火电厂巡检人员定位监控系统
李纪凯 秦海山 姜钧 陈慧婷
华电郑州机械设计研究院有限公司 河南省郑州市 450000
摘要：火电厂巡检人员定位系统采用基于超宽带无线和惯性导航相结合的技术，利用超宽带无线定位技术来确定和修正起始点和初始时间，利用惯性导航定位技术对行走路线进行定位；其中超宽带无线定位技术采用TOA测距方法，主要设备包括基站、交换机、标签；惯性导航定位技术主要设备是无线微型定位装置，包括加速度传感器、陀螺传感器、无线数据传发送模块等。
关键词：定位系统；超宽带无线；惯性导航
1 引言
火电厂是一个极其复杂的综合系统，它包含了汽机、锅炉、化学、电气、燃料等多种专业，而每一个专业又都有各自相应的设备，这些设备之间存在着十分密切的关系。有些设备长期工作在恶劣的环境中，这些设备的运行工况是否良好决定着火电厂能否正常运行，所以保障设备的安全性就尤为重要了。设备的日常巡检是保障设备安全性最基本最重要的措施，通过日常的巡检能够及时的发现事故隐患，将事故消除在萌芽阶段，从而避免事故的发生。
火电厂巡检人员定位监控系统能够实现对巡检人员的三维定位和实时位置显示，可以实时查看巡检人员的行走路线，对巡检路线一目了然，对于没有按照相关规定路线的巡检人员给予警告；在需要巡检的设备上安装摄像头，监控巡检人员的巡检工作情况，主管领导也可以根据需要利用监控系统抽查巡检人员的工作情况。
2 火电厂巡检人员定位监控系统
本文采用基于超宽带无线技术和惯性导航技术相结合的定位系统，将巡检人员的实时位置信息传送至监控主机，监控主机根据接收到的巡检人员实时位置信息，结合三维建筑模型，在三维监控服务平台中显示巡检人员所在的位置、行走路线等；当巡检人员接近危险区域时，系统向巡检人员发出报警信号，对于没有按照规定路线行走的工作人员给予提醒；当巡检人员到达需要巡检的设备位置时，主管领导可根据需要，利用摄像头实时查看巡检人员的工作情况。
附图说明
图1是TOA定位原理图。
图2是火电厂巡检人员定位监控系统硬件组成示意图。
其中，1、2、3是基站；4是标签；5是无线微型定位装置。
具体实施方式
如图1-图2所示，火电厂巡检人员定位监控系统分为火电厂巡检人员定位监控硬件系统和火电厂巡检人员定位监控软件系统两大部分。其中火电厂巡检人员定位监控硬件系统包括火电厂巡检人员定位系统、报警系统和监控主机；火电厂巡检人员定位监控软件系统主要包括三维建模模块、数据处理模块、图像显示模块、报警模块等。
火电厂巡检人员定位系统采用基于超宽带无线和惯性导航相结合的技术，利用超宽带无线定位技术来确定和修正起始点和初始时间，利用惯性导航定位技术对行走路线进行定位；其中超宽带无线定位技术采用TOA测距方法，主要设备包括基站、交换机、标签；惯性导航定位技术主要设备是无线微型定位装置，包括加速度传感器、陀螺传感器、无线数据传发送模块等。
标签：安装到巡检人员安全帽上，与基站通信完成定位，标签分别采用纽扣电池或可充锂电池来供电。
本文采用POE交换机，该交换机不仅可做数据回传中继，还能给基站提供电源，利用无线方式传输数据。
无线微型定位装置（图1中的5）主要由加速度传感器、陀螺传感器以及无线数据传发送模块等组成。该定位装置体积较小，蓄电池供电，可佩戴在巡检人员脚部。其中加速度传感器主要用于计算位移和高度，陀螺传感器主要用于计算方向和姿态。
报警系统能够实现巡检人员非法路径行走报警、进入危险区域报警、现场报警等功能。当巡检人员没有按照规定的路线行走或者到了设备巡检点而没有巡检的时候，报警系统会通过声光报警器提醒巡检人员。
当巡检人员进入预先设定的危险区域时，报警系统会通过声光报警器提醒巡检人员；当有紧急情况发生时，报警系统也能及时发出报警信息，警告巡检人员发生了紧急情况，巡检人员可根据预先设定的紧急情况处理预案及时动作。
当巡检人员发现危险情况时，可以通过无线微型定位装置向监控主机发出报警信号，相关人员可根据巡检人员的报警位置调动摄像头查看具体情况，视情况采取措施，从而避免事故的发生。
报警系统中的摄像头主要用于查看巡检人员的巡检工作情况；当现场发出报警信号时，也可利用摄像头查看现场实际情况。
火电厂巡检人员定位监控系统监控主机主要完成数据收集、数据滤波、定位解算、数据输出以及系统管理等。
火电厂巡检人员定位监控软件系统主要包括三维建模模块、数据处理模块、图像显示模块、报警模块等。
三维建模模块主要完成对建筑的三维建模，即将建筑原型以三维的方式呈现出来，为显示巡检人员行走路线提供三维建筑模型。
数据处理模块是将基站和无线微型定位装置传送来的数据进行分析计算，以得出巡检人员的具体位置和行走路线以及人员姿态等。
图像显示模块是将巡检人员的具体位置和行走路线以及人员姿态等显示在三维建筑模型中。
