一、应用背景

随着物联网（IoT）技术的快速发展，定位技术在工业、医疗、物流、智慧城市等领域的应用越来越广泛。UWB（超宽带）、蓝牙和LoRa（长距离低功耗无线通信）是三种常见的无线通信技术，各自具有独特的优势。UWB技术以其高精度和抗干扰能力著称，蓝牙技术以其低成本和普及率高而广泛应用。LoRa技术则以其长距离和低功耗特性在广域物联网中占据重要地位。

然而，在复杂场景下的复合型定位需求中，单一技术往往无法满足所有要求。例如，传统的UWB技术需要布网供电，在复杂场景下，部署难度大且成本高昂；蓝牙技术虽然部署方便、成本低，但在高精度定位要求的环境中表现不足。针对需求痛点，飞远光电推出了UWB信标+蓝牙信标+LoRa融合定位方案。该方案采用无线部署方式，特别适用于复杂场景下的高精度和常规精度融合定位需求。

二、系统概述

1. 系统简介

飞远光电“UWB信标+蓝牙信标+LoRa”融合定位系统主要由UWB信标、蓝牙信标、定位器、LoRa定位基站、定位引擎和软件平台等组成。高精度定位区域放置UWB信标，常规精度定位区域放置蓝牙信标，UWB信标之间高精度同步，并定时进行TDOA广播，定位器测量各个信标间的飞行时间差，并嗅探周围蓝牙信标。定位器将业务数据上传至LoRa基站，LoRa基站通过网线或4G将各定位器业务数据传输至定位引擎，由定位引擎进行位置解算。

定位软件平台采用B/S架构设计，构建精确三维模型实时展现定位区域内人员物资位置，实现实时定位、一键报警、智能一卡通、电子围栏、轨迹回放、巡检管理、报警管理、视频联动等功能。软件平台提供丰富的API接口，可与用户的智慧管理流程无缝融合，提高安全管理水平。

2. 系统架构

定位系统架构基于典型物联网层级架构设计，共分为设备层、服务层、网络层、应用层：

应用层：前台交互与控制，前端设备管理；

服务层：数据存储与分析，人员位置解算；

网络层：LoRa基站将定位器数据汇总后通过网线或4G传输至定位引擎；

设备层：定位器实时接收UWB信号或蓝牙信号；

3. 工作原理

在高精度定位区域部署UWB信标，每四个信标为一个单元，UWB信标发送脉冲信号，定位器测量各个信标到自身的飞行时间差，定位引擎可根据这些数据确定定位器的位置。

在常规精度定位区域部署蓝牙信标，蓝牙信标广播蓝牙信号，定位器检测周围蓝牙信标，并得到信号的接收功率，使用三角测量法来计算定位器与信标之间的距离。

4. 系统优势

Ø 灵活部署、易于维护：UWB信标和蓝牙信标采用电池供电，无需强、弱电施工，部署方便快捷，灵活适应墙壁、天花板等多环境部署需求。

Ø 定位精准、成本可控：UWB信标和蓝牙信标无缝混合部署兼顾重点区域的定位准确性，同时保留蓝牙定位方案成本可控、部署简单的优点；

Ø 低功耗、长续航：UWB信标和蓝牙信标都采用低功耗设计，电池续航时间长，减少维护成本。

Ø 高抗干扰能力：UWB技术和LoRa技术都具有较强的抗干扰能力，能够在复杂环境下稳定运行；

Ø 扩展性强：系统开放API接口，支持与第三方平台对接，支持二次开发。

三、软件平台功能

1. 数据可视化分析

通过数据看板可直观展现各种统计信息和报警信息，可按工种、区域、部门等实时统计人员出勤状况，可实时统计巡检数据；可通过趋势图、柱状图、饼图、热力图等方式进行定位信息数据分析；

2. 3D地图展示

系统支持三维地图展示人员详细信息及建筑物名称，可多视角自由调整查看多层建筑物内人员位置状况，系统支持地图的360度旋转、缩放和多地图切换模式，三维立体地图可看多层建筑内景，可单独调出楼层地图进行查看。

3. 实时定位

通过2D或3D地图，展示人员/车辆的实时位置、数量统计、定位器电量、需充电人员及数量、定位器在线/离线/休眠状态等；点击地图中的定位标记可显示人员/车辆的详细信息。

4. 行为分析

轨迹查询：系统支持查询任意人员24小时内任意时间段的历史活动轨迹，轨迹查询支持动态倍速播放，历史轨迹数据至少保存1年以上，支持滚动覆盖。

严控追踪：系统支持对单一人员进行位置跟踪，此时该人员在地图中呈现高亮状态，且视频监控画面会跟随人员位置自动切换。

历史场景再现：当有紧急事件发生时，可根据事故地点、时段等信息，查询现场所有人员位置，锁定事件发生地的人员分布，系统支持动态播放现场人员分布情况，为应急救援提供支持。

5. 视频显示与联动

发生告警事件或对指定人员进行严控时，系统会显示该告警事件或指定人员的具体位置，同时触发对应的监控设备，自动调取现场的实时监控画面。在电子地图中选中查看的摄像头时，视频监控画面立即切换至该摄像头的监控画面，双击监控画面，还可与地图界面切换位置，便于管理人员及时了解现场情况。

视频联动为自主开发的VLC视频解析系统。不仅能对接各种品牌、各种型号的摄像头，还有效的解决了视频解析缓慢，视频解析卡顿等情况。

6. 人员基础信息管理

系统支持多级组织架构管理；采用不同形状、颜色区分各部门定位标签，按部门分级显示人员信息；可支持批量导入、导出人员信息。

7. 统计管理

1）目标数量统计

可在数字地图上任意划定多个区域，实现各区域的目标数量分类统计（如人员或者车辆）并以图形化方式显示统计结果。

2）报警统计

根据实际管理情况，在系统中设置相应的报警类型（如越界报警、脱岗报警、静止报警、聚集报警、滞留报警、超员报警等），系统实时统计触发的报警事件并形成报表，便于管理人员及时发现安全隐患，从而做出及时地处理措施。

8. 报警管理

系统支持设置多种类型的报警信息，并可根据需求设置延时报警以及时间段报警，以避免误报警情况发生。报警信息设置支持声音、弹出框、视频联动勾选。当发生报警事件时，管理平台自动记录该报警事件，并发出报警提示（事发时间、事件位置、事件类型以及事件处理状态等），便于管理人员做出快速、有效的应对措施。

1）越界报警

系统对不同管理区域进行权限划分，当人员进入非授权区域超过设定时间时，系统立即发出越界报警提示，同时显示报警事件的具体位置，便于管理人员及时处理。

2）脱岗报警

在系统中设置某一工作区域内的指定工作人员、在岗时段，一旦该区域内无人值守时，系统立即发出脱岗报警提示，便于管理人员及时查看岗位情况，规范人员的工作行为。

3）静止报警

工作人员处于静止状态超过一定时间时，系统智能判定该人员可能发生异常状态，此时管理平台发出静止报警提示，便于管理人员采取及时、有效的措施。

4）聚集报警

在系统中设置聚集报警的区域、报警触发半径、人员额定聚集量上限，当报警触发半径区域内人员数量超过设置的额定聚集量上限时，系统立即发出聚集报警提醒，便于管理人员取及时、有效的应对措施。

5）超员报警

在系统中设置超员报警的区域、人员额定负载量，当区域内人员数量超过额定负载量时，系统发出超员报警，提醒管理人员及时采取处理措施。

6）一键报警

遇到紧急事件时，人员通过定位器上的SOS按钮发出求助信号，系统智能显示该人员的具体位置（此时人员在地图中高亮显示）和对应的监控视频，便于管理人员及时了解现场情况，并采取准确的响应措施

9. 电子围栏

在地图中绘制电子围栏，并与数量统计、权限管理、报警管理等相结合，实现对应的统计和报警功能。

10. 巡检管理

系统支持设置特定的巡检点、巡检路线、巡检时段等信息，当工作人员未按照设置的巡检路线和时段进行巡检时，系统立即发出违规巡检报警提示，便于管理人员监督和规范巡检工作，保障厂区的安全运行。

11. 考勤管理

系统可自动记录人员的进场时间、离场时间、工作时长、脱岗时间段等信息，实现自动考勤，通过选择考勤日期、人员，即可查询详细记录，系统支持查询结果以EXCEL表格的形式导出。

12. 进出统计

通过选择时间、人员、需要统计的区域，即可查询人员的进出该区域的详细信息，包括人员详细信息、进出场时间段、状态、最后位置等，系统支持查询结果以EXCEL表格的形式导出。

13. 下行报警（选配）

危险提醒：系统支持设定危险区域的电子围栏，当用户进入危险区域后，定位标签自动发出蜂鸣警告，提醒用户到达危险区域；

撤离通知：当发生紧急情况时，管理人员可通过系统平台，通知特定或全部人员立即撤离，定位标签随即会发出急促蜂鸣提醒；

14. 微信小程序（选配）

微信小程序端展示，实时查询厂区人员位置分布、数据统计、报警信息等。

15. 平台对接（选配）

本系统可以根据上级主管部门和业主要求，开放相关接口，配合企业做好将信息接入应急管理局等上级部门的“安全生产一体化”平台，将企业人员实时位置信息和报警信息等上传应急管理局等上级部门的“安全生产一体化”平台。