山能枣矿集团岱庄选煤厂智能光伏照明及人员定位系统建设与应用

2025年10月14日 15:32 智能矿山杂志责编：戚金荣作者：智能矿山杂志

为解决岱庄选煤厂缺乏智能化照明控制、人员安全管控及数字化设备统一管控等问题，推进智能化减人提效，采用UWB技术构建人员定位系统，结合光伏供电、智能照明控制及3D可视化等技术，建立了安全管理一体化的综合管控体系。应用结果显示定位精度<0.5 m，照明能耗降低70%，实现了人员精准定位、生命体征实时监测预警、平台高效集成等功能，显著提升了选煤厂安全管理水平与运营效率，在选煤厂智能化建设中具有较高的推广价值。

文章来源：《智能矿山》2025年第9期“选煤厂智能化建设成果专栏”

第一作者：王奕明，现任枣庄矿业集团岱庄煤业公司选煤厂主任工程师，主要从事煤炭洗选加工的相关研究工作。E-mail：wx1367@163.com

作者单位：枣庄矿业（集团）济宁岱庄煤业有限公司；枣庄矿业（集团）有限责任公司蒋庄煤矿；枣庄矿业（集团）有限责任公司田陈煤矿；河北莱奥斯照明科技有限公司

引用格式：王奕明，赵小靖，白建杰，等.岱庄选煤厂智能光伏照明及人员定位系统建设与应用[J].智能矿山，2025，6(9)：28-32.

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煤炭行业智能化发展的大趋势下，选煤厂的高效、安全与节能运营成为重要课题。近年来智能照明和人员定位功能在多种行业成功应用。建立集矿井人员管理、跟踪定位、灯光管控等功能为一体的选煤厂综合一体化管理平台，在满足照明需求的条件下，可有效实现选煤厂节能降耗的目标。枣庄矿业（集团）济宁岱庄煤业有限公司选煤厂（简称岱庄选煤厂）安全生产管理过程中，存在缺乏智能化照明控制、人员安全管控、数字化设备管理的统一管控等诸多亟待解决的问题。

智能光伏照明系统建设

1.1 智能光伏照明系统组成

智能光伏照明系统建设满足节能照明，并与人员定位系统融合应用。照明系统部署光伏电池板、灯具及通信监控设备，与人员定位系统的基站、手环等在物理布局上协同规划。照明灯具布局为定位基站提供参考，参考照明需求密度合理设置基站位置，确保信号覆盖全面且精准，借照明系统已有通信链路，优化定位系统数据传输线路，减少建设成本与信号干扰。智能光伏照明系统主要由4块光伏电池板、14块蓄电池、供电控制器、48盏灯具、1台服务器、1台上位机以及相关的通信和监控设备组成。

1.2 光伏发电照明供能

在岱庄选煤厂根据厂区布局和照明需求，在厂房楼顶合理安装光伏电池板，增加光照时间，确保充分接收太阳能。光伏板通过逆变器将太阳能转化为电能，并供应到厂房内电力系统。充分利用太阳能光伏发电，为人员定位系统、夜间照明系统供电。

在满足生产现场照明要求的情况下，将原照明系统100 W的旧照明灯更换为55 W的新型LED节能灯，减少供电量，降低了选煤厂的能耗成本，该系统在岱庄选煤厂的应用，照明能耗降低70%，原照明系统与现照明系统用电能耗对比见表1。

表1 原照明系统与现照明系统用电能耗对比

1.3 智能照明控制

建设智能照明及UWB人员定位系统，智能LED防爆平台灯与智能通信控台间采用无线通信方式，智能LED防爆平台灯集成UWB定位模块与定位手环通信，接收UWB定位手环无线信号，减少线路改造及单独人员定位建设成本。

智能通信控台通过现场光纤网络接入集控室服务器，实现数据双向通信。软件数据平台提供灯具运行时间和事件记录，解决现场照度不均匀、色温偏差大、灯具不统一、人员无精准定位监测、危险区域无预警等问题，通过光照传感器实时监测环境光照度。

当光照度低于设定阈值时，控制器根据预设亮度曲线，自动调节灯具亮度，满足照明需求；智能照明系统根据时间、人员活动等因素智能控制，实现人来灯亮、人走灯灭的节能模式。在人员频繁活动区域，灯具保持较高亮度；在人员较少或无人区域，适当降低亮度或关闭灯具，实现节能目的，智能照明系统架构如图1所示。

图1 智能照明系统架构

UWB人员定位系统建设

人员定位系统采用UWB技术，由定位基站（智能照明定位一体灯）、定位手环、智能通信控台、网络交换设备、人员定位解算服务器及三维可视化平台操作员站组成。定位手环通过UWB无线信号与定位基站进行精确测距，定位基站解算出距离信息后，通过智能通信控台发送实时数据到解算服务器，解算服务器根据预设解算策略定位手环实时位置，并发送至三维可视化平台三维展示，UWB人员定位系统架构如图2所示。

图2 UWB人员定位系统架构

2.1 UWB定位精度解析

人员携带定位手环出现在定位基站范围内，多个定位装置可分别测算出定位手环与自身距离，并将原始数据进行噪声剔除、卡尔曼滤波、初步测距算法等处理，将定位手环信息及距离信息上传至服务器端。

算法结合厂区各灯具的具体位置及高度，构建参与运算的坐标系统，综合考虑各种数据的滤波及筛选处理，高效、准确计算出位置信息。增加现场定位基站密度，可提供更多距离数据参与位置计算，提升定位精度。服务器端通过空间位置核心算法，结合灯具空间坐标位置，测算出人员定位手环的位置范围。

2.2 优化信号传输与抗干扰措施

由于岱庄选煤厂原煤系统采用TDS智能化干选机进行分选，设备整体较大，人员定位系统受到障碍物和电磁干扰较大。针对TDS产生的X射线和电磁场造成信号干扰问题，采取2方面的有效措施，优化厂房内安装定位基站和算法，提升定位精度。

（1）选择合适的无线频段，避开干扰源，增加信号中继设备，增强信号覆盖范围。

（2）采用抗干扰能力强的通信技术和算法，提高信号传输的可靠性，定期，检测和维护系统，及时排除故障隐患，确保系统在恶劣环境下稳定运行。

2.3 建立3D厂房模型构建三维定位

岱庄选煤厂空间布局复杂，二维定位难以精准确定人员位置。为实现高精度的人员三维定位，构建三维立体厂房全尺寸3D模型，作为定位系统的精确空间参照系，定位信号精准匹配到厂房内XYZ坐标，实现人员所处物理空间的精准定位，厂房3D可视化界面实景界面如图3所示。

图3 厂房3D可视化界面实景界面

安全管控系统建设

岱庄选煤厂建设安全管控系统的监控中心，建立统一管理平台，整体展示照明系统的监控数据和人员定位信息。管理人员通过平台实时掌握选煤厂的照明状态、人员分布和活动轨迹等信息，实现对选煤厂的全面智能化管理。

3.1 应用场景需求分析

选煤厂作业环境存在一定危险性，部分岗位劳动强度较大，安全管控系统软件平台具有人员心率监测功能，实时监测职工心率变化，及时发现职工过度劳累、突发疾病等身体不适情况，以便快速采取急救措施，保障职工生命安全，避免因人员身体突发状况对生产造成不良影响。

3.2 生产区域照明与人员管理

在选煤厂原煤系统所属厂房、输送带栈桥等区域，智能光伏照明系统根据人员活动和自然光照度自动调节照明亮度，为生产作业提供良好的照明条件。

人员定位系统实时采集工作人员位置，确保人员在规定区域内作业，防止误入危险区域。当人员靠近设备或进入危险区域时，系统自动发出警报提醒，提高了生产安全性。

通过在人员定位标签中集成微型心率传感器，或佩戴专用心率监测与定位系统兼容的智能手环等设备，实现心率数据的采集，与人员位置信息关联整合，形成集人员位置与心率状态综合监控体系。

3.3 应用场景及优势

在实际生产作业中，当职工在主厂房内进行设备巡检任务时，人员定位系统记录巡检路线和时间，确保巡检工作的全面性和及时性。后台管理系统实时追踪位置，同步监测巡检人员心率情况，人员在主厂房内设备巡检界面如图4所示。

图4 人员在主厂房内设备巡检界面

当人员在某地点长时间停留，会触发视频随动功能，集控大屏实时显示现场信息。实现远程控制、集中控制、智能巡检、单灯精细化控制、单灯智能感应控制、单灯故障自动报警、系统异常报警、精准人员定位、电子围栏、历史轨迹查询、可视化平台管理、自动运行控制、智能系统联动等功能，岱庄选煤厂智慧照明管理平台界面如图5所示。

图5 岱庄选煤厂智慧照明管理平台界面

安全管控系统实施效果

（1）人员定位精准

采用分层架构设计的UWB人员定位系统，定位精度<0.5 m。定位手环与无线信号基站协同，在复杂的原煤系统环境中，多障碍物与强电磁干扰下满足精准定位，为安全生产和管理提供了可靠保障。

（2）监测预警实时

定位手环具备心率、血氧、运动状态等生命体征数据监测功能，智能软件平台实时显示生命体征监测数据，出现异常时，平台端弹窗报警，并通过手环振动和屏幕显示提醒，保障厂区作业人员生命体征健康，紧急情况时及时发现并处理，避免二次伤害和扩大损失。

（3）平台集成高效

智能光伏照明与人员定位系统无缝集成，监控中心统一管理平台整合照明监控与人员定位数据，实现选煤厂全方位智能化管理。精准数据支撑使管理决策科学高效，提升生产调度精准度与管理效率，驱动选煤厂运营管理向智能化、精益化迈进，为行业智能化转型树立典范。

（4）节能成效显著

合理布局光伏电池板捕集太阳能降低电网供电，照明能耗降低70%。光照传感器监测环境照度，依据预设亮度曲线及人员活动、时间因素智能调控灯具亮度，节约能源、削减运营成本，为选煤厂可持续发展厚植绿色根基。

（5）设备系统稳定

安全管控系统采用先进的储能技术和智能控制算法，供电方式切换期间确保灯具正常工作，LED灯具有长寿命、低故障率的特点，减少了维护成本和工作量。

结语

岱庄选煤厂智能光伏照明及人员定位系统的建设与探索，实现了照明系统的智能节能控制和人员的精准定位管理，提高选煤厂的生产效率、安全性和管理水平。通过与人员定位手环联动，提供精准人员位置信息，提升了事故预警与应急处理效率。在智能照明方面，相较于传统照明模式，降低能耗、减少电费支出。随着智能化技术的不断发展，智能光伏照明及人员定位系统将在选煤厂得到更广泛的应用和进一步的完善，为选煤行业可持续发展注入新活力。

编辑丨李莎

审核丨赵瑞

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