红柳林矿业总经理常波峰：基于 UWB 定位技术在计量检验检测流程管理中的应用

2025年10月22日 15:33 智能矿山杂志责编：戚金荣作者：智能矿山杂志

为解决矿山计量检验检测中人工操作效率低、误差大、追溯困难等问题，采用UWB标签与基站部署、多系统融合及数据实时分析方法，构建了包含定位、数据管理、业务管理等6大子系统的计量检验检测流程管理系统。某煤矿引入基于 UWB定位技术在计量检验检测流程管理系统后，检测效率提升30%，人工失误率降低50%，产品合格率从95%提升至99.5%，交付及时率提高8%。UWB定位技术通过高精度定位与自动化管理，优化了检测流程的规范性与可靠性，与人工智能、物联网的深度融合，推动矿山计量检测向无人化、智能化方向发展。

文章来源：《智能矿山》2025年第9期“学术园地”栏目

作者简介：常波峰，高级工程师，现任陕煤集团神木红柳林矿业有限公司党委副书记、总经理，主要从事安全生产、企业运营、智能矿山建设等相关技术研究及管理工作。 E-mail：1403620280@qq.com

作者单位：陕煤集团神木红柳林矿业有限公司

引用格式：常波峰.基于 UWB 定位技术在计量检验检测流程管理中的应用[J].智能矿山，2025，6(9)：62-65.

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计量检验检测是保障工业生产、贸易往来、质量控制等领域正常运行的重要环节。通过定期校准、检定、测试各种计量器具及设备，确保测量结果的准确性以及可靠性。在矿山行业，煤质检验直接影响产品价值。超宽带（UWB）定位技术的高精度、低功耗、抗干扰等特点，为优化煤矿井下复杂环境中计量检验检测流程提供了新思路。采用UWB技术实现井下设备及人员精准定位，建立检测过程的时空记录，保障检测行为规范有序。

UWB定位技术煤矿井下的应用优势

UWB超宽带技术采用宽频带传输低功率信号，通过测量信号飞行时间计算距离，实现高数据速率及高精度定位。UWB定位技术具有显著的优势。

（1）UWB技术能够实现厘米级的高精度定位，在工业制造与机器人导航等领域具有独特的应用价值。

（2）UWB技术低功耗特性适合应用于移动设备以及电池供电的场景。

（3）UWB信号具有很强的抗干扰能力，能够在复杂电磁环境下稳定工作。

（4）UWB信号具有很强的穿透性，穿过非金属材料，在非视距环境下也可实现可靠定位。

在煤矿井下的复杂环境中，UWB定位信号可穿透煤尘及水雾，保持稳定通信；在金属设备密集的井下环境中受多径干扰小；与蓝牙及RFID系统相比，UWB在井下弯曲巷道中定位精度提高4倍；与WiFi定位技术相比，在矿井电磁干扰环境中误差降低65%；与光学定位不同，UWB不受井下光线以及粉尘影响，全天候可靠工作，为矿山安全生产提供了可靠的技术保障。

UWB定位技术在计量检验检测中的应用

2.1 计量检验检测流程管理的痛点

人工操作的计量检验检测流程管理存在诸多痛点，主要包括以下5个方面的不足。

（1）人工操作以及手工记录数据的方式效率低下，难以满足日益增长的检测需求，特别是在大批量检测场景下问题更加突出。

（2）人为因素可能导致检测结果存在误差或不一致性，影响检测质量。

（3）人工操作方式下缺乏实时记录及追溯，若出现问题难以快速定位原因，影响问题解决以及预防。

（4）管理人员难以实时掌握检测进度与设备状态等信息，难以进行有效的调度以及决策。

（5）人工操作方式需投入大量人力，效率低下也间接导致时间成本增加。

2.2 UWB定位在计量检验检测流程管理的应用场景

UWB定位技术在煤矿计量检验检测流程管理中具有广泛的应用场景，主要包括6个方面，UWB定位标签以及基站设备如图1所示。

图1 UWB定位标签以及基站设备

（1）通过在检测设备上安装UWB标签，实时跟踪设备位置以及状态，优化设备调度以及维护。

（2）为检测人员配备UWB标签，实时监控人员的位置以及工作状态，合理分配任务，提高工作效率。

（3）在被检物品上附加UWB标签，实现被检物品的全流程跟踪，确保检测过程的可追溯性。

（4）结合UWB定位以及自动化设备，实现检测过程的自动化，减少人工操作，提高检测效率以及准确性。

（5）UWB定位数据可用于检测流程的可视化以及智能化管理，优化流程，提高管理效率。

（6）通过分析UWB定位数据，可及时发现检测过程中设备故障与人员违规操作等的异常情况，实现预警以及快速响应。

2.3 基于UWB的计量检验检测流程管理系统设计

基于UWB的计量检验检测流程管理系统，主要组成包括6个子系统，基于UWB的计量检验检测流程管理系统架构如图2所示。

图2 基于UWB的计量检验检测流程管理系统架构

（1）UWB定位子系统：由UWB基站以及标签组成，完成实时采集设备与人员与物品的位置信息。

（2）数据管理子系统：完成存储、处理、分析UWB定位数据，为上层应用提供数据支撑。

（3）业务管理子系统：结合计量检验检测业务需求，实现检测流程的自动化以及智能化管理，包括任务分配与进度跟踪与质量控制等功能。

（4）可视化子系统：提供直观界面展示实时信息，方便管理人员监控以及决策。

（5）预警与报警子系统：实时预警异常情况，确保检测过程的安全可靠。

（6）接口与集成子系统：提供标准接口，实现与其他系统的数据交换、集成，形成信息闭环。

2.4 UWB定位技术在矿山计量检验检测中的应用案例

某煤矿企业核定生产能力1 800万t/a，矿井采用斜井开拓方式，共布置6条井筒，主要可采煤层4层，煤层可采高度1.0～7.95 m，平均煤厚4.56 m，埋深为63～345 m。矿井水文地质类型复杂，属于低瓦斯矿井，煤层具有自燃倾向性以及煤尘爆炸性。

为提高生产效率以及安全性，建设了基于UWB定位技术的计量检验检测流程管理系统。针对矿山特点，在主要巷道每隔50 m布置防爆型UWB基站，交叉路口增设基站，形成网格状覆盖；采用特殊信号处理算法减轻煤尘及金属设备干扰；结合井下工业以太网与光纤混合传输方式，确保数据实时传输至地面控制中心。基于UWB定位技术的计量检验检测流程管理系统应用主要集中在3个方面。

（1）煤质检测方面

在采样、制样、化验3个环节部署UWB标记点，实现煤样全流程追踪，特别为高硫煤样设置快速通道，缩短检测周期27%。

（2）安全检测方面

瓦斯检测设备集成UWB标签，建立时空一体化检测模式，自动记录测点位置与检测时间以及数据，针对自燃倾向性煤层区域建立特密检测网络。

（3）水文检测方面

在关键涌水点布置固定UWB参考点，水质取样设备配备UWB标签，构建基于位置的水质分析数据库，辅助突水风险评估。

基于UWB定位技术的计量检验检测流程管理系统应用后检测效率提高30%，人工失误率降低50%，产品合格率提高4.5%，交付及时率提升8%。通过实时定位跟踪、自动化调度、异常预警等功能，有效解决了传统人工检测模式的痛点，提升了检测效率以及准确性，提高了产品质量以及交付能力，展示了UWB技术在矿山计量检验检测中的应用价值，通过与矿山特定环境深度结合，提高检测效率，引入UWB系统后矿山计量检验检测指标对比见表1。

表1 引入UWB系统后矿山计量检验检测指标对比

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UWB定位在计量检验检测流程管理的优化效果

3.1 提高检测效率

（1）基于UWB的自动化检测系统通过精确定位，实现了任务智能分配及流程自动引导，减少了人工操作时间及环节；实时掌握检测设备及人员位置，优化检测路径及设备调度，减少设备移动及等待时间，提高检测的连续性以及流畅性。实时采集分析数据，管理人员及时了解检测进度及状态，做出动态调整，避免延误。

（2）某煤矿企业应用UWB后，通过智能路径规划，井下检测路线优化率为42%；系统根据任务紧急程度及位置，自动匹配最近检测人员，响应时间从平均35 min缩短至12 min。在瓦斯超限与水文异常等紧急情况下，系统迅速定位最近设备及专业人员，紧急响应时间缩短65%，提高了应急处置能力。

（3）煤质检测方面，传统采样、运输、制样、化验等环节间存在明显断点，引入UWB后，通过全流程追踪及调度优化，煤样从采集到分析报告周期从8 h缩短至1 h，加快了生产决策速度及市场响应能力。整体检测效率提高30%。

3.2 减少人工误差

（1）UWB定位技术有效减少了计量检验检测过程中的人工误差。人工检测模式检测结果的准确性依赖于操作人员经验、技能水平及工作状态。UWB定位技术通过实现检测过程的自动化以及标准化，减少人为因素干扰。

（2）系统通过对检测设备及流程的精确定位，自动引导检测操作，确保每步都按照标准要求完成，减少主观判断以及操作失误的空间。UWB定位与其他传感器及测量设备结合，实现数据自动采集分析，提高了检测客观性及一致性。

（3）井下光线不足、噪音大、空气质量差、空间狭窄等条件，都会影响检测人员的判断力以及操作精度。引入UWB系统后，瓦斯检测误报率从2.7%降至0.3%，水质检测偏差率从5%降至1.2%，煤质化验重复率从8%降至1.5%。

（4）在采煤工作面附近的高风险瓦斯检测区域，系统通过强制检测流程及位置验证，确保了100%的检测规范性，预防了因操作失误导致的安全风险。整体人工失误率降低50%上，提高了检测结果的准确性及可靠性，降低了返工及废品风险，为企业节约了大量人力物力成本。

3.3 实现实时定位跟踪

（1）UWB定位技术实现了检测对象的实时定位跟踪。通过在检测对象及设备上部署UWB标签，系统实时获取位置坐标及移动轨迹，并通过可视化界面直观呈现。管理人员远程监控检测现场的实时动态，掌握每个环节的进度及状态，及时发现以及处理异常情况。

（2）应用UWB系统后，建立了井下检测资源电子地图，管理人员可随时查看各区域检测设备及人员分布情况。在某次突发水患中，系统在90 s内定位最近的水质检测设备及专业人员，并通过系统规划最佳路径，指导快速安全到达事发地点，及时发现并处理了水质异常，避免了可能的安全事故。

（3）系统实现了对重点区域检测频次的自动监控，确保高风险区域的检测覆盖率达到100%，杜绝检测盲区。

（4）在煤层自燃倾向性监测方面，UWB通过定时定点监督，确保数据的时空一致性以及连续性，提高了自燃预警的准确性。

（5）系统实时定位跟踪为质量追溯提供了完整的数据支撑，若出现问题可迅速定位原因，实现责任追究以及改进优化。

UWB定位在计量检验检测领域的发展趋势

随着UWB定位技术的成熟及优化，在煤矿计量检验检测领域的应用得到深入及拓展。下一步UWB定位融合人工智能、大数据分析、云计算等，提升检测流程的智能化流程。

（1）UWB定位技术在计量检验检测领域向更高安全性及抗干扰能力方向发展，适应井下复杂电磁环境以及防爆要求，预计新一代防爆型UWB设备将在强干扰环境下仍保持厘米级定位精度。

（2）UWB定位技术在计量检验检测将与矿山特有系统深度融合，与瓦斯监测形成一体化安全网络，与采煤设备结合实现精准定位以及远程操控。

（3）在煤质检测方面，UWB标签将融入采样设备及样品容器，实现全流程无人化。

（4）在应急救援方面，UWB定位将与虚拟现实技术结合，构建井下数字孪生系统。

（5）在灾害预警方面，分布式UWB网络通过监测巷道微小变形，预测冲击地压风险。UWB定位正成为矿山数字化转型的核心基础设施，推动矿业向智能矿山转变。

总结

（1）UWB定位的高精度、低功耗、抗干扰等特性，为解决人工检测模式中的效率低、准确性差等痛点提供了新的思路。通过在检测对象、设备、人员部署UWB标签，实现对检测流程的实时定位跟踪以及自动化管理，提高检测效率，减少人工误差，优化资源配置。

（2）基于UWB的检测管理系统，包括定位子系统、数据管理、业务管理、可视化、预警报警、接口集成等模块，全面支撑检测流程管理的各项需求。

（3）UWB定位技术在计量检验检测领域具有良好的应用效果和推广前景，未来，UWB定位深度融合人工智能与物联网等技术，为矿山行业数字化转型的高质量发展注入新动力。

编辑丨李莎

审核丨赵瑞

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