KJ270煤礦人員定位和車輛管理系統(tǒng)的介紹..doc

KJ270煤礦人員定位和車輛管理系統(tǒng)的介紹近年來，煤礦高瓦斯礦井的數(shù)量在不斷增加，如何加強安全生產(chǎn)，提高搜救工作效率，擺到了煤礦各級主管部門和領(lǐng)導(dǎo)的面前。在分析近期幾個煤礦發(fā)生的特大事故時發(fā)現(xiàn)：（1） 地面與井下人員的信息溝通不及時； （2） 地面人員難以及時動態(tài)掌握井下人員的分布及作業(yè)情況，進行精確人員定位； （3） 一旦煤礦事故發(fā)生，搶險救災(zāi)、安全救護的效率低，搜救效果差。為此，如何正確處理安全與生產(chǎn)、安全與效益的關(guān)系，如何準(zhǔn)確、實時、快速履行煤礦安全監(jiān)測職能，有效進行礦工管理，保證搶險救災(zāi)、安全救護的高效運作顯得尤為重要和緊迫。 井下人員在巷道的位置大多是動態(tài)的，有些巷道長達幾十公里，因此對人員的跟蹤定位是非常重要的。在突發(fā)事件時迅速判斷險區(qū)人員的數(shù)量位置、身份，采取措施及時救助，把事故的損失和影響降到最低限度。人員定位和車輛管理系統(tǒng)就具有這種功能，而且還可以提供監(jiān)視區(qū)域內(nèi)的人數(shù)、工作區(qū)間歷史記錄和實時記錄的統(tǒng)計報表 。井下人員定位和車輛管理系統(tǒng)技術(shù)為井下采煤作業(yè)的實際環(huán)境所限。目前我國煤礦井下照明條件使得視頻信號對人員身份的界定方案不可行，而且視頻監(jiān)視限于主巷道、工作面等區(qū)域，對于幾十公里的全礦區(qū)檢測必須采用人員身份電子化的信號檢測。具體要求有以下幾個方面：（1）系統(tǒng)能根據(jù)實際需要覆蓋井下巷道；（2）及時反映井下人員的實際位置，實現(xiàn)人員跟蹤；（3）實現(xiàn)人員身份界定，為礦井管理和考勤提供信息；（4）人員信息數(shù)字化，實現(xiàn)管理與檢測的無人值守。 90年代初，世界上首個煤礦井下定位系統(tǒng)在英國問世。該系統(tǒng)是由英國戴維斯德比公司研發(fā)的，當(dāng)時采用了高頻技術(shù)，實現(xiàn)了井下車輛的動態(tài)定位。于90年代末引入中國，并安裝于大柳塔煤礦和濟寧三號井。英國戴維斯德比公司是最早把高頻射頻識別技術(shù)應(yīng)用于煤礦井下人員和車輛管理的，也是最早把混頻射頻識別技術(shù)應(yīng)用于煤礦井下人員和車輛管理系統(tǒng)的，也是最早把低頻射頻識別技術(shù)應(yīng)用于煤礦井下人員定位系統(tǒng)和車輛調(diào)度指揮系統(tǒng)的公司。所以英國戴維斯德比公司是國際上煤礦井下人員定位系統(tǒng)和車輛調(diào)度指揮系統(tǒng)技術(shù)的開拓者和領(lǐng)導(dǎo)者。2003年12月上旬，我們國內(nèi)自己研發(fā)的第一個“煤礦井下人員管理系統(tǒng)”在山東問世。是國內(nèi)首創(chuàng)的。“煤礦井下人員管理系統(tǒng)”采用集成射頻卡傳輸技術(shù)與身份數(shù)字編碼技術(shù)、多址接入相結(jié)合，實現(xiàn)了載體動態(tài)目標(biāo)識別。當(dāng)時“煤礦井下人員管理系統(tǒng)”的開發(fā)，雖然使我國礦山安全自動化水平得到了提高，但是由于當(dāng)時技術(shù)所限，該產(chǎn)品在使用中存在很多的缺陷和不足，可覆蓋的礦井巷道也較少，無法對人員實現(xiàn)真正有效的定位，漏卡率極高。 從2003年至2006年井下人員自動管理系統(tǒng)經(jīng)過了三年的發(fā)展和技術(shù)的不斷改進，系統(tǒng)的性能有了一定的提高。根據(jù)調(diào)研，國內(nèi)市場上的井下人員管理系統(tǒng)絕大多數(shù)都是采用高頻，也有的采用高低頻結(jié)合方式的混頻、還有采用藍牙和GPRS技術(shù)的產(chǎn)品，雖然種類繁多，但性能上總有許多不足之處，達不到真正的人員定位目的。 現(xiàn)在政府越來越重視礦井安全，要求各個煤礦從安全文化、安全法制、安全責(zé)任、安全科技和安全投入等方面加強建設(shè)，完善安全生產(chǎn)管理體系，全面提高煤礦安全生產(chǎn)水平，要求各個煤礦都必須安裝煤礦瓦斯抽采和監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，包括礦山井下人員定位和車輛管理系統(tǒng)。但是根據(jù)目前已安裝井下人員管理系統(tǒng)的煤礦反映，使用效果極不理想，筆者在調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)安裝井下人員管理系統(tǒng)的煤礦幾乎沒有一家達到預(yù)期效果。在實際使用中，普遍存在嚴(yán)重的漏卡現(xiàn)象，達不到對井下人員定位的基本要求，中看不中用，很多煤礦甚至棄而不用，花了很多錢，結(jié)果成了一種擺設(shè)，造成極大的浪費。而這些已安裝的井下人員管理系統(tǒng)幾乎都是高頻產(chǎn)品，高頻的特性決定了其無法根除漏卡弊端。此外，這類產(chǎn)品還存在以下問題：（1）系統(tǒng)安裝的點數(shù)少，覆蓋面小，無法滿足大型、特大型煤礦的全礦井巷道監(jiān)測的要求。（2）不具備行進方向的判斷識別能力，不具備人員是否完全通過的判斷識別能力。 假設(shè)某人從井口入井，進入井口檢測分站的檢測區(qū)，此時，井口檢測分站將檢測到該人員并向地面控制中心上報該人員的基本信息，系統(tǒng)將判斷該人員進入了作業(yè)區(qū)，但此刻，由于某種原因，該人員又退出井口，該人員實際上并未進入作業(yè)區(qū)，這就出現(xiàn)了系統(tǒng)誤判情況。一、KJ270人員定位和車輛管理系統(tǒng)特性 采用低頻技術(shù)，低頻識別比高頻及混頻識別準(zhǔn)確，眾所周知； 定位精度可以由用戶自由選擇，最小定位精度10米產(chǎn)品全部純本安設(shè)計，與眾不同； 單機具有移動方向判斷功能，技術(shù)都特； 低頻環(huán)保，識別卡隨身攜帶不影響健康，獨一無二； 系統(tǒng)拓展簡單方便 價格對大小煤礦均合適，不因為中小煤礦用量小而起用成本大 符合最新AQ 6210-2007強制性標(biāo)準(zhǔn)，為數(shù)不多 由具有豐富實踐經(jīng)驗的英國工程師現(xiàn)場安裝指導(dǎo)。二、KJ270系統(tǒng)構(gòu)成KJ270人員定位和車輛管理系統(tǒng)是英國戴維斯德比公司開發(fā)的適合于我國煤礦井下人員定位的系統(tǒng)。該定位系統(tǒng)把世界領(lǐng)先的低頻傳輸技術(shù)、尖端的遠距離多重射頻識別技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、自動控制技術(shù)和計算機技術(shù)有機結(jié)合，解決了應(yīng)用于煤礦井下的設(shè)備安全運行、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)的遠距離傳輸、信號轉(zhuǎn)換接口和信息處理等方面的技術(shù)難題，為煤礦井下人員監(jiān)測、控制和跟蹤管理，以及生產(chǎn)統(tǒng)計管理等方面提供有效的科技支撐，有力地推動了煤礦企業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展。 KJ270人員定位和車輛管理系統(tǒng)地面部分主要由工控機（主機、備用機各一臺）、打印機、PC21-FED調(diào)制解調(diào)器、KJ270-J傳輸接口、AM240電源防雷器、SRE12V/4信號避雷、UPS電源組成，井下部分主要由KDW33隔爆兼本安不間斷電源箱、KJ270-F1傳輸分站、KJ270-F2-4讀卡器、KJ270-T天線、KJ270-S手持儀、KJ270-K1識別卡及通信電纜組成。識別卡與讀卡器之間通過無線方式進行通信，讀卡器與分站之間通過CAN總線進行通信，分站與調(diào)制解調(diào)器之間通過FSK總線進行通信，所采集的信息保存在工控機中，可以本地操作，也可以通過計算機網(wǎng)絡(luò)在遠程操作。讀卡器和天線連接在一起，安裝在需要進行監(jiān)測的地點，如入井口、井下巷道岔口處。識別卡則通常固定在人員身上，如礦燈、自救器或腰帶上。該系統(tǒng)產(chǎn)品已根據(jù)國內(nèi)的煤礦的實際情況、煤礦安全生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)要求和安全標(biāo)準(zhǔn)進行獨立設(shè)計，完全可以滿足煤礦井下人員跟蹤定位的自動化管理要求，是國際最先進，最穩(wěn)定的井下人員定位和車輛管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)已在國外的一些大中型煤礦和油田使用。如：英國的凱靈立、陶茲比、外爾拜克等煤礦，俄羅斯的愛爾羅薩4號、科姆索莫萊茨5號、科摩洛厄等煤礦，墨西哥的米柯爾2號、米磨薩等煤礦，還有挪威、埃及、伊朗、土耳其等國。 英國戴維斯德比公司（以下簡稱英國DD公司），已有180余年的煤礦專用設(shè)備研究和制造經(jīng)驗，是煤礦安全設(shè)備制造專家。英國DD公司的井下設(shè)備，也早在70年代就進入中國煤礦行業(yè)，為大家所熟知。從1994年以來，一直致力于在全世界范圍內(nèi)推廣RFID技術(shù)在井下應(yīng)用。英國DD生產(chǎn)人員管理系統(tǒng)的初期，也在是采用了高頻技術(shù)，后來因為發(fā)現(xiàn)了高頻技術(shù)無法解決高漏卡率的致命缺陷，不能實現(xiàn)真正有效的人員定位，所以摒棄高頻，終于在2000年成功研發(fā)井下專用低頻遠距離產(chǎn)品，并安裝在英國、伊朗、土耳其、俄羅斯、挪威等10多個國家和地區(qū)的煤礦。由于低頻人員系統(tǒng)安裝方便、識別率高、系統(tǒng)穩(wěn)定、成本低，迅速得到國外煤礦行業(yè)的認(rèn)可。三、系統(tǒng)設(shè)計特點： 1、定位精度自由選擇KJ270煤礦井下人員定位和車輛管理系統(tǒng)采用先進的低頻射頻識別技術(shù)，識別區(qū)域可以準(zhǔn)確界定，通過天線的布局，人員定位精度為10米，這是其它基于高頻射頻識別技術(shù)的人員管理系統(tǒng)所不能實現(xiàn)的。KJ270人員定位和車輛管理系統(tǒng)定位精度可以由用戶自由選擇，最小定位精度10米。2、操作簡單，使用要求低 整個系統(tǒng)設(shè)計成為傻瓜型，對用戶的要求極低，具有簡易可調(diào)的功能、故障的自動巡檢功能等。系統(tǒng)操作簡單，并可對故障地點自動報警，維護方便。 3、識別卡自動識別，識別距離遠 實行被動式監(jiān)測方式，被測目標(biāo)無負(fù)擔(dān)，識別距離遠。井下工作人員無須增加攜帶裝備，無須主動進行任何操作。4、運行穩(wěn)定、可靠，在惡劣環(huán)境下正常運轉(zhuǎn) 系統(tǒng)的正常工作不受環(huán)境變化的影響，保證在惡劣環(huán)境下24小時能夠連續(xù)正常運轉(zhuǎn)。并提供斷電后較長時間的供電電源，采用UPS電源，能提供長達2小時以上的斷電保護。系統(tǒng)運行安全、穩(wěn)定、可靠、誤碼率為0。5、具有信息防沖撞功能，可同時識別80張識別卡。 6、大容量，滿足特大型、超大型煤礦的需求 最大的卡容量數(shù)為65535張識別卡，遠遠大于其他產(chǎn)品。7、高速、高效的識別率 同高頻信號相比，低頻信號具有相對較強的穿透力和繞開障礙物能力，使得系統(tǒng)具有極高的目標(biāo)識別率，系統(tǒng)識別識別卡可做到無方向性，確保了識別卡無漏的識別。可靠識別快速移動目標(biāo)，允許60公里/小時，可達80公里/小時。8、查詢當(dāng)前井下人員分布根據(jù)各礦實際情況繪制井下巷道、采區(qū)圖，并在該圖上顯示各個區(qū)域當(dāng)前人數(shù)。該圖是動態(tài)的，隨著井下人員的移動，該圖顯示的各區(qū)域人數(shù)會隨時更新。在該圖上用鼠標(biāo)點擊，可以顯示某個選定區(qū)域的人員名單；進一步點擊還可以顯示某個選定人員下井后的行蹤。9、查找人員當(dāng)前位置(井下人員定位)輸入任意人員的姓名或編號，可以立即以圖形方式顯示此人當(dāng)前所在位置；也可以同時輸入多個人員，以文字方式顯示這些人各自在井下的當(dāng)前位置?？梢远酱俸吐鋵嵵匾膊槿藛T(如:瓦斯檢測人員、溫度檢測人員、測風(fēng)人員等)是否按時、到點的進行各項數(shù)據(jù)的測試和處理，從根本上杜絕因人為因素而造成的相關(guān)事故。 10、統(tǒng)計查詢進入特殊區(qū)域人員對于井下的某些特殊區(qū)域，例如規(guī)定不準(zhǔn)一般人員進入的危險區(qū)域，在行蹤保留時段內(nèi)可以隨時進行查詢，列出進入該區(qū)域的人員和出、入時間。 11、井下人員考勤管理- 軟件可以從系統(tǒng)記錄的人員行蹤信息中自動提取出每個下井人員的入、出井時間，從而形成考勤記錄，進而形成各種考勤報表和查詢、統(tǒng)計功能。 12、強大的緊急處理機制 可選Mercury系列廣播通訊系統(tǒng)，即時對特定或礦山范圍內(nèi)的緊急情況進行通知。在監(jiān)控機房和管理人員對井下緊急情況進行有效判別后，可以通能過系統(tǒng)的小區(qū)廣播選件對井下特定范圍或全部進行廣播通知。有效告知和疏散井下人員。 13、與其它產(chǎn)品相比較，DD公司產(chǎn)品具有的優(yōu)點： 13.1極低的漏讀率 DD公司將世界領(lǐng)先的低頻射頻識別技術(shù)運用到礦山井下人員定位上，屬世界先進國內(nèi)首創(chuàng)。由于低頻電磁波的無方向性、識別率高，并采用巷道磁門的形式，攜卡經(jīng)過者均會被監(jiān)測到，確保了識別卡無漏的識別。 13.2本產(chǎn)品真正的質(zhì)優(yōu)價廉 13.3識別卡使用壽命長，降低了系統(tǒng)的運行成本 高頻產(chǎn)品的功耗高，在同樣容量的電池供電情況下，其電池的使用壽命要大大低于低頻產(chǎn)品。高頻產(chǎn)品識別卡的電池壽命一般在23年，而DD識別卡的電池壽命則可達57年。 13.4系統(tǒng)具備識別卡低電壓報警功能 識別卡電池在長期使用后，電池將要耗盡時，系統(tǒng)監(jiān)測到識別卡電量低時會自動提示給識別卡電池充電。 13.5較寬范圍的識別區(qū)域，確保識別卡無漏識別 讀卡器有效接收范圍是根據(jù)天線的位置、尺寸大小變化而變化。讀卡器和識別卡的識別距離由天線的位置、形狀、尺寸大小任意設(shè)定。讀卡器采用獨特的多路天線專利技術(shù)，每路天線可以覆蓋直徑10米的平面距離，4路天線就可覆蓋的識別區(qū)域達到144平方米，遠遠超過同類或高頻產(chǎn)品所能覆蓋的識別區(qū)域。 最小定位精度10米。13.6低頻信號的特性和移動方向的識別，使人員跟蹤更可靠 KJ270人員定位和車輛管理系統(tǒng)同其他廠家的同類高頻人員管理系統(tǒng)相比，在同一范圍內(nèi)，其信號的衰減要大于高頻產(chǎn)品，識別區(qū)域能夠很好的被定義。從根本上所說，DD公司的系統(tǒng)識別更可靠，也更可預(yù)見，從而使人員定位到更精確的范圍。采用了多天線技術(shù)，能準(zhǔn)確判斷人員的移動方向，實現(xiàn)了真正的人員跟蹤，這是其他產(chǎn)品所不具備的。 13.7 KJ270人員定位和車輛管理系統(tǒng)的和諧性 井下會像地面一樣安裝越來越多的門禁系統(tǒng)，或其他需要識別卡才能開啟的設(shè)備，實現(xiàn)井下“一卡通”智能化管理，這是將來的趨勢。由于高頻產(chǎn)品的發(fā)射功率很高，極易跟用于控制這些裝置的近距離讀卡器產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，勢必影響這些設(shè)備的使用，產(chǎn)生“不和諧”問題。當(dāng)高頻讀卡器安裝靠近時，之間會產(chǎn)生嚴(yán)重的交叉干擾，導(dǎo)致性能減弱，無法達到預(yù)期效果。KJ270人員定位和車輛管理系統(tǒng)很好的解決了這些問題，它既能以最低的成本實現(xiàn)井下人員定位，又能最大限度降低對其他系統(tǒng)的干擾。13.8低頻環(huán)保 在同樣功率的情況下，頻率越高對人體的危害越大。KJ270人員定位和車輛管理系統(tǒng)對人體的危害要遠遠小于高頻的產(chǎn)品。高頻產(chǎn)品一味追求遠距離讀卡，會提高發(fā)射頻率，而容易忽視電磁波對人體的危害。這一點，在煤礦人員跟蹤定位應(yīng)用中尤為重要，因為識別卡時時刻刻帶在人身上。 13.9可靠的后臺PC，極高的穩(wěn)定性 采用高可靠性工業(yè)控制專用計算機且為冗余配置，即一開一備，當(dāng)發(fā)生故障時備機自動投入運行，保證萬無一失。 由于中央計算機實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)保存完整，因此萬一發(fā)生事故時，這些數(shù)據(jù)有助于被困人員定位，并進行及時搜救。 13.10系統(tǒng)的可擴容性大，滿足國內(nèi)所有的煤礦企業(yè) 系統(tǒng)采用光纖、工業(yè)以太網(wǎng)、CAN、485、FSK等總線結(jié)構(gòu)以滿足不同規(guī)模煤礦的需求，也可以接入現(xiàn)有的總線系統(tǒng)內(nèi)，從而降低造價