下井人員綜合管理系統(tǒng)技術(shù)方案(人員定位、井下考勤、礦燈房

1、 冀中能源邯礦集團云駕嶺煤礦下井人員綜合信息管理系統(tǒng)設(shè) 計 方 案(人員定位、礦燈房管理、井下考勤三統(tǒng)一)山東科一力電氣有限公司2012年3月 為了加強礦工下井安全管理，對下井人員、人數(shù)統(tǒng)計更科學(xué)、更準(zhǔn)確，山東科一力電氣有限公司，采用先進的手指靜脈識別技術(shù)，結(jié)合井下人員定位管理系統(tǒng)，井下考勤系統(tǒng)及礦燈房智能管理系統(tǒng)，開發(fā)了這一套下井人員綜合管理系統(tǒng)，通過對這三方面的數(shù)據(jù)匯總分析，實現(xiàn)下井人員數(shù)據(jù)的“三統(tǒng)一”，實現(xiàn)對下井人員管理能力的提升，加強管理，提高礦上的管理水平。一、系統(tǒng)概述本次系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容主要有礦燈房智能管理系統(tǒng)、井下人員考勤系統(tǒng)和下井人員綜合管理系統(tǒng)，同時整合了原有的井下人員定位管理系

2、統(tǒng)數(shù)據(jù)，通過先進的指靜脈識別技術(shù)和多重管理手段，實現(xiàn)對井下人員的安全考勤綜合管理。下井人員管理流程是通過系統(tǒng)中各種設(shè)備的協(xié)作運行實現(xiàn)的，網(wǎng)絡(luò)是各種設(shè)備相互溝通的基礎(chǔ)，在網(wǎng)絡(luò)中各種設(shè)備分別作為網(wǎng)絡(luò)中的功能節(jié)點，通過網(wǎng)絡(luò)把各種功能節(jié)點連接成為一個有機的整體。具體包括以下功能節(jié)點：1） 智能充電架和靜脈識別管理機2） 燈房管理員工作站3） 井下考勤系統(tǒng)KJ2024） 人員指靜脈數(shù)據(jù)管理中心5） 系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理中心6） 井下人員定位管理系統(tǒng)7） 數(shù)據(jù)監(jiān)控中心煤礦下井人員的管理流程主要為：1、 取燈流程：主要完成下井人員靜脈身份驗證，取走礦燈。2、 下井流程：井下刷卡考勤，確認(rèn)入井。3、 井下人員定位系統(tǒng)

3、實時跟蹤。4、 升井流程：井下刷卡考勤，確認(rèn)升井。5、 還燈流程：主要完成下井人員靜脈身份驗證，放回礦燈充電。系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖如下：（井口手指靜脈考勤終端可替換為KJ202井下考勤系統(tǒng)）二、各功能節(jié)點介紹（一）指紋靜脈識別儀1、系統(tǒng)原理依據(jù)人類血液中的血紅蛋白可吸收特定波長的紅外線原理，而使用特定波長的紅外線對手指進行照射，使用具有紅外感光的照相機得到手指靜脈的圖像。利用專用比對算法提取手指靜脈圖像的特征值，將得到的特征值轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像，儲存于后臺系統(tǒng)中，完成注冊信息。2、產(chǎn)品特點手指靜脈技術(shù)具有多項技術(shù)特點，使它在高度安全性和使用便捷性上遠勝于其他生物識別技術(shù)，主要體現(xiàn)在以下幾點： 高度

4、防偽：靜脈隱藏在身體內(nèi)部，被復(fù)制和盜用的幾率很小 簡便易用：使用者心理抗拒性低，不宜受生理和環(huán)境因素的影響，例如使用中不受皮膚干燥、油污、灰塵和皮膚表面異常等的干擾。 高度準(zhǔn)確：認(rèn)假率為0.0001%，矩陣率為0.01%，注冊失敗率為0。 快速識別：原始手指靜脈影像被捕獲并數(shù)字化處理，圖像比對有專用的手指靜脈提取算法完成，整個過程不到1秒。3、主要功能指靜脈識別儀可以實現(xiàn)如下功能：1）動態(tài)維護下井人員指靜脈數(shù)據(jù)；2）指靜脈識別驗證人員身份并記錄人員編號和通過驗證時間；3）與數(shù)據(jù)中心進行數(shù)據(jù)通訊，及時將上下井考勤數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心。（二）礦燈房管理系統(tǒng)礦燈房智能管理系統(tǒng)包括智能礦燈充電架、公用指

5、靜脈登錄機、智能礦燈管理軟件；另外還有視頻監(jiān)控系統(tǒng)。1、 智能充電架：主要功能包括：1） 礦燈充電功能：完成多路礦燈充電及礦燈電池狀態(tài)管理2） 單元門鎖驅(qū)動：完成充電單元電動鎖的驅(qū)動。3） 充電單元狀態(tài)反饋：充電單元工作狀態(tài)，單元門鎖狀態(tài)，礦燈充電狀態(tài)等。2、 充電架靜脈管理機主要功能包括：1） 指靜脈數(shù)據(jù)識別，只識別本燈架人員的指靜脈。2） 充電架狀態(tài)數(shù)據(jù)的處理3） 充電架與系統(tǒng)連接的專業(yè)網(wǎng)關(guān)，完成系統(tǒng)與充電架的數(shù)據(jù)中繼4） 充電架使用人員靜脈數(shù)據(jù)庫的動態(tài)管理3、 燈房管理員工作站燈房管理員工作站包括燈房管理計算機，打印機和相關(guān)的工作軟件組成。主要完成：1） 燈房基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息的整理與分配；2

6、） 監(jiān)督燈房內(nèi)各充電架的工作狀態(tài)，異常礦燈的處理；3） 指靜脈登錄失敗后的應(yīng)急處理管理；4） 充電架或下井人員操作流程異常等產(chǎn)生的報警介入管理；5） 礦燈流動狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集和中繼；6） 礦燈房智能管理數(shù)據(jù)的統(tǒng)計查詢。4、 公用指靜脈登錄機屬于公共備用指靜脈驗證登錄終端，指靜脈驗證通過后，可以發(fā)出指令，打開指定燈架的某燈位門。接入網(wǎng)絡(luò)，可以與各燈架靜脈管理機、燈房管理員工作站通訊。5、 視頻監(jiān)控系統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括攝像機、硬盤錄像機、監(jiān)視器、傳輸線纜等。主要是實時監(jiān)控礦燈房內(nèi)取燈、放燈的動態(tài)情況。備有硬盤錄像機，可以保存一個月的監(jiān)控錄像。（三）人員指靜脈數(shù)據(jù)管理中心主要負(fù)責(zé)所有人員的指靜脈數(shù)據(jù)的

7、采集，并根據(jù)管理要求分類建立相關(guān)的靜脈數(shù)據(jù)庫。規(guī)范靜脈數(shù)據(jù)的采集是維持靜脈識別準(zhǔn)確可靠的前提，應(yīng)保證人的身份準(zhǔn)確，指靜脈的質(zhì)量可靠；人員變動應(yīng)及時更新；建議登記靜脈時按照個人的習(xí)慣，登記兩個手指的靜脈，并隨時指導(dǎo)如何使用。（四）系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理中心數(shù)據(jù)中心是有關(guān)下井人員的數(shù)據(jù)存儲中心，包括所有人員的指靜脈數(shù)據(jù)、井下人員定位數(shù)據(jù)、井下人員考勤KJ202數(shù)據(jù)、上下井人員在燈房取燈放燈的數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)中心服務(wù)器安裝有系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析處理軟件和網(wǎng)絡(luò)發(fā)布軟件，實時接收系統(tǒng)內(nèi)各功能節(jié)點的數(shù)據(jù)交換，并在后臺進行一定的數(shù)據(jù)分析處理，建立人員管理相關(guān)數(shù)據(jù)，產(chǎn)生人員管理需要的各種信息；為相關(guān)人員提供網(wǎng)絡(luò)查詢數(shù)據(jù)。（五）數(shù)據(jù)

8、監(jiān)控中心是下井人員管理系統(tǒng)的客戶端，安裝下井人員安全管理軟件，實時監(jiān)測各類數(shù)據(jù)的異常情況，如有異常，及時報警；能夠查詢上下井情況，統(tǒng)計出各類報表。三、系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程下井人員綜合管理系統(tǒng)是一套依賴網(wǎng)絡(luò)運行的綜合管理系統(tǒng)，系統(tǒng)中各個功能節(jié)點產(chǎn)生各種類型的數(shù)據(jù)，通過有效組織數(shù)據(jù)流動，保證整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)適時準(zhǔn)確的處理，因此，規(guī)劃科學(xué)有效的數(shù)據(jù)流程是系統(tǒng)的關(guān)鍵。由于整個系統(tǒng)是數(shù)據(jù)種類繁雜，數(shù)據(jù)流量大，因此數(shù)據(jù)傳輸過程中要求：實時性強，準(zhǔn)確度高，傳輸速度快，為保證系統(tǒng)的適時性，數(shù)據(jù)處理采用分層處理，相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)功能節(jié)點具備一定的數(shù)據(jù)處理能力，有效減輕人員數(shù)據(jù)管理中心的工作負(fù)荷。煤礦具備千兆環(huán)網(wǎng)，充分利用已有資源

9、，各種數(shù)據(jù)傳輸過程中盡可能利用環(huán)網(wǎng)資源，這樣，大大的節(jié)約網(wǎng)絡(luò)傳輸資源，同時獲得高效的數(shù)據(jù)傳輸；人員定位數(shù)據(jù)在井口處通過通訊接口，進入數(shù)據(jù)中心服務(wù)器。燈房管理員工作站，充電架靜脈登錄機都是通過網(wǎng)絡(luò)組織的系統(tǒng)，在燈房中設(shè)置網(wǎng)絡(luò)交換機，通過交換機，燈房各個網(wǎng)絡(luò)功能節(jié)點匯入環(huán)網(wǎng)。這樣燈房、考勤及調(diào)度中心通過煤礦已有的環(huán)網(wǎng)構(gòu)成一個有機的整體，完成設(shè)備互連。有效的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議是保證數(shù)據(jù)高速、可靠傳輸?shù)幕A(chǔ)，因此，系統(tǒng)通訊的協(xié)議采用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議，IP地址網(wǎng)內(nèi)集中分配，各個網(wǎng)絡(luò)功能節(jié)點，特別是具備數(shù)據(jù)中繼功能的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點具備網(wǎng)絡(luò)低四層協(xié)議處理能力，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速準(zhǔn)確的傳輸，同時，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膰?yán)格標(biāo)準(zhǔn)

10、化。數(shù)據(jù)傳送基本形式包括連接方式傳輸?shù)腡CP包流，UDP方式的數(shù)據(jù)定向傳輸，區(qū)域廣播，系統(tǒng)內(nèi)廣播，系統(tǒng)地址的動態(tài)管理等。整個系統(tǒng)運行過程中處理的數(shù)據(jù)種類和數(shù)量十分復(fù)雜，主要的數(shù)據(jù)流有：1） 系統(tǒng)時標(biāo)信息：由系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理中心產(chǎn)生，定時發(fā)送，數(shù)據(jù)包中，包含系統(tǒng)運行的統(tǒng)一時鐘，系統(tǒng)的主要運行狀態(tài)，和系統(tǒng)概況信息。系統(tǒng)時標(biāo)是整個系統(tǒng)協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)，各個功能單元，通過分析系統(tǒng)時標(biāo)信息，了解系統(tǒng)的基本情況決定自身的運行。2） 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)編聯(lián)信息：由于系統(tǒng)包括一系列功能節(jié)點，由于系統(tǒng)中各種設(shè)備的運行狀態(tài)可能隨時發(fā)生改變，比如：功能節(jié)點出現(xiàn)故障，冗余設(shè)備動態(tài)切換，計算機受病毒侵害發(fā)生癱瘓，局部電力系統(tǒng)出現(xiàn)異常等情況

11、，為監(jiān)督各種設(shè)備運行，系統(tǒng)中需要產(chǎn)生一系列系統(tǒng)結(jié)構(gòu)編聯(lián)信息，通過編聯(lián)信息，動態(tài)的維護系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，確保系統(tǒng)運行的連續(xù)性和穩(wěn)定性。3） 功能數(shù)據(jù)庫的傳輸：網(wǎng)絡(luò)功能節(jié)點運行的參數(shù)數(shù)據(jù)庫，通過網(wǎng)絡(luò)及時傳輸，確保運行數(shù)據(jù)的適時更新。比如：指靜脈數(shù)據(jù)管理中心采集的數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理中心更新相關(guān)的數(shù)據(jù)庫，同時，相關(guān)的井口靜脈考勤終端，燈房管理員工作站及充電架靜脈識別管理機都可以適時接收到數(shù)據(jù)庫更新信息，更新系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，確保數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確。4） 人員定位信息5） 充電架工作狀態(tài)信息6） 充電單元門鎖狀態(tài)信息7） 燈房管理員操作信息8） 燈房報警信息9） 井口報警信息10） 人員異常流動判斷信息 作為

12、系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理的有效手段，整個系統(tǒng)中包括一系列各種類型的數(shù)據(jù)庫，在人員管理數(shù)據(jù)中心管理一系列數(shù)據(jù)庫的同時，網(wǎng)絡(luò)各功能節(jié)點又配置一系列工作數(shù)據(jù)庫和參數(shù)數(shù)據(jù)庫，各種數(shù)據(jù)庫在整個系統(tǒng)內(nèi)互通、共享，各個功能節(jié)點可以迅速有效的維護相關(guān)的數(shù)據(jù)庫。四、系統(tǒng)各部分配置原則1、礦燈充電架配置：根據(jù)煤礦下井人員的數(shù)量和充電架單元數(shù)量確定充電架的數(shù)量。2、充電架靜脈識別管理機：每臺充電架的配置一臺充電架靜脈識別管理機。3、公用指靜脈登錄機為防止礦燈架靜脈管理機意外故障，應(yīng)在礦燈房配置兩臺公用的靜脈登錄機，作為某臺礦燈架靜脈管理機故障或人員集中時的備用。4井下考勤終端：使用目前礦上的考勤系統(tǒng)。5、燈房管理員工作站：鑒于

13、系統(tǒng)運行可靠的考慮，采用冗于配置，建議至少配置兩臺工控機，主機運行時，備用機可以同時運行，也可以處于關(guān)機狀態(tài)，一但主機出現(xiàn)異常時，備用機可立刻投入運行。因此要求，燈房管理員工作站運行狀態(tài)隨時通過網(wǎng)絡(luò)傳送至系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理中心備份，同時通過網(wǎng)絡(luò)共享功能，可實現(xiàn)幾臺燈房管理員工作站并列運行。6、靜脈數(shù)據(jù)管理中心：靜脈數(shù)據(jù)采集的可靠是保證系統(tǒng)準(zhǔn)確的基礎(chǔ)，根據(jù)煤礦對系統(tǒng)管理制度的規(guī)定確定靜脈管理中心的配置和安裝位置，靜脈數(shù)據(jù)管理中心主要包括：指靜脈采集儀、管理計算機及管理軟件?？蓡为毰渲脤Ｓ玫挠嬎銠C或在其他計算機上安裝靜脈數(shù)據(jù)管理中心軟件。7系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理中心：人員數(shù)據(jù)管理中心是系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理的核心，系統(tǒng)各個

14、單元節(jié)點采集的各種數(shù)據(jù)通過人員數(shù)據(jù)中心進行匯總和集中處理，同時，調(diào)度系統(tǒng)各單元的運行，協(xié)調(diào)各單元節(jié)點的動作，同時，也是系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的總調(diào)度節(jié)點，也是系統(tǒng)中各種數(shù)據(jù)庫的綜合管理中心。系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理中心的核心地位決定其重要性，為確?？煽?，建議采用兩臺服務(wù)器，動態(tài)冗余，確保系統(tǒng)運行的可靠。也可以使用當(dāng)前人員定位管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)服務(wù)器，將二者統(tǒng)一起來。五、充電架與充電架靜脈管理機協(xié)調(diào)充電架通過充電架靜脈管理機連接到系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中，充電架產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通過充電架靜脈管理機發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)通過充電架靜脈管理機傳送到充電架中，控制充電架的運行。因此，充電架靜脈管理機邏輯上成為充電架網(wǎng)絡(luò)連接的專業(yè)網(wǎng)關(guān)。充電架和充電

15、架靜脈管理機結(jié)合作為系統(tǒng)中的一個網(wǎng)絡(luò)功能節(jié)點，充電架作為該功能節(jié)點內(nèi)的一個功能模塊，兩種設(shè)備之間的連接協(xié)調(diào)成為節(jié)點功能完成的基礎(chǔ)。充電架的控制和監(jiān)測通過統(tǒng)一的通訊端口（RS232或RS485），以局部的通訊協(xié)議為基礎(chǔ)，實現(xiàn)兩種設(shè)備的功能融合，完成一個邏輯網(wǎng)絡(luò)功能節(jié)點，因此，建立有效的通訊協(xié)議是該節(jié)點功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)，具體協(xié)議的細(xì)節(jié)，設(shè)備配合的功能要求由各設(shè)備廠磋商、測試確定。六、系統(tǒng)設(shè)備明細(xì)表設(shè)備名稱規(guī)格型號單位數(shù)量備注智能礦燈充電架架20含指靜脈識別管理機指靜脈考勤機臺6監(jiān)控攝像機臺8工控機套2燈房管理機硬盤錄像機臺1配備2T硬盤監(jiān)視器飛利浦臺124口交換機D-Link 臺1打印機1600K臺

16、1燈房UPS臺1燈房備用網(wǎng)線箱2電纜米按實際需要通訊數(shù)據(jù)線米按實際需要礦燈房智能管理系統(tǒng)套1下井人員綜合管理系統(tǒng)套1指靜脈識別應(yīng)用軟件套1七、成功案例圖片：淄博礦業(yè)集團埠村煤礦燈房智能管理圖片一：淄博礦業(yè)集團埠村煤礦燈房智能管理圖片二：八、關(guān)于科一力山東科一力電氣有限公司成立于 2001 年 4 月，公司總部位于濟南市高新技術(shù)開發(fā)區(qū)內(nèi)，是國家大型軟件基地齊魯軟件園入園企業(yè)和濟南高新技術(shù)企業(yè)。公司產(chǎn)品主要涉及煤礦、酒店、醫(yī)院、學(xué)校等行業(yè)考勤系統(tǒng)的研發(fā)、生產(chǎn)，并以自主產(chǎn)權(quán)的管理軟件及領(lǐng)先的硬件技術(shù)為依托，為客戶提供全方位的考勤解決方案。我們的產(chǎn)品，綜合運用了指紋識別、圖像采集、射頻技術(shù)等有效地識別

17、技術(shù)，保證了系統(tǒng)產(chǎn)品的穩(wěn)定有效。目前公司在煤礦行業(yè)已有煤礦考勤管理系統(tǒng)和煤礦井下人員定位管理系統(tǒng)兩大類產(chǎn)品，其中包括指紋考勤系統(tǒng)、液晶觸摸考勤系統(tǒng)、KJ269煤礦安全人員（定位跟蹤）管理系統(tǒng)、KJ202煤礦安全考勤管理系統(tǒng)、井下廣播呼叫系統(tǒng)等系列產(chǎn)品。其中煤礦安全考勤管理系統(tǒng)、煤礦安全人員（定位）管理系統(tǒng)等產(chǎn)品已通過國家防爆安全產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢測，并取得了防爆合格證、煤礦礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志證書以及全國工業(yè)品生產(chǎn)許可證書。2009年，科一力公司與中國水利水電第六工程有限公司共同研發(fā)出TSAQ-1鐵路隧道安全監(jiān)控信息系統(tǒng)應(yīng)用于京滬高鐵西渴馬隧道，并且取得成功，獲得鐵道部高度評價。公司以雄厚的軟件研發(fā)隊伍為基礎(chǔ)，輔以優(yōu)良的客戶服務(wù)作后盾，在考勤管理和定