基于定位广播监控技术的煤场管理系统

白秀平 刘永强

（内蒙古京泰发电有限责任公司 内蒙古自治区鄂尔多斯市 010300）

UWB技术是一种使用1GHz 以上频率带宽的无线载波通信技术,具有数据传输速率高、功耗低、成本低、截获率低、抗多径干扰能力强、穿透能力强、与现有其他无线通信系统共享频谱等特点，UWB技术成为无线个人局域网通信技术的首选技术基本原理，能提供数厘米的定位精度等优点。基于于TCP/IP 网络的数字化音频的广播与标准IP 网络完全融合，突破了传统模拟广播系统的内容、空间、功能限制，不仅能够完全取代传统的模拟音频广播系统功能，更有传统模拟广播所没有的自主交互式功能，可实现点播、任意点对点、任意/无限分区、多任务预设等功能。IP Camera 为一种可产生数字视频流，并将视频流通过有线或无线网络进行传输的摄像机。以上设备匀可通过IP 协议进行通讯。应用现有成熟的技术并进行有效的集成，解决日益复杂的火电厂的煤场管理。

1 问题的产生

随着电力市场化的发展，燃煤的成本越来越高，为追求更高效益，火电场燃煤来源多样，煤种变化频繁，燃煤的掺配复杂，导致煤场运行过程中人员、车辆交互频繁，生产安全事故明显增加。因此煤场安全管理成为重点工作，也是发电企业安全稳定生产，提高经济效益的根本保障之一。某电厂运营两台300MW 级循环流化床机组，毗邻年产1800 万吨煤碳的大型自动化煤矿，属于典型的坑口电站。随着电力市场化的发展，燃煤成本增加，经营压力大增，为降低发电成本，大比例的掺烧煤泥、煤矸石、洗中煤等，导致燃料来源复杂，燃料运输车辆增加，煤场管控人员长时间滞留煤场内疏导、调度车辆等。此外，因电厂所处地理环境地势高低不平，煤场空间狭小，电厂与煤矿共用运煤道路，且部分道路属于社会道路，导致煤场运行过程中人员与工程机械与运煤车辆交互频繁，以上原因导致煤场管理投入的人力、物力极大，安全隐患突增。

煤场管理需要解决以下问题：

（1）煤场的安全管理制度没有很好的落实到位。安全管理制度执行过程缺乏有效监督，也无有效可行的监督手段；

（2）运煤车辆过程管控缺失，进入煤场后车辆和司机行为无法有效监管，发生事故及不安全事件后无法追溯还原事件；

（3）煤场一线工作人员安全意识薄弱。一线工作人员长期周而复始的工作，容易形成安全意识疲劳，忽视安全生产，进而造成生产安全事故；

（4）煤场已有软硬件形成信息孤岛，综合性监管存在衔接问题。煤场前期虽然建设了部分软、硬件设施，如：视频监控、门禁道闸，但是受建设期的技术条件限制，已建设成的软硬件系统信息不能共享。综上所述,煤场安全管理是火电场安全高效运行的保障，安全管理不容小觑，采用新的技术理念与煤场的安全管理制度相结合的管理思想在未来煤场安全管理上意义重大。

2 系统设计

外委拉煤车控制流程：

首先运行车辆车牌识别系统，判断车辆是否具备入场条件，当该车辆是计划进煤车辆时则具备进场权限且场内车辆没有超出场内车辆最大允许数量管控限制时，方可抬杆允许该车辆进入煤场，当该车辆不是计划来煤车辆或者超出煤场数量管控限制时不允许进入，同时就地音柱播放“不具备入场权限”或者“超出车辆数量管控限制请稍候”等语音提示。入场大门到煤泥棚采样处有运煤通道，运煤通道音柱循环播放“注意行人请稳驾慢行”语音提醒，同时采用监控等技术措施监督运煤车辆车速，发现超速进行记录并警示。运煤车辆经运煤通道行驶到采样系统，采样系统入口处配置的车牌识别系统采集当前采样车辆车牌号，并把当前时间作为该车采样时间记录。运煤车在采样系统采样期间，采样系统就地音柱播报“请司机下车到监控室进行安规学习，并领卡”的语音提示。司机到监控室进行安规学习，现场配置一台基于 Windows 系统的触摸一体机，该一体机通过浏览器访问管控系统的安规学习界面，进行安规学习，学习内容有时间限制，当达到学习时长（2 分钟）时，司机签字确认，管控系统留底。安规学习完成后通过称重的发卡端为司机发放定位卡，该卡与车牌号一一对应。管控系统利用采样入口处的车牌识别系统识别出当前车牌号，并自动配置卸车区域，自动配置策略有两种：一种是按矿点分配卸车位置，矿点与定位系统提供的虚拟围栏一一对应，并可修改；一种是按顺序依次卸车。管控系统提供的车辆卸车区域在煤泥棚入口处大屏作显示如：“蒙K11111 卸车到 A 区域”。现场布置 ABC 区域标识，方便运煤车辆按区域卸车。车辆进入卸车区域后开始卸车，过程中出现距离预警时，相应区域内的防爆音柱播报预警信息对并行作业警示。卸车完成后车辆经空车衡离场，司机需要下车到监控室交回定位卡并解绑。管控系统根据解绑信息做煤场车辆总数量控制的减计数。

对人员的管理控制：

人员入口控制权限主要为两个地点，煤泥棚和小煤场，管控系统与人员辊闸同步人员信息，当前人员为煤场工作人员则具备进场权限建立对进入煤场的人员进行语音提示，当发现危险行为及时由广播系统进行预警。

设立管理控制中心：

管控中心设二维地图：以煤场二维地图为载体，可直观查看煤场范围内的车辆、人员定位图，快速查询车辆、人员相关信息。

管控中心设实时监控：可调用现场部署的摄像头，实时监控煤场各区域内的生产状况。

管控中心设语音广播：可使用语音话筒，直接对现场喊话，通知相关信息或制止不安全行为，保障安全生产。

管控中心设预警中心：集成煤场范围内的各项业务数据，对煤场内不安全行为及时预警，如运煤车辆超速、人车距离超预警值、运煤车辆与煤场内作业工程机械距离超预警值，运煤车辆驾驶员未进行安全培训进入工作现场等。

3 系统实现

广播系统：使用基于以太网络技术的CMC-IP 网络广播系统，可将音频信号以TCP/IP 协议形式在局域网或广域网上进行传送。在功能上，不仅能够完全实现传统广播系统的基本功能，如定时播放、分区播放、远程广播等基本功能，而且还具备分区互动点播、远程操控等功能。

定位系统：采用LocalSense 高精度定位系统，通过在煤场内布设合理数量的LocalSense 微基站，实时精确地定位员工、车辆、设备、工程机械上的LocalSense 微标签位置，无延时地将人、车、物的位置信息显示在控制中心，并结合电子围栏可实现对电场区域作业管理、高风险作业监控、到岗到位管理、巡检过程管理。

监控系统：采用海康AI 智能分析录像平台，可有对安全帽进行识别，可对进入煤场区域人员的规范着装进行提醒。

门禁系统：煤场实施全封闭管理，车辆的出入口设道闸、人员出入口设三辊闸。并可进行授权，只有授权的人员和车辆方可进入煤场。

管理中心：基于Web 服务模式将上述系统通过二次开发，在统一的平台上进行授权，广播、监控、定位在统一的平台上进行操作（如图1 和图2所示）。

图1：系统功能

图2：人员和车辆的实时定位

通过监控系统、广播系统、定位系统、门禁系统的有效集成，使煤场的管理方式有了很大的提高，可以使管理人员在控制中心便可掌握煤场的人员、车辆、工程机械的分布作业情况，并实现了流程化、自动化的管理，把管理人员从繁重的现场管理解脱出来，可有效的预防事故发生。

基于定位广播的煤场管理系统上线，首先解决了大量管控人员滞留煤场的问题，由于实现了AI 监控无缝覆盖，煤场管控人员在控制中心即可实时察看煤场内部及运煤道路上的情况，并可通过广播系统对场内车辆、工作人员、工程机械进行语音提示，煤场内管控人员的大量减少，降低了人车碰撞发生的概率，从而减少人身伤亡事故的发生，随着煤场管控人员进入煤场人次数减少，也有效的降低了由于吸入粉尘导致职业病的发生。其次所有进入煤场的车辆、人员、工程机械全部绑定了定位卡，其实时位置及行驶轨迹全部进入管控平台，同时结合电子围栏实时对车辆停靠及卸煤位置进行规范，对进入煤场的管控人员实时所在位置及行动轨迹进行规范，对工程机械工作位置及行动轨迹进行规范，即可以通过广播系统即时纠正错误，并同时记录在案，作为考评依据，同时车辆与车辆之间、车辆与人员之间、车辆与工程机械之间如果距离过近也可以触发报警，避免发生事故。再次煤场管理系统大量引入流程化管理思想，建立统一的管控平台，并引入各模块的具体数据统一进行研判分析，再结合声光报警，使煤场管理规范化，安全化，引入数据包括：实时监控数据、车牌识别数据、人员车辆定位数据、电子围栏数据、称重数据、煤检数据等，以及各数据碰撞产生的再生数据和报警数据，再对各种数据进行分析后制定了合理的数据上限与下限，突破限值即产生报警信息，从而使煤场管理、车辆管理、人员管理、工程机械管理、计量管理、煤质管理、危机管理都上升到系统化、数字化、智能化的高度，为发电企业燃料管理提供了良好的解决思路与借鉴。