船舶用人員定位技術分析
1. 需求分析
船舶上對施工人員或者船員進行定位的主要目的是知曉人員在何區域,避免發生意外長時間無人知曉。
對于定位精度要求,對于小的房間區域,只需知道在哪個房間,對于大的區域,需知道在哪個區域,定位的區域達到半徑5米,區域75米即可。
2. 技術選型分析
目前可以用的室內定位技術如下:
UWB: 在空曠地,定位精度可以達到10cm。
雙頻RFID:定位精度可以達到1m。
單頻RFID:定位精度可以達到5m。
Zigbee:定位精度可以達到5m。
3. 船舶環境特點分析
船舶船艙分割較多,有大有小,大的很大。
大部分是金屬構件。
4. 使用UWB技術的可行性分析
在船舶環境下,由于船舶船艙分割較多,且全部為金屬,采用UWB技術有如下優劣點:
技術原理:通過寬頻譜信號進行定位,頻率范圍3-6Ghz
優勢:定位精度高。
劣勢:
a. 設備成本高。每個房間均需部署設備,要實現精確定位,一個房間至少部署3個設備,成本很高,施工調試難度大。問題是,船上人員定位是否一定要達到10cm精度?。
b. 維護要求高,每次設備移動位置 ,都需要重新調試,難度大。
c. 標簽成本高。每個標簽成本大于500元。
d. 需要充電。 UWB標簽采用充電電池,一次充電可以使用幾個月。需要頻繁充電,對維護管理的要求高。
結論:不建議使用。
5. 使用Zigbee技術可行性分析
技術原理:通過信號強度進行定位。頻率:2.4Ghz
優勢: 理論上,Zigbee設備可以實現自組網,設備之間可以通過無線進行數據路由。Zigbee技術用于路燈管理這類空曠地聯網應用有優勢。但是在船舶環境下,由于房間分割復雜,金屬構件多,設備本身需要部署電源,Zigebee無線自組網優勢不明顯。
劣勢:
a. 標簽耗電
b. 由于定位是依靠多個設備來計算,組網要求與后臺運算要求也高。
結論:可以作為備選方案
6. 使用多頻RFID技術可行性分析
技術原理:采用125k信號進行觸發,2.4G信號進行數據傳輸。通過125K信號的覆蓋來進行區域位置識別。理論上125K信號的覆蓋半徑約0-6m,精度可以達到30cm。實際在非金屬環境,可以達到這個指標。
優勢:
a. 設備成本低。
b. 標簽成本低,標簽使用時間長,可以達到5年以上。
c. 定位精度高,可以達到1m以內。
劣勢:
a. 設備要組網。
b. 金屬環境會影響定位的精度。
7. 單頻RFID技術可行性分析
技術原理:采用2.4G信號識別客戶,通過控制2.4G信號的覆蓋范圍,實現人員區域識別。
優勢: 設備成本低
標簽成本低
劣勢: 定位精度為房間或者大船艙的某一塊區域。
8. 技術選型建議
從船舶人員定位需求、系統建設造價、使用體驗綜合考慮,技術選型建議如下:
UWB:不建議使用,成本高,維護麻煩,效果不明顯。
Zigbee: 由于需要部署電源,Zigbee技術無線自組網優勢并不明顯。成本也較高。不建議使用。
多頻RFID:金屬環境對信號的覆蓋模型有影響,精度受影響。具體影響的程度需要測試。卡片使用時間長,設備成本低。備選方案之一。
單頻RFID:定位精度只能達到房間級或者區域100平米級別,是否選擇要看客戶真正的定位精度要求與管理要求。
綜合上述分析,最好的方案是采用多頻RFID,其次單頻RFID,具體選擇何種方案,需要實際測試下再作結論.
PS:上述建議對土豪除外.
9. 多頻RFID方案應用部署與用戶體驗簡介
9.1. 應用部署
標簽: 標簽形態可以采用2種,一種是內置與安全帽,一種是卡片形態.卡片形態的標簽可以內置緊急按鈕,供特殊情況的緊急呼叫。
RFID識別設備:針對不同部位,可以實現進出自動判斷以及軌跡追蹤。大的出入口部署具備進出判斷的設備,沿通道部署區域識別設備,大的船艙在頂部部署RFID區域識別設備。
9.2. 用戶體驗
人員有問題時,可以按緊急呼叫按鈕,進行求救。
可以定位人在小的船艙。
大的船艙,可以定位到單個設備的覆蓋區域,單個設備覆蓋面積在50-70平方。