1、晟陽GISMAN工礦企業井下人員定位管理系統前言 隨著國家對工礦企業安全生產的日益重視和監管力度的不斷加強，我國大中型煤礦及廣大鄉鎮小煤礦已大量裝備了井下定位系統，這些裝備的推廣應用大大改善了我國煤礦安全生產狀況。但目前煤礦井下還普遍存在入井人員管理困難，井上人員難以及時掌握井下人員的動態分布及作業情況，一旦事故發生，對井下人員的搶救缺乏可靠 信息，搶險救災、安全救護的效率低，效果不理想。我們認為，建立以災害預防、事故救助、電子信息化管理為主要目標的信息化和智能化建設勢在必行。 晟陽科技利用其RFID領域的技術優勢，在遠距離射頻識別技術系統產品的基礎上開發成功的高新技術產品，開發新型礦井人員井

2、下定位管理系統，就可對煤礦入井人員進行實時監測，隨時查看井下人數量。如果發生災變，還可立即從監控計算機上查詢事故現場 的人員情況、在軟件中可顯示被困人員數量，為事故搶險提供科學依據。同時，也可利用系統的日常井下定位管理功能，對礦井人員進行井下定位管理。一、產品介紹1、產品概述煤礦井下人員跟蹤定位管理系統是集計算機軟硬件、信息采集處理、無線數據傳輸、網絡數據通訊、自動控制等技術多學科綜合應用為一體的自動識別信 息技術產品，該產品是通過對坑道遠距離移動目標進行非接觸式信息采集處理，實現對人車物在不同狀態（移動靜止）下的自動識別從而實現目標的自動化管理。該產品集成了技術含量很高的射頻識別技術，并采用

3、跳頻點或者固定頻點頻率實現可靠的半雙工通信，分站設備和無源本質安全型信號感應器采用全新的嵌入 式微處理器和嵌入式軟件進行設計，具有隔爆兼本質安全型設計系統作用距離遠、可任意調整系統的識別范圍、識別無“盲區”、信號穿透力強、安全保密性能高、 對人體無電磁污染、環境適應性強可、同時識別眾多目標、便于網絡連接等性能優點，目前這種嶄新的信息采集、存貯、傳遞和處理技術，已迅速得到國內外同行的 廣泛關注，它將為煤礦井下人員定位跟蹤管理起非常重要的作用。2、產品組成及其功能該產品由軟件系統和硬件系統組成，其中軟件系統包括應用軟件和嵌入式軟件兩部分組成，用于完成信息采集、識別、加工及其傳輸，由這兩部分軟件共

4、同支撐著整個系統的運行。硬件系統由井下分站設備，無線數據采集器和信號感應器組成，用于完成信息采集和識別，從而實現預設的系統功能和信息化管理目標。其中硬 件系統包括： 井下分站設備：由無線信號采集器、數據傳輸接口、隔爆兼本安電源、備用電池、嵌入式軟件組成。其主要功能是完成對人員信號感應器輸出信號的采集、處理、與地面計算機的雙向通訊及供電等。 信號感應器：由處理器、存儲器、卡內天線、調制解調電路組成。它是一種有源射頻信號感應器，其工作在 2.45G 頻點。該儀器最大特點是：多個標簽可在較大的范圍內同時被識別。并具有無線微功率、穩定可靠等優點。數據傳輸接口：主要由本安電源、單片機、信號轉換及信號放大

5、組成，完成通訊信號的轉換和本安與非本安運行環境的隔離。 人員定位管理軟件：用戶管理、基本設定、資料管理、考勤管理、安檢管理、設備點檢、數據讀取工具、數據查詢、日志查詢、地圖編輯、數據備份（自動備份）、使用幫助等。實現對井下人員的跟蹤定位信息的采集、分析處理、實時顯示、數據庫存儲、報表打印等功能。3、系統構成簡圖4、系統工作原理首先在井下的各個坑道和所有人員可能經過的通道中安放若干個無線信號采集器，具體數量和位置根據現場實際工況和要實現的功能要求而定，并且將它們通過網絡布線和地面控制中心的計算機聯網。同時在每個下井人員佩帶的礦燈上安置一個信號感應器，當下井人員進入井下以后，只要通過或接近放置在坑

6、道內的任何一個無線信號采集器，無線信號采集器即會馬上感應到信號同時立即上傳到控制中心的計算機上，計算機馬上就可判斷出具體信息（如：是誰，在哪個位置，具體時間），同時把它顯示在控制中心的大屏幕或電腦顯示屏上并做好備份，管理者也可以根據大屏幕上或電腦上的分布示意圖點擊井下某一位置，計算機即會把這一區域的人員情況統計并顯示出來。同時控制中心的計算機會根據一段時間的人員出入信息整理出這一時期的每個下井人員的各種出勤報表（如：出勤率、總出勤時間、遲到/早退記錄、未出勤時間等）。另外一旦井下發生事故，可根據電腦中的人員定位分布信息馬上查出事故地點的人員情況，然后可再用特殊的探測器在事故處進一步確定人員定位

7、位置，以便幫助營救人員以準確快速的方式營救出被困人員。礦車和其他設備的管理原理大致相同。5、主要技術指標 分站電源：DC12V 工作頻率：2.45GHz 數據傳輸接口：工業現場總線全雙工CAN-BUS信號，傳輸距離不小于10千米。 工作溫度： -20+55 識別區域：5m(1m-10m可調) 隔爆兼本質安全型 6、主要性能指標 識別距離不小于5米，識別距離10米可調。 能可靠識別快速移動目標。 可同時識別多張不同號碼的信號。 無對人體傷害電磁污染。 識別區域無方向性、無盲區。 信號穿透力和繞射力強。 信息的安全性和保密性能高。 集成度高、兼容性好、通信簡單快捷。 性價比高，便于安裝和維護。 7

8、、與其它產品相比較的優點 擁有自主知識產權和自有技術標準體系。 遠距離識別，無需將信號感應器靠近讀卡設備讀卡。 信號感應器攜帶方便。 系統的正常工作不受環境變化的影響，保證在惡劣環境下24小時能夠連續正常運轉。 系統運行安全穩定可靠誤碼率幾乎為0。 具有信息防沖撞功能，可同時識別多個信號感應器。 信號穿透力和繞射力強，系統識別信號感應器可做到無方向性。 識別距離不小于5米，最大可到30米，且識別距離120米可以調整。 無對人體傷害的微波電磁污染，信息的安全性和保密性能高。 可靠識別快速移動目標。 信號感應器的壽命周期可超過10年。 系統安裝維護方便。 二、礦井人員定位跟蹤管理系統技術方案1、系

9、統設計原則 實現煤礦井下作業人員進出的有效識別和監測監控，使管理系統充分體現“人性化、信息化和高度自動化”，實現數字礦山的目標。 為煤礦管理人員提供人員進出限制、考勤作業、監測監控等多方面的管理信息，一旦發生安全事故通過該系統立刻可以知道該作業面工作人員及其數量，保證搶險救災和安全救護工作的高效運作。 系統設計的安全性、可擴容性、易維護性和易操作性。 2、系統設計依據2) MT209-1990煤礦通信、檢測、控制用電工電子產品通用技術要求 3) Q/SY1000.2-2007晟陽科技有限公司企業標準3、系統設計特點1) 高度自動化。系統能自動檢測井下坑道人員經過該監測點的時間、地點信息，并自動

10、實現對人員的考勤作業、統計及監測管理。 2) 先進的通信系統。安裝在煤礦井下各通道的無線信息采集設備，實時將 采集到的信息傳送到井下專用處理傳輸分站，并通過井下現場總線（RS485或光纖）實時向地面的網絡服務器傳送相關人員通過的數據，整個過程無需人為干預。 3) 完備的數據統計與信息查詢軟件。系統軟件具備專用數據庫管理系統包括工人通過坑道的信息采集和統計分析系統，考勤作業的統計與管理分析系統，顯示并打印各種統計報表資料，為高層管理人員的查詢與管理提供全方位的服務。 4)系統的安全、穩定、可靠性設計。系統產品采用坑道壁掛式設計，保證系統在惡劣的環境下能連續正常運轉，并提供斷電后2小時以上供電電源

11、。 5) 完善的異常情況（包括無卡非法進入、無效卡、失效卡、黑名單卡進入）報警呼叫系統配置。 4、系統設計方案本系統遵循“統一發卡、統一裝備、統一管理”的原則，按準許上崗人員和班組實行“一人一卡”制，該信號感應器可視為“上崗證”或“坑道準入證”具體方案： 1) 煤礦生產單位在井下坑道、作業面的交叉道口安裝井下分站設備。 2) 煤礦生產單位向下井工作人員頒發信息化頭盔（信號感應器與安全帽結合一體）。 3) 系統數據庫記錄該信號感應器所對應人員的基本信息，包括姓名、年齡、性別、所屬班組、所屬工種、職務、本人照片、過敏史、有效期等基本信息。 4) 生產單位對該信號感應器進行授權后即生效。授權范圍包括

12、：該員工可以準入的坑道或作業面。為防止無關人員和非法人員進入坑道或作業面，系統設置該卡準入坑道或作業面的時效管理模塊及卡的失效、報失等。 5) 進入坑道的工作人員必須隨身帶好信息化頭盔，當持卡人員經過設置識別系統的地點時被系統識別，系統將讀取該卡號信息，通過系統傳輸網絡，將持卡人通過的地 點、時間等資料傳輸到地面監控中心進行數據管理；如果采集的卡號無效、或進入限制通道，系統將自動報警，監控中心值班人員接到報警信號，立即執行相關安全 工作管理程序。 6) 坑道一旦發生安全事故，監控中心在第一時間內可以知道被困人員的基本情況，便于事故救助工作的開展。 7) 系統可自動生成考勤作業的統計與管理等方面

13、的報表資料，提高管理效益。 5、系統的基本構成及組件的功能井下分站設備： 井下分站設備由無線信號采集器、CAN-BUS通訊轉換器、隔爆電源備用電池、嵌入式軟件，以及礦用阻燃電源電纜、礦用阻燃雙絞線通信電纜、接線盒等組 成。其中隔爆電源接入DC12V，為分站工作提供電源；無線信號采集器是完成對人員通行信息的采集、處理；CAN-BUS通訊轉換器是采集到的數據實時發送給上位機所采集到的人員編碼信息；不間斷電源是停電后提供2小時以上的供電電源 （設計的蓄電池為3安時）；礦用阻燃電源電纜主要是為分站的隔爆腔提供井下電源；礦用阻燃雙絞線通信電纜主要是完成井下網絡的連接，為工業現場CAN-BUS或光纖方式。

14、地面設備： 地面人員監測管理部分由數據傳輸接口、HUB、監控主機（含監控管理軟件）、UPS電源、打印機、網絡終端、防雷設備等組成。其中數據傳輸接口 是將井下的CAN-BUS信號（或光纖信號）轉換為監控計算機RS232串口信號；監控計算機（含人員監測管理軟件）及數據庫，實現對信息的自動化管理目標，在計 算機屏幕上直觀動態顯示井下人員的分布情況，使管理層一目了然；UPS電源主要為了在交流電源停電后繼續維持系統設備正常運行；打印機主要用來打印機人員 監測管理報表；網絡終端主要是人員監測信息的網上共享。6、系統技術參數地面監控軟件： 系統容量：不小于32臺分站 通訊方式：CAN-BUS工業現場總線（或

15、光纖）傳輸波特率：1200bps 通訊距離：不小于10Km 巡檢周期：小于100ms 處理內容：煤礦井下人員定位跟蹤管理 網絡平臺：以太網 操作系統：WIN2000/XP 數據庫：SQL SERVER 2000數據傳輸接口： 電源電壓： 220VAC/50Hz 通訊方式：CAN-BUS工業現場總線傳輸波特率：1200bps 通訊距離：10Km 與計算機通訊：RS232 隔離電壓:1500V 防爆型式：礦用本質安全型 井下分站： 輸入電壓：DC12V 工作頻率：2.45GHz 工作溫度：-20+55 識別區域：10m(1m-20m可調) 1秒同時識別井下人員通過數量：50個 通訊方式：工業現場總

16、線（或光纖） 傳輸波特率：1200bps 通訊距離：不小于10Km 備用電源：斷電后可連續工作2小時以上 防爆型式：隔爆兼本安型 三、系統特點1.體積小，安裝方便，并采用了主動式RFID電子標簽。 本系統完全按照“煤安”標準設計制造，結構設計合理，并對天線部分進行適應化改進，采用電子標簽設計安裝于井下人員頭盔，此信息化頭盔使人員監測系統更加方便和靈活。 2.完備的數據統計與信息查詢軟件：系統軟件具備專用數據庫管理系統，包括工人通過坑道的信息采集和統計分析系統，考勤作業的統計與管理分析系統，顯示并打印各種統計報表資料，為高層管理人員的查詢與管理提供全方位的服務。3.高度自動化： 本系統采用RFI

17、D(射頻識別)技術研發而成，它不僅能實現對人員的安全控制、考勤的監測，同時也可以實現對物體的運動軌跡的監測、區域的進入許可，特別是對危險及重要場所的監控，人員的運行軌跡、危險場所的禁入、警告等。4.采用了可選擇的兩種通訊方式：本系統考慮到不同使用單位的要求有差異，在讀寫器內部的微處理單元增加了存貯功能。在PC機與讀寫器的通訊上可以有兩種可選擇模式：一種是光纖 傳輸模式，讀寫器接收到目標信號，經處理后直接傳輸到PC機；另一種是CAN-BUS工業現場總線全雙工通訊模式，無線信號采集器收到目標信號后，經CAN-BUS信號轉發器實時傳輸給PC機。組網方式靈活，可以適用于多種環境。5.完善的異常情況（包

18、括無卡非法進入、無效卡、失效卡、黑名單卡進入）報警呼叫系統配置。四、系統功能1.顯示、查詢井下情況： 任一時間井下或某個地點人數，及每個人的身份；查詢一個或多個人現在的實際位置及某個人在任一時間的活動軌跡；查詢有關人員在任一地點的到達、離開時間和總工作時間等等一系列信息，可以督促和落實重要巡查人員（如：瓦斯監測人員、安全監測人員及管理人員等）是否按照規定的時間、地點的進行各項檢查工作，減少事故發生因素；對某些危險及重要場所的禁入、警告；可實現網絡共享,對多個用戶通過權限設置,可查看權限內信息； 具備考勤功能,可查詢一個或多個人每天入井次數,在井下工作時間等；2.隨時查看井下人員在坑道內的實時動態分布，根據