基於 UWB 數字孿生鋼廠人員安全定位

鋼鐵冶煉從原料採購、焦化燒結、鍊鐵、鍊鋼、軋鋼、到產出成品，其冗長的生產工序、複雜的作業場景，更應加以重視生產現場的人員作業安全，將安全防範監管貫穿日常作業全過程，打通安全生產責任“最後一公里”。

隨著近幾年鋼廠資訊化程式的逐步推進，UWB 釐米級高精準定位技術，已經成為鋼廠行業人員/裝置定位安全的發展趨勢。圖撲軟體依託自研 HT for Web 產品，從數字孿生鋼廠出發，將鋼廠廠區、裝置機械、作業人員高度集中。並基於 UWB 精準定位技術，讓位置資料與視覺化業務流程直接關聯，實現 3D 視覺化監控車間作業人員的精準定位、歷史軌跡溯源、電子圍欄監管及異常預警告警等業務功能。形成基於 UWB 精準定位的排程一體化、資料透明化、運維智慧化的監管平臺。

圖撲軟體搭建的鋼廠人員定位安全管理主場景，應用自研圖形引擎強大的渲染功能，以輕量化建模方式將鋼廠廠區、熱軋廠區、高爐本體等主體結構，進行高精度還原展示。

圖撲軟體支援跨平臺，移動終端均可輕鬆開啟場景，實現觸屏裝置的單指旋轉、雙指縮放、三指平移等操作，使用者不必再為跨平臺互動模式而煩惱。

快捷導航視覺化

視覺化場景兩側皮膚內建多維快捷導航功能，透過整合 IOT 多類資料，將連結伺服器獲取到的人員、裝置、區域位置等各類資料來源，進行高度集中呈現，使皮膚資料與場景內人員、裝置、區域繫結，實現數圖聯動。方便管理者從全廠級資訊資料中，精確檢索到人員、區域、影片、電子圍欄等需求目標，再透過介面下發指令，達到遠端實時遠端指揮和排程的目的。

人員導航

人員導航搜尋功能，可實現目標人員的模糊檢索、精準定位、詳細查閱。導航欄輸入目標人員後，系統識別作業人員佩戴的 UWB 定位胸卡，將定位資訊實時傳送到管理後臺，聯動視覺化場景自動定位至該作業人員所在位置區域，並實時動態追蹤作業人員作業軌跡。配合彈出 2D 皮膚，告知該作業人員的姓名、微標籤 ID、部門、崗位及所在區域等基本資訊。

歷史軌跡查詢

在查詢人員定位的同時，配有歷史軌跡查詢功能，按需查詢目標人員在任意時間內的歷史軌跡。選擇起始時間，獲取目標人員歷史軌跡資訊，支援倍速播放與暫停功能，幫助管理者在有限的時間裡，精準抓取主要情節。歷史軌跡查詢適用於巡點檢查、作業情況分析、人員行為分析、事故分析等多種情景。

電子圍欄導航

電子圍欄導航功能，為管理者提供一鍵定位各區域電子圍欄分佈位置。透過輸入圍欄名稱或區域樹選擇兩種搜尋方式，獲取區域內電子圍欄數量和編號。點選相應的編號，場景立即切換至具體位置，檢視該區域內所有目標物件實時狀態。管理者無需頻繁出入廠區，也能清晰掌握電子圍欄分佈情況和設定狀態，實現工廠周界防盜報警體系的全生命週期追溯與規劃。

區域導航

區域導航功能的出現更利於管理者快速鎖定作業區域及作業裝置的運作態勢。輸入指定區域關鍵詞，切換至事先預設好的特定視角，以優質視野縱覽該區域下整體執行工況和人員安全行為規範，節省管理者廠區內大量巡迴摸排時間，提高生產管理效率。

影片導航

以往廠區監控裝置安放分散、孤立、視角缺失，不利於統一維護和管理。為配合提升廠區各環節安全管控效力，圖撲軟體 HT 支援無縫融合 HTML5 各項多媒體功能，聯動各安防子系統，對高爐、鑄機、加熱爐、軋機等全域展開安防動態監控。導航欄內輸入編號、名稱等屬性，跳轉對應區域，點選場景中閃爍標識檢視對應區域的監控畫面。可隨時隨地調閱影片影像，滿足管理者對當下場景的影片監控快速調取、歷史回溯比對等監測需求。

異常報警一鍵定位

鋼廠環境錯中複雜，如有外來訪客或作業人員疏忽大意，導致錯入裝置檢修區、高空作業區、大型裝置作業區附近，後果不堪設想。

UWB 作為釐米級高精度人員定位技術，將其與圖撲視覺化場景深度融合，依照 UWB 定位系統傳輸的定位座標資料，在場景內實時呈現人員 SOS 報警、微標籤低電量報警、無陪同作業報警、電子圍欄越界報警等因素觸發的位置資訊。確保作業人員定位座標精準復現於虛擬場景之中，清晰檢視人員的位置分佈資訊和人員資料統計。

彌補了過去無法與多張二維地圖關聯的局面，讓位置資料主動參與到業務系統中來，更加立體、全面、形象的展示廠區面貌，為日後突發事件管理指揮打下夯實基礎。

無陪同報警

煤氣作為鍊鐵工藝流程中產生的副產物，遍佈高爐、焦爐、轉爐等作業區域，因此要求進入煤氣裝置內部檢修時，應有兩人以上陪同進行。

為完善鋼廠煤氣區域作業規範的標準化，加大針對煤氣區域作業的監督管理力度，圖撲軟體支援遵循安全行為規範邏輯，設立無陪同人員的實時報警監督模式。將獲取到的不規範作業人員所在位置、員工基本資訊以及該範圍內不規範作業人員告警數量統計進行同步上傳，利用三維視覺化靈活的管理優勢，對廠區人員展開實時資訊抓取。在健全作業安全管控的同時，也賦予管理者流程化、制度化、全域性化的數字管理形式。

微標籤低電量

UWB 微標籤作為定位系統的重要組成部分，需要人員、裝置、車輛在作業期間時刻佩戴，當標籤進入定位基站的訊號覆蓋範圍內，即可自動與基站建立聯絡，透過傳送訊號來確定標籤位置。

為了有效防止作業期間微標籤電量過低，而導致呼救、尋找、定位速度過慢的現象。圖撲軟體基於時間、空間、規則等多維度因素，將採集到的海量微標籤電量進行過濾，篩選出處於低電量的作業人員，集中告警至在視覺化排程大屏中。點選相應告警資訊，3D 場景同步切換至人員作業位置，方便管理者精確掌握人員座標，幫助管理者更快排查及維護微標籤電量，提高定位安全管理水平和故障運維解決效率。

人員 SOS 報警

當作業人員遇到煤氣洩漏、鋼水飛濺、漏水入爐突發事故或其他異常態勢時，可主動按 SOS 報警按鈕，向平臺發出求救訊號。

三維視覺化平臺根據後臺接收到的 UWB 定位資訊，自主定位至人員所處位置，並將時間、地點、人員資訊回傳至報警列表中，告知相關工作人員及時關注、及時瞭解、及時處理。系統支援根據應急預案流程自動告警至有關部門，可跨部門、跨層級發起協同排程指揮。

人員 SOS 報警視覺化與 UWB 定位技術的複用打法，加速提升了企業事故救援效率，主動化解以往因定位不準確而導致的挽救不及時的風險。

電子圍欄報警視覺化

電子圍欄是目前尤為先進的周界防護報警系統，其主機採用的是“阻擋為主，報警為輔”的周界安防理念，集“威懾、阻擋、報警、安全”於一體。但傳統的管理方式與時間、空間的實時關聯度不高，管理者無法對作業人員的行為進行實時視覺化的管理和追溯。

圖撲軟體聯合 UWB 高精度定位系統，在視覺化場景中生成虛擬電子圍欄，實現科技防控+人員防控+物理防控三重管控舉措。場景內管理者可根據各區域生產情況自由設定串崗、滯留、超員、缺員、闖入、靜置超時等報警型別。針對違章行為，場景立即響應互動，透過閃爍動效進行告警提示，配合彈出抓取到的違章影像，確保監控範圍內的風險狀態得以高效反饋。

場景將 2D 皮膚與資料繫結，同步顯示告警時間、告警日期、告警事件等關鍵資訊的動態資料。以簡潔的輪播圖表，為使用者呈現多角度、細緻、直觀的關鍵性資訊，助力挖掘資訊背後的價值。

管理者透過 PC、PAD 或是智慧手機，即可開啟瀏覽器隨時訪問監控場景，顛覆了以往使用者在控制室內控制場景的侷限性，真正實現指揮中心雙向化、視覺化、網路化的管控形式。

影片智慧分析報警

視覺化平臺聯合多種視覺影像進行 7×24h 動態監測。當接收到作業人員發起的報警求助、不規範作業、電子圍欄違章停留等現象，三維場景中可立刻播報報警提示，對潛在危機急速響應及時止損，減少補救成本，達到工廠高效分析預警與宏觀管理的目的。

支援疊加圖撲軟體 HT 影片融合技術，透過車間內監控影片與三維場景疊加展示，可如臨其境檢視現場情況。並實現關鍵路徑自動影片巡檢，重點區域關注目標快速鎖定等高階功能。圖撲軟體影片融合技術採用 WebGL 技術，利用 GPU 高效能運算能力對影片影像進行實時處理，影像處理不佔用 CPU 資源，整個方案畫面流暢。

電子圍欄繪製

圖撲軟體支援根據物理圍欄點位，在場景內手動繪製虛擬電子圍欄，自主增加區域、裝置的安全防線。如存在鋼水飛濺、裝置移動、高溫輻射危險區域周圍，或裝置發生故障正在檢修、搶修的區域進行臨時繪製。

點選【開始繪製】選擇需要繪製區域，選定區域後逐一點選圍欄邊界線，直至與第一個點位重合，即生成虛擬電子圍欄。繪製區域長、寬資料 1：1 還原實際場景。

一氧化碳濃度視覺化監測

鋼鐵行業屬於典型的“高投入、高能耗、高排放”行業。在“雙碳”背景下，亟需建立以汙染物排放為依據的存量約束機制，幫助鋼鐵行業高效節能減排，朝著綠色低碳高質量方向發展。

在高爐、轉爐、焦爐運作過程中，會釋放大量有害的一氧化碳氣體，若處理不當發生洩漏或爆炸，將會危害作業人員生命安全、企業財產造成損失、以及加重大氣汙染程度。圖撲軟體 HT 建立一氧化碳監測模組，透過搭載一氧化碳探測器、聲光報警器等檢測裝置，對各區域對有害氣體超標、環境汙染、實時濃度引數等情況進行視覺化告警監控。

選以 3D 雲圖方式劃分氣體濃度分佈，顏色越亮象徵密度越小，配合 2D 皮膚展示高爐高度、濃度、分佈等動態能效資料。讓管理者一眼望穿氣體分佈特徵，實時瞭解廠區能耗狀況，為資源合理調配、廠區節能減排提供有力的資料依據。

當氣體濃度超過既定閾值時，系統會立即出發聲光警報，提醒管理者及時疏散人群，採取進一步防護措施。

告警視覺化

視覺化告警模組包含建立告警表單與解除告警表單。

告警表單視覺化

透過搭載智慧感知元件，聚合告警時間、告警人員、告警狀態、告警裝置等關鍵資訊，建立多後設資料集約化監控管理模式。可根據應急預案流程對事件進行自動歸類和派單，並結合預警模型展開風險等級研判，確定告警資訊風險級別，提高突發事件處置效率。

解除告警表單視覺化

當告警資訊得以解決，案件將自動歸類至解除告警模組。解除告警模組記錄了過往報警事件的發生時間、原因、人員、部門、崗位等關鍵資訊，滿足管理者對廠區報警資訊的歷史資料回溯比對。

以高效資料檢索模式和一鍵呼叫智慧化手段，對生產車間人、機、料、法、環五大要素進行動態、實時、智慧監控，切實幫助廠區早發現、早處理、早控制。

應用圖撲軟體豐富的視覺化圖表元件，選以分類、組合、排序等風格，清晰有效地傳達資訊，讓分類施策取代粗放管理。使鋼廠執行調控能力的由垂直化轉向扁平式，達到資料共享化、響應實時化、操作視覺化的目的。

UWB 定位系統主要由定位基站、定位標籤、POE 交換機/網線、伺服器/定位軟體四大部分構成。企業在規定區域內部署 UWB 定位基站，作業人員配戴 UWB 定位標籤卡，常採用 0 維存在性檢測、1 維線性軌跡定位和 2 維區域平面定位融合的多維定位模式。透過定位管理後臺，實時精確定位到廠區內標籤位置，管理後臺整合了實時位置、執行軌跡、電子圍欄、影片聯動、報警資訊、裝置管理等多項業務功能，大幅提升工作安全性和管理效率。

在傳統廠區 UWB 高精度定位管理平臺基礎上，疊加圖撲軟體數字孿生技術，整合鋼廠原有人員定位系統、影片監控系統和安防系統資料，完善全方位監控體系，形成大資料資源中心。

關於 UWB 定位系統

UWB(Ultra Wide-Band,超寬頻)，是一種新型的無線通訊技術，是利用納秒級的非正弦波窄脈衝傳輸資料，因此其所佔的頻譜範圍很大，儘管使用無線通訊，但其資料傳輸速率可以達到幾百兆位元每秒以上。

受建築物牆體遮擋影響，室內定位無法使用北斗/GPS。UWB和藍芽相比具備覆蓋距離遠、精度高等有優勢。視距範圍內無遮擋時，定位標籤距離基站13米以內（300平米內）精度較高，定位精度可在0.1~0.5米；視距範圍內無遮擋時，定位標籤距離基站13~20米內，定位偏差增大（500平米內），定位精度可在0.1~1米。

鋼廠人員定位安全管理 3D 視覺化監控平臺，基於數字孿生技術把廠區的環境狀態、裝置狀態、人員狀態予以直觀展示。將監控系統、告警系統、管理系統等將環節資源高效整合，形成了各系統之間的互聯、互通、共享等多方資訊協同聯動。

打破廠區存在的資訊壁壘，使廠區各級生產管理部門、安全監察部門，能直觀、快速、全面地瞭解廠區作業人員動態資訊，為廠區生產排程指揮、安全巡查、事故溯源提供決策依據，真正實現廠區“監測、控制、管理”綜合性、一體化、透明化的安全生產機制。