井下通讯人员定位车辆管理系统.doc

矿井下通讯、人员定位、车辆管理与控制初步方案由于矿井巷道错综复杂，井下作业人员流动性大，井下人员的数量时刻发生变化，所以运用定位、通讯系统及视频监控系统能够实时监控矿井作业人员的活动情况、了解矿井下安全情况，在人员进入危险区域时能够自动报警，实现对确定目标的定位和无线寻呼，实现对区域进入控制，达到矿山安全指挥调度，紧急时间的处理；一旦发生井下灾害，通过定位系统跟踪监测井下人员的分布情况，制定切实有效的救灾、救援方案，提高应急救援工作的效率。还可实现下井人员统一考勤、安全监督和动态调度。可为矿井的安全生产和事故后的抢险救灾工作发挥积极作用。矿山投产后，矿石运输车辆及通勤车辆频繁出入井下，由于斜坡道属于单行道，多用途，且岔道口、弯道较多，实现斜坡道交通信号灯控制，可使车辆通行和紧急避让，能够保证车辆及人员的安全。因此为矿山安全生产，满足高效快捷的要求，解决井下事故时的应急救灾需求，更好的调度指挥矿山井下作业人员，自动控制井下车辆运行，现将在井下装现代化调度指挥通讯系统、人员定位系统、车辆运输管理系统。整体构想：在斜坡道井口建有调度中心，调度中心设有LED大屏幕，中心机房，独立的配电系统，以泄漏电缆通信系统做主控制系统，主控制系统通过增加附属设备就能够一步实现井下人员定位系统、交通灯控制系统。泄漏电缆本身带有信号的传送功能、信号发射功能。所以井下通讯、井下人员定位、井下车辆控制可以三合而一进行与地面调度中心进行信息的传输与数据的交换。一、泄漏电缆通信系统技术特点1、泄漏电缆被设计为一个基于分布式天线的宽带传输系统，采用频分复用技术，同一网络可同时传输语音、图像、数据等各种信息，使语音、视频、数据三网合一。2、泄漏通信系统可提供多达40多个信道，其中可以包括30个语音/数据信道和10多个视频信道，其中包括彩色视频信道，视频信道工作在10-115 MHZ，每个信道6 MHz的模拟图像信道带宽，155-159 MHZ为个语音/数据信道的发送频宽，171-175 MHZ为接收频宽。3、整个泄漏通信系统系统采用模块化结构，易于扩展，系统的通信距离可以从几百米开始随巷道的扩展而增长，可以无限地覆盖任何地下工作场所，如果有必要,可以扩展到数百公里以上。4、泄漏通信系统安装、管理维护简单，整个系统组件可以由巷道的工作人员增加或拆卸，十分简单，因此系统可重复使用在不同的场所。5、泄漏通信系统是按照井下的工作坏境而设计的，因此，其元件是严格的防腐蚀、防震、耐温、防潮的。安装系统的井下组件不需要任何特别工具、连接器件时也不需要任何焊接。6、泄漏通信系统既可以与光纤骨干网络连接，又可以与地面外部的电话和数据通信系统连接。系统还可根据需求与矿务局或与其他矿的系统联网，构成一体化智能矿井通信网络。二、泄漏通信系统系统设计原则：肯德可克铁矿综合系统在设计过程中综合考虑了以下基本原则：（1） 满足井下无线移动通信要求，能实现井下手机、固定电话之间的通讯。（2） 实现井下人员和设备的实时跟踪定位、考勤管理功能要求；（3） 实现井下车辆交通灯管理，主要在斜坡道实现；（4） 在达到规定的安全指标的基础上，确保整个系统的性能指标搞，如覆盖率全面等。（5） 控制整个系统成本，节省用户开支，保证系统的适用性；（6） 提高可维护性，降低维护成本，降低系统寿命周期内总体运行费用；（7） 系统要容易施工、容易维护、可靠耐用；（8） 模块化设计，无论是硬件还是软件，各个分层间结构清楚，完全标准化，便于系统升级和网络扩容；（9） 采用标准的通信和数据接口，兼容性好，接口方式灵活，能满足矿井信息化建设不断发展的要求，可与各种应用软件或数据库实现对接，接口标准，便于未来进一步开发，相互传递数据。三、系统总体功能 人员数量、位置、分布、路径、考勤管理 企业内部移动通信专网 井下车辆定位、交通信号灯管理四、基本系统的组成泄漏电缆通信系统的基本系统组成为：前端机设备、线路放大器、线路分支器、线路终端单元、泄漏电缆和电源。前端机设备：包括前端机主板、前端机供电单元、前端机分线器、前端机隔离单元。它主要提供至语音基站、数据调制解调器以及视频监视器的接口。线路放大器：为了补偿电缆的损耗，放大器为两个方向的信号使用单独的自动增益控制（AGC）。线路分支器：用于敷设支路泄漏电缆，有单分支和双分支两种类型。泄漏电缆：专门设计的适应于井下通讯的宽带信号传输天线，用于语音、数据、视频的传输。电源：分为地上用电源和地下用本安型电源，它通过电源耦合器接在泄漏电缆里，为系统提供工作电源。 五、三大功能的实现1、井下通信功能的实现 A、语音通讯系统的目的与方案主要目的：1、 使每一个下井人员随身携带的手机在井下有信号。2、 井下人员可以一对一与井下人员免费通话。3、 井下人员可以拨打地面办公室分机。4、 对部分井下人员可以与市话长话之间的双向互拨功能。5、 井下人员手机和地面用户手机一样在局域网内互打免费。6、 当发生紧急情况时，调度中心可通过主机同时呼叫到下井人员。7、 手机通信时有清晰地话音，功能应与普通手机功能大致相同实施方案：1、地面调度中心控制机房通过基本系统和语音基站把信号传输给预埋的泄漏电缆，即有泄漏电缆辐射的地方就有信号。2、如果需要单独进行一对一通话，首先需要具有相应权限，在此基础上只需要按相应按键通过电话互联设备中转即可；3、可以使用电话交互单元将系统的某个信道与地面电话交换机连接，实现井下与地面电话通讯互联。系统使用1台电话互连设备，将其中1个语音信道与外部电话互连；4、语音通信系统与矿现有的地面通信网络达成协议，以保证与外界的通话。5、语音系统主控机系统建立井下局域网并与现有的庆华网合并。6、手机用户平时工作于2信道，在2信道内可以随时进行集群调度；主语音通信系统带有生产集群调度功能：根据矿山生产特点，为便于各部门单位及时掌握井下整体情况，调度手机可以编组集群调度通信，如在同一部门内使用同一频率，做到一呼百应，便于处理紧急情况。7、采用的手机的频率语音/数据，调制方式，信道数量、信道带宽、频率范围、频率响应等与普通用户手机相符：B、调度中心特殊功能：调度可呼叫内线、外线用户 ，调度可紧急呼叫分机，调度可强制插入 ，调度可强拆，调度可组呼、群呼等，调度可同组转移、代答 ，调度可截接，调度可对分机参数设置 ，调度可对系统参数设置，呼叫转接 ，调度分组、级别管理，调度通话优先C、整个语音通信系统的原理：语音通信系统由基本系统和语音基站，语音基站由接收器、发射器和控制器组成，可以根据具体需要设置成全双工、半双工或单工操作方式。终端设备分为移动机，可以使用电话交互单元将系统的某个信道与地面电话交换机连接，实现井下与地面电话通讯互联。语音基站由接收器、发射器和控制器组成，可以根据具体需要设置成全双工、半双工或单工的操作方式。系统的基站可以从一个信道增加至32个信道，每个信道都可以传送语音或数据信号，它与前端机一起被安装在机柜中。前端机电源为语音基站提供13.6V直流电源。语音基站的发射频率为155-159MHz，接收频率为171-175 MHz。2、人员及车辆定位功能的实现在调度室建有中心控制计算机系统、井下各监测范围（如：重点巷道、变电所，水房，岔路口，弯道处，采掘面，采空区以及其他危险区域等等）设有监测读卡分基站，中心控制系统与各读卡分站之间用预埋的泄漏电缆传送数据。系统通过人员和车辆携带该系统专用的识别卡进行井下人员定位和管理。人员及车辆定位管理系统能够及时准确的将井下各个区域人员及车辆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、车辆的分布状况和每个矿工及车辆的运动轨迹，以便于进行更加合理的调度管理。当发生紧急情况时，救援人员也可以根据系统所提供的数据图形结合相应的电子地图，迅速了解井下人员及车辆的位置情况，及时采取救援措施，提高应急救援工作的效率。调度室工控计算机屏幕能够显示井下动态电子地图画面，在电子地图画面上能够实时显示井下人员动态情况！人员及车辆定位系统主要目的和实施方案主要目的：1、使下井人员及车辆在井巷中能够实时准确的定位、跟踪2、调度中心可以对下井人员及车辆进行无线寻呼3、能够在屏幕上显示下井人员及车辆在井下的位置4、能利用人员及车辆的定位系统能够对特大紧急事件的处理5、能够自动检测到读卡分站电量、卡片电池的供电模式及低电量时报警6、整个系统能够查询到历史数据的记录与报表且具有考勤功能7、系统能够实现网络化与信息共享并且为以后整个矿业公司自动化调度预留接口8、系统能够自动诊断错误，显示错误报警以便及时处理故障9、井下分站能够对标识卡唯一性检验，并且员工下井超时时给予提示10、无论什么情况要保证人员及车辆定位系统的连续工作性实施方案：1、系统可以实现人员及车辆实时定位管理。各个无线读卡控制分站将采集到的人员及车辆位置信息实时上传到调度控制中心计算机上。调度控制中心计算机将收到的信息显示在屏幕上，同时保存到数据库，以备随时查阅。具有某一历史时刻的定位信息查询。2、无线读卡控制分站在接收到井上调度室中心发来的控制信号时，通过无线读卡控制分站对该区域内人员及车辆标识卡发送控制信息，当其接收到无线读卡控制分站发出的呼叫信号后，可对于人员标识卡由指示灯提示相关人员。可以呼叫单独一个人，也可以成组呼叫，可以呼叫某个区域的人员，也可以多个区域或全矿区呼叫。3、系统程序通过调度控制中心的大屏幕能够显示出矿井巷道和无线读卡控制分站的分布示意图，并显示出读卡器附近的人员及车辆数量等相关信息；结合井下电子地图，可以显示某个区域内人员及车辆的数量和分布；可以显示指定人员及车辆当前位置移动路线；可以对指定人员及车辆进行定位和跟踪；可以查询特定区域内人员及车辆状态，可以实时显示定位信息； 4、当矿井发生紧急事件时，可以及时对丢失人员及车辆进行统计，查询事故现场附近的人员及车辆信息，以便及时有效地开展搜救工作。发生紧急情况时为指挥人员提供井下各区域人员的实时分布信息，帮助指挥人员制定应急方案。发生紧急情况且系统通讯不能恢复时，为指挥人员提供井下各区域人员的最近历史分布信息，帮助指挥人员制定应急方案。5、井下无线读卡控制分站采用带后备电池电源供电模式，无线读卡控制分站供电电源采用带后备供电池供电模式，防止异常情况下发生采集数据丢失及控制状态失灵，对标识卡电量进行低限监测，提示携带人员实时充电。6、系统可对矿井车辆及人员移动目标定位、跟踪、寻呼、考勤统计、系统运行管理等信息进行长期保存，并可方便地查询历史记录。系统具有友好、完备的人机界面，能自动生成班报表、日报表、月报表7、通过网络化可实现矿井人员及车辆定位安全管理信息的充分共享，井下人员及车辆、机房信息全部数据保存在数据库服务器中，厂家提供数据接口，以便集成商或用户进一步的应用开发。同时矿井各部门及上级各层领导可以及时得到井下实时监测信息与历史信息，为他们监督指挥决策提供重要依据。8、实时监测并记录系统通讯及系统设备的工作状况，对系统异常做出告警，提示维护人员尽快使系统恢复正常。井下任一无线读卡控制分站的通讯发生故障时，系统可显示出相应无线读卡控制分站的故障提示。单台无线读卡控制分站出现故障不会影响其它设备，可以减少日常维护量，充分满足井下复杂环境的需要。9、系统具备对标识卡唯一性检验的功能，即系统能防止单个员工携带多张识别卡下井。人员标识卡采用灯卡合一方式，防止信息卡丢掉，每个车辆配备一个识别卡；对超时的员工，可以显示员工在井下工作时间，显示员工的超时时间并且给予相应的提示。10、系统主机具有双机切换功能，在正常工作模式下，系统数据进行实时同步。主机故障到备用机投入正常工作时间小于2分钟。当系统主机或通信发生故障时，无线读卡控制分站存储数据时间不小于2小时，并能在故障恢复后存储信息自动向上级续传。3、交通信号灯控制车辆的实现交通信号灯系统通讯主干线采用泄漏电缆作为数据传输，在信号灯区域安装读卡控制分站，读卡控制分站负责对车辆信息采集及井下交通灯控制，每一个读卡控制分站控制2组红绿灯。通过采用井下汽车信息采集、网络传输、主控逻辑运算、指挥灯控制等来监测井下车辆，定位车辆，指示汽车行驶。调度室建立上位工控机，通过泄漏电缆对各个读卡分站进行控制和监视。每个汽车携带一识别卡，当汽车行驶至交通灯跟前时，交通灯上的读卡器自动检测到信息，并作出判断进行逻辑运算，发出信号对前、后路口的交通灯进行控制，以警示其它路口车辆的运行情况。指挥灯控制技术利用公路交通指挥灯现有信集闭系统原理，实现对井下各路口指挥灯进行控制，指示井下矿车安全有效行驶作业。一、整个系统的构成读卡分站通过与射频标识采集的车辆信息控制交通灯状态、也可以通过读卡分站采集的车辆信息按调度算法自动控制交通灯系统,并把信息传送至调度室工控主机，同时接受调度室主机指令,完成控制指挥任务。让指挥灯显红灯或绿灯来指示错车信号。二、交通灯指挥系统的主要目的和方案实现：主要目的：1、斜坡道从井口到井底要采用交通灯管制，使所有进出井的车辆能够有序的运行。不能发生相向堵车、巷道塞车现象。2、两车在平巷中相遇时错车时要井然有序3、当车辆在井下出现故障时，能够指挥其他车辆有序的通行4、在三岔路口和十字路口车辆能够按交通灯规则顺利运行5、井下有车辆闯红灯时，交通灯系统有应急措施，不能妨碍其他车辆的正常运行。并且在调度中心能够查询到闯红灯车辆。实施方案：1、斜坡道在井口设一组交通灯，在井下设一组交通灯，这两组交通灯设一读卡分站公用。当井口来汽车时，设置在井口的交通灯读卡器检测到车辆携带识别卡的信息，该交通灯显示绿灯，（表示该车辆可以进入斜坡道）该读卡器马上把信号通过泄漏电缆上传至分站系统或者主站进行逻辑运算，运算后把运算结果传送给井底交通灯显示，井底信号灯自动变为红灯阻止井底前往井口的车辆，这样井口车辆才能入井；当运行至井底时，井底岔路口交通灯读卡器检测到来车信号，立即对该系统进行复位。反之依然。 2、两车在行驶中交汇 及两站点车行驶规则 当b车与a车在1号路口集汇时，a车遇红灯往次干道避让，让b车通行。当b车先到达2号路口时，后台控制1号路口的指示灯为红灯，让a车提前避让。当a车先到达1号路口时，让b车在2号路口提前避让。3、井下车辆发生故障情况当车辆出现故障，不能行进时，后台根据其状态经延时处理，判该车出现故障，并指示其它车辆绕4、井下车辆不同站叉行情况 当a车到达1号路口时候，后台控制2号路口左边信号灯为红灯,禁止b车下行。5、井下车辆闯红灯情况 当车辆出现闯红灯情况时，后台根据采集器反馈信息记录其车辆所带卡号，并闭锁其他正向此闯红灯位置行进车辆，尽可能减少车辆堵塞。 六、整个系统主控机的设置：泄漏电缆要预留通信接口，预留足够大的数据传输通道，以便做为以后视屏监控提供传送信号和数据交换的载体。整个系统的主控制机房设在地面调度中心，三个功能能够相对独立，但可共用一个大屏幕实时显示运行信息，在大屏幕上可以任意切换，实时查看运行情况。整个系统主机具有双机切换功能，在正常工作模式下，系统数据进行实时同步。当一台主机故障时到备用机投入正常工作时间小于2分钟。当人员定位系统、车辆控制系统主机发生故障时，无线读卡控制分站存储数据时间不小于2小时，并能在主机故障恢复后存储信息自动向上级续传。为保证系统在停电状况下不间断工作，整个系统的主机都配备备用电源，系统设计相关后备电源：地面调度室设备，系统需要配置壹套不小于3KVA后备电源一套；用电设备包括：网管计算机、移动交换与调度主机、控制器等。备用电源能够连续供电最少2小时。整个系统都具有存储数据功能，数据存储时间不低于6个月。事故数据存储时间不低于1年。系统选用的防爆及地面基站均有防雷保护装置，为进一步增加对雷电的防护能力，在基站控制器的出线端安装有防雷保护装置。系统设备的安装维护力求简便，当线路发生故障时方便排查；系统具有良好的扩展性，系统可根据需要（如巷道的延伸）可新增其它数据应用的功能。系统设置了用户管理及用户权限管理。可以动态地增加操作用户并对用户赋予查看、删除和修改等权限；用户管理信息部分：增加、删除和修改用户，同时自动给予用户普通权限；用户权限管理信息部分：设置用户权限。一般分为管理权限和特殊管理员权限。