蓝牙定位与ZigBee Plus三维立体按需精准定位技术剖析与对比
2023-10-10
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蓝牙定位与ZigBee Plus三维立体按需精准定位技术剖析与对比

安然尝试过蓝牙定位。此剖析与对比来于安然的实践和行业实践。技术无好坏之分,但有适合与否之分。适合的才好用,不适合的就不好用。蓝牙定位能用于商场、医院等民用场所,为啥在化工厂、钢铁厂、水泥厂、选煤厂、电厂就不好用呢?主要原因是:

1.安装位置不同:在民用场所顶部安装信标便利,能有效避免信号遮挡和防止损毁;在工厂顶部由于登高作业和震动脱落,蓝牙信标不准安装在顶部,蓝牙信标被迫安装在地面,不能避免信号遮挡和防止损毁。

2.使用环境不同;民用场所内部简单,基本无遮挡、无屏蔽、无干扰;工厂内部复杂,有遮挡、有屏蔽、有干扰。

3.使用要求不同:民用场所定位大差不差就行,能找到就行,误报多点也不要紧;工厂敢大差不差吗?能到处找吗?敢误报多吗?

4.使用人员不同:民用场所的人自觉自愿使用、维护,随时随地能充电,有问题时可以随时随地就近呼喊到人;工厂的人自觉自愿使用、维护吗?能随时随地充电吗?能随时随地就近喊到人吗?
    蓝牙定位因为价格低廉、技术门槛低、能应付政策而在当前比较“流行”。蓝牙定位在复杂工业生产现场有几个无解的痛点:

1、 泥菩萨过江自身难保

扛不住天灾人祸的产品怎能用于防天灾人祸?成千上万个信标在现场易丢、易损,且每个信标不能实时在线管理,无法有效运维管理。

2、信号脆弱,不服水土蓝牙通信距离在理想情况下不到10米,不到10米的信号在复杂生产现场被遮挡、被干扰、被屏蔽、被损毁后还剩下多少稳定可用的?信号不好,神机妙算能算准?自然定位效果不稳定,偏差大。

3、定位精度波动不定

最高定位精度3~5米,且在3~5米间无规律、神经病性波动,现场咋能分清里外,分清上下?咋能确定位置?咋能确定人数?不确定的就是不安全的。风险来于不确定。

4、高时延

号称时延5秒,表面勉强符合政策,但实际上是5秒以上。5秒得干多少事,得走多远路?

这些问题靠蓝牙技术本身能解决吗?不能!根上的问题,谁也无解。解决了就不是蓝牙了。

魔鬼都在细节里,对比才会发现。以下对比仅适用于石化、化工、选矿、钢铁等复杂工业场景。

1.定位信号稳定不稳定?

定位行先得信号行,信号不行的话,啥定位算法也不行。

【蓝牙定位】蓝牙信标上为啥要写“禁止遮挡”?遮挡了会咋样?工厂能无雨、无雪、无草、无土吗?蓝牙信标咋能不被遮挡呢?水土不服,能好用吗?自己不知道自己在哪,咋给人定位?手机、遥控、车辆道闸都会体验到蓝牙有效通信距离不到10米,蓝牙信号易被遮挡和干扰。受制于生产现场条件和安全行走要求,信标无法按照蓝牙定位要求的“间距610米、避开墙角和障碍物和信号不被遮挡”去部署,标识卡很难同时与3个信标通信,忽而通1个,忽而通2个,忽而通3个,忽而通0个。信号不稳定,定位自然不稳定。

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【ZigBee Plus三维立体按需精准定位】ZigBee信号可靠、稳定、抗干扰,适合环境复杂、多干扰、多遮挡、多屏蔽的环境。工业无线仪表和智能家居采用ZigBee传输。ZigBee Plus定位系统内所有设备无论定位还是传输都采用ZigBee信号。

2.定位准不准?

定位就得准,定位不准的话,其他都是0

【蓝牙定位】飘!飘!飘!静态漂移严重超过10米!“飘忽不定、动静不分、上下不分、内外不分、穿越装置设备墙体、多人同地不同位”。与3个信标良好通信时才能实现35米定位,与1个信标和2个信标通信时导致误差大且随机而出现漂移,与0个信标通信时导致失去位置而出现瞬移。增加信标数量只能增加与3个信标良好通信的概率,减少与1个、2个、0个信标通信的概率,增加信标数量是为了保证能达到35米定位,并不能再提高定位精度和避免漂移。蓝牙定位用卡尔曼滤波等算法掩盖了很多严重不准的定位,掩盖了很多人类无法接受也无法解释的漂移和穿越,看着好看了些,但给用户带来更大的风险

ZigBee Plus三维立体按需精准定位】根据现场实际情况和管理需要采用不同的精度和部署策略(如边界处采用<1米,出入口、楼梯口、重要设备、巡检点等关键区域1.5米,重大危险源一二级区域3米,需要严格重点管理的区域5米,不需要严格管理的区域采用>5米)确保平面定位精确到独栋厂房或独立区域,立体定位准确立体分层,定位不漂移、不乱动、不穿越,不犯“飘忽不定、动静不分、上下不分、内外不分、穿越”等原则性错误。ZigBee Plus定位为了安全坚决不卡尔曼滤波等算法掩盖事实。

【核实办法】

1)通过联动视频或对讲机比对现场实际位置与电脑上显示位置;

2)2人同行,检查2人路线是否一样。

3)让人持卡静止不动,检查电脑上人是否也不动。

3.定位实时不实时?

【蓝牙定位+LORA传输】5秒上传1次位置数据,系统整体时延5秒以上。5秒人得走多远?位置得差多少?定位可能准吗?人步行速度大约是1.1-1.5/秒。

ZigBee Plus三维立体按需精准定位】1秒上传不低于2次位置数据,系统整体时延不超过3秒。

4.判断准不准?

【蓝牙定位】3~5m精度分不清里外、上下且精度在3~5m之间变化无常,人就会忽里忽外,忽高忽低,这样就导致分不清区域,搞不准人在哪里、哪里有多少人。增加再多信标也只能从38m或5~10m提高到精度3~5m。

ZigBee Plus三维立体按需精准定位】正确判断里外、上下,准确判断人在哪里、哪里有多少人,准确实现电子围栏、巡检管理等。

【核实办法】查看报警与实际是不是一致。

5.人员聚集监测与预警准确不准确?

以任何人员为中心,计算半径不超过15米内的人数,当人数达到预警等级规定数量且持续时间大于1分钟时预警,确定预警区域,输出预警结果。

【蓝牙定位】定位不准、判断不准、自然无法准确监测人员聚集。

ZigBee Plus三维立体按需精准定位】定位准确,判断准确,对管控区域进行准确设置、监测、分析和预警。监测“准”,预警“准”。片片准、栋栋准、层层准、块块准。在地图上实时显示预警的同时,自动联动现场报警设备和视频监控。

6.标识卡使用方便不方便?

【蓝牙定位标识卡】需经常充电,使用和维护高度依赖人员素质。普通员工和外来人员不可避免会出现不充电、忘充电、漏充电、充电口损坏、进水等问题。人工管理工作量大,难以管理到位,且容易产生纠纷和扯皮,1年365天烦、乱。易损坏,年返修率高达30%,一天就有几人、十几人或几十人失控,人员数据不准了,系统就没用了。电池续航时间衰减。

ZigBee Plus三维立体按需精准定位标识卡】任意佩戴,适合生产现场。免充电、免维护、抗损坏,防进水,日常无须专门管理,保证每天每张卡正常工作。续航1~2年,低电量提醒时更换电池即可,电池成本几元钱,购买和更换电池方便,可自理购买和更换,人工成本可以忽略,

7.报警可靠不可靠?

【蓝牙定位】:标识卡容易被误触,系统误报多报警和取消报警都是一样的动作5秒内按3次,持卡人可以任意报警和取消报警,后台无法有效管理报警。只能上传报警,系统不能下发报警,“应不了急,救不了命”。

ZigBee Plus三维立体按需精准定位】报警准确。标识卡报警按钮具有防误触设计,有效防止误碰,有效防止误报。报警人不能通过标识卡自行消除报警,报警必须由管理人员从软件后台确认处理后消除。后台有效管理报警,系统双向报警,报警+告警,不但能通过标识卡上传SOS报警,系统还能通过平台自动和手动下发报警,确保现场人员知道自己违规或触发报警,确保现场人员知道他人违规或触发报警,现场人员能事先预防事中控制,现场人员知道避险,现场人员知道应急。准确、自动联动语音广播、声光报警器、视频监控,定位系统显示与语音播报、声光报警、视频监控同步且一致。

【核实办法】通过现场模拟自动或控制中心人工对指定人和指定区域下发报警,核实是否收到报警信息,核实现场及中控室是否有声光提醒。

8.轨迹乱不乱?

【蓝牙定位】即使做了三维模型,轨迹也只在俯视平面图中展示,看不出人在每层中如何行走。轨迹乱如一团乱麻,算出的位置≠实际位置,“活动”的“人”≠真人的活动,经常出现不连续、穿越物体、穿越楼层、穿越时空(如:轨迹不连续,前一秒在3楼后一秒在1楼)等超人现象和“蜘蛛网”式轨迹

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【ZigBee Plus三维立体按需精准定位】三维模型内展示轨迹,逼真。轨迹状态如常人行走且连续不间断,路是人一步一步走出来的,步子可以有大有小,人走到哪位置记录到哪,多个位置点连接成行动轨迹。

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9.轨迹存储与查询

【蓝牙定位】轨迹存储时间90天,单次查询轨迹最大时间跨度为2天。

ZigBee Plus三维立体按需精准定位】轨迹存储时间没有限制,单次查询轨迹最大时间跨度为30天。

10.定位设备自身管理靠不靠谱?

自己能管好自己,才能管好别人。定位设备能实时在线管理好,定位效果才有可能就好。定位设备靠谱,定位才可能靠谱。定位设备自身难保,还能定好位?

【蓝牙定位信标】:由于蓝牙信标的有效通信距离在10米以内,基站无法对蓝牙信标进行实时在线管理,让人“找不着北”,“无从下手”。没有指示灯等明显标识,好坏不能从外观确认,无电或失效无法及时发现,不能被有效监管。电脑上看到的信标信息是由偶尔经过的标识卡上传的或是安装时候的。巡检信标的话,外部人员巡检太麻烦,用户自己巡检工作量太大。蓝牙信标还“株连九族”,一个坏了,整个区域定位混乱,搞不清楚到底是哪个坏了。

ZigBee Plus三维立体按需精准定位子站】有指示灯显示工作状态。全面、实时上传100%定位设备信息到平台,智能化管理,无须巡检。平台展示分站和子站实时在线状态、标识卡与子站实时电量情况,可以在线远程调试设备(分站、子站、标识卡),在地图上显示离线/低电量设备,实时提醒设备离线及低电量,保证系统正常运行,便于远程、集中或集团化管理和服务。实现的好处有:1)有效监督系统可靠运行;2)补救现场疏漏;3)提供及时运维服务;4)给预案制定和险情处理提供可靠信息支持。

【核实办法】

1. 电脑查看信标/子站信息是不是实时的。

2. 核实拓扑图,看蓝牙信标与基站有无通信。

3. 不带卡、不带智能终端的人在信号范围内增加信标或子站,观察后台定位设备信息有无相应变化。

4. 把子站或信标移除信号覆盖范围或屏蔽信标/子站信号,观察后台定位设备信息有无相应变化。

11.定位设备数量多不多?

【蓝牙定位信标】间隔5~8米部署才可能实现3~5米精度。约100平米需要1个信标。满地是牙。一个500亩的化工厂,信标大约为3000个,3000个信标怎么能管理过来?怎么能维护过来?每天1‰损坏率就是3个,1年大约1000个。

ZigBee Plus三维立体按需精准定位子站】数量约为蓝牙信标数量的1/5。

12.定位设备易损不易损?

【蓝牙定位信标】装在地面上,容易被损坏、被破坏、被压坏、被遮挡、被覆盖、被浸泡、被腐蚀。好东西能装在地上吗?装在地上的东西能抗造吗?能耐得住地面/罐顶的高温吗?承载20MT就能抗破坏和车辆碾压吗?台风、大雨把蓝牙信标浸泡,蓝牙信号还好吗?IP68是指水下连续30分钟浸泡不受影响,超过30分钟呢?信标被大雪覆盖除雪时容易被铲走。灾害天气容易出事需要保证人员安全时,定位能用上吗?有的信标用胶粘,腐蚀后不脱落?

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装到马路牙子上还是坏掉       大水淹没了信标                   大雪盖住了信标

ZigBee Plus三维立体按需精准定位子站】通过专用安装盒安装在设备设施的钢结构、道路立柱上,不安装于地面,防止磕绊,防止影响生产安全,防止被暴晒,防被水浸泡、防被雪和草覆盖、防被车辆碾压、防被清扫铲除。抗静电、防震、防尘、防腐蚀、耐高温,电池便于更换。用户自己能根据现场变化和业务需要,自主拆除、安装和移动子站,满足生产现场变化和特殊作业管理需要。

13.定位设备质保与使用寿命长不长?

【蓝牙定位信标】质保1年寿命号称5年,实际0~3年。1次性产品,电池续航时间理论上5~8年但不是信标的寿命,低温续航更短,信标没有电后就报废不能更换电池

ZigBee Plus三维立体按需精准定位子站】质保5年,寿命10年,用户自行维护,自行移动,自行更换电池,不依赖于厂家,非1次性产品,一次投入,终生使用。

14.定位设备运营维护成本高不高?

【蓝牙定位信标】一次性,只能整体更换,不能维护,不能更换电池。1个信标便宜,几十元,虽然质保期内厂家免费提供信标,但用户不能自理更换,依赖于厂家,厂家来人更换1个信标的人工成本得成百上千,且等待时间长短由厂家说了算。1年信标损毁高10%-30%,每天得换多少信标?得去现场多少次?得费多少钱?得耽误多少用?谁为此付费?谁能付得起?下雪覆盖时谁来清理信标上的雪?谁能赶到现场换信标?2-3年后定位系统整体没有维护价值,企业也失去维护耐心。运营维护成本10%/年以上,不给钱,就不给维护。花钱买个大爷。

ZigBee Plus三维立体按需精准定位子站】5-6年更换1次电池,用户自行购买和更换即可,不必等待,由用户自己说了算不依赖厂家。

15.与安全生产日常业务结合如何?

【蓝牙定位】:由于定位不准,判断不准,人员定位系统不能有效融入到日常工作管理中去,除了应对检查,员工、管理者都不会主动去看,甚至连带卡的想法都没有,定期充电的想法更没有。

ZigBee Plus三维立体按需精准定位】定位准确,判断准确,人员定位系统有效融入到日常工作管理中去,员工、管理者主动去用,主动去看。

16.10年周期投入对比(先姑且好用与否)

【蓝牙定位】质保一般是1年寿命最长不超过5年,蓝牙信标易损充电标识卡易损,修修换换补补的费用约15%/年2-3年左右得重建。假设一个项目蓝牙定位总价100万,勉勉强强凑合到5年,5年投入最低是:100+100*15%*4=160万,10年总投入最低160+160=320万。

 

ZigBee Plus定位】质保5年,10年好用,定位设备损毁率极低到可以忽略不计。假设ZigBee Plus定位是蓝牙定位的2倍即200万,5年投入200万+0,10年总投入是:200+更换一次电池费用,详见下表。

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蓝牙定位与ZigBee Plus三维立体按需精准定位技术对比汇总表

对比内容

ZigBee Plus三维立体按需精准定位

蓝牙定位(包括蓝牙定位+LORA传输、蓝牙定位+ZigBee传输、蓝牙定位+UWB融合定位、蓝牙定位+GPS融合定位、蓝牙定位+AOA/AOD定位、蓝牙定位+惯性导航)

初心和目的

解决企业安全管理+生产管理痛点问题,对企业安全生产切实有用、实用、好用

应对政策、满足文件、通过验收

思路和方法

以业务需求为导向,用户实用为主,按需精准定位,精准管控,精准施策

以政策需求为导向,政策满足为主,平均大致定位,大致管控,大致施策

效果和保证

在技术协议和合同中明确保证:定位准确、判断准确,对安全生产切实有用、实用、好用

在技术协议和合同中只写定位精度等技术指标,但不保证定位准确、不保证判断准确,不保证好用

实时显示

有且准确

有,但不准确

历史轨迹

有且准确

有,乱如蜘蛛网

电子围栏

有且准确

有,但不准确

报警+告警

一键SOS上传求救报警+自动下发报警+后台处理

只有一键SOS上传求救(蓝牙定位+LORA传输),无下发,无后台处理

联动视频

有且自动、准确

手动、不自动、不准确

联动广播

有且自动、准确

有,但不准确

在岗在位管理

有且准确

有,但不准确

巡检到位管理

有且准确

有,但不准确

车辆管理

有且准确

另加车辆定位系统,不准确,不稳定

作业管理

有且准确

有,但不能移动、不准确

应急演练和紧急集合管理

有且准确

有,但不准确

检维修管理

有且准确

有,但不准确

定位信号稳定性

稳定

不稳定

定位准确

精确到独栋厂房或独立区域,准确判断里外和上下,准确实现立体分层,不允许跨楼层。平台显示位置和实际地理位置一致。定位不漂移、不乱动、不穿越。

飘忽不定、动静不分、上下不分、内外不分、穿越装置设备墙体

静态漂移严重,偏离超过10米

人停不下来,

信标坏了、没电了、不能及时维护,人就更不知道会飘到哪里了

定位精度

根据现场环境和安全生产管控需要差别式设置管控范围:<1m、1.5m、3m、5m、......25m

 

平均3~8m,每一处的精度变化无常

 

判断准确

准确

不准确。软件上人数变化不定,无法确认区域内真实人数,位置不准确。

报警准确

准,防误报,防乱报

误报、乱报多,易误触报警,持卡人自己能任意取消报警,后台无法有效管理报警

上传位置数据频率

1秒上传不低于2次数据

5秒上传1次数据

实时性

3秒以内

5秒以上

轨迹存储时间

没有限制

90天

单次查询轨迹时间跨度

30天

2天

气候影响

不怕暴晒、高温、高寒、台风、暴雨和暴雪

怕暴晒、怕被水浸泡和大雪覆盖影响性能

通信方向

双向

单向(蓝牙定位+LORA传输)

电磁兼容

兼容,系统整体且有EMC测试报告

系统整体EMC测试报告(蓝牙定位+LORA传输)

使

定位设备安装

子站不安装于地面,配专用安装盒,抗损毁、抗破坏,安装简单,用户能自理,不依赖供应商

信标安装于地面,信标易损毁、易破坏,用户不能自理,依赖供应商

定位设备移动

子站移动方便,用户能自理

信标不方便移动,用户不能自理移动

定位设备维护

子站实时在线智能化管理,维护方便

信标依赖于人工用智能终端逐个巡检,费时费力,巡检不及时、不到位。信标不能实时在线管理,维护非常困难

标识卡管理

不需要充电,免管理,不易损坏

需要充电,需要管理,易损坏

质保与寿命

系统实际寿命

10年以上

0-3年,号称5年

质保期

5年

1年

初期建设成本

后期运营成本

低,智能化

高,依赖于人员素质和供应商素质

后期维护成本

低,用户可自理

高,用户不能自理

综合性价对比

1、功能全面,落地实用为主,性能可靠,安装调试简单,日常使用方便,运营维护省心。

2、前期投入稍高于蓝牙定位,但实用价值大,后期运营维护成本低,生命周期长,综合性价比高。

承诺:不好用,退;不值钱,赔!

1、满足政策为主,性能不可靠,安装调试简单,但日常使用不便,运营维护麻烦。

2、前期投入较少,实用价值不大,后期运营维护成本高,生命周期短,综合性价比低。

只保满足政策要求的功能,不保性能,不保好用

牙烂了,洗洗能好?牙烂了,刷刷能好?
  用过蓝牙定位的化工厂,无论用的是哪个公司的,无论是新建的还是以前建设的,有哪个真正好用的呢?

有人说“蓝牙定位升级了”。升级了就不是蓝牙了吗?升级了,蓝牙信号在化工厂就抗遮挡、抗干扰了吗?升级了,蓝牙信号在化工厂就稳定了吗?再升级还能比手机上用的先进?

还有人说“增加信标数量就行”。如果增加信标就行的话,为啥早不增呢?美国GPS咋不多发射卫星提高定位准确度吗?

试想,如果蓝牙定位升级能好用的话,谁不升级呢?如果增加信标就行的话,谁不增加?镇江索普集团、江南化工、奇美化工等众多企业为啥非要用ZigBee Plus重建呢?是升不起还是增不起?

技术无好坏之分,但有适合与否之分。安全无小事,放弃幻想和空想,不要心存侥幸,不要想当然,不要自以为是,为了自己和企业安全,实事求是调研和测试一下吧!



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(工作日 7×24)