煤矿井下人员定位系统方案

    一、煤矿井下人员定位系统概述 

    煤矿安全生产事关人民群众的生命和财产安全，各级政府一贯高度重视煤矿安全生产问题，并采取一系列措施不断加强安全生产工作。通过不断的努力，近一时期煤矿安全生产状况总体上趋于稳定好转，但由于基础薄弱等种种原因，煤矿安全生产状况仍然不容乐观。如何改变目前煤矿企业对井下人员落后的管理模式，如何实现管理的现代化、信息化也成为所有煤矿企业关心的问题，因此建立以灾害预防、事故救助、电子信息化管理为主要目标的信息化和智能化建设势在必行。 

    木兰煤矿井下人员定位管理系统的核心识别设备采用了木兰公司自主研发的具有国际先进水平的ML-RFID技术，ML-RFID技术采用了当今最先进的0.18uM的微波芯片技术，使 RFID的性能和原来的微波技术相比得到了本质的改进，彻底解决了远距离、大流量、超低功耗、高速移动的标识物的识别和数据传输难题，而且成本较以往大大降低，同时也解决了中低频电磁波技术感应距离短防冲突能力差的致命弱点。 

    木兰煤矿井下人员定位管理系统能够及时、准确的将井下各个区域人员及设备的动态情况反映到地面计算机系统，使管理人员能够随时掌握井下人员、设备的分布状况和每个矿工的运动轨迹，以便于进行更加合理的调度管理。当事故发生时，救援人员也可根据井下人员及设备定位系统所提供的数据、图形，迅速了解有关人员的位置情况，及时采取相应的救援措施，提高应急救援工作的效率。 

    井下人员及设备定位系统是集井下人员考勤、跟踪定位、灾后急救、日常管理等一体的综合性运用系统,集合了国内识别技术、传输技术、软件技术等最顶尖的产品和技术，是目前国内技术最先进、运行最稳定、设计最专业化的井下人员定位系统。这一科技成果的实现，将为煤矿企业的安全生产和日常管理上台阶以及事故急救带来了新的契机。 

    二、系统功能介绍 
    
    该系统适用于煤矿井下人员位置识别与跟踪回放、人员考勤、超时报警、超员报警、限制区报警、人员情况统计和人员救援指挥等。 

    ㈠人员考勤 

    可以对授权人员进出及到岗时间，出入频率等考察并反映相应的人员信息;对非授权人员禁止进入并报警。 

    ㈡实时井下情况查询 

    1、任一时间井下某个地点人员数量及人员信息查询； 
    2、各井下人员在井下任一时间的活动轨迹； 
    3、查询一个或多个人员的实际位置，方便调度中心可快速正确的电话联系到该人员； 
    4、查询有关人员在任一地点的到/离时间和总工作时间等等一系列信息，可以督促和落实重要巡查人员（如：瓦斯检测人员、温度检测人员、排风人员等）是否按时、按点的进行各项数据的测试和处理，从而尽量杜绝因人为因素而造成的相关事故。 

    ㈢反映井下人员动态轨迹 

    井下人员每时每刻在坑道的实时动态分布，根据井下的实际地理情况制作相应的动态图，使井下情况生动形象一目了然； 

    ㈣统计各类人员工作报表 

    1、生产人员的下井时间报表、出勤月报表、加班报表、请假或缺勤报表等管理所需依据并可生成工资报表等。 
    2、制定和统计管理人员的巡查情况报表等等。 
    3、其他人员如参观、考察人员是否按要求到指定区域等。 

    ㈤事故人员定位搜寻 

    一旦发生事故，立即能查出井下人员所在的具体位置、人员数量及各人员信息等，以便抢险时采取移动式识别装置，更准确快速识别遇险人员的具体位置和人员数量，提高抢险效率和救护效果，最大限度减少损失。 

    三、系统特点介绍 

    1. 系统功能特点： 

    • 高度自动化 
    • 先进的网络通讯系统 
    • 基于GIS技术的地理信息显示、查询系统 
    • 完善的数据分析系统 
    • 安全、可靠，在恶劣环境下24小时正常工作 

    2、木兰煤矿井下人员定位产品的主要系统参数 

    • 远距离，有效识别距离从2米到80米可调。 
    • 极高的防冲突性，采用多种防冲突方案，可同时识别200个以上标识。 
    • 高速度，ML- RFID的移动时速可达200公里以上。 
    • 高度的识别可靠性, 使用频道隔离技术，多个设备互不干扰； 
    • 智能化，RFID与收发器之间可实现双向高速数据交换，应用灵活，数据安全得到保证。 
    • 可实现有方向性和无方向性的识别。 
    • 高可靠，适应工矿工作环境（-40℃-85℃），防水，防冲击。 
    • 低成本，全部采用0.18uM的芯片，成本更低。 
    • 超低功耗，更健康、更安全。 
    • 全球开放的ISM微波频段，无须申请和付费。 
    • 可配置微波模块工作方式，发射功率可调； 
    • 高抗干扰性，对现场各种干扰源无特殊要求。 

    3、系统在井下的特殊性能 

    ● 设备本身在井下安全运行问题:针对井下的特殊环境和工作特点，我们的设备（信号收发器）做到了：采用全封闭外壳，结构牢固，防撞、防震。全密封设计，防水、防潮、防腐、防爆。 
    ● 设备的运行绝不能影响井下的安全问题：设备具备超低功耗，峰值功率最大不超过1毫瓦。 
    ● 系统在井下的工作电压小于直流18V的问题 
    ● 设备适应矿井上和井下各种不同的安装环境问题:设备具有非常高度抗干扰性，对安装现场基本无要求，即保证设备运行的高可靠性，又大大简化了安装个维护工作量。 
    ● 整个系统设计成为/”傻瓜型/”，对用户的技术要求极低，具有简易可调的功能、故障的自动巡检功能等等。 
    ● 坑道内简易施工和安装问题:产品采用在井下直接壁挂式，接入直流电源及网线连接头即可，同样对今后井下检测点的变更和添加一样非常方便轻松。。 
    ● 故障处理的简单化:当有机器产生故障，用备用机器直接替换即可。 

    四、煤矿井下人员定位系统硬件配备 

    信号收发器（读卡器）、信号感应器（远距离电子标签）、CAN总线(通讯电缆)、控制机房等及系统软件组合使用。 

    五、煤矿井下人员定位系统上位机软件部分 

    本系统按照AQ 6210-2007 煤矿井下作业人员管理系统通用技术条件、AQ 6201-2006煤矿安全监控系统通用技术要求和MT/T1008-2006煤矿安全生产监控系统软件通用技术要求设计。系统及其软件、标识卡、信号收发器（各分站）、传输接口应符合本标准的规定，符合MT209、MT/T1004、MT/T1005、MT/T1007、MT/T1008、AQ6201等标准的有关规定，系统中的其他设备应符合国家及行业有关标准的规定，并按照经规定程序批准的图样及文件制造和成套。 

    系统通过通讯电缆将井下各分站连接到地面传输接口，系统可容纳最大编号为8000的识别卡和32个分站组成。每个分站管辖一定的区域，从而识别井下持卡人在某一区域的位置。 

    系统采用先进的无线射频识别技术、数字通信CANBUS技术与计算机控制、计算机网络技术相结合，较好的解决了煤矿井下人员管理和车辆等移动目标的识别问题。 

    系统软件采用Microsoft的Visual C++ 6.0开发的集数据采集与信息处理的综合管理系统。本系统采用SQL Server 2000数据库数据，采集服务端与客户展示端分开运行，保证工作的连续性和可靠性。运行平台为Microsoft Windows 2000 Server/XP/2003等操作系统。 
六、煤矿井下人员定位系统工作原理 

    首先在企业门口及人员车辆出口必经路线附近各装置一读卡器（出口和入口读卡器保持一定距离，以便识别读卡顺序），授权人员身上佩带一个信号感应器（电子标签）这样人员进出企业经过信号收发器（读卡器）附近，信号收发器即会马上感应到信号同时立即上传到控制中心的计算机上，计算机马上就可判断出具体信息（如：是谁，在哪个位置，具体时间），同时把它显示在控制中心的大屏幕或电脑显示屏上并做好备份以便对人员出入进行控制和考勤。 

    同时在井下的各个坑道和井下所有人员可能经过的通道中安放若干个信号收发器（远距离读卡器），具体数量和位置根据现场实际工况和要实现的功能要求而定，并且将它们通过网络布线（CAN总线）和地面控制中心（控制机房）的计算机联网。同时在每个下井人员身上佩带一个信号感应器（电子标签），当下井人员进入井下以后，只要通过或接近放置在门口或坑道内的任何一个信号收发器，信号收发器即会马上感应到信号同时立即上传到控制中心的计算机上，计算机马上就可判断出具体信息（如：是谁，在哪个位置，具体时间），同时把它显示在控制中心的大屏幕或电脑显示屏上并做好备份，管理者也可以根据大屏幕上或电脑上的分布示意图点击井下某一位置，计算机即会把这一区域的人员情况统计并显示出来。同时控制中心的计算机会根据一段时间的人员出入信息整理出这一时期的每个下井人员的各种出勤报表（如：出勤率、总出勤时间、迟到/早退记录、未出勤时间等）。另外一旦井下发生事故，可根据电脑中的人员分布信息马上查出事故地点的人员情况，然后可再用特殊的探测器在事故处进一步确定人员位置，以便帮助营救人员以准确快速的方式营救出被困人员。矿车和其他设备的管理原理大致相同。 

    煤矿井下人员定位系统工作原理图 

    1、企业进出口控制及人员考勤 

    企业进出口人员考勤示意图 

    2、井下人员定位示意图 

    系统构造模拟图 

    井下系统示意简图 

    七、系统设计说明 

    本系统遵循/”统一发感应器、统一装备、统一管理/”的原则，按准许上岗人员和班组实行/”一人一感应器/”制，该感应器可视为/”上岗凭证/”和/”坑道准入证/”。具体方案如下： 

    （1）煤矿生产单位在所有坑道中均安装一定数量的信号收发器，具体位置根据现场情况而定，以满足辐射区域为准。 
    （2）煤矿生产单位向有关人员颁发并装备感应器，感应器应随身携带。 
    （3）发感应器时将感应器所对应员工的基本信息，包括姓名、年龄、性别、所属班组、所属工种、职务、本人照片等登录在系统数据库中。 
    （4）安全生产部门对该感应器进行授权后即生效。授权范围包括：该员工可以有资格进入企业和作业面的坑道，感应器的时效、失效、挂失等，以防止无关人员和非法人员进入企业或坑道； 
    （5）进入企业或坑道的人员必须佩戴感应器。当此人进入企业或经过坑道的识别监测点时，立即被系统识别，并通过系统网络的信息交换，将此人通过的路段、时间等信息传输至安全监控中心记录，并可同时在地理信息大屏幕墙上出现提示信息，显示通过人员的姓名。如果感应的感应器号无效或进入限制通道，系统将自动报警，安全监控中心值班人员接到报警信号，立即执行相关安全工作管理程序。 
    （6）坑道一旦发生安全事故，安全监控中心在第一时间可以知道被困人员的基本情况，救险队使用移动式远距离识别装置，在10米的范围内方便探测遇险人员的位置，便于救护工作的安全和高效运作。