接收和發(fā)射功能,通過(guò)兼容外置PA和LNA提升了產(chǎn)品的測距、定位距離。 | 專(zhuān)業(yè)的天線(xiàn)設計能力 UWB天線(xiàn)要求結合實(shí)際應用場(chǎng)合做定制化設計,天線(xiàn)設計要求低延時(shí),輻射方向與實(shí)際使用場(chǎng)合相匹配。 微能信息擁有專(zhuān)業(yè)天線(xiàn)設計人員,擁有暗室等專(zhuān)業(yè)測試設備。 | 專(zhuān)業(yè)軟件及算法團隊 公司通過(guò)長(cháng)時(shí)間對自組網(wǎng)深入研究,利用更加智能AI技術(shù)對定位算法進(jìn)行優(yōu)化,將定位精度提高到了厘米級的定位精度,并可以結合加速度傳感器對位置數據進(jìn)行優(yōu)化。 公司包含了從嵌入式軟件到核心算法到應用層軟件的完整的開(kāi)發(fā)和整合能力。 |
方案發(fā)明專(zhuān)利 |
發(fā)明專(zhuān)利-應急救援領(lǐng)域UWB自組網(wǎng)人員定位系統(點(diǎn)擊查看發(fā)明專(zhuān)利)
方案中的UWB基站和UWB定位標簽 |
* UWB基站
UWB基站基于高性能處理器研發(fā),可實(shí)現厘米級定位。采用隔離式POE網(wǎng)口供電,減少了用戶(hù)的布線(xiàn)難度。UWB基站采用360度可旋轉安裝支架,方便在各類(lèi)復雜的室內環(huán)境中,進(jìn)行各種角度的安裝固定。
供電 | |
POE供電 | POE 48V |
直流電源供電 | 輸入功率大于1W,輸入電壓4.5V-12V(推薦5V或12V) |
UWB無(wú)線(xiàn)參數 | |
支持協(xié)議 | 兼容 IEEE802.15.4-2011 UWB協(xié)議 |
頻率 | 默認6.240-6.739GHz,支持全通道ch1-5 |
典型發(fā)射功率 | -6dBm |
接收靈敏度 | -105dBm(丟包率10%,通道5) |
數據傳輸速率 | 默認6.8Mbps,支持110Kbps,850kbps |
定位性能 | |
定位精度 | 10cm (UWB基站、標簽無(wú)遮擋) |
推薦基站布局間隔 | <50m |
數據上傳方式 | 100M以太網(wǎng) |
基站時(shí)鐘同步方式 | UWB無(wú)線(xiàn)同步 |
產(chǎn)品重量 | 285g(±10g) |
操作環(huán)境 | |
工作溫度 | -30℃~70℃ |
存儲溫度 | -40℃~85℃ |
防水等級 | IP65 |
結構尺寸 | 178mm * 94mm * 58mm(長(cháng)*寬*厚) |
* UWB定位標簽
UWB定位工牌 | UWB定位標簽 | UWB皮帶腰卡 | UWB定位手表 |
基本工作參數 | |
運動(dòng)刷新頻率 | 10Hz |
靜止刷新頻率 | 1Hz |
定位精度 | 靜態(tài)定位精度10cm,動(dòng)態(tài)定位精度30cm |
定位距離 | 50米 |
工作溫度 | -20~60℃ |
UWB參數 | |
頻率范圍 | 默認:6.240~6.739GHz(ch5 ) |
支持信道 | ch1~5 |
協(xié)議標準 | 兼容 IEEE802.15.4-2011 UWB協(xié)議 |
定位軟件系統架構 |
UWB定位系統應用層軟件主要功能包括:系統設置、人員管理、考勤管理、位置監控、健康監護等。
* 系統設置:系統管理員對系統的一些常規設置操作,包括賬號管理、地圖管理兩部分。賬號管理主要是對系統訪(fǎng)問(wèn)者的一些增加、刪除、修改、查詢(xún)其信息,以及權限的分配等操作;地圖管理則涉及到使用者導入新的位置地圖,各個(gè)不同場(chǎng)所地圖的切換查詢(xún),添加或修改地圖信息;
* 人員管理:對系統內所有被定位的人員統一管理。包括監控人員位置變化,收集人員所處環(huán)境信息,將人員分組管理等。系統還可以將特定的人員設置為系統的重點(diǎn)監護對象,以特定的標志和刷新頻率對重點(diǎn)監護進(jìn)行更高等級的管理;
* 考勤管理:在一些普通應用場(chǎng)景中需要使用到的功能。定時(shí)需要對系統內資源的統一點(diǎn)名,缺勤報警等;
* 位置監控:對系統中每個(gè)人員的位置進(jìn)行實(shí)時(shí)查看,標記其離線(xiàn)或在線(xiàn)狀態(tài),對其運動(dòng)軌跡進(jìn)行記錄,執行軌跡回放等;設定針對性的電子圍欄,對其位置進(jìn)行監控,闖入和離開(kāi)報警設置等。另外還具備對監控對象的心率等身體狀況進(jìn)行監控,在系統中顯示;
* 健康監護:UWB標簽可以收集佩戴人員的生命體征數據,比如心率、血氧、體溫等。后臺系統可以對特定對象的信息進(jìn)行更高等級的監護,如果發(fā)生異常則及時(shí)報警。另外UWB標簽具有SOS主動(dòng)報警功能,緊急情況時(shí),佩戴者可以用UWB標簽主動(dòng)呼叫后臺,及時(shí)上報緊急事件,通知管理平臺及時(shí)響應。
* 其他:提供API接口,方便客戶(hù)將位置信息集成到其他系統平臺。系統采用模塊化設計,使用方便靈活,便于系統集成。
應用場(chǎng)景 |
微能信息科技的UWB自組網(wǎng)人員定位解決方案主要解決日常生活中特殊的人員定位需求,如下所示:
司法系統 應急搜山,大面積抓捕犯罪人員,公安人員可以使用自主定位系統有效形成立體全面的地毯式搜索 | 化工、電廠(chǎng)、煤礦、管隧 化工、電廠(chǎng)、煤礦、管廊、隧道,提前感知救援環(huán)境,人員定位,緊急呼救 | ||
消防救援(室內&野外) 救援人員位置定位,自主導航、緊急呼救、環(huán)境感知。 | 高端博物館 人員定位,游客疏導,防止游客遠離導游管控范圍 |
人員定位解決方案供應商,深圳市微能信息科技有限公司,官網(wǎng):http://m.660167.com