煤礦井下作業(yè)人員跟蹤定位管理系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

1、煤礦井下作業(yè)人員跟蹤定位管理系統(tǒng)（系統(tǒng)軟件部分）設(shè)計方案重慶安生威測控系統(tǒng)設(shè)備有限公司二零零七年五月請注意保密！第二章 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計2.1 概述根據(jù)煤礦井下作業(yè)人員管理系統(tǒng)使用與管理規(guī)范和煤礦井下人員位置監(jiān)測與管理系統(tǒng)通用技術(shù)條件的要求，本系統(tǒng)使用的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、編程語言必須為當(dāng)前高可靠性、開放性好、易于操作、易維護、安全成熟的主流產(chǎn)品，以確保系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定工作。同時考慮各煤礦生產(chǎn)企業(yè)的實際情況，我們采用大家都熟悉的Windows作為操作系統(tǒng)，用戶操作基于IE瀏覽器模式。2.2 總體方案2.2.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，支持單服務(wù)器、雙服務(wù)器熱備模式；對較大規(guī)模的煤礦后臺系統(tǒng)

2、可以支持?jǐn)?shù)據(jù)庫獨立，對較小規(guī)模的后臺系統(tǒng)也可采用單機集成數(shù)據(jù)庫模式，分別如圖1、圖2、圖3所示。圖1 單機人員定位管理系統(tǒng)圖2 雙機熱備人員定位管理系統(tǒng)圖3 獨立服務(wù)器雙機熱備人員定位管理系統(tǒng)2.2.2 數(shù)據(jù)中心服務(wù)器在上面三個結(jié)構(gòu)圖中，帶背景部分為煤礦地面管理中心，在管理中心的計算機中安裝本系統(tǒng)軟件；這些系統(tǒng)軟件主要包括以下功能：Ø 礦區(qū)分布圖繪制與讀卡器位置安裝配置；Ø 礦區(qū)人員信息與分組及其權(quán)限管理配置；Ø 整個監(jiān)控系統(tǒng)范圍作業(yè)人員定位讀卡器的通信巡查；Ø 人員位置信息的綜合分析處理；Ø 人員出/入、滯留時間、報警、日志等各種信息的存盤處

3、理；Ø 為IE瘦客戶端提供查詢服務(wù)；Ø 為外部或上級管理部門提供數(shù)據(jù)接口。當(dāng)然，在管理中心的每一個服務(wù)器上也與客戶終端一樣可通過IE瀏覽器進行查詢，同時，在管理中心還可視情況配置大屏幕投影儀、電視墻等設(shè)。2.2.3 查詢客戶端其他筆記本、各辦公科室查詢終端僅通過IE瀏覽器即可對系統(tǒng)的監(jiān)控范圍人員分布圖信息及歷史統(tǒng)計報表信息進行查詢。這樣讓客戶端真正瘦下來，只需要安裝操作系統(tǒng)和IE瀏覽器，IE瀏覽器會自動下載和更新系統(tǒng)所需的相關(guān)控件，從而就可完成對礦區(qū)作業(yè)人員分布圖及其信息查詢、各種圖表查詢、報警信息查詢等。2.3 現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)管理中心服務(wù)器通過現(xiàn)場總線CAN網(wǎng)絡(luò)與分布在井下

4、各區(qū)域的讀卡器連接，定時巡檢各讀卡器區(qū)域的作業(yè)人員信息，圖4、圖5分別示意單機和雙機熱備的現(xiàn)場CAN通信網(wǎng)絡(luò)。圖4 單機現(xiàn)場CAN通信網(wǎng)絡(luò)圖5 雙機熱備現(xiàn)場CAN通信網(wǎng)絡(luò)在雙機熱備的系統(tǒng)中，互為熱備的兩臺管理服務(wù)器通過以太網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)同步與心跳狀態(tài)監(jiān)測，同時確保只有主管理機可與各區(qū)域讀卡器進行通信。讀卡器及井下作業(yè)佩帶的RFID卡的描述參見相關(guān)硬件系統(tǒng)描述。2.4 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫是本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲中心，它們包括系統(tǒng)配置信息、管理操作人員及其權(quán)限、作業(yè)人員信息、進/出井下記錄、停滯記錄、報警記錄、日志記錄等。2.4.1 數(shù)據(jù)庫的選配在本系統(tǒng)中，根據(jù)系統(tǒng)規(guī)?？梢杂袃煞N數(shù)據(jù)庫進行選配，它們是：

5、6; MSSQL Server2005：用于獨立數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和較大規(guī)模的系統(tǒng)，需要為用戶花錢購買。Ø MSSQL MSDE：用于單機小型規(guī)模，免費數(shù)據(jù)庫。2.4.2 主要的數(shù)據(jù)庫表1. 科室與班組表：主要屬性有標(biāo)識號、名稱、權(quán)限、職責(zé)概述等，其中權(quán)限主要有系統(tǒng)管理、人員管理、數(shù)據(jù)庫管理、系統(tǒng)設(shè)置、報警設(shè)置、報警處理、區(qū)域權(quán)限等。系統(tǒng)有一個固定的特殊組就是“系統(tǒng)管理員組”，這個組具有所有系統(tǒng)權(quán)限。2. 操作管理人員表：主要屬性有標(biāo)識號、姓名、所屬科室班組等，每個人員最多可屬6個不同組，這樣他/她將具有所有所屬組的權(quán)限。3. 井下作業(yè)人員表：主要屬性有RFID卡號、姓名、曾用名、身份證號、

6、出生日期、性別、籍貫、相片、所屬班組、婚姻狀況、民族、政治面貌、職務(wù)、體重、身高、學(xué)歷、畢業(yè)學(xué)校、專業(yè)、工種、計算機能力、外語能力、聯(lián)系電話、住址等信息。4. 讀卡器表：主要屬性有讀卡器地址號、所屬區(qū)域、類別等。5. 區(qū)域管理表：主要屬性有編號、名稱、安全級別、人數(shù)限制、作業(yè)時間限制等。6. 機車等設(shè)備管理表：主要屬性有機車RFID卡號、名稱、生產(chǎn)廠家、投運日期、最近檢修日期等。7. 作業(yè)人員位置變更表：主要屬性有時刻、RFID卡號、讀卡器地址、停留時間（需讀卡器的統(tǒng)計支持）等，通過該表記錄可以統(tǒng)計作業(yè)人員的出/入井時間、每個位置的停留時間等。8. 人員超限記錄表：主要屬性有時刻、讀卡器地址、

7、超限人數(shù)等。9. 非法闖入記錄表：主要屬性有時刻、RFID卡號、闖入?yún)^(qū)域等。10. 超時停滯記錄表：主要屬性有時刻、RFID卡號、區(qū)域、超時時間等。11. 照片管理表：主要屬性有標(biāo)識、文件名稱、更新時間、大小、文件內(nèi)容等。12. 2.5 系統(tǒng)擴展系統(tǒng)基于B/S架構(gòu)，當(dāng)需要進行功能擴展時完成相應(yīng)功能后，客戶端即可自動訪問，不必相互影響，因此系統(tǒng)具有極強的擴展功能。同時系統(tǒng)預(yù)留與上級管理部門的數(shù)據(jù)訪問接口，以備全局（省、國）聯(lián)網(wǎng)。第三章 界面功能設(shè)計3.1 概述圖形界面是用戶與系統(tǒng)交流的平臺，本著簡單、方便、穩(wěn)定的原則，本系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，其人機界面的框架如圖6所示。圖6 系統(tǒng)界面示意圖3.2

8、人員監(jiān)測人員監(jiān)測是系統(tǒng)的核心內(nèi)容，本系統(tǒng)不僅能實時動態(tài)顯示每個井下作業(yè)人員的位置、區(qū)域滯留時間、人員總數(shù)等，而且能在分布圖上查看每個作業(yè)人員的行動軌跡。3.2.1 動態(tài)分布圖動態(tài)分布圖實時動態(tài)顯示每個井下作業(yè)人員的位置，圖形可以通過菜單右鍵或工具按鈕無級放大、縮小，同時可以根據(jù)放大縮小的比例不同顯示不同的內(nèi)容，如人員姓名、實際拍攝的井下照片等，在繪制分布圖時可以設(shè)計哪些圖形元素在哪個比例下顯示，哪些元素在哪層或所有層顯示，這樣可以達(dá)到近似GIS的效果。在分布圖上還可表達(dá)和操作顯示以下信息：² 鼠標(biāo)移動過程可動態(tài)顯示當(dāng)前位置的人名，通過鼠標(biāo)點擊察看井下人員的詳細(xì)信息如入/出井時刻、當(dāng)前

9、位置停滯時間等；² 系統(tǒng)用圖形方式自動區(qū)分井下人員在監(jiān)測區(qū)和不在監(jiān)測區(qū)；² 圖形方式區(qū)分區(qū)域人員超限² 通過區(qū)域框選可以查看區(qū)域人數(shù)等統(tǒng)計信息；² 手動通過選擇確定只顯示分布圖的指定層；² 實現(xiàn)畫面漫游² 實現(xiàn)總圖加局部放大3.2.2 歷史活動軌跡通過選擇一個井下作業(yè)人員可以查詢其當(dāng)日或某日的作業(yè)行動軌跡、每個區(qū)域的停滯時間等，并圖形化顯示在分布圖上。3.2.3 人員一覽表用戶一覽表可以全屏顯示所有井下作業(yè)人員的名字、班組等基本信息。3.3 統(tǒng)計查詢統(tǒng)計查詢對歷史保存的各種信息進行分析、處理，用圖表等形式反映給查詢用戶，同時提供打印功

10、能。3.3.1 考勤統(tǒng)計查詢可以按時間、按班組、按區(qū)域查詢作業(yè)人員的出/入井時刻，與作息時間比較形成考勤統(tǒng)計記錄表、考勤棒圖、出勤率曲線等?？记诎魣D：以個人為查詢對象，他/她在每月/每年的缺勤、遲到、早退累計時間。如果查詢一月，橫坐標(biāo)為最多31天；如果查詢一年，橫坐標(biāo)為最多12個月。出勤率曲線：以班組、全礦為單位，以日、月為橫坐標(biāo)，顯示一月、一年各班組或全礦的出勤率曲線。3.3.2 區(qū)域作業(yè)人數(shù)統(tǒng)計查詢按時間、班組等對作業(yè)區(qū)域進行人數(shù)統(tǒng)計，形成特定區(qū)域在某一時間段的作業(yè)人員分布曲線。3.3.3 人員下井次數(shù)與時間統(tǒng)計按班組或全礦在給定時間段內(nèi)的下井次數(shù)與時間統(tǒng)計報表，如月報、年報等。3.3.4

11、 進入重點區(qū)域的時間總計和超時統(tǒng)計按某重點區(qū)域在給定時間段的進入時間與超時統(tǒng)計報表。3.3.5 進入重點區(qū)域人數(shù)統(tǒng)計和超時總數(shù)統(tǒng)計按某重點區(qū)域在給定時間段的進入的人數(shù)與超時統(tǒng)計報表。3.3.6 進入限制區(qū)域的時間總計和超時統(tǒng)計按某限制區(qū)域在給定時間段的進入時間與超時統(tǒng)計報表。3.3.7 進入限制區(qū)域人數(shù)統(tǒng)計和超時總數(shù)按某限制區(qū)域在給定時間段的進入的人數(shù)與超時統(tǒng)計報表。3.3.8 報警統(tǒng)計查詢對區(qū)域人數(shù)超限、超時、非法闖入等按給定時間端進行統(tǒng)計處理，形成報表或曲線、棒圖。3.4 報警查詢3.4.1區(qū)域人員超限報警查詢按人員、班組、給定時間段內(nèi)、區(qū)域等條件對區(qū)域人員超限記錄信息進行查詢，形成報表。

12、3.4.2 非法闖入報警查詢按人員、班組、給定時間段內(nèi)、區(qū)域等條件對區(qū)域人員非法闖入記錄信息進行查詢，形成報表。3.4.3 停滯超時報警查詢按人員、班組、給定時間段內(nèi)、區(qū)域等條件作業(yè)人員在區(qū)域停滯超時記錄信息進行查詢，形成報表。3.5設(shè)備信息查詢設(shè)備信息查詢包含對系統(tǒng)中使用的設(shè)備及其屬性信息的查詢，以表格的方式顯示其各種信息，以便瀏覽、打印。3.5.1 讀卡器一覽讀卡器信息一覽表包括讀卡器的各種屬性，如地址、名稱、區(qū)域名稱、安全級別、類別等，同時可以實時顯示其當(dāng)前的作業(yè)人員總數(shù)等狀態(tài)。3.5.2 機車設(shè)備一覽機車設(shè)備信息一覽表包括機車的各種屬性，如卡號、名稱、生產(chǎn)廠家、投運日期等，同時可以實時

13、顯示其當(dāng)前位置。3.6 人員管理3.6.1 科室與班組管理科室與班組管理包括添加、修改、刪除，系統(tǒng)默認(rèn)有一個“管理員組”，改組人員具有系統(tǒng)所有權(quán)限，并且不可刪除和修改。其他新添加的科室與班組可以對他們賦予各自相應(yīng)的權(quán)限，當(dāng)操作管理人員屬于該組時將具有該組的相應(yīng)權(quán)限。3.6.2 操作人員管理操作人員指使用操作本系統(tǒng)的各種工作人員，包括系統(tǒng)管理員、各科/處/局領(lǐng)導(dǎo)/主辦人員、管理中心操作員等。操作人員管理包括對這些人員的添加、刪除、修改。每個操作人員都必須首先登陸系統(tǒng)后，系統(tǒng)根據(jù)其權(quán)限開放相應(yīng)的功能菜單，從而有效地防止非授權(quán)人員登陸系統(tǒng)，當(dāng)然操作人員操作完畢后應(yīng)退出瀏覽器或注銷登錄，系統(tǒng)自動關(guān)閉其

14、操作，從而確保系統(tǒng)安全。3.6.3 密碼修改當(dāng)操作人員登陸系統(tǒng)后，都可修改自己的密碼，初始密碼由系統(tǒng)管理員添加用戶時設(shè)置。3.6.4 井下作業(yè)人員管理井下作業(yè)人員是本系統(tǒng)監(jiān)控的重點對象，人員管理可以對他們的信息新型添加、修改、刪除，具體內(nèi)容參見表結(jié)構(gòu)。3.6.5 權(quán)限管理系統(tǒng)定義各種權(quán)限，前面已有講述。3.7 系統(tǒng)設(shè)置系統(tǒng)設(shè)置主要對一些系統(tǒng)參數(shù)、系統(tǒng)表進行管理沒，從而讓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)運行在這些設(shè)置下具有更大的靈活性，在各自種復(fù)雜的礦區(qū)均可通過這些配置信息來適應(yīng)。3.7.1 井下區(qū)域管理每個煤礦的井下結(jié)構(gòu)都不相同，區(qū)域管理可以幫助操作人員更直觀地明確區(qū)域的含義及位置。區(qū)域管理對井下區(qū)域的名稱、安

15、全級別等信息進行添加、刪除、修改。3.7.2 讀卡器管理讀卡器是一種安裝在井下特定區(qū)域的一種設(shè)備，它必須與一個區(qū)域相關(guān)聯(lián)，它可以監(jiān)測出進入該區(qū)域的人員RFID及其停留時間。讀卡器管理可以對讀卡器進行添加、修改、刪除，包括其地址、名稱修改，區(qū)域綁定等。3.7.3 機車設(shè)備管理機車是一種運載工具，通過在機車上安裝RFID卡，也可以通過讀卡器監(jiān)測其運動軌跡、位置等。機車設(shè)備管理可以對機車設(shè)備進行添加、修改、刪除。3.7.4 報警設(shè)置報警設(shè)置主要對一些報警參數(shù)進行設(shè)置，主要包括：Ø 是否存盤Ø 產(chǎn)生的報警信息是否發(fā)送給所有的瘦客戶端Ø 是否語音報警及語音遍數(shù)Ø

16、是否實時打印及打印端口3.7.5 通信設(shè)置通信設(shè)置項目只要包括：Ø CAN通信使用的端口Ø 波特率3.7.6 歷史存儲設(shè)置歷史存儲設(shè)置主要包括：Ø 歷史信息保存年限Ø 歷史信息最大允許的磁盤空間3.7.7 其他設(shè)置其他一些系統(tǒng)必要的參數(shù)設(shè)置。3.8 繪制礦區(qū)分布圖繪制礦區(qū)分布圖依賴于本系統(tǒng)提供的一個圖形繪制工具，它與系統(tǒng)管理服務(wù)起軟件一起安裝，并可在任意一臺管理中心服務(wù)器上運行來繪制或修改礦區(qū)分布圖。礦區(qū)分布圖采用多層面技術(shù)，通過圖形縮放比例的大小在屏幕上顯示不同的內(nèi)容，從而達(dá)到近似GIS的效果。如圖7為繪圖工具繪制的井下分布圖。圖7 井下分布圖的繪制3.9 加密狗加密狗可以為系統(tǒng)提供很好的發(fā)布模式，其主要功能包括：Ø 確定接入