KJ237型矿井人员定位管理系统.doc

KJ237型矿井人员定位管理系统

KJ237矿井人员管理系统光缆总线组网方案

KJ237矿井人员管理系统工业以太环网组网方案

系统概述
KJ237型矿井人员管理系统是计算机技术、RFID有源无线射频识别技术和网络通讯技术等多学科综合应用的高科技信息化产品。该系统由梅安森科技自主研发，采用目前最先进的2.4G直序扩频（DSSS：Direct Sequence Spread Spectrum）无线通讯技术，通讯速率达到250kbps，支持全双工双向通讯，具有很强的抗干扰和抗多径效应能力，彻底解决了煤矿井下远距离、超低功耗、高速数据通讯传输的难题。该技术在井下高速移动目标识别应用上取得良好的效果。
KJ237型矿井人员管理系统是通过在煤矿井口、井下巷道和重要工作地点设置读卡分站和动态目标识别器，并为井下作业人员或其它移动物体配备标识卡，通过对标识卡信息进行非接触式读取的方式，实现对人、车、物在不同状态（移动、静止）下的自动识别，从而实现煤矿井下移动目标的定位、考勤等信息化管理。该系统还具有人员紧急求助呼救和地面呼叫、紧急通知等功能，为灾前应急通知和灾后施救抢险工作提供强有力的手段。
该系统可与KJ73N型煤矿安全监控系统共用平台，因此地面监控中心设备以及主通讯线路无须重复投资，节省项目建设费用。

直接序列扩频（DSSS）无线通讯技术

什么是直序扩频
    直序扩频使用伪随机码（PN Code）对信息比特进行模2加得到扩频序列，然后扩频序列去调制载波发射。由于PN码往往比较长，因此发射信号在比较低的功率上可以占用很宽的功率谱，即宽带低信噪比传输。
    直序扩频系统的解扩采用相关解扩，这是它与常规无线通信解调方式的根本不同。在接收端，接收信号经过放大混频后，经过与发射端相同且同步的PN码进行相关解扩，把扩频信号恢复出窄带信号，再对窄带信号进行相干解调解出原始信息序列。
    用11位码长的扩频码来说，直接序列扩频与解扩的过程简单说就是，如果采用的信源发出“1”，则扩频调制为一个序列单元，如“11100010010”信 源发出“0”，则扩频调制为一个反相的序列单元，如与上面对应的反相序列“00011101101”。在接收端，收到序列“11100010010”则恢复为“1”，收到序列“00011101101”则恢复为“0”。

直序扩频无线通讯的优点
◆ 抗干扰能力强
    扩频解调器实际上是一个相关器，扩频信号通过相关器后能有效的恢复，干扰信号(包括瞄准性干扰和宽带干扰)，由于与本地PN码不相关而被相关器抑制掉。如上图所示。在井下应用中，对变频器的大功率电磁辐射源有很强的抗干扰能力。
◆ 具有强的抗多径干扰能力
    无线电波在传播的过程中，除了直接到达接收天线的直射信号外，还会有各种反射体(如大气对流层、建筑物、高山、树木、水面、地面)等引起的反射和折射信号被接收天线接收。尤其在煤矿井下，环境条件复杂，反射体多。反射和折射信号的传播时间比直射信号长，它对直射信号产生的干扰称为多径干扰。多径干扰会造成通信系统的严重衰落甚至无法工作。由扩频序列的自相关函数的特性知道，当两个接收信号序列相对时间超过码元宽度时，相关器输出只为码长的倒数，故被很大程度的抑制掉。
◆ 保密性好，抗截获能力强
    由于信息信号经过扩频调制后频谱被大大扩展，使信号的功率谱密度大大降低, 接收端接收到的信号谱密度比接收机噪声低，即信号完全淹没在噪声中，也就不容易被发现，进一步检测出信号就更难，所以有非常高的隐蔽性，非常适合保密通信。

系统功能及特点

Ø         先进的2.4G直序扩频无线通讯技术，具有极强的抗干扰和抗多径效应能力
Ø         采用16位微处理器以及250kbps无线通讯速率，确保能捕获最高移动速度达120km/小时的移动目标和200人同时通过不漏卡
Ø         对井下人员实现实时非接触式位置监测，人员通行无阻碍
Ø         标示卡具有多种规格可选，支持各种佩戴方式，支持双向通讯功能，持卡人可呼叫监控中心、监控中心可呼叫井下人员、通知紧急撤离等功能。
Ø         紧急情况下支持避灾线路指引等功能
Ø         支持扩展精确定位功能，通过增设精确定位识别器，可实现15m精确定位
Ø         具有井口LED大屏幕唯一性检卡显示功能，可实时显示下井人员卡号、单位和班次信息等
Ø         客户端同时支持B/S和C/S结构，操作简便易学，方便相关部门和领导查询信息，支持触摸屏方式员工自助查询
Ø         具有人员考勤、行动路线跟踪查询、多人行动轨迹矢量图轨迹回放、安监人员巡更管理以及井下人员数量、分布情况查询等功能，自动生成各种报表。
Ø         丰富的报警设置功能，可根据下井人数、出入时间、到达时间、地点及停留时间等条件设置告警
Ø         独有识别器显示功能，可就地显示最近九个卡号以及累计通过人数
Ø         动态目标识别器及读卡分站具有“黑匣子”数据存储功能，通讯中断时数据不丢失
Ø         系统能方便实现识别范围的调整，识别距离0-100米可调
Ø         人员标识卡采用独特的睡眠唤醒技术达到超低能耗，电池可连续使用3年以上，且具有电池欠压提前自动告警及卡欠压状况统计等功能
Ø         无线发射功率约为小灵通手机的千分之一，对人体没有电磁辐射伤害
Ø         支持多种井下组网方案，包括井下工业以太网、光纤或电缆总线等
Ø         读卡分站不但可接识别器，也可连接传感器，与安全监控融为一体，节省投资
Ø         动态目标识别器为全本质安全型结构，在井下安装位置不受限制

系统主要技术指标

系统容量：64台分站
每台分站可挂接动态目标识别器：≤8个
管理员工数：65535人
通讯方式：RS485、TCP/IP
传输波特率：总线方式4800bps，以太网方式10M/100M自适应
通讯距离：大于20km
巡检周期：小于25s