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1、 北京新锐科创科技有限公司智慧工厂安全报警管理系统 北京新锐科创科技有限公司2017年8月13日185-1199-7376 张1、智慧工厂现状分析 不管是工业4.0还是智能制造2025，智慧工厂是实现以上目标的载体，更是中国制造业企业未来的发展方向。智慧工厂首先要解决人员安全的问题，尤其是化工厂、电力、石化等危险品生产企业，人员安全是头等大事。其次，智慧工厂需要提高的是生产效率，改变传统的生产方式。为避免出现人员安全事故，就需要对人员在特定的区域内进行精准定位。1 工厂内多种安防监测设备：气体检测、视频监控等系统各自孤岛式工作，都是被动式安防，不能形成以人为主导的主动防范。 2 巡检难：传统的
2、巡回检查牌，巡检情况完全取决于巡检人员的个人经验和责任心，监控上存在真空区，纸面作业太复杂，漏检、错检时有发生。 公司依靠行业顶级的无线通讯专家和数据安全开发团队，整合国际上最领先的2.4G高频通信技术、天线技术、光通信技术、嵌入式技术、工业以太网传输技术、数据库处理技术、计算机软件技术、地理信息系统技术、互联网技术等多学科的综合课题攻关，研发和建设了这套智慧工厂安全报警管理系统。此系统运用物联网zigbee射频识别技术实现自动身份识别、位置跟踪、气体联动、视频联动、人员巡更、应急指挥和规范的行为，使用安全可靠的信息采集方式，并将信息系统中的个人信息和现实中的个人真正关联起来，实现实时追踪和报
3、警。同时系统还把工人的安全事故报告，项目功能区活动分析报告等大数据信息进行归纳整理，以便工厂管理者进行分析决策。这样才能真正意义上实现工厂管理信息化、智能化、规范化，实现“向科技要管理”。 2、 系统建设意义 建立安全防范机制、安全警钟长鸣； 安全事件的实时跟踪； 安防摄像联动，主动追踪； 气体泄露联动，及时搜救； 大数据统计，精确分析； 全程精确定位、位置无死角；3、系统建设要求及时反应工厂情况、增加工人安全防范级别、加强安全保障措施，部署物联网设备及配套集成平台软件，实时定位人员信息及时反应工人救助行为，实现气体检测、视频监控、门禁一卡通等自动化监管设施联合动作，提高应急响应速度和事件的处
4、置速度，有效提高工厂的管理水平和管理效率，同时为工厂运营管理提供可参考的大数据信息，便于工厂合理分配资源，为工人提供更加安全的工作环境。 4、系统建设指导思想 系统建设以提高工厂管理工作信息化水平、预防工人发生安全事故、建立行为分析大数据平台为目的，以实现工厂管理工作的实时、高效、科学为着眼点，以信息系统推广及全面应用为核心，以低投入、高效益、重质量为目标，在数字智能化工厂建设的总体框架内进行系统设计和总体规划，按照“统筹规划、分步建设、边建边用、逐步完善”的整体建设思路，全面推工厂安全管理工作的信息化、数据化进程。5、系统技术架构及特点 新锐科创智慧工厂安全报警跟踪系统是以实时三点定位技术为
5、核心，采用硬件+软件的形式围绕工厂业务流进行展开。硬件采用zigbee+RFID方式进行定位和拓展，即保留了无线自组网技术进行实时定位和信号传输的优势，也发挥了RFID在一卡通的通用性，网络部分采用无线网络有线网络形式，独立部署；软件部分采用B/S架构，服务端采用java+ tomcatmysql架构，采用java、css、html5等成熟技术开发；手机客户端基于安卓平台开发。5.2 定位技术对比 随着智慧工厂时代的到来，在人员安全问题较为重要的行业，比如矿井、化工厂、发电厂等危险品生产企业里，为了避免人员安全事故的出现，各家企业都逐步装备了人员定位系统。对于人员的定位技术可谓是种类繁多，但是
6、各技术之间还是有不小的差别。在室外可以利用GPS对人员进行定位，但是在室内GPS信号由于建筑物的遮挡、钢筋水泥对信号的干扰、定位精度不高等因素使其无法正常使用。下面我们来看一下常用技术的优劣势对比：1、WI-FI技术 Wi-Fi定位应用采用在区域内安置无线基站，根据待定位 Wi-Fi 设备的信号特征，结合无线基站的拓扑结构，综合确定待定位 Wi-Fi 设备的坐标。Wi-Fi 定位技术便于利用现有的无线设备实现定位功能，但由于 Wi-Fi 的安全性较差，功耗较高，频谱资源已趋近饱和，因此，不利于终端设备的长期携带和大规模应用。2、射频识别（RFID）技术 它是利用电磁感应原理，通过无线激发近距离
7、无线标签，实现信息读取的技术。射频识别距离从几厘米到十几米。RFID 用于人员定位的典型应用来自人员考勤系统的拓展，主要进行人员是否存在于某个区域的辨识，不能做到实时跟踪，并且定位应用还没有标准的网络体系，因此，不适用于大型设备的巡检，人员安全的确认等用途。3、UWB技术 UWB(Ultra Wideband)是一种无载波通信技术，利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，通常利用TDoA（到达时间差）和ToF（时间到达）算法实现人员或物品位置的信息。此外，对所需定位的物品或人员UWB技术需要铺设基站和佩戴标签。UWB技术最高可实现厘米级的定位水平，但是定位成本很高，适用于定位面积小，高经济附
8、加值的行业，在工厂领域动辄大几百万的投入，和对人的厘米级定位有点“大才小用”。4、ZigBee定位技术 ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域。正是其在工业领域的特点，其干扰性、低功耗、全双工、免布线等特点，就具备了定位系统的基础性能，其在通信协议栈和算法处理后可实现性价比极高的标签定位系统。定位精度可达3m，局部地区精度1m,完全满足工厂领域在成本控制前提下对人员的定位需求。5.3新锐科创定位原理简介针对项目现场复杂的环境，新锐科创创造性的把zigbee定位方式进行升级，第一：
9、把单点感应定位、两点直线定位和三点平面定位进行整合，根据基站所处的位置不同，调整定位策略，确保复制环境下的定位效果。第二：系统不单纯依靠RSSI信号值进行处理，同时利用最先进的飞行时间算法（TDoA）对信号进行优化处理，使无线信号最大程度不受外界因素的干扰。以Zigbee技术组网和定位有如下优点：定位精度高：公司定位在原有zigbee协议栈基础上进行升级优化，使定位精度达到3米，局部定位精度1米，充分满足工厂对工人实时定位的需求。数据安全：Zigbee技术独有的128k加密算法，抗干扰能力强，可防止数据的泄露和无线信号的干扰。节能低功耗：公司识别卡在协议上对电池使用作了优化，使定位卡的电池更加
10、耐用。电池的工作时间可以达到一年以上，同时低功耗对人体的辐射也很低，相当于手机万分之一。免布线：产品在项目实施过程中只需要把电源线部署到设备安装位置即可，不需要额外的其他布线，省去大量的布线成本，更便于日常的维护、排障；全双工通信：，公司产品在通信商上采用全双工通信，实现了发射端和接收端的双向互动的通讯方式，确保数据再上传和下发的过程中信号能有效接收。海量地址空间：扩展了控制的地址，高达6万4千个地址，在一些大型工厂项目中，不受节点的限制。6、智慧工厂安全报警管理系统功能： 智慧工厂安全报警管理系统方案设计总体采用无线Zigbee技术、计算机通讯技术、数据加密技术等多种尖端高新领域技术建立多功
11、能的人员定位系统，即具有定位功能又有基于位置数据的服务功能，系统建成后拥有统一的管理平台和数据库，为管理决策提供最翔实基础数据，是工厂智能管控系统通过信息技术提升管理能力的重要平台。 工厂智能化安全管理系统由三部分组成，第一、工厂智能化安全防范系统核心硬件（包括：员工卡、访客卡、室内微基站、通信网关、室外微基站等）；第二、工厂智能化安全防范系统软件（包括前端展示软件和后台管理软件组成）；第三、中间件（包括服务器、交换机、PC机、不间断电源等）。在系统整体架构、服务设备选型、标签功能选型、基础数据采集等方面，均充分考虑后续功能的实现，兼顾设备的兼容性、系统的扩充性、功能的扩展性和应用的多样性；系
12、统开发和资源建设符合统一的技术规范和表征体系，注重开发工作的连续性和共享性，注意为后续系统的研发、推广留有规范的数据及控制接口。统一开发应用技术、数据存储格式、信号传输制式、互联接口模式等技术指标； 在智慧工厂的项目中，员工会分配一张定位识别卡，这张可除了有门禁等功能外，识别卡会实时发送位置信号给通信基站和网关，这样当工人遇到危险需要救助的时刻，监控中心会根据工人的位置信息进行救助，同时也可以给安保人员配备员工卡，在危险信号发出时可根据工人位置开展就近救助。在救助完成后会形成有助于运营团队分析的事故报告，同时系统在后台会根据工厂管理的需求进行实时统计和分析。 系统有如下功能：1) 实时跟踪定位
13、：工人一旦报警，相关的安全员和领导可及时收到报警信息，系统会自动锁定求救人员，并实时跟踪的位置信息，安保人员可准确到达报警工人所在地点，避免无效出警，为工人脱困争取宝贵时间。2) 人员巡更：可根据项目情况制定巡更路线，巡更组人员携带巡更卡进行巡更后，会在系统形成巡更数据，并进行保留；3) 气体监测联动：通项目的气体监测系统进行对接，在报警系统中增加气体类别，一旦有系统泄露，可实时查看气体泄露附件点的人员情况，方便及时开展营救。4) 视频联动：系统接口支持主流视频品牌，一旦工人报警，中控中心会弹出报警点附近的摄像头。方便中控中心第一时间了解现场情况。5) 多种报警模式：紧急按键报警，危险区域报警
14、，低电预警，电子越界预警，等多种报警模式。6) 轨迹查询：系统会自动生成所有携带卡的轨迹数据，并可形成文字和图形两种数据，并支持接口的对外开放，集团公司可随时调用分公司的轨迹数据；7) 事态分级跟踪： 安全报警跟踪系统采用国际领先的传输技术，可按照处理时间来分级传送至领导移动终端，机构领导无论身处何地都可以第一时间掌握报警信息，以便根据事态进展进行远程指挥和协调，力争把安全隐患控制在最小影响。8) 电子围栏：通过室外微基站和软件设置建立电子围栏区域，一旦工人未经登记进入危险区域，会自动报警；9) 智能扫取：系统通过智能扫取模块，可准确扫取安保人员到达现场展开救助的详细信息并自动推送至值班室和领
15、导客户端，同时在后台存储记录，以便值班室和相关院领导对现在指挥、协调。10) 事故追溯及安全事故报告：系统会每次所发生事件形成追溯闭环，以便准确记录事件发生的时间、地点以及过程等记录，并形成涵盖事故全过程的安全事故报告。安全事故报告对事情后续的处理提供更多的线索，为工厂内工人应急事件的流程规范化、合理化打下基石。11) 门禁一卡通：新锐科创识别卡内部集成一卡通芯片，支持市场上主流的一卡通技术，工人只需要携带一张卡即可实现人员定位、移动报警和门禁、梯控等功能；7、系统组成新锐科创定位系统主要由定位设备和定位系统软件两大部分组成。 7.1 定位设备包括（1） 室内（外）微基站微基站有室内微基站和室外微基站两种，室内微基站吸顶安装，内置全向天线可接受标签发出的无线信号，室外微基站为杆装或者壁装，外壳防水设计。（2） 定位标签定位标签主要定时向定位基站发送无线信号，标签内置电池，电池可更换，因为标签的功耗较低，所以人员标签的一块电池，正常情况下能用一年以上。人员标签有腕带式和佩戴式，可根据工人的喜好选择标签。 （3） 通信网关分为室内网关和室外网关两种，通信网关起到一个
