井下人員及設備定位管理系統(tǒng)設計方案

1、Word文檔井下人員及設備定位管理系統(tǒng)設計方案 1. 系統(tǒng)網(wǎng)絡結構 首先在井下的各個坑道和全部人員可能經(jīng)過的通道中安放若干個信號收發(fā)器，詳細數(shù)量和位置依據(jù)現(xiàn)場實際工況和要實現(xiàn)的功能要求而定，并且將它們通過網(wǎng)絡布線和地面掌握中心的計算機聯(lián)網(wǎng)。同時在每個下井人員佩帶的礦燈上安置一個信號感應器，當下井人員進入井下以后，只要通過或接近放置在坑道內(nèi)的任何一個信號收發(fā)器，信號收發(fā)器即會立刻感應到信號同時馬上上傳到掌握中心的計算機上，計算機立刻就可推斷出詳細信息(如：是誰，在哪個位置，詳細時間)，同時把它顯示在掌握中心的大屏幕或電腦顯示屏上并做好備份，管理者也可以依據(jù)大屏幕上或電腦上的分布示意圖點擊井下某一

2、位置，計算機即會把這一區(qū)域的人員狀況統(tǒng)計并顯示出來。同時掌握中心的計算機會依據(jù)一段時間的人員出入信息整理出這一時期的每個下井人員的各種出勤報表(如：出勤率、總出勤時間、遲到/早退記錄、未出勤時間等)。另外一旦井下發(fā)生事故，可依據(jù)電腦中的人員分布信息立刻查出事故地點的人員狀況，然后可再用特別的探測器在事故處進一步確定人員位置，以便關心營救人員以精確快速的方式營救出被困人員。礦車和其他設備的管理原理大致相同。 本系統(tǒng)分為地面和井下兩部分，地面由電腦、通訊箱及軟件組成，井下由分站、無線標識傳感器組成。 2. 井下人員及設備定位管理系統(tǒng)工作流程 1)煤礦生產(chǎn)單位在井下坑道、作業(yè)面的交叉道口安裝FTRD

3、動態(tài)目標識別器、監(jiān)視器及井下分站設備。 2)煤礦生產(chǎn)單位向下井工作人員頒發(fā)并裝備FTRD標識卡(標識卡安裝在平安帽上);同時也給井下設備安裝RFID標識卡。 3)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫記錄該RFID標識卡所對應人員的基本信息，包括姓名、 年齡、性別、所屬班組、所屬 工種、職務、本人照片、有效期等基本信息以及設備的自重等基本信息。 4)生產(chǎn)單位對該RFID標識卡進行授權后即生效。授權范圍包括：該員工可以準入的坑道或作業(yè)面。為防止無關人員和非法人員進入坑道或作業(yè)面，系統(tǒng)設置該卡準入坑道或作業(yè)面的時效管理模塊及卡的失效、報失等。 5)進入坑道的工作人員必需隨身攜帶RFID標識卡，當持卡人員經(jīng)過設置識別系統(tǒng)的地點

4、時被系統(tǒng)識別，系統(tǒng)將讀取該卡號信息，通過系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡，將持卡人通過的地點、時間等資料傳輸?shù)降孛姹O(jiān)控中心進行數(shù)據(jù)管理;假如采集的卡號無效、無卡或進入限制通道，系統(tǒng)將自動報警，監(jiān)控中心值班人員接到報警信號，馬上執(zhí)行相關平安工作管理程序。 6)當設備經(jīng)過設置識別系統(tǒng)的地點時被系統(tǒng)識別，系統(tǒng)將讀取該卡號信息，通過系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡，設備通過的地點、時間等資料傳輸?shù)降孛姹O(jiān)控中心進行掌握管理。 7)通過監(jiān)視器實現(xiàn)可視化管理，并且可以通過網(wǎng)絡來掌握。 8)坑道一旦發(fā)生平安事故，監(jiān)控中心在第一時間內(nèi)可以知道被困人員的基本狀況、地點，便于事故 救助工作的開展。 9)系統(tǒng)可自動生成考勤作業(yè)統(tǒng)計與管理等方面的報表，提高管

5、理效率和平安技術水平。 3. 系統(tǒng)硬件設計 3.1 數(shù)據(jù)通訊箱 數(shù)據(jù)通訊箱為礦用本安型數(shù)據(jù)通訊箱，工作時放在地面計算機旁，其主要功能為進行通訊信號的放大，起到增加通訊距離的作用，同時實現(xiàn)地面主機與井下無線標識傳感器間的數(shù)據(jù)通訊并發(fā)送掌握命令，一般一套系統(tǒng)配置一臺即可。 其防爆標志為ExdibI(150)。工作電壓為220V，最大耗電電流100mA。本安端工作電流18mA，短路電流30mA，最大電壓15V P-P。傳輸信號為基帶SDLC方式。與井下無線標識傳感器聯(lián)絡的通訊電纜參數(shù)：電纜型號：MHYVRP1×2×7/0.52 電纜分布電容：0.06nF/Km 電纜分布電感：0.

6、8mH/Km電纜直流電阻：13.5/Km。最大傳輸距離為20Km。工作條件要求為：環(huán)境溫度0-40，相對濕度75%，環(huán)境壓力80-106KPa。 (數(shù)據(jù)通訊箱圖片) 3.2 多功能分站 多功能分站主要是用作為無線標識傳感器供應電源，完全適用于含煤塵和瓦斯等爆炸型氣體環(huán)境中，防爆形式為礦用隔爆兼本質平安型，防爆標志為ExdibI(150)。 使用條件：環(huán)境溫度0-40，相對濕度96%，環(huán)境壓力80-106Kpa;輸入電壓：660V/380V，50HZ;輸出電路：三路本安18V，每路可接兩臺標識傳感器;與無線標識傳感器的連接電纜型號/規(guī)格：MHYVR1×2×7/0.52。 (多

7、功能分站圖片) 3.3 無線標識傳感器 煤礦用無線標識傳感器是一種射頻識別設備，專用于識別人員佩帶的無線標識卡，安裝于巷道中需要檢測人員的地點。 型煤礦用無線標識傳感器采納了當今最先進的0.18UM的微波芯片技術，使 RFID的性能和原來的微波技術相比得到了本質的改進，徹底解決了遠距離、大流量、超低功耗、高速移動的標識物的識別和數(shù)據(jù)傳輸難題，而且成本較以往大大降低，同時也解決了中低頻電磁波技術感應距離短防沖突力量差的致命弱點。同時融合了：1、加密計算與認證，確保數(shù)據(jù)平安，防止鏈路竊聽與數(shù)據(jù)破解;2、使用頻道隔離技術，多個設備互不干擾; 3、先進的防碰撞技術，支持多標簽讀寫。 煤礦用無線標識傳感

8、器的最大特點就是可在較大的范圍內(nèi)同時快速、牢靠的識別很多無線標識卡，并具有微功率、識別率高、高抗干擾性、穩(wěn)定牢靠等優(yōu)點。而且結構設計合理、體積小巧，特別便于安裝和維護。 主要技術指標： 識別距離：5-80m可調 識別速度：200公里/小時以內(nèi) 防沖突性：可同時識別200張以內(nèi)無線標簽卡 工作頻率：2.4GHz - 2.5GHz ISM微波段，125個頻道，頻道帶寬8MHz 射頻功率：-20dBm 0dBm可調，最大峰值功率1毫瓦 接收靈敏度 ：-90dBm 工作環(huán)境溫度：-40 - 60 供電：18V DC 最大工作電流： 100mA (無線標識傳感器圖片) 3.4 煤礦用無線標識卡 煤礦用無

9、線標識卡是專用來被無線標識傳感器識別的電子標簽，由礦工下井時隨身佩帶。 它是一種有源射頻標識卡，采納本安電路設計。該產(chǎn)品最大特點是：多個標簽可在較大的范圍內(nèi)同時被識別，并具有無線微功率、穩(wěn)定牢靠等優(yōu)點，同時體積小便于攜帶或安置。 主要指標： 標準尺寸：60×35×6mm 識別距離：5-80m可調 工作頻率：2.4GHz - 2.5GHz ISM微波段，125個頻道，頻道帶寬8MHz 射頻功率：小于-3dBm 接收靈敏度 ：-90dBm 工作環(huán)境溫度：-40 - 60 工作電流：小于5uA ID號全球唯一 電池一次性使用壽命4年以上 (JHWK型煤礦用無線標識卡圖片) 4.

10、系統(tǒng)軟件結構設計 井下人員及設備定位管理系統(tǒng)采納三層結構體系，即虛擬硬件層、數(shù)據(jù)處理層和應用接口層。 1) 虛擬硬件層： 通過虛擬硬件的方法實現(xiàn)對RFID 硬件設備的參數(shù)設定和操作管理。 這一層，RFID 硬件掌握器(信號箱)供應了對RFID 讀寫器掌握。 2) 數(shù)據(jù)處理層： 這一層實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的處理工作，對數(shù)據(jù)的處理工作通過 RFID 讀寫器來實現(xiàn)，RFID 讀寫器的作用是： 讀取標簽數(shù)據(jù); 將數(shù)據(jù)傳送給RFID 硬件掌握器(信號箱); 3) 應用接口層： 應用接口層是原有KJ-19井下人員及設備定位管理系統(tǒng)軟件與RFID 系統(tǒng)交互的通道。 這一層的服務有RFID 前置服務、應用集成服務。它

11、們實現(xiàn)的功能為 RFID 前置服務：為全部的RFID 掌握器供應支持，擔當了全部RFID 掌握器的主掌握器功能; RFID 是整個倉庫RFID 管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡連接的中心點;RFID 前置服務也擔負著對RFID 管理系統(tǒng)的業(yè)務流程的監(jiān)控的功能; RFID 前置服務也為用戶供應了數(shù)據(jù)檢索等方法的支持;RFID 也擔當之于應用集成服務進行數(shù)據(jù)交互服務的功能。 井下人員及設備定位管理系統(tǒng)的接口采納了基于RFID 中間件的應用集成服務模塊。接口供應了以下功能： 圖(十) RFID掌握接口實現(xiàn)示意圖 1) 數(shù)據(jù)緩存 數(shù)據(jù)緩存：為RFID 系統(tǒng)與管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互供應緩存機制，可以提高數(shù)據(jù)交互速度，降低數(shù)據(jù)交互發(fā)生錯誤的可能性，提高系統(tǒng)相應時間。 2) 數(shù)據(jù)服務 數(shù)據(jù)服務：供應對各類數(shù)據(jù)源讀寫的支持。 3) 終端界面服務 終端界面服務：指對自助終端以及管員終端的用戶界面的集成支持和整合，以及對終端設備的聯(lián)動支持。 4) 監(jiān)控設備服務 設備監(jiān)控服務：供應隊監(jiān)控設備掌握以及聯(lián)動的支持。 5) 日志服務 日志服務：對系統(tǒng)以及設備進行日志服務。 5. 井下人員及設備定位管理系統(tǒng)布置簡圖 人員監(jiān)測查詢功能