UWB电站人员定位

为了防止变电站工作人员误入危险区域，设计了一种基于UWB的变电站运维人员定位系统。该系统采用基于时间测距协议中的双边双程测距，利用基站间抢占标签信号的时间差对各个基站进行依次测距，在上位机中每间隔固定时间对标签进行一次定位。与以往基于时间的系统相比，本系统不要求设备时间同步，并能够有效减少时钟漂移的影响，降低系统功耗。实测结果表明，测距精度误差不大于10cm，定位精度误差不超过10cm ，能够满足变电站运维人员追踪定位系统的厘米级精度要求。

电力系统的安全有效运行是人们日常生活、工业和农业生产的重要保障，变电站是其中不可或缺的一环。变电站的正常运作需要变电站内工作人员的例行巡检，但是变电站中存在高危区域。为了避免巡检工作人员在巡检过程中误入非工作区域，造成重大的生命财产安全事故，可以通过要求变电站作业人员随身携带标签，进行实时定位，这样一旦工作人员误入危险作业区域或者非作业区域时，监控平台就可以及时提醒工作人员迅速撤出该区域，为变电站安全生产提供重要保障。

 

变电站定位技术概述

由于变电站室内环境复杂，在能提供高精度 定位的同时，对选取的定位技术还要求具有良好的穿透性，较强的抗干扰性、功耗低和安全性高等特点。相比于其他无线定位技术，超宽带具有抗干扰能力强、带宽极宽、传 输速率快、功率消耗小、时间分辨率高和定位精度 高等诸多优势，完全适合应用于变电站巡检统  。

 

UWB中常见的基于位置关系测距方法有4种，包括基于到达角度法基于信号强度法、基于到达时间法和基于到达时间差法 。 由于变电站的工作环境中障碍物较多，导致 测得的角度非直达角度，而UWB带宽较宽，因此，基于AOA定位的方案不适用于变电站中。基于RSS的定位方案建立的模型一般为静态模型， 而携带标签的变电站运维人员巡检时一直处于移 动状态，这样会导致测量误差加大，造成定位失准 。目前，应用于变电站中的测距方案主要是 采用基于TDOA的测距方法。该方法通信方式简单，理论定位精度高。

 

系统的工作流程如下：首先，标签进入搜索阶段，寻找可供测距的基站，标签每隔固定时延采用广 播式发送消息 ，信号先到达的基站回复标签，消息包中携带该基站的ID，直到定时结束 。然后，标签开始进入测距阶段，发出信号给该基站，基站接收到信息后返回附加时间戳的另一消息包。标签记录每个消息到达时间和发送时间，并将时间 戳附在消息帧的数据域中并发送回基站，由基站提取最终数据帧中的时间戳，计算无线信号在空 中飞行的时间 。已知信号的传播速率为电磁波速率，可计算出基站与标签之间的距离。各基站将距离数据传送给服务器，服务器每个固定时间段根据定位算法测算出标签当前的坐标。

 

告警信息列表显示人员佩戴的标签的实时电量，如果电量过低将会触发告警，告警支持多种告警信息显示。

 

 

支持将任意区域设定为电子围栏区域，比如我们可以将某一区域设置为告警区域，当维修或者外来人员等没有经过授权的人员进入改区域后将会触发报警同时向人员佩戴的信标下发震动信息提醒。

 

 

（1）目标对象的巡视跟踪、作业行为监控、当前位置跟随。巡视时按照设定的巡视路线进行导航，巡视路径实时展示、对漏巡等行为进行监测；对误近危险点、随意穿越、误选误动作业目标等现象做到及时提醒，防患于未然。

 

下图所示为2#主变区域被设置为了告警区域。

 

 

告警设置可以设置电子围栏有效时间，告警类型和关联对象。

 

 

（2）监控软件信息系统建设。通过变电站端安装定位基站获取数据，并远程传输到后台，在监控中心安装中心服务器并部署后台系统，接收前端数据，完成实时监测显示、分析、查询和统计等功能。

 

如下图所示为现场UWBLOC基站安装图。