基于NB—IoT人员定位安全帽的研究应用

陈太 陆泽木 郑杰 肖高文

摘 要：随着电网工程建设规模不断扩大，高压输电线路向各级延伸，具有复杂的现场环境和维护要求，当前基建线路存在人员分散难于管控、山区无4G信号无法定位、在突发情况下无法求救及精确定位等。如何完善基建线路现场施工现场管理，控制事故发生频率，保障文明施工一直是电力企业各管理部门关注的焦点。文章介绍了一种NB-IoT人员定位安全帽的研究应用。

关键词：NB-IoT；人员定位安全帽；应用

中图分类号：TN929.5 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）27-0163-02

Abstract： With the continuous expansion of power grid construction scale， high-voltage transmission lines to all levels of extension， with complex on-site environment and maintenance requirements， At present， it is difficult to control the scattered personnel on the infrastructure lines， the mountain areas can not be located without 4G signals， and can not be called for help and accurate positioning in emergencies. How to improve the construction site management of infrastructure lines， control the frequency of accidents， and ensure civilized construction has always been the focus of the management departments of electric power enterprises. This paper introduces the research and application of a kind of NB-IoT personnel positioning helmet.

Keywords： NB-IoT； personnel location helmet； application

为加强施工人员情况动态监管，监督现场工作情况，利用安全帽定位开发了人员定位系统，该系统可实时精确地对人员进行定位，能便捷、高效地进行安全生产和应急管理，提高施工管理水平，也能为事故处理和救援工作提供可靠的數据依据，保证各项工作的高效运作。

1 NB-IoT技术特点

NB-IoT比起GPRS来说，最大的特点是低功耗。除了本身NB-IoT的传输速率比较低以外，NB-IoT引入了eDRX省电技术和PSM省电模式，也是省电的主要原因。在PSM模式下，NB-IoT终端仍旧注册在网，但不接受信令，从而使终端更长时间驻留在深睡眠以达到省电的目的。

另外eDRX省电技术延长终端在空闲模式下的睡眠周期，减少信号接收单元不必要的启动。总的来说，这些措施就是让终端的睡眠时间更多，睡眠质量更好，从而功耗也就更低。对于远距离高速数据传输，LTE网络以及未来的5G网络可以满足这方面的需求；而对于远距离低速数据传输，特别是非实时低频次数据传输，则是NB-IoT系统的用武之地。

NB-IoT非常适合应用于无线抄表（Metering）、传感跟踪（Sensor Tracking）这些领域，通过物联网技术在这些领域的实施，可以大大降低管理成本，让管理者可以随时掌握各种数据。

2 NB-IoT人员定位安全帽构成与功能介绍

基于NB-IoT的人员定位安全帽设计包括高精度GPS定位模块、采用NB-IoT技术进行数据传输的安全帽型定位终端和智能定位服务器三部分构成，每部分功能如下：

（1）采用高精度低能耗的GPS定

位芯片获得米级精度的人员定位数据。

（2）采用NB-IoT技术进行数据传输的安全帽型定位终端：将高灵敏度GPS/北斗模块内置于安全帽中，通过运营商信道传输GPS/北斗数据至工地智能定位服务器。该GPS/北斗模块适合各种安全帽和头盔，不需要更换原有安全帽和头盔即可实现定位功能，充分保护用户原有投资。

（3）工地智能定位服务器：可通过服务器实现数据转发功能，管理人员可在中心操作电脑上实现对现场人员的调度和定位。系统具备完善的设备和用户管理功能，同时结合电子地图系统（GIS 系统）显示所有用户的实时定位信息及其当前状态情况并将信息保存到数据库供日后查询。

3 安全帽定位设备技术参数

3.1 GPS/北斗启动时间：冷启动40秒、热启动3秒

3.2 定位精度：3-10米

3.3 速度精度：0.3米/秒

3.4 数据信道： GPRS/CDMA

3.5 供电方式：自带电池

3.6 环境温度：-20℃～70℃

4 安全帽管控子系统

安全帽管控子系统主要实现将施工人员位置信息、施工区域规划及监管、紧急求救信息通过北斗卫星系统传输至施工人员定位服务器上。施工人员相关安全信息前端以实时数据包的方式发送到接收解析数据包的服务端口上，并以标准数据的形式存在数据库中，传输过程通过后台进行，亦无需人工操作，当各类系统根据实际业务情况进行查询分析时，系统自动根据人员、时间区间、地理信息位置等条件进行查询并在GPS地图上显示路径信息、人员分布信息、人员求救信息、是否非授权情况下进入区域施工等预警信息。数据分析及呈现过程，无需人工干预。

5 应用效果

通过对NB-IoT人员定位安全帽的使用，有如下的应用效果：

（1）实现报警的功能：可于平台显示任意设备的报警信息（在设备编号中选择设备，在报警类型中选择要查看的报警，选择开始时间和结束时间）；选中任意一条报警信息，点击警报定位，可以查看发生该报警时所在的位置。

（2）设备信息管理的功能：设备信息栏可以显示当前管理平台下的所有设备信息：设备编号、设备名称、所属区域、所属线路、绑定号码、设备备注。

（3）在线监控的功能：在线监控可于百度地图上进行展示，可对设备的归属、订阅设备信息、追踪设备位置、提示设备告警电量及上下线的状态、实时了解设备的移动方位。

（4）角色区分的功能：该功能是用不同的图标来表示不同的岗位，例如A图标代表的是管理人员，B图标代表的是施工人员。

（5）人数统计的功能：该功能可以用来统计在一个特定区域内的施工人数有多少人。以进行风险的控制和措施的施行。

（6）轨迹回放的功能：点击地图上的设备，点击“回放”，或者直接点击功能导航中的“轨迹回放”； a.选择要回放轨迹的设备；b.选择轨迹回放的起止时间；c.点击轨迹查询，查询完毕后会出现轨迹图，可以按照个人情况点击“开始”、“暂停”、“重放”、“清楚轨迹”、“播放速率”功能键；若所选设备在该起止时间内无任何轨迹，在界面右下方会有提示窗口，提示：“该时间间隔内没有轨迹数据”。

（7）轨迹统计的功能：在轨迹回放的所示的内容，该功能可以统计里程數、时间、速度之类的信息。a.总里程数：在所指定的开始到结束时间范围内的总里程数。b.当前速度：当前轨迹点的速度。c.当前时间：在当前轨迹点的时间。d.里程数：从开始时间到车辆到达该轨迹点行驶的里程数。e.轨迹时间：所查询轨迹的总时间。f.运动时间：设备在运动的总时间，即人员运动的总时间。g.停留时间：设备停留的总时间，即人员停留下来的总时间。

（8）后台管理的功能：后台管理能对设备进行修改、查看、布防功能。a.输入用户名和密码进行管理校验；b.查找设备：可根据设备编号，在输入设备编号，进行查询；c.编辑设备：选择相应的设备编号，点击查找可根据要修改的内容进行编辑。注意：设备描述选项可以填写人的姓名或者电话号码，可以起到查找人员方面的作用。d.布防管理：I、点击布放管理，选择相应的设备编号，点击查找；II、选择报警是否布放，以及设备产生报警时所要通知的用户。

6 结束语

“基于NB-IoT的人员定位安全帽设备”结合了卫星定位和低能耗无线传输两者的优点，减免了人员到现场的各种危险源，摈除了电话不能对人员位置、身份及数量进行验证的弊端。该研究成果为当前安全生产管理提供了一种新的方式，同时项目使用的NB-IoT技术在一定程度上解决了现场目前“不知道、不确定、问问看”的问题，对安全生产监督管理具有一定的推动作用。

参考文献：

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[2]孙结冰，崔玉娇，祁晓波，等.基于NB-IoT的实时交通监控系统的探究[J].电子世界，2018（01）.

[3]周武，金良.NB-IoT应用方案浅析[J].中国新通信，2017（20）.