一城一北斗|基于北斗、UWB、 藍牙定位人員定位系統在化工廠應用

申報單位：國能榆林化工有限公司

聯合申報單位：

主要完成人：馬光顯、楊信

一、案例簡介

近年來隨著國家政策的要求和企業自身管理需求，人員定位系統已成為化工行業提升管理效率、保障 安全運營的重要工具。對于化工企業而言，安全生產至關重要，人員定位系統的應用更是不可或缺。不同 的定位技術原理各異，其性能和適用場景也有所不同。國能榆林化工根據國產化和北斗定位需求，建立了 基于北斗、UWB、藍牙定位的人員定位系統。RTK或稱為實時動態差分技術，關鍵在于實時處理信號差

異以修正定位誤差。北斗RTK系統不僅精度高，而且穩定性強，能在各種自然條件下工作。在工作原理上， 北斗RTK通過在被定位對象上安裝定位標簽來接收和處理衛星信號。結合RTK差分定位基站提供的誤差

修正值，系統能夠實現高精度的定位輸出。此外，使用北斗RTK技術需要專用的RTK接收器與計算機或

移動設備進行連接。這樣，接收器可以實時捕獲并處理衛星信號，再將這些數據傳輸給差分系統進行進一 步分析和展示。無論是地面儀器、無人機還是地面車輛，都可以通過安裝這樣的接收器來享受高精度的定 位服務。

二、技術方案

在選擇人員定位系統時，綜合考量多方面因素，以確保所選系統能夠滿足企業安全生產管理的實際需 求，實現高效、可靠、經濟的運行。項目建設的同時，引入科學管理和設計思路，構建長期有生命力的管 理體系，實現整體可持續發展。不但高效快速完成日常維護、問題處理等運維工作，還能支持遠程、高效 地安裝、部署、調測、升級和故障處理等。

1)先進性：系統設計具有前瞻性、先進性、成熟性以及可擴展性，符合當今社會信息化發展的新潮 流；采用目前流行的多層結構設計，以成熟的開發方式，保證系統的先進性和成熟性。

2)實用性：在保持技術具有前瞻性和先進性的同時，確保系統切合實際、符合現狀。系統各應用模 塊完全從業務需求出發，貼近使用需求，以保障數據處理的安全性和提高操作便利性為目的，把滿足業務 需求作為第一要素。

3)可靠性：基于高可靠的支撐企業安全風險智能化管控平臺項目，從軟件架構上來支持整體的可靠 性，當任何單點數據節點發生故障，可以保證數據的完整性和系統運行的穩定性。

4)安全性：構建物理安全、網絡安全和應用系統綜合安全體系，確保企業方案中系統、網絡和數據 的機密性、完整性、可用性、可追溯性。系統為不同權限的用戶提供不同的服務，防止執行超越權限操作 的現象發生。系統分級分層授權，數據分級分層管理，以保證信息的安全保密。對數據嚴格保密，未經授 權基礎數據庫，不得泄露給任何單位和個人。

5)擴展性：在統一數據標準和接口標準的基礎上，以拓展生態、各模塊互聯互通為目標設計方案， 避免為解決異構系統對接問題產生的時間和資源浪費。數據庫和系統軟件支持通過增加新增硬件對系統進行擴展，滿足不斷增加的性能要求；在系統軟件結構上采用多層技術框架設計，分別支持系統的橫向擴展 和系統的功能擴展；數據庫和系統模塊化設計，可根據需要拆接、組合，系統模塊及應用模塊的設計開發 應盡可能為后續的功能預留對外接口。

三、創新亮點

該系統深度融合UWB(超寬帶)定位、藍牙定位、北斗衛星定位、RTK、4G等多種技術，作為當前

無線定位技術領域的一項重大創新，結合了3種各具特色的定位技術，在不同區域充分發揮各自技術的優 勢，成功實現了室內外一體化的高精度、無縫覆蓋定位，為定位提供了前所未有的可能性。

1)定位原理：室外區域定位機制，在儲罐區、管道走廊這類開闊的室外區域，系統主要借助北斗RTK 技術來實現高精度定位。北斗RTK通過接收衛星信號，并結合地面差分基站所提供的數據，有效消除大氣 層延遲、衛星軌道誤差等干擾因素，從而達成高精度定位效果。室內及遮擋區域定位方式，在控制室、維 修車間等室內區域或者室外信號遮擋嚴重的地方，系統依靠UWB無線定位基站來完成高精度定位。UWB

利用極短的納秒級脈沖信號進行測距與定位，其具備時間分辨率高、抗多徑干擾能力強等特性，能夠在復 雜環境下實現亞米級的高精度定位。輔助定位與無縫切換原理，藍牙技術作為一種低功耗且廣泛普及的無 線通信技術，被應用于系統的輔助定位環節。藍牙信標或者相關設備會定期向外廣播信號，定位終端通過 接收這些信號，并依據信號強度或者時間差來估算距離，進而實現精準定位。在室內外環境切換區域，系 統能夠自動完成定位方式的切換，確保定位服務的持續穩定。

2)應用優勢：高精度定位保障，通過融合北斗RTK的高精度特性與UWB的高時間分辨率優勢，系

統無論在室內還是室外環境下，均能實現高精度定位，充分滿足化工廠對定位精度的嚴苛要求。無縫覆蓋 優勢，系統支持室內外環境的無縫切換定位，確保工人在榆林化工的任何區域都能持續獲得穩定的定位服 務。靈活部署與成本優勢，系統采用模塊化設計理念，可根據不同區域的實際需求靈活選用定位技術，同 時藍牙技術的融入有效降低了整體部署成本。實時數據傳輸與通信優勢，UWB技術所具備的高速數據傳 輸能力，使得系統能夠實時傳輸人員位置信息，為管理決策層提供及時、準確的數據支撐，助力優化資源 配置以及提升整體管理效能。