山能棗礦集團岱莊選煤廠智能光伏照明及人員定位系統建設與應用

2025年10月14日 15:32 智能礦山雜志責編：戚金榮作者：智能礦山雜志

為解決岱莊選煤廠缺乏智能化照明控制、人員安全管控及數字化設備統一管控等問題，推進智能化減人提效，采用UWB技術構建人員定位系統，結合光伏供電、智能照明控制及3D可視化等技術，建立了安全管理一體化的綜合管控體系。應用結果顯示定位精度<0.5 m，照明能耗降低70%，實現了人員精準定位、生命體征實時監測預警、平臺高效集成等功能，顯著提升了選煤廠安全管理水平與運營效率，在選煤廠智能化建設中具有較高的推廣價值。

文章來源：《智能礦山》2025年第9期“選煤廠智能化建設成果專欄”

第一作者：王奕明，現任棗莊礦業集團岱莊煤業公司選煤廠主任工程師，主要從事煤炭洗選加工的相關研究工作。E-mail：wx1367@163.com

作者單位：棗莊礦業（集團）濟寧岱莊煤業有限公司；棗莊礦業（集團）有限責任公司蔣莊煤礦；棗莊礦業（集團）有限責任公司田陳煤礦；河北萊奧斯照明科技有限公司

引用格式：王奕明，趙小靖，白建杰，等.岱莊選煤廠智能光伏照明及人員定位系統建設與應用[J].智能礦山，2025，6(9)：28-32.

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煤炭行業智能化發展的大趨勢下，選煤廠的高效、安全與節能運營成為重要課題。近年來智能照明和人員定位功能在多種行業成功應用。建立集礦井人員管理、跟蹤定位、燈光管控等功能為一體的選煤廠綜合一體化管理平臺，在滿足照明需求的條件下，可有效實現選煤廠節能降耗的目標。棗莊礦業（集團）濟寧岱莊煤業有限公司選煤廠（簡稱岱莊選煤廠）安全生產管理過程中，存在缺乏智能化照明控制、人員安全管控、數字化設備管理的統一管控等諸多亟待解決的問題。

智能光伏照明系統建設

1.1 智能光伏照明系統組成

智能光伏照明系統建設滿足節能照明，并與人員定位系統融合應用。照明系統部署光伏電池板、燈具及通信監控設備，與人員定位系統的基站、手環等在物理布局上協同規劃。照明燈具布局為定位基站提供參考，參考照明需求密度合理設置基站位置，確保信號覆蓋全面且精準，借照明系統已有通信鏈路，優化定位系統數據傳輸線路，減少建設成本與信號干擾。智能光伏照明系統主要由4塊光伏電池板、14塊蓄電池、供電控制器、48盞燈具、1臺服務器、1臺上位機以及相關的通信和監控設備組成。

1.2 光伏發電照明供能

在岱莊選煤廠根據廠區布局和照明需求，在廠房樓頂合理安裝光伏電池板，增加光照時間，確保充分接收太陽能。光伏板通過逆變器將太陽能轉化為電能，并供應到廠房內電力系統。充分利用太陽能光伏發電，為人員定位系統、夜間照明系統供電。

在滿足生產現場照明要求的情況下，將原照明系統100 W的舊照明燈更換為55 W的新型LED節能燈，減少供電量，降低了選煤廠的能耗成本，該系統在岱莊選煤廠的應用，照明能耗降低70%，原照明系統與現照明系統用電能耗對比見表1。

表1 原照明系統與現照明系統用電能耗對比

1.3 智能照明控制

建設智能照明及UWB人員定位系統，智能LED防爆平臺燈與智能通信控臺間采用無線通信方式，智能LED防爆平臺燈集成UWB定位模塊與定位手環通信，接收UWB定位手環無線信號，減少線路改造及單獨人員定位建設成本。

智能通信控臺通過現場光纖網絡接入集控室服務器，實現數據雙向通信。軟件數據平臺提供燈具運行時間和事件記錄，解決現場照度不均勻、色溫偏差大、燈具不統一、人員無精準定位監測、危險區域無預警等問題，通過光照傳感器實時監測環境光照度。

當光照度低于設定閾值時，控制器根據預設亮度曲線，自動調節燈具亮度，滿足照明需求；智能照明系統根據時間、人員活動等因素智能控制，實現人來燈亮、人走燈滅的節能模式。在人員頻繁活動區域，燈具保持較高亮度；在人員較少或無人區域，適當降低亮度或關閉燈具，實現節能目的，智能照明系統架構如圖1所示。

圖1 智能照明系統架構

UWB人員定位系統建設

人員定位系統采用UWB技術，由定位基站（智能照明定位一體燈）、定位手環、智能通信控臺、網絡交換設備、人員定位解算服務器及三維可視化平臺操作員站組成。定位手環通過UWB無線信號與定位基站進行精確測距，定位基站解算出距離信息后，通過智能通信控臺發送實時數據到解算服務器，解算服務器根據預設解算策略定位手環實時位置，并發送至三維可視化平臺三維展示，UWB人員定位系統架構如圖2所示。

圖2 UWB人員定位系統架構

2.1 UWB定位精度解析

人員攜帶定位手環出現在定位基站范圍內，多個定位裝置可分別測算出定位手環與自身距離，并將原始數據進行噪聲剔除、卡爾曼濾波、初步測距算法等處理，將定位手環信息及距離信息上傳至服務器端。

算法結合廠區各燈具的具體位置及高度，構建參與運算的坐標系統，綜合考慮各種數據的濾波及篩選處理，高效、準確計算出位置信息。增加現場定位基站密度，可提供更多距離數據參與位置計算，提升定位精度。服務器端通過空間位置核心算法，結合燈具空間坐標位置，測算出人員定位手環的位置范圍。

2.2 優化信號傳輸與抗干擾措施

由于岱莊選煤廠原煤系統采用TDS智能化干選機進行分選，設備整體較大，人員定位系統受到障礙物和電磁干擾較大。針對TDS產生的X射線和電磁場造成信號干擾問題，采取2方面的有效措施，優化廠房內安裝定位基站和算法，提升定位精度。

（1）選擇合適的無線頻段，避開干擾源，增加信號中繼設備，增強信號覆蓋范圍。

（2）采用抗干擾能力強的通信技術和算法，提高信號傳輸的可靠性，定期，檢測和維護系統，及時排除故障隱患，確保系統在惡劣環境下穩定運行。

2.3 建立3D廠房模型構建三維定位

岱莊選煤廠空間布局復雜，二維定位難以精準確定人員位置。為實現高精度的人員三維定位，構建三維立體廠房全尺寸3D模型，作為定位系統的精確空間參照系，定位信號精準匹配到廠房內XYZ坐標，實現人員所處物理空間的精準定位，廠房3D可視化界面實景界面如圖3所示。

圖3 廠房3D可視化界面實景界面

安全管控系統建設

岱莊選煤廠建設安全管控系統的監控中心，建立統一管理平臺，整體展示照明系統的監控數據和人員定位信息。管理人員通過平臺實時掌握選煤廠的照明狀態、人員分布和活動軌跡等信息，實現對選煤廠的全面智能化管理。

3.1 應用場景需求分析

選煤廠作業環境存在一定危險性，部分崗位勞動強度較大，安全管控系統軟件平臺具有人員心率監測功能，實時監測職工心率變化，及時發現職工過度勞累、突發疾病等身體不適情況，以便快速采取急救措施，保障職工生命安全，避免因人員身體突發狀況對生產造成不良影響。

3.2 生產區域照明與人員管理

在選煤廠原煤系統所屬廠房、輸送帶棧橋等區域，智能光伏照明系統根據人員活動和自然光照度自動調節照明亮度，為生產作業提供良好的照明條件。

人員定位系統實時采集工作人員位置，確保人員在規定區域內作業，防止誤入危險區域。當人員靠近設備或進入危險區域時，系統自動發出警報提醒，提高了生產安全性。

通過在人員定位標簽中集成微型心率傳感器，或佩戴專用心率監測與定位系統兼容的智能手環等設備，實現心率數據的采集，與人員位置信息關聯整合，形成集人員位置與心率狀態綜合監控體系。

3.3 應用場景及優勢

在實際生產作業中，當職工在主廠房內進行設備巡檢任務時，人員定位系統記錄巡檢路線和時間，確保巡檢工作的全面性和及時性。后臺管理系統實時追蹤位置，同步監測巡檢人員心率情況，人員在主廠房內設備巡檢界面如圖4所示。

圖4 人員在主廠房內設備巡檢界面

當人員在某地點長時間停留，會觸發視頻隨動功能，集控大屏實時顯示現場信息。實現遠程控制、集中控制、智能巡檢、單燈精細化控制、單燈智能感應控制、單燈故障自動報警、系統異常報警、精準人員定位、電子圍欄、歷史軌跡查詢、可視化平臺管理、自動運行控制、智能系統聯動等功能，岱莊選煤廠智慧照明管理平臺界面如圖5所示。

圖5 岱莊選煤廠智慧照明管理平臺界面

安全管控系統實施效果

（1）人員定位精準

采用分層架構設計的UWB人員定位系統，定位精度<0.5 m。定位手環與無線信號基站協同，在復雜的原煤系統環境中，多障礙物與強電磁干擾下滿足精準定位，為安全生產和管理提供了可靠保障。

（2）監測預警實時

定位手環具備心率、血氧、運動狀態等生命體征數據監測功能，智能軟件平臺實時顯示生命體征監測數據，出現異常時，平臺端彈窗報警，并通過手環振動和屏幕顯示提醒，保障廠區作業人員生命體征健康，緊急情況時及時發現并處理，避免二次傷害和擴大損失。

（3）平臺集成高效

智能光伏照明與人員定位系統無縫集成，監控中心統一管理平臺整合照明監控與人員定位數據，實現選煤廠全方位智能化管理。精準數據支撐使管理決策科學高效，提升生產調度精準度與管理效率，驅動選煤廠運營管理向智能化、精益化邁進，為行業智能化轉型樹立典范。

（4）節能成效顯著

合理布局光伏電池板捕集太陽能降低電網供電，照明能耗降低70%。光照傳感器監測環境照度，依據預設亮度曲線及人員活動、時間因素智能調控燈具亮度，節約能源、削減運營成本，為選煤廠可持續發展厚植綠色根基。

（5）設備系統穩定

安全管控系統采用先進的儲能技術和智能控制算法，供電方式切換期間確保燈具正常工作，LED燈具有長壽命、低故障率的特點，減少了維護成本和工作量。

結語

岱莊選煤廠智能光伏照明及人員定位系統的建設與探索，實現了照明系統的智能節能控制和人員的精準定位管理，提高選煤廠的生產效率、安全性和管理水平。通過與人員定位手環聯動，提供精準人員位置信息，提升了事故預警與應急處理效率。在智能照明方面，相較于傳統照明模式，降低能耗、減少電費支出。隨著智能化技術的不斷發展，智能光伏照明及人員定位系統將在選煤廠得到更廣泛的應用和進一步的完善，為選煤行業可持續發展注入新活力。

編輯丨李莎

審核丨趙瑞

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期刊簡介

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主編：王國法院士

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