人員定位技術方案

9/9人員定位技術方案KJ280井下人員管理系統(tǒng)

設計方案

KI280井下人員定位管理系統(tǒng)總體方案★設計依據

KJ280煤礦人員管理系統(tǒng)在設計過程中始終遵循系統(tǒng)應具備高可靠性，先進性，適用性，可擴展性及開放性原則，以滿足煤礦用戶在實際使用中的需要，設計依據為：

《煤礦安全規(guī)程》2004

《煤礦監(jiān)控系統(tǒng)總統(tǒng)設計規(guī)范》

《煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中心站軟件開發(fā)規(guī)范》

《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設備通用要求》

《爆炸環(huán)境用防爆電氣設備本質安全型電路和電器設備要求》

《KJ280煤礦人員管理系統(tǒng)產品企業(yè)標準》

《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術要求》

《煤礦井下作業(yè)人員管理系統(tǒng)通用技術條件》AQ-6210-2007

《煤礦井下作業(yè)人員管理系統(tǒng)使用與管理規(guī)范》

★設計原則

■實現(xiàn)用戶目前的井下定位需求，并為用戶預留出足夠的系統(tǒng)擴展空間

■全部識別設備基于計算機局域網建設，保證系統(tǒng)十年內不淘汰

■整個井下定位系統(tǒng)設計為：集中控制、分散管理，各部門分工明確、各司其職各負其責

■系統(tǒng)具備應付網絡癱瘓、服務器故障的能力，所有井下定位機具備完全的單機獨立運行能力；

■井下井下定位的當前識別記錄可實時存入數據庫中。

■可對特定的人員進行實時跟蹤（其精度與監(jiān)測分站的多少有關）.

★設計目標

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■使用先進的標準化網絡設備，實現(xiàn)全面精確實時的人事井下定位管理要求

◆終端設備直接連接到公司內部局域網，使得整個系統(tǒng)基于先進的網絡結構，

實現(xiàn)更多管理、查詢、維護功能；

■網絡斷開時，井下定位終端機可完全單機運行，待網絡恢復后可自動上傳井下定位記錄；

◆整個管理系統(tǒng)包括井下定位管理、人事管理、卡片/指紋建檔、記錄查詢、報

表匯總等應用模塊，能為公司在人事井下定位等日常管理方面進行全面的管理和服務；

■井下定位軟件允許集中授權、分散管理；

◆具有靈活、全面的報表系統(tǒng)，用戶可自定義報表格式，適用于各種需求；

■有單獨的報表顯示出下井人員的詳細信息、下井的時間、上井的時間。實時自動統(tǒng)計出下井人員的詳細資料以及下井人員的日報表及月報表。一旦發(fā)生事故可即時顯示出未上井人員的數量及資料。

◆可供煤礦領導遠程調取數據（B/S—C/S），實時監(jiān)控礦井生產情況。

★設計介紹

煤礦井下作業(yè)人員定位管理系統(tǒng)是集人員考情管理、井下作業(yè)人員定位管理功能于一體的數據庫應用系統(tǒng)。其功能強大，使用方便，適用于煤礦企業(yè)或礦山事業(yè)單位進行人事、井下作業(yè)人員定位管理。

本系統(tǒng)主要實現(xiàn)井下定位數據管理、報表、與井下定位通訊等，達到實時監(jiān)控礦井作業(yè)人員的活動情況。我們在軟件里提供了與井下定位設備（人員信息卡）通訊的功能，通過軟件可遠程呼叫井下作業(yè)人員，方便用戶操作，達到使礦井工作人員也能實時了解煤礦井下安全情況；在軟件里設置了用戶權限，系統(tǒng)管理員可隨時添加/刪除用戶，分配權限。不同權限的用戶所允許使用的功能不同，這樣既便于管理用戶，又保證了系統(tǒng)可靠、安全。

★設計原理

KJ280型煤礦井下人員定位管理系統(tǒng)的工作原理是：應用射頻技術（RFID）和計算機通信技術，在井上調度室或者監(jiān)控室設置中心控制計算機系統(tǒng)，入井口設置井

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口讀卡分站，也可設置驗卡系統(tǒng)（根據煤礦需要），在井下重點位置設置讀卡分站（重點巷道、變電所，水房，岔路口，彎道處，采掘面，采空區(qū)以及其他危險區(qū)域等等），也可根據礦井實際需要，加設讀卡分站。當井下作業(yè)人員攜帶人員信息卡經過這些區(qū)域時，會自動向讀卡分站無線發(fā)射信號（人員卡ID號），讀卡分站和中心控制計算機系統(tǒng)之間通過礦用通信電纜（CAN總線）或者光纜連接，經數傳接口傳輸數據。井下作業(yè)人員、車輛以及其他設備分別攜帶KJ280人員信息卡，系統(tǒng)通過讀卡分站與人員信息卡之間的無線通訊，實現(xiàn)對別識別對象的目標定位和無線尋呼，從而為礦上安全生產指揮調度，安全監(jiān)測檢查，人員驗卡考勤，區(qū)域進入控制，緊急事件處理等工作提供有效手段，系統(tǒng)可同時將有關數據上傳至各級管理部門，為各級領導監(jiān)督指揮決策提供重要依據，主要采用B/S和C/S模式。

KJ280井下人員定位管理系統(tǒng)原理圖

KJ280人員定位系統(tǒng)概述

一系統(tǒng)功能概述及產品優(yōu)勢

KJ280煤礦人員管理系統(tǒng)是集計算機軟硬件，信息采集處理，無線數據傳輸，網

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絡數據通訊，自動控制等技術多學科綜合應用為一體的信息技術產品，該系統(tǒng)是通過對煤礦坑道遠距離移動人員進行非接觸式信息采集，從而實現(xiàn)目標的自動化采集管理,使井下能夠實現(xiàn)人員定位管理。

該系統(tǒng)由于集成了技術含量較高的無線射頻識別技術，應用了目前傳輸速率最快的無線芯片，實現(xiàn)了可靠的無線數據通信，分站和人員卡等設備采用本質安全型設計，安裝方便，作用距離遠，具有識別無盲區(qū)，信號安全保密性高，對人體無電磁污染，環(huán)境適應性強等特點。

產品優(yōu)勢：

◆自主研發(fā)的KJ280井下人員定位系統(tǒng)是2006年度全國瓦斯工作會議唯一推薦產品。（該會議于2006年在山西晉城召開）

◆KJ280井下人員定位系統(tǒng)由本公司海外留學技術人才和中國礦業(yè)大學(北京)

聯(lián)合開發(fā)，并擁有煤炭行業(yè)唯一的國家級重點實驗室，引進美國、德國、韓國等先進設備，產品技術先進，性能卓越。

◆中國礦業(yè)大學（北京）是井下作業(yè)人員人員定位管理系統(tǒng)通用技術條件的制

定單位，（起草者是中國礦業(yè)大學副校長孫繼平教授）北京是制定該井下人員定位行業(yè)標準參考單位。

◆經過5年的發(fā)展，公司產品在礦山應用實踐中不斷改進，目前已十分成熟，

其設備、技術均居于業(yè)內領先地位。已于多家大型礦業(yè)集團（山東兗礦、新汶礦業(yè)、裕隆礦業(yè)等等）合作，早于2006年就成功實施單礦產量全國最大的人員定位項目之一(600萬噸山東兗洲煤業(yè)鮑店煤礦)。

◆--KJ280井下人員定位系統(tǒng)產品已獲專利證書，專利號200620021247.2。

產品特點：

◆無線速率最快，抗干擾能力極強：采用最新射頻芯片，空中傳輸每秒1兆位

（1Mbps），是目前人員定位芯片中最快的，這樣大大地減少了空中碰撞和干擾，更有利于人員眾多的場合應用，技術國內處于領先狀態(tài)。

◆每個分站都可獨立判斷人員進出方向：采用特殊技術（雙天線設計），使井

下人員經過一個分站即可識別進出方向，而不是傳統(tǒng)的需要經過兩個分站才可識別人員進出。（此技術已申請專利）

◆分站具有無線中繼的功能：井下的分站與分站之間具有無線傳輸的功能。總

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線可選擇有線加無線的方式。特別適用三岔口，拐彎處，信號轉換十分方便。開創(chuàng)了井下總線分布的新模式。

◆圖形化軟件，功能豐富：采用了地理信息系統(tǒng)GIS和SQLServer數據庫相結

合，圖文并茂。在分站設置，分站移動和線路布局等方面都有獨到之處。分站可任意拖動，根據礦井的生產進度方便顯示分站（增加或減少）。

◆具有雙向呼叫功能：井上可呼叫井下人員，井下人員有危險時可呼叫井上人

員求救，對搶險救災有十分重要意義。

◆按最新安標標準認證：系統(tǒng)采用了最新的人員定位標準進行的安標認證，功

能按新要求編寫并兼容人員考勤系統(tǒng)的功能。

◆識別卡ID可以修改：通過人員卡檢測儀修改ID，一張或數張識別卡損壞或丟

失，可以直接用新識別卡修改成原ID號碼，延續(xù)原ID，不增加系統(tǒng)管理考勤量化工作，更實用更人性化的功能設計。

◆遙控器（人員卡檢測儀）：可以接收識別卡求救信息，具有搜救功能，井下作業(yè)距離10米；可以修改識別卡ID號碼；可以檢測識別卡電量信息；可以指令識別卡個別休眠或整體休眠；可以不通過系統(tǒng)直接發(fā)射警告、呼叫、撤退信號。是我們獨特的系統(tǒng)構成，目前國內只有我們有此項技術。

◆系統(tǒng)軟件可以監(jiān)測識別卡電量信息：（管理系統(tǒng)軟件可實時監(jiān)控人員卡電池

電量情況，可通過大屏幕LED顯示；做到隨時更換電池，不會出現(xiàn)因為電池無電、欠電而影響定位效果）此外，我們自主研發(fā)的人員卡檢測儀可以隨時對人員卡電池進行檢測（單個人員卡或整個系統(tǒng)的人員卡），并且能在礦工休息的時候對人員卡進行暫時休眠和永久休眠，節(jié)省電量。

◆設備故障自撿：有設備故障自動報警功能，維修十分方便。（例如，井下基

站出現(xiàn)故障，可以通過LED大屏幕顯示出來，實時維修。）

◆本系統(tǒng)可實現(xiàn)貴公司領導遠程調取數據，達到實時監(jiān)管礦上作業(yè)情況。

根據礦井圖實地情況，我們所做的方案具體實施如下：

讀卡分站主要布置在：井口、主要巷道（彎道處，岔道口，三岔口等地方）、變電所、水房、采掘面以及危險區(qū)域等重要區(qū)域。井下讀卡分站到井上數傳接口采用的是CAN總線連接，數傳接口通過串口服務器與礦上局域網環(huán)網連接，（我們的數傳接口自帶有串口服務器，用RG45直接與環(huán)網

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連接），礦上局域網通過串口服務器與控制中心計算機系統(tǒng)連接，最后通過大型顯示屏LED顯示。

領導調取數據有2種方式：

1)領導給我們地址協(xié)議，存儲目錄：我們的定位管理系統(tǒng)軟件可以實時把

數據存儲到該目錄下面。

※關于上級領導可以設置的存儲目錄，我們可以做到下面列出的目錄：

A規(guī)定時間內的下井人數

B特定區(qū)域內的人員情況，數量

C重要工作人員的考勤記錄

D整個系統(tǒng)的設備運行情況

E井下超時、超員記錄（顯示當前井下員工中所有超出規(guī)定時間的員

工、每個區(qū)域超出的規(guī)定人數）

F整個系統(tǒng)人員卡電池電量

G管理人員，特殊工種的活動情況

H重點采掘面的礦工作業(yè)情況

F重點區(qū)域礦工活動情況

2)我們的管理系統(tǒng)將數據制作成文本文檔的格式，編輯成地址，存放到固定目錄下，領導通過環(huán)網調取數據，即B/S結構，相當于網址訪問的格式。

二系統(tǒng)無線射頻識別技術的原理

本產品運用的是一款新型單片射頻收發(fā)器件,可在物理時間內一個無線模塊同時接收6個無線模塊發(fā)出的信號，這個特性對于人員定位產品特別重要，利用芯片特性能夠使多發(fā)一收實現(xiàn)不丟人，誤碼率極低，特別適用于井下人員眾多，數度較快通過分站的情況。

該產品工作于2.4GHz～2.5GHzISM頻段。融合了增強型ShockBurst技術，其中輸出功率和通信頻道可通過程序進行配置，功耗低,多種低功率工作模式(掉電模式和空閑模式)使節(jié)能設計更方便。主要特性如下：GFSK調制：硬件集成OSI鏈路層；具有自動應答和自動再發(fā)射功能;片內自動生成報頭和CRC校驗碼；數據傳輸率為lMb/s或2Mb/s；SPI速率為0Mb/s～10Mb/s；125

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個頻道。

目前，這種2.4G的新型射頻芯片集信息采集,存儲,傳遞及處理的技術,將為煤礦井下人員定位監(jiān)測,控制和監(jiān)測起到非常重要的作用.

三人員定位系統(tǒng)組成及主要功能：

煤礦人員管理系統(tǒng)由工控機____臺（包括顯示器）；系統(tǒng)軟件_____套；數據傳輸接口______個；讀卡分站______臺；隔爆兼本安型不間斷電源_____臺；識別卡____個;檢測儀（遙控器）____臺;信號避雷裝置____個;接線盒___個;激光打印機____臺;;通訊電纜______米等組成。系統(tǒng)數據傳輸采用CAN總線方式（也可適應光纖及以太網）。

四礦井___讀卡分站具體安裝位置圖

附加礦井巷道圖（礦方提供）顯示基站具體布置效果。（分站具體數目根據礦方要求調整）

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五設備功能簡介：

1.KJ280-J數據傳輸接口（臺）：1).數據傳輸接口支持CAN總線，

光纖和以太網等傳輸方式；

2).數據傳輸接口與讀卡分站等設備

具有雙向通信及其指示功能；3).數據傳輸接口具有故障診斷和指示功能。2.KJ280-K識別卡（個）：

發(fā)射唯一的人員編碼信息，人員識別卡有腰式，燈繩式兩種，本方案推薦

燈繩式，不易換卡，便于人員攜帶，便于管理，用戶可根據實際需要進行選擇。

1).識別卡具有發(fā)送卡號的功能；2).識別卡具有發(fā)送報警信息功能；3).識別卡具有接收巡呼信息功能。

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3.KJ280-F讀卡分站（臺）：

接收人員卡發(fā)出的無線編碼信號，能夠存儲檢測到

人員卡信息。根據巷道實際情況,在人行巷的岔路口，掘進頭，工作面安裝。

1).讀卡分站具有與數據傳輸接口雙向通信功能；2).讀卡分站具有自診斷和故障指示功能；

3).讀卡分站與讀卡分站之間具有雙向無線數據通信的功能；4).讀卡分站具有與KJ280-K識別卡進行雙向無線數據通信的功能。4．KDW33隔爆兼本安型不間斷電源（臺）井下交流輸入電壓：127V；直流輸出電壓：12V，1A。

具有停電自動切換電池供電的功能：

電池容量：12V/3.5A/2h。給讀卡分站單獨供電5.通訊電纜（米）

6.1)工控機:CPU:2.8GHz以上，內存：512M以上，硬盤：80GB以上，顯卡：64M以上顯存，串口：2個以上，DVD光驅,配備17寸三星液晶顯示器,建議中心站配備備用工控機，。

2)激光打印機：A4MSWindows兼容的中文打印機；3)UPS交流電源：AC220V/1000VA/2h

7．人員定位系統(tǒng)軟件

KJ280井下人員定位管理系統(tǒng)—操作界面圖

系統(tǒng)軟件具體實現(xiàn)的功能

1）系統(tǒng)根據礦井實際情況(礦方提供的系統(tǒng)通風圖),模擬顯示井下巷道、采區(qū)、掘進工作面圖形，并在該圖上顯示基站及其范圍內的人員動態(tài)分布；2）查詢井下任一指定人員在當班時間內的活動軌跡(所經歷的各個基站)及當前所在位置和指定時間所處的位置；

3）查詢任一指定基站內的人員情況，數量；

4）考勤情況查詢，查詢人員考勤記錄,可生成日統(tǒng)計報表，可打印，數據可備份；

5）系統(tǒng)設備出現(xiàn)故障可自動報警，顯示具體故障地點；

6）井下基站當線路出現(xiàn)故障，可以實現(xiàn)數據自動存儲，線路通訊恢復后再將數據上傳；

7）超時記錄查詢，顯示當前井下員工中所有超出規(guī)定時間，可以通過報表形式打印出來，可以通過超時紀錄，來管理員工；

8）超員記錄查詢，對某個區(qū)域的超員情況進行管理，給出報警信息；

9）工作異常管理，對于特殊工種，以及某些員工在井下的異常工作狀進行匯總，如超時，超員等情況；

10）設備故障信息管理，檢測井下基站及交換機的工作狀態(tài)，通過實時的監(jiān)測，保證系統(tǒng)正常運轉，發(fā)現(xiàn)故障，及時維修，方便維護；

11）報表管理，可根據用戶的不同要求，形成不同的格式，便于管理；

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12）多臺電腦數據共享功能，在礦局域網內，可實現(xiàn)多臺電腦數據共享的功

能，以利于其他領導和部門查詢（數傳接口通過串口服務器與礦上局域網連接組成環(huán)網，領導可遠程調取數據）。

8．RFID電腦檢測儀

1）近距離檢測識別卡號碼

可用于人員搜救。

2）檢測所有人員信息卡電池電量，

可對人員信息卡進行暫時休眠和永久休眠，節(jié)約電量，使用方便。

3）修改人員信息卡原有ID號，也可以設

置新卡的指定ID號碼

六系統(tǒng)主要技術指標及組成設備的特點

◆井下人員跟蹤定位基站有效接收范圍：50—200m；◆無線接收分站數量：64臺（系統(tǒng)最大容量：999臺）；◆無線中繼站有效通訊范圍：50—200m；◆總線傳輸速率：4800bps；

◆人員信息卡：系統(tǒng)最大容量：9999；

◆系統(tǒng)的容量：一個數傳接口可帶64臺讀卡分站；每個讀卡分站可識別9999張識別卡；

◆系統(tǒng)傳輸誤碼率：≤10-8

；

◆系統(tǒng)的巡檢周期不大于30s；

◆傳輸方式：CAN總線，傳輸速率：5Kbps；

◆系統(tǒng)的無線工作頻率：2.40GHz±0.010GHz；

◆無線發(fā)射功率最大：≤-0dBm；

◆攜卡人員的最大行進速度不小于15m/s；

◆并發(fā)識別數量大于300張識別卡；

◆每日連續(xù)工作8h的情況下，識別卡使用6個月；

◆在電網停電后，備用電源能保證系統(tǒng)連續(xù)運行時間≥2h；

設備主要特點：

1、讀卡分站特點：

1）雙向傳輸：具有無線雙向的通信功能，可由人員卡上傳報警信息，也可由分站尋呼持卡人員；

2）自主定向：采用先進獨特的技術，可由一個分站決定人員的進出方向，而不是以往的需要經過兩個分站才可識別人員的進出；

3）CAN總線：采用CAN總線技術，驅動能力和抗干擾能力強，傳輸距離遠，比485總線更勝一籌；

4）時鐘存儲：具有時鐘和存儲功能，并可在現(xiàn)場通過跳線決定分站號碼，使用及其方便；

2、人員識別卡特點：

1).雙向功能：人員卡具有單向和雙向兩種功能，可由用戶選用；接收系統(tǒng)呼

叫，主要以三種形式表現(xiàn)：呼叫（蜂鳴）；警示（亮燈）；緊急撤離（蜂

鳴+亮燈）

2).休眠處理：人員卡具有下井工作，上井休眠的功能，大大降低了功耗，延

長了電池使用時間；

3).攜帶方便：可與礦燈一起攜帶，減少了人員帶卡時再穿皮帶的麻煩；

4).高速無線：采用最新射頻芯片，空中傳輸每秒250K-1兆位（1Mbps），是

目前人員定位中最快的芯片之一，這樣大大地減少了空中碰撞和干擾，更

有利于人員眾多的場合應用。

3、數據傳輸接口特點：

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