無線通信與人員定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1、六枝礦無線通信及人員定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案天地(常州) 自動(dòng)化股份有限公司煤科總院常州自動(dòng)化研究院目錄礦用無線通信及人員定位系統(tǒng)31.1 概述31.1.1 天地（常州）自動(dòng)化股份有限公司簡(jiǎn)介31.1.2 無線通信及人員定位簡(jiǎn)介41.2 無線通信及人員定位系統(tǒng)介紹61.2.1 系統(tǒng)各產(chǎn)品使用環(huán)境條件61.2.2 系統(tǒng)組成及框圖71.3 系統(tǒng)主要功能121.3.1 調(diào)度功能121.3.2 用戶（手機(jī)終端）功能171.3.3 在線實(shí)時(shí)錄音功能181.3.4 其他功能181.3.5 備用電源181.3.6 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能191.3.7 查詢功能201.3.8 安全保障功能231.3.9 統(tǒng)計(jì)考勤功能251.3

2、.10 信息聯(lián)網(wǎng)功能271.3.11 系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)提示（自診斷功能）271.3.12 操作權(quán)限及操作日志271.4 工作原理及主要技術(shù)參數(shù)281.4.1 工作原理281.4.2 主要技術(shù)參數(shù)281.5 技術(shù)方案設(shè)計(jì)301.5.1 基站的無線信號(hào)覆蓋設(shè)計(jì)301.5.2 系統(tǒng)設(shè)備的設(shè)計(jì)規(guī)程341.5.3 系統(tǒng)設(shè)備配置說明35礦用無線通信及人員定位系統(tǒng)1.1 概述1.1.1 天地（常州）自動(dòng)化股份有限公司簡(jiǎn)介天地（常州）自動(dòng)化股份有限公司（煤炭科學(xué)研究總院常州自動(dòng)化研究院） 專業(yè)從事煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控、生產(chǎn)過程自動(dòng)化和通信產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)，是集科研開發(fā)、工程設(shè)計(jì)、加工制造、系統(tǒng)集成和工

3、程安裝、服務(wù)于一體的科技實(shí)體。天地（常州）下設(shè)監(jiān)控研究所、通信研究所、電氣研究所、營銷中心和產(chǎn)業(yè)中心、質(zhì)保中心等部門?，F(xiàn)有職工 400 余人，其中科研技術(shù)人員 340 多名，研究員及高級(jí)工程師 61 名，工程師 78 名，專業(yè)覆蓋了有線通信、無線通信、計(jì)算機(jī)通信、計(jì)算機(jī)軟件與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、工業(yè)自動(dòng)化、電子技術(shù)、測(cè)量?jī)x表、傳感技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)等煤礦自動(dòng)化和通信所涉及的主要領(lǐng)域，專業(yè)配置齊全、合理。天地（常州）為保證科研水平、產(chǎn)品質(zhì)量，還建有監(jiān)控、通信、光纖、傳動(dòng)、傳感器和環(huán)境條件等實(shí)驗(yàn)室，從美國、德國等引進(jìn)具有國際先進(jìn)水平的設(shè)備，并于 1998 年通過了 ISO 9001 質(zhì)量管理體系的認(rèn)證，于 20

4、02 年 1 月，通過GB/T90012000（idt ISO90012000）換版認(rèn)證。天地（常州）始終以煤礦自動(dòng)化、通信為專業(yè)方向，在煤礦高新技術(shù)領(lǐng)域研制開發(fā)了全礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、礦井安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、礦井人員安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、礦井有線/無線通信系統(tǒng)、膠帶運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)、光纖工業(yè)電視系統(tǒng)以及礦用傳感器等 218 項(xiàng)科研成果，其中 33 項(xiàng)獲國家、省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)，并創(chuàng)下了數(shù)個(gè)國內(nèi)第一：國內(nèi)第一個(gè)采用微機(jī)技術(shù)開發(fā)成功并推廣應(yīng)用煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)； 國內(nèi)第一個(gè)采用微機(jī)技術(shù)開發(fā)成功并推廣應(yīng)用煤礦膠帶輸送機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；國內(nèi)第一個(gè)采用光纖傳輸技術(shù)開發(fā)成功并推廣應(yīng)用井下工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)； 國內(nèi)第一個(gè)采用

5、RFID 技術(shù)開發(fā)成功并推廣應(yīng)用井下人員安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)； 國內(nèi)第一個(gè)提出并成功實(shí)施全礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)；國內(nèi)第一個(gè)將工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于煤礦井下；國內(nèi)第一個(gè)將 GEPON（千兆無源光纖以太網(wǎng)）應(yīng)用于煤礦井下； 國內(nèi)第一個(gè)將 CDMA 技術(shù)應(yīng)用于煤礦井下。天地（常州）將大部分科研成果轉(zhuǎn)化成了具有先進(jìn)性、實(shí)用性和成套性的系列產(chǎn)品，為我國煤礦的自動(dòng)化、數(shù)字化建設(shè)提供了一批具有國際同期先進(jìn)水平、國內(nèi)領(lǐng)先的高新技術(shù)產(chǎn)品和成套技術(shù)裝備。天地（常州）的產(chǎn)品已遍布全國 20 多個(gè)省(市)自治區(qū)，并已出口到印度、土耳其、孟加拉等國家。天地（常州）的產(chǎn)品在保持煤炭行業(yè)市場(chǎng)占有率很高的同時(shí)，也向煤炭行業(yè)外的市場(chǎng)輻射

6、，已涉及港口、電力、建材、冶金、糧食等行業(yè)，并已取得良好的業(yè)績(jī)。1.1.2 無線通信及人員定位簡(jiǎn)介礦用無線通信及人員管理系統(tǒng)由進(jìn)口先進(jìn)無線系列產(chǎn)品經(jīng)過安全設(shè)計(jì)改造， 符合國家煤礦安全認(rèn)證要求。系統(tǒng)保留了原系統(tǒng)的一切功能，并在此基礎(chǔ)上增加了語音傳輸、人員定位等功能。亦可根據(jù)用戶的實(shí)際需要靈活配置，它的推廣應(yīng)用將使煤礦通信走上新的臺(tái)階。礦用無線通信及人員管理系統(tǒng)以光纖網(wǎng)絡(luò)為骨干(接入現(xiàn)有工業(yè)環(huán)網(wǎng)或獨(dú)立組網(wǎng))，同時(shí)采用 SHDSL 技術(shù)（雙絞線傳輸以太網(wǎng)信號(hào)）連接基站；以無線網(wǎng)絡(luò)為延伸，在煤礦井下設(shè)立若干基站，通過無線通信手段，為實(shí)現(xiàn)人員的語音通訊、人員監(jiān)測(cè)、數(shù)字化視頻監(jiān)控及環(huán)境監(jiān)測(cè)等提供了一個(gè)共用

7、的平臺(tái)；也為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)調(diào)度、應(yīng)急救援與安全監(jiān)控與督察提供了良好的應(yīng)用基礎(chǔ)。礦用人員安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是我公司自主研發(fā)、國內(nèi)首先采用 RFID 技術(shù)實(shí)現(xiàn)井下人員定位功能的系統(tǒng)。從 2002 年正式在礦安裝、運(yùn)行，八年以來已在全國各大礦務(wù)局、煤礦成功推廣運(yùn)用 1000 多套。煤礦井下地質(zhì)條件復(fù)雜，作業(yè)人員流動(dòng)性大，一旦發(fā)生事故，就無法確切知道他們所處的位置，給救災(zāi)工作帶來極大的困難。礦用人員安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能就在于：讓我們能借助它實(shí)時(shí)了解井下人員及機(jī)車的流動(dòng)情況、了解當(dāng)前井下人員的準(zhǔn)確數(shù)量及分布情況，查詢?nèi)我恢付ㄏ戮藛T當(dāng)前或指定時(shí)刻所處的區(qū)域， 查詢?nèi)我恢付ㄈ藛T本日或指定日期的活動(dòng)蹤跡。另外，作為下井人

8、員考勤系統(tǒng)， 統(tǒng)計(jì)與考核下井人員的出勤情況，可以對(duì)任一日期或指定日期段、任一指定月份， 對(duì)下井人員進(jìn)行下井次數(shù)、下井時(shí)間、下井班次等進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)生人員考勤的日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表，便于考核，并能打印相關(guān)報(bào)表。可用來規(guī)范人員的活動(dòng)，防止缺崗、串崗、遲到和早退，提高礦井生產(chǎn)效率，有效防止只考勤不下井或下井不考勤的情況，確?？记诮y(tǒng)計(jì)數(shù)量與井下作業(yè)人員的數(shù)量完全一致。當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，救援人員也可根據(jù)井下人員定位系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)，迅速了解有關(guān)人員的位置情況，及時(shí)采取相應(yīng)的救援措施，提高應(yīng)急救援工作的效率。礦用人員安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)符合煤礦安全規(guī)程（2007 年版）、AQ6210-2007煤礦井下作業(yè)人員位置監(jiān)測(cè)與管

9、理系統(tǒng)通用技術(shù)條件和 AQ1048-2007煤礦井下作業(yè)人員管理系統(tǒng)使用與管理規(guī)范，系統(tǒng)取得 MA 安全證書，產(chǎn)品取得安全標(biāo)志證書及防爆合格證。1.2 無線通信及人員定位系統(tǒng)介紹礦用無線通信系統(tǒng)是天地（常州）自動(dòng)化股份有限公司（煤科總院常州自動(dòng)化研究院）最新研制的礦用移動(dòng)通訊系統(tǒng)，在企業(yè)內(nèi)部通過無線通訊方式實(shí)現(xiàn)語音和數(shù)據(jù)呼叫，適用于大中型煤礦以及相類似的產(chǎn)業(yè)部門。該系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，TCP/IP 協(xié)議，WiFi 協(xié)議，能夠?qū)崿F(xiàn)礦區(qū)井上與井下系統(tǒng)的語音、數(shù)據(jù)、圖像傳輸，開創(chuàng)了礦井無線移動(dòng)通信的新局面。1.2.1 系統(tǒng)各產(chǎn)品使用環(huán)境條件1.2.1.1 系統(tǒng)中用于機(jī)房、調(diào)度室的設(shè)備，應(yīng)在下

10、列環(huán)境條件下正常工作：a環(huán)境溫度：1530；b相對(duì)濕度：40%70%；c溫度變化率：小于10/h，且不得結(jié)露；d大氣壓力：80KPa106KPa；eGB/T 2887 規(guī)定的塵埃、照明、噪聲、電磁場(chǎng)干擾和接地條件。1.2.1.2除有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)另有規(guī)定外，系統(tǒng)中用于煤礦井下的設(shè)備應(yīng)在下列條件下正常工作：a環(huán)境溫度：040；b平均相對(duì)濕度：不在于95%（+25）；c大氣壓力：80KPa106KPa；d) 有煤塵瓦斯爆炸混合物但無破壞絕緣的腐蝕性氣體場(chǎng)合。1.2.2 系統(tǒng)組成及框圖KT130 型礦用無線通信系統(tǒng)由 SIP 軟交換系統(tǒng)、地面環(huán)網(wǎng)接入器、礦用環(huán)網(wǎng)接入器、礦用本安 KJJ61A 型接口、礦用本

11、安型 KTW139/A 基站、礦用本安 KTW140/A 型 WIFI 手機(jī)、礦用攝像頭及其它配套設(shè)備所組成。系統(tǒng)組成框圖如下：1.地面語音服務(wù)器圖 1系統(tǒng)框圖是系統(tǒng)的軟交換中心，采用 IP 語音通信，同時(shí)支持語音通信，實(shí)現(xiàn)在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上傳遞語音和數(shù)據(jù)。集成全套的語音、數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)和多種整合通信功能，滿足礦方的調(diào)度通信要求，并能適應(yīng)未來的發(fā)展。主機(jī)支持多種信令，包括：七號(hào)、PRI、一號(hào)；IP 協(xié)議支持 SIP 協(xié)議和 H.323協(xié)議，并具備多種接口，包括：FXS 模擬用戶線接口、FXO 模擬外線接口、IP 電話接口、E1 數(shù)字中繼等。主要技術(shù)指標(biāo)：a) 系統(tǒng)用戶容量: 362 路模擬用戶，1

12、60 路 IP 用戶(SIP 和 H323)；b) 系統(tǒng)中繼容量: 16 個(gè) E1 中繼接口/255 路 IP 中繼/128 線環(huán)路中繼。2.礦用本安型 KTW139/A 無線基站無線網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)，是無線收發(fā)單元，它是從用戶到網(wǎng)絡(luò)以及從網(wǎng)絡(luò)到用戶之間的通信傳輸站。通過雙絞線與礦用 DSL 接口連接或直接與礦用環(huán)網(wǎng)接入器連接，由 KDW16A 電源或 KDW65 電源饋電。根據(jù)不同的使用環(huán)境，可配置不同增益值及方向的天線。主要技術(shù)指標(biāo)：a)三個(gè) 10/100-baseTX RJ45 以太網(wǎng)口, 最大開路電壓（峰峰值）： 7Vpp；b) DSL 線路輸出電壓 VP-P：5V；c)天線頻率范圍：24

13、002483MHz；d) 最大發(fā)射功率：18dBm8dBm；e)接收靈敏度： -70dBm11Mbps；f)數(shù)據(jù)調(diào)制方式：802.11b:DSSS；802.11g:OFDM；g)工作電壓：18V。3.礦用本安型 KTW140B 手機(jī)本安手機(jī)是無線通信系統(tǒng)的終端設(shè)備。完成話音或數(shù)據(jù)信號(hào)與無線信號(hào)a) 工作頻率：WIFI（802.11b/g）；b) 工作電壓：3.7V(由電池組供電，內(nèi)串保護(hù)電阻)；c) 射頻輸出功率: 15dBm5Bm；d) 接收靈敏度: -60dBm（PER 配置地面基站：地面用大功率基站進(jìn)行覆蓋，小基站進(jìn)行彌補(bǔ)。大基站：在空曠無格擋的情況下，覆蓋半徑約 300 米，同時(shí)信號(hào)可

14、以覆蓋所處樓層下面一層。小基站：覆蓋半徑約 100 米，大基站覆蓋不到的樓層，可以視情況架設(shè)小基站，以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的全覆蓋。大基站和小基站都需要配置一個(gè) POE 給基站供電。2 地面無線信號(hào)覆蓋設(shè)計(jì)：利用先進(jìn)的無線覆蓋技術(shù)對(duì)煤礦區(qū)域進(jìn)行全面覆蓋：地面使用若干個(gè)大基站（室外型）安裝于煤礦的主工作樓等地區(qū)，基站配用大增益的定向天線。2）井下設(shè)備配置1 做定位：a) 基站與基站之間距離應(yīng)大于 200 米。避免兩臺(tái)基站的定位信號(hào)有重疊。b) 若某一巷道需要定位，則將基站配置在巷道內(nèi)距離巷道口約 50 米處。2 做通訊：a) 用有線連接時(shí)，基站與基站之間相距 400 米左右；b) 用無線 mesh 技術(shù)時(shí)，

15、基站與基站之間相距 300 米左右。c) 電纜傳輸距離不大于 100 米，基站與控制器之間超過 100 米時(shí)用光纜連接。d) 基站的信號(hào)在經(jīng)過彎道以后，衰減非常厲害，所以做全覆蓋時(shí)，巷道的每一個(gè)拐角都要裝基站。e) 如果控制器放置在基站附近，可考慮使該基站與控制器共用一臺(tái)電源， 但這樣會(huì)導(dǎo)致在斷電的情況下，備用電池使用時(shí)間無法達(dá)到 2 小時(shí)。故應(yīng)視具體情況而定。f) 在不方便布線纜的地方，可以考慮以 mesh 方式進(jìn)行覆蓋。g) 每臺(tái)接口下連接的基站一般為 4-6 臺(tái)，包括有線方式和 mesh 方式。3井下無線信號(hào)覆蓋設(shè)計(jì)：井下基站典型安裝地點(diǎn)和方式：豎井信號(hào)覆蓋示意圖斜井信號(hào)覆蓋示意圖彎曲巷

16、道信號(hào)覆蓋示意圖平直巷信號(hào)覆蓋示意圖彎曲巷道信號(hào)覆蓋示意圖風(fēng)門信號(hào)覆蓋示意圖井底信號(hào)覆蓋示意圖1.5.2 系統(tǒng)設(shè)備的設(shè)計(jì)規(guī)程煤礦安全規(guī)程2001 年版KT130 型礦用無線通信及人員管理系統(tǒng)產(chǎn)品手冊(cè)GBJ42-8工業(yè)企業(yè)通信設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ79-85 工業(yè)企業(yè)通信接地設(shè)計(jì)規(guī)范GB50215-94煤礦工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范CB4943-95信息技術(shù)設(shè)備包括電氣設(shè)備的安裝ONC-TB201安全防范工程的設(shè)計(jì)、安裝與開通程序GB14050-93系統(tǒng)接地的形式及安全技術(shù)要求GBJ232-92電氣裝置安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范GB50057-94建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范GB/T75-94安全技術(shù)防范規(guī)范工程技術(shù)規(guī)范YD5

17、078-98通訊工程電源系統(tǒng)防雷電技術(shù)規(guī)定國際布線標(biāo)準(zhǔn)（ISO11801）KT130 型礦用無線通信系統(tǒng)產(chǎn)品用戶手冊(cè)KT130 型礦用無線通信系統(tǒng)產(chǎn)品使用說明書KT139 礦用本安型無線基站使用說明書KTJ500 礦用本安型接口使用說明書KDW16A 礦用隔爆型電源使用說明書GB3836.12000爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備 第 1 部分：通用要求GB3836.22000爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備 第 2 部分：隔爆型“d” GB3836.32000爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備 第 3 部分：增安型“e”GB3836.42000爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備 第 4 部分：本質(zhì)安全型“i” GB/T9813

18、2000 微型計(jì)算機(jī)通用規(guī)范GB/T2887-2000電子計(jì)算機(jī)場(chǎng)地通用規(guī)范AQ6201-2006 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)要求AQ6210-2007 煤礦井下作業(yè)人員位置監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)通用技術(shù)條件AQ1048-2007 煤礦井下作業(yè)人員管理系統(tǒng)使用與管理規(guī)范MT20990煤礦通信、檢測(cè)、控制用電工電子產(chǎn)品通用技術(shù)要求MT21090煤礦通信、檢測(cè)、控制用電工電子產(chǎn)品基本試驗(yàn)方法MT/T286-1992煤礦通信、自動(dòng)化產(chǎn)品型號(hào)編制方法和管理辦法MT/T7721998 煤礦監(jiān)控系統(tǒng)主要性能測(cè)試方法MT/T8991999 煤礦用信息傳輸裝置通用技術(shù)條件MT/T 1004 煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)要求MT/T 1005-