基于 UWB 数字孪生钢厂人员安全定位

钢铁冶炼从原料采购、焦化烧结、炼铁、炼钢、轧钢、到产出成品，其冗长的生产工序、复杂的作业场景，更应加以重视生产现场的人员作业安全，将安全防范监管贯穿日常作业全过程，打通安全生产责任“最后一公里”。

随着近几年钢厂信息化进程的逐步推进，UWB 厘米级高精准定位技术，已经成为钢厂行业人员/设备定位安全的发展趋势。图扑软件依托自研 HT for Web 产品，从数字孪生钢厂出发，将钢厂厂区、设备机械、作业人员高度集中。并基于 UWB 精准定位技术，让位置数据与可视化业务流程直接关联，实现 3D 可视化监控车间作业人员的精准定位、历史轨迹溯源、电子围栏监管及异常预警告警等业务功能。形成基于 UWB 精准定位的调度一体化、数据透明化、运维智能化的监管平台。

图扑软件搭建的钢厂人员定位安全管理主场景，应用自研图形引擎强大的渲染功能，以轻量化建模方式将钢厂厂区、热轧厂区、高炉本体等主体结构，进行高精度还原展示。

图扑软件支持跨平台，移动终端均可轻松打开场景，实现触屏设备的单指旋转、双指缩放、三指平移等操作，用户不必再为跨平台交互模式而烦恼。

快捷导航可视化

可视化场景两侧面板内置多维快捷导航功能，通过集成 IOT 多类数据，将链接服务器获取到的人员、设备、区域位置等各类数据源，进行高度集中呈现，使面板数据与场景内人员、设备、区域绑定，实现数图联动。方便管理者从全厂级信息数据中，精确检索到人员、区域、视频、电子围栏等需求目标，再通过界面下发指令，达到远程实时远程指挥和调度的目的。

人员导航

人员导航搜索功能，可实现目标人员的模糊检索、精准定位、详细查阅。导航栏输入目标人员后，系统识别作业人员佩戴的 UWB 定位胸卡，将定位信息实时传送到管理后台，联动可视化场景自动定位至该作业人员所在位置区域，并实时动态追踪作业人员作业轨迹。配合弹出 2D 面板，告知该作业人员的姓名、微标签 ID、部门、岗位及所在区域等基本信息。

历史轨迹查询

在查询人员定位的同时，配有历史轨迹查询功能，按需查询目标人员在任意时间内的历史轨迹。选择起始时间，获取目标人员历史轨迹信息，支持倍速播放与暂停功能，帮助管理者在有限的时间里，精准抓取主要情节。历史轨迹查询适用于巡点检查、作业情况分析、人员行为分析、事故分析等多种情景。

电子围栏导航

电子围栏导航功能，为管理者提供一键定位各区域电子围栏分布位置。通过输入围栏名称或区域树选择两种搜索方式，获取区域内电子围栏数量和编号。点击相应的编号，场景立即切换至具体位置，查看该区域内所有目标对象实时状态。管理者无需频繁出入厂区，也能清晰掌握电子围栏分布情况和设定状态，实现工厂周界防盗报警体系的全生命周期追溯与规划。

区域导航

区域导航功能的出现更利于管理者快速锁定作业区域及作业设备的运作态势。输入指定区域关键词，切换至事先预设好的特定视角，以优质视野纵览该区域下整体运行工况和人员安全行为规范，节省管理者厂区内大量巡回摸排时间，提高生产管理效率。

视频导航

以往厂区监控设备安放分散、孤立、视角缺失，不利于统一维护和管理。为配合提升厂区各环节安全管控效力，图扑软件 HT 支持无缝融合 HTML5 各项多媒体功能，联动各安防子系统，对高炉、铸机、加热炉、轧机等全域展开安防动态监控。导航栏内输入编号、名称等属性，跳转对应区域，点击场景中闪烁标识查看对应区域的监控画面。可随时随地调阅视频图像，满足管理者对当下场景的视频监控快速调取、历史回溯比对等监测需求。

异常报警一键定位

钢厂环境错中复杂，如有外来访客或作业人员疏忽大意，导致错入设备检修区、高空作业区、大型设备作业区附近，后果不堪设想。

UWB 作为厘米级高精度人员定位技术，将其与图扑可视化场景深度融合，依照 UWB 定位系统传输的定位坐标数据，在场景内实时呈现人员 SOS 报警、微标签低电量报警、无陪同作业报警、电子围栏越界报警等因素触发的位置信息。确保作业人员定位坐标精准复现于虚拟场景之中，清晰查看人员的位置分布信息和人员数据统计。

弥补了过去无法与多张二维地图关联的局面，让位置数据主动参与到业务系统中来，更加立体、全面、形象的展示厂区面貌，为日后突发事件管理指挥打下夯实基础。

无陪同报警

煤气作为炼铁工艺流程中产生的副产物，遍布高炉、焦炉、转炉等作业区域，因此要求进入煤气设备内部检修时，应有两人以上陪同进行。

为完善钢厂煤气区域作业规范的标准化，加大针对煤气区域作业的监督管理力度，图扑软件支持遵循安全行为规范逻辑，设立无陪同人员的实时报警监督模式。将获取到的不规范作业人员所在位置、员工基本信息以及该范围内不规范作业人员告警数量统计进行同步上传，利用三维可视化灵活的管理优势，对厂区人员展开实时信息抓取。在健全作业安全管控的同时，也赋予管理者流程化、制度化、全局化的数字管理形式。

微标签低电量

UWB 微标签作为定位系统的重要组成部分，需要人员、设备、车辆在作业期间时刻佩戴，当标签进入定位基站的信号覆盖范围内，即可自动与基站建立联系，通过发送信号来确定标签位置。

为了有效防止作业期间微标签电量过低，而导致呼救、寻找、定位速度过慢的现象。图扑软件基于时间、空间、规则等多维度因素，将采集到的海量微标签电量进行过滤，筛选出处于低电量的作业人员，集中告警至在可视化调度大屏中。点击相应告警信息，3D 场景同步切换至人员作业位置，方便管理者精确掌握人员坐标，帮助管理者更快排查及维护微标签电量，提高定位安全管理水平和故障运维解决效率。

人员 SOS 报警

当作业人员遇到煤气泄漏、钢水飞溅、漏水入炉突发事故或其他异常态势时，可主动按 SOS 报警按钮，向平台发出求救信号。

三维可视化平台根据后台接收到的 UWB 定位信息，自主定位至人员所处位置，并将时间、地点、人员信息回传至报警列表中，告知相关工作人员及时关注、及时了解、及时处理。系统支持根据应急预案流程自动告警至有关部门，可跨部门、跨层级发起协同调度指挥。

人员 SOS 报警可视化与 UWB 定位技术的复用打法，加速提升了企业事故救援效率，主动化解以往因定位不准确而导致的挽救不及时的风险。

电子围栏报警可视化

电子围栏是目前尤为先进的周界防护报警系统，其主机采用的是“阻挡为主，报警为辅”的周界安防理念，集“威慑、阻挡、报警、安全”于一体。但传统的管理方式与时间、空间的实时关联度不高，管理者无法对作业人员的行为进行实时可视化的管理和追溯。

图扑软件联合 UWB 高精度定位系统，在可视化场景中生成虚拟电子围栏，实现科技防控+人员防控+物理防控三重管控举措。场景内管理者可根据各区域生产情况自由设置串岗、滞留、超员、缺员、闯入、静置超时等报警类型。针对违章行为，场景立即响应交互，通过闪烁动效进行告警提示，配合弹出抓取到的违章图像，确保监控范围内的风险状态得以高效反馈。

场景将 2D 面板与数据绑定，同步显示告警时间、告警日期、告警事件等关键信息的动态数据。以简洁的轮播图表，为用户呈现多角度、细致、直观的关键性信息，助力挖掘信息背后的价值。

管理者通过 PC、PAD 或是智能手机，即可打开浏览器随时访问监控场景，颠覆了以往用户在控制室内控制场景的局限性，真正实现指挥中心双向化、可视化、网络化的管控形式。

视频智能分析报警

可视化平台联合多种视觉图像进行 7×24h 动态监测。当接收到作业人员发起的报警求助、不规范作业、电子围栏违章停留等现象，三维场景中可立刻播报报警提示，对潜在危机急速响应及时止损，减少补救成本，达到工厂高效分析预警与宏观管理的目的。

支持叠加图扑软件 HT 视频融合技术，通过车间内监控视频与三维场景叠加展示，可如临其境查看现场情况。并实现关键路径自动视频巡检，重点区域关注目标快速锁定等高级功能。图扑软件视频融合技术采用 WebGL 技术，利用 GPU 高性能计算能力对视频图像进行实时处理，图像处理不占用 CPU 资源，整个方案画面流畅。

电子围栏绘制

图扑软件支持根据物理围栏点位，在场景内手动绘制虚拟电子围栏，自主增加区域、设备的安全防线。如存在钢水飞溅、设备移动、高温辐射危险区域周围，或设备发生故障正在检修、抢修的区域进行临时绘制。

点击【开始绘制】选择需要绘制区域，选定区域后逐一点击围栏边界线，直至与第一个点位重合，即生成虚拟电子围栏。绘制区域长、宽数据 1：1 还原实际场景。

一氧化碳浓度可视化监测

钢铁行业属于典型的“高投入、高能耗、高排放”行业。在“双碳”背景下，亟需建立以污染物排放为依据的存量约束机制，帮助钢铁行业高效节能减排，朝着绿色低碳高质量方向发展。

在高炉、转炉、焦炉运作过程中，会释放大量有害的一氧化碳气体，若处理不当发生泄漏或爆炸，将会危害作业人员生命安全、企业财产造成损失、以及加重大气污染程度。图扑软件 HT 创建一氧化碳监测模块，通过搭载一氧化碳探测器、声光报警器等检测装置，对各区域对有害气体超标、环境污染、实时浓度参数等情况进行可视化告警监控。

选以 3D 云图方式划分气体浓度分布，颜色越亮象征密度越小，配合 2D 面板展示高炉高度、浓度、分布等动态能效数据。让管理者一眼望穿气体分布特征，实时了解厂区能耗状况，为资源合理调配、厂区节能减排提供有力的数据依据。

当气体浓度超过既定阈值时，系统会立即出发声光警报，提醒管理者及时疏散人群，采取进一步防护措施。

告警可视化

可视化告警模块包含创建告警表单与解除告警表单。

告警表单可视化

通过搭载智能感知元件，聚合告警时间、告警人员、告警状态、告警设备等关键信息，创建多元数据集约化监控管理模式。可根据应急预案流程对事件进行自动归类和派单，并结合预警模型展开风险等级研判，确定告警信息风险级别，提高突发事件处置效率。

解除告警表单可视化

当告警信息得以解决，案件将自动归类至解除告警模块。解除告警模块记录了过往报警事件的发生时间、原因、人员、部门、岗位等关键信息，满足管理者对厂区报警信息的历史数据回溯比对。

以高效数据检索模式和一键调用智能化手段，对生产车间人、机、料、法、环五大要素进行动态、实时、智能监控，切实帮助厂区早发现、早处理、早控制。

应用图扑软件丰富的可视化图表组件，选以分类、组合、排序等风格，清晰有效地传达信息，让分类施策取代粗放管理。使钢厂运行调控能力的由垂直化转向扁平式，达到数据共享化、响应实时化、操作可视化的目的。

UWB 定位系统主要由定位基站、定位标签、POE 交换机/网线、服务器/定位软件四大部分构成。企业在规定区域内部署 UWB 定位基站，作业人员配戴 UWB 定位标签卡，常采用 0 维存在性检测、1 维线性轨迹定位和 2 维区域平面定位融合的多维定位模式。通过定位管理后台，实时精确定位到厂区内标签位置，管理后台集成了实时位置、运行轨迹、电子围栏、视频联动、报警信息、设备管理等多项业务功能，大幅提升工作安全性和管理效率。

在传统厂区 UWB 高精度定位管理平台基础上，叠加图扑软件数字孪生技术，整合钢厂原有人员定位系统、视频监控系统和安防系统数据，完善全方位监控体系，形成大数据资源中心。

关于 UWB 定位系统

UWB(Ultra Wide-Band,超宽带)，是一种新型的无线通信技术，是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很大，尽管使用无线通信，但其数据传输速率可以达到几百兆比特每秒以上。

受建筑物墙体遮挡影响，室内定位无法使用北斗/GPS。UWB和蓝牙相比具备覆盖距离远、精度高等有优势。视距范围内无遮挡时，定位标签距离基站13米以内（300平米内）精度较高，定位精度可在0.1~0.5米；视距范围内无遮挡时，定位标签距离基站13~20米内，定位偏差增大（500平米内），定位精度可在0.1~1米。

钢厂人员定位安全管理 3D 可视化监控平台，基于数字孪生技术把厂区的环境状态、设备状态、人员状态予以直观展示。将监控系统、告警系统、管理系统等将环节资源高效整合，形成了各系统之间的互联、互通、共享等多方信息协同联动。

打破厂区存在的信息壁垒，使厂区各级生产管理部门、安全监察部门，能直观、快速、全面地了解厂区作业人员动态信息，为厂区生产调度指挥、安全巡查、事故溯源提供决策依据，真正实现厂区“监测、控制、管理”综合性、一体化、透明化的安全生产机制。

审核编辑 黄昊宇