煤矿井下人员定位系统设计方案书.doc

煤矿井下人员定位系统
设计方案书

目录：
一、系统概述
二、RFDI技术原理和特点…………………………………………3
1. 射频识别技术 ……………………………………………………………3
2. RFID系统工作原理 ………………………………………………………4
3. RFID特点 …………………………………………………………………4
三、系统设计原则………………………………………………………………4
四、系统设计引用标准…………………………………………………………5
五、系统设计特点………………………………………………………………5
六、系统设计方案………………………………………………………………6
七、系统功能……………………………………………………………………7
八、硬件系统描述………………………………………………………………8
九、软件系统描述………………………………………………………………9
1. 基于地理信息（GIS）平台的可视化人员和设备实时显示功能 ……9
2. 井下动目标监测查询功能………………………………………………9
3. 安全保障和管理功能……………………………………………………10
4. 事故抢险和搜救功能……………………………………………………11
5. 统计考勤功能……………………………………………………………11
6. 信息联网功能……………………………………………………………12

一、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。
    KTW-13井下人员定位系统的核心识别设备采用了美国生产的915M无源射频识别设备，标识卡也采用美国生产的无源卡。系统解决了大流量、超低功耗、高速移动的识别和数据传输问题。
    KTW-13井下人员及设备定位系统能够及时、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KTW-13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。
    KTW-13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,集合了国内外识别技术、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、RFDI技术原理和特点
1、射频识别技术
射频识别技术（Radio Frequency Identification Technology）是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，可以替代条码，例如用在工厂的流水线上跟踪物体。长距射频产品多用于交通上，识别距离可达几十米。

2、RFID系统工作原理
    典型的RFID系统包括可编程数据的电子标签，读写器以及处理数据的远端计算机三个
部分。电子标签也就是射频卡，具有智能读写及加密通信的能力。读写器由无线收发模块、控制模块和接口电路组成，通过调制的RF通道向标签发出请求信号，标签回答识别信息，然后读写器把信号送到计算机或者其他数据处理设备。
在实际应用中，电子标签附着在待识别物体的表面，其中保存有约定格式的电子数据。读写器通过天线发送出一定频率的射频信号，当标签进入该磁场时产生感应电流，同时利用此能量发送出自身编码等信息，读写器读取信息并解码后传送至主机并进行相关处理，从而达到自动识别物体的目的。

3、RFID特点
Ø 操作方便，工作距离长，可以实现对移动目标的识别；
Ø 无硬件接触，避免了因机械接触而产生的各种故障，使用寿命长；
Ø 射频识别卡无外露金属触点，整个卡片完全密封，具有良好的防水、防尘、防污损、防磁、防静电性能，适合恶劣环境条件(如温、湿变化大，灰尘多，难以保持卡面清洁的井下环境)下工作；
Ø 对无线传输的数据都经过随机序列的加密，并有完善、保密的通信协议。卡内序列号是唯一的，制造商在卡出厂前已将此序号固化，安全性高；
Ø 卡内具有防碰撞机制，可实现同时对多个移动目标进行识别；
Ø 信号的穿透能力强，数据传输量小，抗干扰能力强，感应灵敏，易于维护和操作。

三、系统设计原则
   1、实现下井作业人员进出的有效识别，实现井下人员分布的可视化，并且使系统管理
充分人性化、信息化和高度自动化。
2、为高级管理人员提供考勤作业、人员进出限制等多方面的信息查询。
   3、一旦发生安全事故，通过该系统立刻可以知道坑道作业面工作人员的数量，保证抢
险救灾和安全救护工作的高效运作。
   4、系统设计的安全性、可扩容性、易维护性和易操作性。

四、系统设计引用标准
  GB3836.1/ GB3836.2/ GB3836.4-2000《爆炸性气体环境用电气设备》系列标准
  GB 191 包装储运图示标志

  GB 2423.1  电工电子产品基本环境试验规程  试验A：低温试验方法
  GB 2423.2  电工电子产品基本环境试验规程  试验B：高温试验方法
  GB 2423.3  电工电子产品基本环境试验规程  试验Ca：恒定湿热试验方法
  GB 2423.4  电工电子产品基本环境试验规程  试验Db：交变湿热试验方法
  GB 2423.5  电工电子产品基本环境试验规程  试验Ea：冲击试验方法
  GB 2423.6  电工电子产品基本环境试验规程  试验Eb：碰撞试验方法
  GB 2423.10  电工电子产品基本环境试验规程  试验Pc：振动(正弦)试验方法
  GB 4208 外壳防护等级（IP代码）
  GB 6833.6 电子测量仪器电磁兼容性试验规范
  MT209-1990《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求》
  MT210-1990《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品基本试验方法》

五、系统设计特点
   1、高度自动化。系统能自动检测井下坑道工人经过该监测点的时间、地点信息，并自
动实现考勤作业的统计与管理。
   2、先进的通信系统。安装在井下各通道的识别系统，实时向网络服务器传送相关人员
通过的数据，整个过程无需人为干预。
   3、完备的数据统计与信息查询软件。系统软件具备专用数据库管理系统，包括工人通
过坑道的信息采集和统计分析系统，考勤作业的统计与管理分析系统，显示并打印
各种统计报表资料，为高层管理人员的查询与管理提供全方位服务。
   4、系统的安全、稳定、可靠性设计。系统产品采用坑道壁挂式设计，无需在坑道进行
现场施工，并保证系统在恶劣环境下24小时连续正常运转。

（安装方式）
5、完善的异常情况（包括无效感应器、失效感应器进入）报警呼叫系统配置。
6、系统的可个性化性和可扩展性。

六、系统设计方案
    本系统遵循"统一发卡、统一装备、统一管理"的原则，按准许下井人员和班组实行"一人一卡"制，该无源卡可视为"上岗凭证"或"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识别基站，具体位置根据现场情况而
定，以满足定位为准。
   2、煤矿生产单位向有关人员颁发并装备无线无源标识卡，无线无源标识卡安装在安全
帽的合适位置。
   3、发无线无源标识卡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、安全生产部门对该无线无源标识卡进行授权后即生效。授权范围包括：该员工可以
有资格进入作业面的坑道，无源卡的时效、失效、挂失等，以防止无关人员和非法
人员进入坑道；
   5、进入坑道的人员必须佩戴装有无线无源标识卡的安全帽。当此人经过坑道的识别监
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

等信息传输至井上安全监控中心记录，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。如果感应的无线无源标识卡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。

（系统构成）

七、系统功能
实时井下人员动态显示功能：
1、任一时间井下某个地点究竟有多少人，这些人都是谁
2、查询一个或多个人员现在的井下实际位置
3、记录有关人员在任一地点的到/离时间和总工作时间等一系列信息，可以督促和落
实重要巡查人员（如：瓦斯检测人员）是否按时、到点的进行实地查看，或进行
各项数据的检测和处理，从根本上尽量杜绝因人为因素而造成的相关事故
4、实现多点共享供多个领导同时在不同地点查看
丰富的地图功能：
具有放大、缩小、移动、标尺测距、视野控制、中心移动、土层控制、地图打印等功
能；
禁区报警功能：

    对于指定的禁区，如果有人员进入，实时声音报警，并显示进入禁区的人员；
人员轨迹查询：
可查找某个人在某个时间段内所经历的路径，并在图中画出线路轨迹；
丰富的人员下井考勤能力：
可对出入井人员进行统计，实现下井人员考勤记录，建立人员出入井的各种信息报表
（如：下井时间报表、出勤月报表、加班报表、缺勤报表等等）；
灾后急救信息：
一旦发生各类事故，上位机上立即能显示出事故地点的人员数量、人员信息，人员位
置等信息，大大提高抢险效率和救护效果；
车辆及设备管理：
    车辆的出入统计、定位以及其他重要设备的具体位置；

八、硬件系统描述
数据采集终端（基站）技术指标
Ø 系统容量：采用12位编码；
Ø 存储容量：每个终端有70K的存储空间，可存储1800条信息；
Ø 数据安全：终端有断电保护功能，确保数据不丢失；
Ø 每秒读卡：每秒识别79张卡（单卡）
Ø 传输速率：9600Kb/S；
Ø 传输距离：采用485通讯，有效距离可达1000－1200米，加中继可延伸；
Ø 采集方式：轮询采集终端内的数据；

九、软件系统描述
1、基于地理信息（GIS）平台的可视化人员和设备实时显示功能
通过监控中心的PC工作站上或任一台联网PC，在浏览器界面上即可完成对整个矿井
下所有作业面上以及巷道里的井下人员或车辆的实时显示、活动追踪和监控；
轻击鼠标即可获得该人员或车辆的所有信息，如个人资料、单位、本次井下工作时间
等；
监控画面上可实时显示报警和状态信息，杜绝安全隐患；
在安全事故发生时，可及时掌握井下人员的分布、运动状态和确切位置；
强大的历史信息存储和追忆功能，即便安全事故发生时井下设备受到毁坏，也可马上
获得事故前一秒的井下实况画面再现，获得当时人员、车辆设备的准确分布和位置信
息。

2、井下动目标监测查询功能
可实时查询当前井下人员和车辆的数量及分布情况（分布区域的大小由监测器的数量
和布点位置决定）；
查询任一指定井下人员和车辆在当前或指定时刻所处的区域；
查询任一指定井下人员和车辆本日或指定日期的活动踪迹；
可对特定的人员实时跟踪显示。

3、安全保障和管理功能
为高级管理人员提供人员进出限制等多方面的信息查询；
门禁功能：在井下一些重要峒室、危险场合（如盲巷等）配备RFID识别器和语音站
可有效地阻止人员违章进入，并将违章人员记录在案；
丢失报警：班末清点时，如发现人员丢失则报警；或者发现人员在井下时间超过给定
的时间，自动报警提示并提供相关人员的名单等信息；

4、事故抢险和搜救功能
救护搜寻：可对事故现场被埋人员进行搜寻和定位，以便及时救护。
一旦发生安全事故通过该系统立刻可以知道坑道作业面工作人员的姓名及数量保证
抢险救灾和安全救护工作的高效运作；

5、统计考勤功能
对下井人员进行下井次数、时间等多种分类的统计，便于考核；
实现井下坑道作业面工作人员进出的有效识别系统能自动检测井下坑道工人经过该
监测点的时间地点信息并自动实现考勤作业的统计与管理；
与此相应的中长期数据存储和自动生成相应可定制化的报表。

6、信息联网功能
作为局矿MIS网的信息源，具有功能完善的数据库，可向MIS网提供所需与人员相关
的、客观的、实时的统计数据。