人員定位系統(tǒng)

人員定位系統(tǒng)一、行業(yè)背景隨著我國經(jīng)濟(jì)體制改革不斷深入，現(xiàn)代化進(jìn)程不斷加快，國家對(duì)煤礦平安日益重視，監(jiān)管力度不斷加強(qiáng)，大中型煤礦和眾多鄉(xiāng)鎮(zhèn)小煤礦均已大量裝備了煤礦平安監(jiān)控系統(tǒng)，有效遏制了重大瓦斯爆炸事故的發(fā)生。但是，缺乏對(duì)井下人員位置信息的監(jiān)控，目前還普遍存在入井人員管理困難，井上人員難以及時(shí)準(zhǔn)確掌握井下人員的分布和作業(yè)情況，一旦發(fā)生事故，搶險(xiǎn)救災(zāi)、平安救護(hù)的效率低，特別是事故發(fā)生后對(duì)礦井人員的搶救缺乏可靠的位置信息，嚴(yán)重地制約了搶險(xiǎn)救災(zāi)的效率，失去最珍貴地?fù)尵葧r(shí)機(jī)。平安生產(chǎn)的核心是人的平安。因此，煤礦對(duì)利用相應(yīng)的礦井人員跟蹤定位設(shè)備，全天候?qū)γ旱V入井人員進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)跟蹤和考勤，隨時(shí)掌握每個(gè)員工在井下的位置及活動(dòng)軌跡、全礦井下人員的位置分布情況等需求迫切。井下人員位置監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)是集井下人員考勤、跟蹤定位、災(zāi)后急救、日常管理等于一體的綜合性應(yīng)用系統(tǒng)。這一科技成果的實(shí)現(xiàn)，將為煤炭企業(yè)的平安生產(chǎn)和日常管理上臺(tái)階，為事故急救帶來可靠指揮依據(jù)。二、現(xiàn)有人員定位系統(tǒng)存在的問題目前井下人員的跟蹤，根本上采用的是RFID。這種方法是在在礦井井口處，或其它井下一些關(guān)鍵通道口，使用射頻卡〔RFID〕讀取的方法對(duì)下井人員進(jìn)行記錄跟蹤的方法。這種方法存在如下幾個(gè)問題：〔1〕標(biāo)識(shí)卡有效工作時(shí)間短從煤礦人員定位開展情況看，有源標(biāo)識(shí)卡取代無源標(biāo)識(shí)卡已經(jīng)是不爭(zhēng)的事實(shí)，為解決標(biāo)識(shí)卡的供電問題，出現(xiàn)了燈卡合一的標(biāo)識(shí)卡，嚴(yán)格地講這樣做是要破壞礦燈的防爆性能的。因此，開發(fā)低功耗、高效率的標(biāo)識(shí)卡技術(shù)是當(dāng)前人員定位系統(tǒng)開展中需要解決的一個(gè)問題。〔2〕在高速條件下定位人員漏檢率較高射頻卡這種系統(tǒng)讀卡速度十分有限，不能處理多人同時(shí)快速通過讀卡系統(tǒng)的情況〔例如乘車下井、多人一超行走〕，此時(shí)，系統(tǒng)往往會(huì)出現(xiàn)漏讀；提高系統(tǒng)在高速、大流量下識(shí)別的準(zhǔn)確性是人員定位系統(tǒng)面臨的一個(gè)難題。〔3〕定位精度低由于井下無線電傳播信道的復(fù)雜性和非線性，急需開展此種情況下的精確定位技術(shù)?！?〕標(biāo)識(shí)卡價(jià)格昂貴、讀卡器價(jià)格昂貴〔5〕單向信息傳輸，信息傳輸速率低早期人員定位系統(tǒng)信息傳輸?shù)姆较蚨际怯蓸?biāo)識(shí)卡到主站方向的，作為保證礦工平安的系統(tǒng)確沒有方法向井下發(fā)送信息，使該類系統(tǒng)所能發(fā)揮的作用大打折扣。人員定位系統(tǒng)信息傳輸數(shù)據(jù)較低影響了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。〔6〕功能單一傳統(tǒng)意義上的人員定位系統(tǒng)主要功能為，人員位置跟蹤、考勤等，功能單一，與平安監(jiān)控系統(tǒng)，生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)、采礦、地測(cè)等系統(tǒng)信息缺乏交互，彼此的信息不能共享，致使系統(tǒng)的決策支持能幾乎沒有?，F(xiàn)有的RFID射頻讀寫系統(tǒng)〔包括SuperRFID〕，很難實(shí)現(xiàn)井下人員的區(qū)域定位和井下人員的考勤，從使用的技術(shù)上不能實(shí)現(xiàn)真正意義上的井下人員定位跟II蹤O三、系統(tǒng)介紹礦用人員定位系統(tǒng)利用世界最新的無線射頻技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊技術(shù)和地理信息系統(tǒng)，結(jié)合最新的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)ZigBee，定位專利技術(shù)及煤礦井下通信基站專利技術(shù)，在國內(nèi)外首次以經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法，真正實(shí)現(xiàn)了井下人員的精確定位和其他各業(yè)務(wù)的需要〔手機(jī)通信、瓦斯等實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸、無線視頻監(jiān)控〕。可提供豐富的數(shù)據(jù)、圖形信息，能從地面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井下人員、設(shè)備當(dāng)前位置、行走路徑，統(tǒng)計(jì)井下人員數(shù)量和分布情況，按照煤礦的實(shí)際情況提供考勤功能，從而，在事故發(fā)生前，平安生產(chǎn)監(jiān)控中心，可以隨時(shí)掌握井下不同位置的各種平安生產(chǎn)的要素。從而采取積極有效的預(yù)防措施；事故發(fā)生后，可快速檢索事故發(fā)生當(dāng)時(shí)，甚至事故發(fā)生后相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)，井下工作人員的具體分布位置，從而制定出及時(shí)有效的搶救措施，并實(shí)施有效的現(xiàn)場(chǎng)搶救指揮。1、系統(tǒng)功能〔1〕實(shí)現(xiàn)井下坑道作業(yè)面工作人員的精確定位，及時(shí)準(zhǔn)確的提供井下人員的數(shù)量、位置、分布情況和每個(gè)人員任意時(shí)刻所在的位置及各時(shí)間段的活動(dòng)軌跡，為事故處理和救援工作提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)，保證搶險(xiǎn)救災(zāi)和平安救護(hù)工作的高效運(yùn)作?！?〕提供直觀的巷道圖，可隨時(shí)方便的觀察井下人員的分布情況和系統(tǒng)設(shè)備的工作狀態(tài)。同時(shí)，以簡(jiǎn)便快速的數(shù)據(jù)處理和查詢手段提高協(xié)助救援工作的效率?！?〕礦井移動(dòng)目標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)視和屏幕顯示：系統(tǒng)程序通過監(jiān)控機(jī)屏幕顯示巷道和通信分站示意圖，顯示通信分站周圍移動(dòng)目標(biāo)的相關(guān)信息。?顯示各通信分站在巷道內(nèi)的分布情況以及各通信分站的狀態(tài)；?顯示大巷內(nèi)各人員編號(hào)及其當(dāng)前所在位置；?顯示各作業(yè)面人員分布表；〔4〕實(shí)現(xiàn)各部門工作人員考勤功能，能夠出具各部門及個(gè)人的各種綜合、明細(xì)考勤報(bào)表，為管理層對(duì)生產(chǎn)部門及個(gè)人的工作考核提供依據(jù)?！?〕實(shí)現(xiàn)井下定點(diǎn)考勤功能，可以幫助監(jiān)督特殊部門工作人員是否在規(guī)定時(shí)間到規(guī)定地點(diǎn)工作，以到達(dá)強(qiáng)化井下作業(yè)管理的目的。〔6〕信息存儲(chǔ)和歷史數(shù)據(jù)回放：系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和回放功能。系統(tǒng)可存儲(chǔ)1周人員分布情況。調(diào)度員可隨時(shí)回放這該時(shí)間段內(nèi)任一時(shí)段的人員分布情況，以便為事故分析提供依據(jù)?！?〕突發(fā)情況報(bào)警功能，井下人員遇到突發(fā)情況〔如火災(zāi)、瓦斯爆炸、冒頂、透水等〕可通過礦用本安型定位卡上的報(bào)警按鈕進(jìn)行報(bào)警?！?〕發(fā)出報(bào)警信息功能，井上人員一旦知道有險(xiǎn)情發(fā)生，可立即通知井下所有人員〔只要他們都帶有定位儀〔識(shí)別卡〕，為逃生提供珍貴時(shí)間。〔9〕異常數(shù)據(jù)自動(dòng)報(bào)警功能，如限制區(qū)域和下井時(shí)間超長(zhǎng)報(bào)警?！?0〕人機(jī)對(duì)話：用人機(jī)對(duì)話方式調(diào)用各種菜單，并按菜單和輸入提示選擇功能。〔11〕自診斷：檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)上的通信分站工作是否正常。〔12〕打印：可根據(jù)要求打印歷史記錄。2、系統(tǒng)特點(diǎn)〔1〕基于GIS技術(shù)的地理信息顯示、查詢系統(tǒng)〔2〕井下大范圍覆蓋〔3〕定位精度高、誤碼率低〔4〕符合AQ6210-2022標(biāo)準(zhǔn)〔5〕主機(jī)互為備份可靠性高〔6〕光纖與無線綜合布局、光纖環(huán)網(wǎng)提供了高可靠系〔7〕經(jīng)驗(yàn)有光以太網(wǎng)接口，便于連網(wǎng)〔8〕全本安設(shè)備〔與隔爆型設(shè)備相比具有本質(zhì)上的優(yōu)勢(shì)〕，斷電情況下可持續(xù)工作兩小時(shí)以上。3、系統(tǒng)工作原理首先在井下需要進(jìn)行人員跟蹤的區(qū)域和巷道中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體需要放置一定數(shù)量的礦用本安型分站/基站〔此分站為多功能通信分站，同屬于礦用人員定位系統(tǒng)和礦用無線通信系統(tǒng)。該分站具有通信基站和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的雙重功能，使礦山井下不再使用交換機(jī)和中繼器，同時(shí)線路的布設(shè)中也大量減少了光纜的使用〕。典型情況下每隔500米放一臺(tái)分站，可保證網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)的人員精確定位和手機(jī)移動(dòng)通話。在條件好的巷道內(nèi)，其無線通信距離大于1千米，此時(shí)可把兩分站的距離拉大，而在條件十分惡劣的地區(qū)，可適當(dāng)縮短分站之間的距離，使兩分站的通信距離與通信狀況調(diào)整到最正確狀態(tài)。然后為需要進(jìn)行人員跟蹤定位的下井人員佩帶一個(gè)礦用本安型定位卡，當(dāng)井下人員進(jìn)入井下以后，只要在井下網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)，在任何時(shí)刻任意一點(diǎn)，分站都可以感應(yīng)到信號(hào)，并上傳到信息工作站，經(jīng)過軟件處理，得出各具體信息〔如：是誰，在哪個(gè)位置，具體時(shí)間〕，同時(shí)可把它動(dòng)態(tài)顯示〔實(shí)時(shí)〕在監(jiān)控中心的大屏幕或電腦上，并作好備份。井上人員可隨時(shí)了解井下人員的狀態(tài)。一旦井下發(fā)生突發(fā)情況，井下人員可通過所攜帶的定位儀〔識(shí)別卡〕發(fā)出警報(bào)。井下人員只要按定位儀上的報(bào)警按鈕即可發(fā)出報(bào)警。在井上監(jiān)控室的動(dòng)態(tài)顯示界面