為解決礦山計量檢驗檢測中人工操作效率低、誤差大、追溯困難等問題，采用UWB標簽與基站部署、多系統(tǒng)融合及數(shù)據(jù)實時分析方法，構(gòu)建了包含定位、數(shù)據(jù)管理、業(yè)務(wù)管理等6大子系統(tǒng)的計量檢驗檢測流程管理系統(tǒng)。某煤礦引入基于 UWB定位技術(shù)在計量檢驗檢測流程管理系統(tǒng)后，檢測效率提升30%，人工失誤率降低50%，產(chǎn)品合格率從95%提升至99.5%，交付及時率提高8%。UWB定位技術(shù)通過高精度定位與自動化管理，優(yōu)化了檢測流程的規(guī)范性與可靠性，與人工智能、物聯(lián)網(wǎng)的深度融合，推動礦山計量檢測向無人化、智能化方向發(fā)展。

文章來源：《智能礦山》2025年第9期“學術(shù)園地”欄目

作者簡介：常波峰，高級工程師，現(xiàn)任陜煤集團神木紅柳林礦業(yè)有限公司黨委副書記、總經(jīng)理，主要從事安全生產(chǎn)、企業(yè)運營、智能礦山建設(shè)等相關(guān)技術(shù)研究及管理工作。 E-mail：1403620280@qq.com

作者單位：陜煤集團神木紅柳林礦業(yè)有限公司

引用格式：常波峰.基于 UWB 定位技術(shù)在計量檢驗檢測流程管理中的應(yīng)用[J].智能礦山，2025，6(9)：62-65.

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計量檢驗檢測是保障工業(yè)生產(chǎn)、貿(mào)易往來、質(zhì)量控制等領(lǐng)域正常運行的重要環(huán)節(jié)。通過定期校準、檢定、測試各種計量器具及設(shè)備，確保測量結(jié)果的準確性以及可靠性。在礦山行業(yè)，煤質(zhì)檢驗直接影響產(chǎn)品價值。超寬帶（UWB）定位技術(shù)的高精度、低功耗、抗干擾等特點，為優(yōu)化煤礦井下復雜環(huán)境中計量檢驗檢測流程提供了新思路。采用UWB技術(shù)實現(xiàn)井下設(shè)備及人員精準定位，建立檢測過程的時空記錄，保障檢測行為規(guī)范有序。

UWB定位技術(shù)煤礦井下的應(yīng)用優(yōu)勢

UWB超寬帶技術(shù)采用寬頻帶傳輸?shù)凸β市盘?，通過測量信號飛行時間計算距離，實現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率及高精度定位。UWB定位技術(shù)具有顯著的優(yōu)勢。

（1）UWB技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)厘米級的高精度定位，在工業(yè)制造與機器人導航等領(lǐng)域具有獨特的應(yīng)用價值。

（2）UWB技術(shù)低功耗特性適合應(yīng)用于移動設(shè)備以及電池供電的場景。

（3）UWB信號具有很強的抗干擾能力，能夠在復雜電磁環(huán)境下穩(wěn)定工作。

（4）UWB信號具有很強的穿透性，穿過非金屬材料，在非視距環(huán)境下也可實現(xiàn)可靠定位。

在煤礦井下的復雜環(huán)境中，UWB定位信號可穿透煤塵及水霧，保持穩(wěn)定通信；在金屬設(shè)備密集的井下環(huán)境中受多徑干擾??；與藍牙及RFID系統(tǒng)相比，UWB在井下彎曲巷道中定位精度提高4倍；與WiFi定位技術(shù)相比，在礦井電磁干擾環(huán)境中誤差降低65%；與光學定位不同，UWB不受井下光線以及粉塵影響，全天候可靠工作，為礦山安全生產(chǎn)提供了可靠的技術(shù)保障。

UWB定位技術(shù)在計量檢驗檢測中的應(yīng)用

2.1 計量檢驗檢測流程管理的痛點

人工操作的計量檢驗檢測流程管理存在諸多痛點，主要包括以下5個方面的不足。

（1）人工操作以及手工記錄數(shù)據(jù)的方式效率低下，難以滿足日益增長的檢測需求，特別是在大批量檢測場景下問題更加突出。

（2）人為因素可能導致檢測結(jié)果存在誤差或不一致性，影響檢測質(zhì)量。

（3）人工操作方式下缺乏實時記錄及追溯，若出現(xiàn)問題難以快速定位原因，影響問題解決以及預防。

（4）管理人員難以實時掌握檢測進度與設(shè)備狀態(tài)等信息，難以進行有效的調(diào)度以及決策。

（5）人工操作方式需投入大量人力，效率低下也間接導致時間成本增加。

2.2 UWB定位在計量檢驗檢測流程管理的應(yīng)用場景

UWB定位技術(shù)在煤礦計量檢驗檢測流程管理中具有廣泛的應(yīng)用場景，主要包括6個方面，UWB定位標簽以及基站設(shè)備如圖1所示。

圖1 UWB定位標簽以及基站設(shè)備

（1）通過在檢測設(shè)備上安裝UWB標簽，實時跟蹤設(shè)備位置以及狀態(tài)，優(yōu)化設(shè)備調(diào)度以及維護。

（2）為檢測人員配備UWB標簽，實時監(jiān)控人員的位置以及工作狀態(tài)，合理分配任務(wù)，提高工作效率。

（3）在被檢物品上附加UWB標簽，實現(xiàn)被檢物品的全流程跟蹤，確保檢測過程的可追溯性。

（4）結(jié)合UWB定位以及自動化設(shè)備，實現(xiàn)檢測過程的自動化，減少人工操作，提高檢測效率以及準確性。

（5）UWB定位數(shù)據(jù)可用于檢測流程的可視化以及智能化管理，優(yōu)化流程，提高管理效率。

（6）通過分析UWB定位數(shù)據(jù)，可及時發(fā)現(xiàn)檢測過程中設(shè)備故障與人員違規(guī)操作等的異常情況，實現(xiàn)預警以及快速響應(yīng)。

2.3 基于UWB的計量檢驗檢測流程管理系統(tǒng)設(shè)計

基于UWB的計量檢驗檢測流程管理系統(tǒng)，主要組成包括6個子系統(tǒng)，基于UWB的計量檢驗檢測流程管理系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 基于UWB的計量檢驗檢測流程管理系統(tǒng)架構(gòu)

（1）UWB定位子系統(tǒng)：由UWB基站以及標簽組成，完成實時采集設(shè)備與人員與物品的位置信息。

（2）數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)：完成存儲、處理、分析UWB定位數(shù)據(jù)，為上層應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。

（3）業(yè)務(wù)管理子系統(tǒng)：結(jié)合計量檢驗檢測業(yè)務(wù)需求，實現(xiàn)檢測流程的自動化以及智能化管理，包括任務(wù)分配與進度跟蹤與質(zhì)量控制等功能。

（4）可視化子系統(tǒng)：提供直觀界面展示實時信息，方便管理人員監(jiān)控以及決策。

（5）預警與報警子系統(tǒng)：實時預警異常情況，確保檢測過程的安全可靠。

（6）接口與集成子系統(tǒng)：提供標準接口，實現(xiàn)與其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換、集成，形成信息閉環(huán)。

2.4 UWB定位技術(shù)在礦山計量檢驗檢測中的應(yīng)用案例

某煤礦企業(yè)核定生產(chǎn)能力1 800萬t/a，礦井采用斜井開拓方式，共布置6條井筒，主要可采煤層4層，煤層可采高度1.0～7.95 m，平均煤厚4.56 m，埋深為63～345 m。礦井水文地質(zhì)類型復雜，屬于低瓦斯礦井，煤層具有自燃傾向性以及煤塵爆炸性。

為提高生產(chǎn)效率以及安全性，建設(shè)了基于UWB定位技術(shù)的計量檢驗檢測流程管理系統(tǒng)。針對礦山特點，在主要巷道每隔50 m布置防爆型UWB基站，交叉路口增設(shè)基站，形成網(wǎng)格狀覆蓋；采用特殊信號處理算法減輕煤塵及金屬設(shè)備干擾；結(jié)合井下工業(yè)以太網(wǎng)與光纖混合傳輸方式，確保數(shù)據(jù)實時傳輸至地面控制中心?；赨WB定位技術(shù)的計量檢驗檢測流程管理系統(tǒng)應(yīng)用主要集中在3個方面。

（1）煤質(zhì)檢測方面

在采樣、制樣、化驗3個環(huán)節(jié)部署UWB標記點，實現(xiàn)煤樣全流程追蹤，特別為高硫煤樣設(shè)置快速通道，縮短檢測周期27%。

（2）安全檢測方面

瓦斯檢測設(shè)備集成UWB標簽，建立時空一體化檢測模式，自動記錄測點位置與檢測時間以及數(shù)據(jù)，針對自燃傾向性煤層區(qū)域建立特密檢測網(wǎng)絡(luò)。

（3）水文檢測方面

在關(guān)鍵涌水點布置固定UWB參考點，水質(zhì)取樣設(shè)備配備UWB標簽，構(gòu)建基于位置的水質(zhì)分析數(shù)據(jù)庫，輔助突水風險評估。

基于UWB定位技術(shù)的計量檢驗檢測流程管理系統(tǒng)應(yīng)用后檢測效率提高30%，人工失誤率降低50%，產(chǎn)品合格率提高4.5%，交付及時率提升8%。通過實時定位跟蹤、自動化調(diào)度、異常預警等功能，有效解決了傳統(tǒng)人工檢測模式的痛點，提升了檢測效率以及準確性，提高了產(chǎn)品質(zhì)量以及交付能力，展示了UWB技術(shù)在礦山計量檢驗檢測中的應(yīng)用價值，通過與礦山特定環(huán)境深度結(jié)合，提高檢測效率，引入UWB系統(tǒng)后礦山計量檢驗檢測指標對比見表1。

表1 引入UWB系統(tǒng)后礦山計量檢驗檢測指標對比

UWB定位在計量檢驗檢測流程管理的優(yōu)化效果

3.1 提高檢測效率

（1）基于UWB的自動化檢測系統(tǒng)通過精確定位，實現(xiàn)了任務(wù)智能分配及流程自動引導，減少了人工操作時間及環(huán)節(jié)；實時掌握檢測設(shè)備及人員位置，優(yōu)化檢測路徑及設(shè)備調(diào)度，減少設(shè)備移動及等待時間，提高檢測的連續(xù)性以及流暢性。實時采集分析數(shù)據(jù)，管理人員及時了解檢測進度及狀態(tài)，做出動態(tài)調(diào)整，避免延誤。

（2）某煤礦企業(yè)應(yīng)用UWB后，通過智能路徑規(guī)劃，井下檢測路線優(yōu)化率為42%；系統(tǒng)根據(jù)任務(wù)緊急程度及位置，自動匹配最近檢測人員，響應(yīng)時間從平均35 min縮短至12 min。在瓦斯超限與水文異常等緊急情況下，系統(tǒng)迅速定位最近設(shè)備及專業(yè)人員，緊急響應(yīng)時間縮短65%，提高了應(yīng)急處置能力。

（3）煤質(zhì)檢測方面，傳統(tǒng)采樣、運輸、制樣、化驗等環(huán)節(jié)間存在明顯斷點，引入UWB后，通過全流程追蹤及調(diào)度優(yōu)化，煤樣從采集到分析報告周期從8 h縮短至1 h，加快了生產(chǎn)決策速度及市場響應(yīng)能力。整體檢測效率提高30%。

3.2 減少人工誤差

（1）UWB定位技術(shù)有效減少了計量檢驗檢測過程中的人工誤差。人工檢測模式檢測結(jié)果的準確性依賴于操作人員經(jīng)驗、技能水平及工作狀態(tài)。UWB定位技術(shù)通過實現(xiàn)檢測過程的自動化以及標準化，減少人為因素干擾。

（2）系統(tǒng)通過對檢測設(shè)備及流程的精確定位，自動引導檢測操作，確保每步都按照標準要求完成，減少主觀判斷以及操作失誤的空間。UWB定位與其他傳感器及測量設(shè)備結(jié)合，實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動采集分析，提高了檢測客觀性及一致性。

（3）井下光線不足、噪音大、空氣質(zhì)量差、空間狹窄等條件，都會影響檢測人員的判斷力以及操作精度。引入UWB系統(tǒng)后，瓦斯檢測誤報率從2.7%降至0.3%，水質(zhì)檢測偏差率從5%降至1.2%，煤質(zhì)化驗重復率從8%降至1.5%。

（4）在采煤工作面附近的高風險瓦斯檢測區(qū)域，系統(tǒng)通過強制檢測流程及位置驗證，確保了100%的檢測規(guī)范性，預防了因操作失誤導致的安全風險。整體人工失誤率降低50%上，提高了檢測結(jié)果的準確性及可靠性，降低了返工及廢品風險，為企業(yè)節(jié)約了大量人力物力成本。

3.3 實現(xiàn)實時定位跟蹤

（1）UWB定位技術(shù)實現(xiàn)了檢測對象的實時定位跟蹤。通過在檢測對象及設(shè)備上部署UWB標簽，系統(tǒng)實時獲取位置坐標及移動軌跡，并通過可視化界面直觀呈現(xiàn)。管理人員遠程監(jiān)控檢測現(xiàn)場的實時動態(tài)，掌握每個環(huán)節(jié)的進度及狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)以及處理異常情況。

（2）應(yīng)用UWB系統(tǒng)后，建立了井下檢測資源電子地圖，管理人員可隨時查看各區(qū)域檢測設(shè)備及人員分布情況。在某次突發(fā)水患中，系統(tǒng)在90 s內(nèi)定位最近的水質(zhì)檢測設(shè)備及專業(yè)人員，并通過系統(tǒng)規(guī)劃最佳路徑，指導快速安全到達事發(fā)地點，及時發(fā)現(xiàn)并處理了水質(zhì)異常，避免了可能的安全事故。

（3）系統(tǒng)實現(xiàn)了對重點區(qū)域檢測頻次的自動監(jiān)控，確保高風險區(qū)域的檢測覆蓋率達到100%，杜絕檢測盲區(qū)。

（4）在煤層自燃傾向性監(jiān)測方面，UWB通過定時定點監(jiān)督，確保數(shù)據(jù)的時空一致性以及連續(xù)性，提高了自燃預警的準確性。

（5）系統(tǒng)實時定位跟蹤為質(zhì)量追溯提供了完整的數(shù)據(jù)支撐，若出現(xiàn)問題可迅速定位原因，實現(xiàn)責任追究以及改進優(yōu)化。

UWB定位在計量檢驗檢測領(lǐng)域的發(fā)展趨勢

隨著UWB定位技術(shù)的成熟及優(yōu)化，在煤礦計量檢驗檢測領(lǐng)域的應(yīng)用得到深入及拓展。下一步UWB定位融合人工智能、大數(shù)據(jù)分析、云計算等，提升檢測流程的智能化流程。

（1）UWB定位技術(shù)在計量檢驗檢測領(lǐng)域向更高安全性及抗干擾能力方向發(fā)展，適應(yīng)井下復雜電磁環(huán)境以及防爆要求，預計新一代防爆型UWB設(shè)備將在強干擾環(huán)境下仍保持厘米級定位精度。

（2）UWB定位技術(shù)在計量檢驗檢測將與礦山特有系統(tǒng)深度融合，與瓦斯監(jiān)測形成一體化安全網(wǎng)絡(luò)，與采煤設(shè)備結(jié)合實現(xiàn)精準定位以及遠程操控。

（3）在煤質(zhì)檢測方面，UWB標簽將融入采樣設(shè)備及樣品容器，實現(xiàn)全流程無人化。

（4）在應(yīng)急救援方面，UWB定位將與虛擬現(xiàn)實技術(shù)結(jié)合，構(gòu)建井下數(shù)字孿生系統(tǒng)。

（5）在災害預警方面，分布式UWB網(wǎng)絡(luò)通過監(jiān)測巷道微小變形，預測沖擊地壓風險。UWB定位正成為礦山數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心基礎(chǔ)設(shè)施，推動礦業(yè)向智能礦山轉(zhuǎn)變。

總 結(jié)

（1）UWB定位的高精度、低功耗、抗干擾等特性，為解決人工檢測模式中的效率低、準確性差等痛點提供了新的思路。通過在檢測對象、設(shè)備、人員部署UWB標簽，實現(xiàn)對檢測流程的實時定位跟蹤以及自動化管理，提高檢測效率，減少人工誤差，優(yōu)化資源配置。

（2）基于UWB的檢測管理系統(tǒng)，包括定位子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理、業(yè)務(wù)管理、可視化、預警報警、接口集成等模塊，全面支撐檢測流程管理的各項需求。

（3）UWB定位技術(shù)在計量檢驗檢測領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用效果和推廣前景，未來，UWB定位深度融合人工智能與物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，為礦山行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的高質(zhì)量發(fā)展注入新動力。

編輯丨李莎

審核丨趙瑞

煤炭科學研究總院期刊出版公司擁有科技期刊21種。其中，SCI收錄1種，Ei收錄5種、CSCD收錄6種、Scopus收錄7種、中文核心期刊9種、中國科技核心期刊11種、中國科技期刊卓越行動計劃入選期刊4種，是煤炭行業(yè)最重要的科技窗口與學術(shù)交流陣地，也是行業(yè)最大最權(quán)威的期刊集群。

期刊簡介

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