[信息与通信]矿用人员通信系统.doc

基于IP技术的矿用通信人员定位系统湖南正奇信息科技有限责任公司2010年5月30目 录第一章 概述11.1 行业背景和需求11.2 系统概述21.3 基本原理4第二章 用户需求分析62.1 基本需求描述62.2系统技术实现分析6第三章 总体设计73.1系统设计依据73.2 系统设计功能83.3 系统设计原则9第四章 系统构成104.1 网络通信平台114.2 软件应用平台15第五章 工程285.1 工程概算285.1 施工组织计划29第一章 概述1.1 行业背景和需求 煤矿安全生产事关人民群众的生命和财产安全，各级政府一贯高度重视煤矿安全生产问题，并采取一系列措施不断加强安全生产工作。目前由于事故发生时对井下人员的抢救缺乏精确可靠的位置信息，也缺乏语音通信手段，抢险救灾、安全救护的效率仍然不高，效果不理想。在现有的煤矿安全生产信息系统和应用中，主要包括以下几种通信系统，它们有其自身特点（见表1）：表1：各煤矿安全生产信息系统对比系 统 列 表特 点调度通信系统主要用于井下和地面的语音通信，使用专门的调度交换机，容量较小，但有专门的调度通信台。井下使用隔爆或本安电话机，间隔一定距离安装，位置相对固定；行政通信系统主要用于地面企业内部的语音通信；也有调度交换和行政交换合一的产品井下高频无线通信系统目前井下使用无线通信系统的矿井比较少，主要采用漏泄（电缆）通信，也有部分煤矿采用了小灵通技术来实现井下移动通信。部分解决了移动通信的问题，不足在于通信质量不稳定，带宽有限，功能单一，总体性价比缺乏竞争力；环境监测系统现有大中型煤矿也可部分实现对瓦斯、一氧化碳、风速等环境参数的监测，并能提供实时报警功能，但是监测点数量有限并且监测位置相对固定设备监控系统对机电设备、电力系统、风机、管网等的监测监控电视监控系统实现对工作现场的图像监控，一般很少装备到井下，或只在大巷、车场有少量装备，较多地采用光缆连接，使用的是模拟摄像机，一缆一机；人员监测系统目前主要使用的是无接触的RFID读卡器技术，实现对下井人员的考勤、简单定位以及井下车辆的调度管理。目前煤矿对定位系统的需求日益强烈。经过多年的建设，目前国有大中型煤矿在技术装备水平上都有了较大的提高，建立起多套适合煤矿需求的信息系统。但由于历史的原因和传统技术水平的限制，各系统在设计施工时“各自为政”，只能分别完成部分通信功能，通信线路需反复投资、多重建设，造成线路管理维护的工作量很大，而且各系统分立，总体的可靠性也不高。更重要的是，由于各系统的信息不能互通，使信息资源无法得到有效利用。 随着光纤、无线、IP等各类通信技术的广泛普及，煤矿（和其它矿山）企业对通信服务内容和质量的要求日益增高。煤矿行业用户不但希望得到优质的服务，同时更强烈要求一个安全、综合、方便维护、价格便宜、功能齐全的通信网络。虽然各企业对具体技术系统的要求有所不同，但是归纳起来，有四项重要具体应用技术亟待解决：（1）定位：井下人员高精度定位技术和设备；（2）实时数据：全巷道特别是掘进和开采工作面瓦斯监测、实时数据传输和实时报警设备；（3）移动语音：井下移动电话通信技术和设备；（4）图像：井下无线/移动式摄像技术和设备。1.2 系统概述针对上述四大类问题，同时也是针对目前煤矿安全生产信息系统的现状及未来的发展需求，充分考虑到现有煤矿的生产环境条件，按照煤矿安全生产规程和其它有关国标和行业标准的规定，结合当代通信领域多种新技术，我们推出了新一代全新概念的矿用宽带通信平台系统矿用通信人员定位系统（以下简称定位系统）。该系统与煤矿传统的各类信息系统相比，具有以下特点：表2：定位系统与其他无线技术对比定位系统对讲机 小灵通 泄漏通信 RFID定位 容量极大小 中等 低 大 功能多功能，单一系统即可实现精确人员定位、手机移动通信、瓦斯等实时数据传输、无线图像监控及其他后续业务单一功能单一功能单一功能实时性实时实时 实时 实时 实时 井上/下通不通 通 通 通 互联网有接口无接口 需开发 需开发 需开发 后续开发方便，开发成本低无 繁琐 繁琐 无 性价比高一般 一般 低 一般 目前，市场上已开发出了综合功能的其他系统，然而由于本身所采用的技术不同，定位系统与其相比，具有以下竞争优势：表3： 定位系统与某综合系统对比某综合系统定位系统系统综合系统是是网络覆盖率30%，要想提高覆盖率需要不断增加分站，成本高80%以上，可轻松实现井下大范围覆盖分站（基站）体积大，重；隔爆型，断电后不能继续工作小而轻，便于移动（无线通信，可移动）；本安型，断电情况下可继续工作2小时以上，为救援提供宝贵的位置等信息。定位仪（识别卡/标识卡）（1）RFID定位技术，只能知道井下人员在某一区域内，不知道具体的点，没有定位精度可言。若要提高精度，需要十分密集地布置分站，系统不仅变得十分庞大而且成本大大增加，不可取（2）无报警功能（1）场强式定位技术，可精确定位，知道网络覆盖区内人员所在的任何一点的位置。分站布置间距500米（无线通信距离500米），定位精度15米（2）有报警功能，发生险情时可发出报警信号，同时也可解手报警信号，为人员在第一时间逃生提供前提接口需开发有接口，采用标准化的接口，可连接瓦斯等各类传感器的数据综上，定位系统具有以下竞争优势：（1）单一系统就能够支持多种业务应用，特别是井下应用，包括：井下精确人员定位、无线手机电话、实时数据传输、图像传输等，可以满足煤矿现在和未来一个时期的大部分通信需求，大大节省了设备购买成本以及维护成本，降低了系统全寿命周期费用，提高了企业的管理效率。（2）系统同时还提供了丰富的接口，使得各类信息设施可灵活方便地接入，可连接如地面固定电话、办公自动化网络、工业现场总线、现有模拟图像系统、人力资源数据库系统等，使煤矿原有的各类系统都可以方便地接入统一的传输平台，充分利用现有资源，保护用户投资。（3）系统不仅能够满足煤矿（和其它矿山）企业多业务接入的需求，而且具有安全性，借助工业环网和新型路由功能，其网络结构具有相当的抗灾能力，确保足够的可靠性来进行容灾保护。（4）无线覆盖技术使煤矿井下采用移动通信设备，提供了高效与便捷的通信方式。通过在矿井巷道内建设以提高生产安全为目标的通信基础设施，全面提高煤矿井上井下的安全生产通信技术水平。定位系统能够为全面实现在井上监控中心（调度室）即可对井下所有人员、设备、环境进行实时的状态监测、精确定位（精度可达15米左右，在国际上也属于领先水平）提供宽带通信保障，将首次实现管理人员随时随地了解井下第一时间的各种信息，为紧急情况处理、应急预案制订和综合科学决策等打下基础。这个新型的通信基础网络的铺设，将使管理人员即使是在外地出差，也可以通过国家公共电信网、国家煤矿通信广域专网和电脑手机等网络和设备查看煤矿的井下生产状况。所有的安全生产数据，包括瓦斯读数、井下人员位置、温度、风速、图像和电话录音等各种信息，都可以被管理人员实时检查。所有这些信息也可以通过国家建设的宽带光纤网络传送到国家安全生产监督总局的控制中心。甚至可以传到任意一级政府管理部门及相关领导的办公桌上，从技术角度讲，国务院总理拿起电话直接拨通某个井下瓦（斯）检（测）队长的无线手机，在该系统上可以方便地实现。安全生产管理进入用事实说话，用数据说话的时代。1.3 基本原理1.3.1系统应用原理说明 首先在井下需要进行人员跟踪的区域和巷道中根据现场具体需要放置一定数量的矿用本安型分站（此分站为多功能通信分站，同属于矿用人员定位系统和矿用无线通信系统。该分站具有通信基站和网络交换机的双重功能，使煤矿井下再使用交换机和中继器，同时线路的布设中也大量减少了光缆的使用）。典型情况下每隔500米放一台分站，可保证网络覆盖范围内的人员精确定位和手机移动通话。在条件好的巷道内，其无线通信距离大于1千米，此时可把两分站的距离拉大，而在条件十分恶劣的地区，可适当缩短分站之间的距离，使两分站的通信距离与通信状况调整到最佳状态。然后为需要进行人员跟踪定位的下井人员佩带一矿用本安型定位仪（识别卡），当井下人员进入井下以后，只要在井下网络覆盖范围内，在任何时刻任意一点，分站都可以感应到信号，并上传到信息工作站，经过软件处理，得出各具体信息（如：是谁，在哪个位置，具体时间），同时可把它动态显示（实时）在监控中心的大屏幕或电脑上，并作好备份。井上人员可随时了解井下人员的状态。一旦井下发生突发情况，井下人员可通过所携带的定位仪（识别卡）发出警报。井下人员只要按定位仪上的报警按钮即可发出报警。在井上监控室的动态显示界面会立即弹出红色报警信号（图1）。图1：人员报警信号井下人员所携带的定位仪也可接收信息，一旦发生险情，井上调度室可向井下所有人员发出遇警信号，为井下人员第一时间逃离提供重要前提。管理者可随时观看大屏幕或电脑上的井下人员及设备活动情况，并可查看任意区域、任何班组/个人的信息状况，并可进行报表打印，历史数据查询，为管理带来极大的方便。接入手机移动通话和数据传输等时原理同人员定位，但只需要增加相应的设备（如矿用手机和瓦斯传感器），就可方便实现响应功能，所有这些设备及功能共用一个网络，为用户节约了大量的资金。1.3.2 系统应用原理图图2：定位系统系统图第二章 用户需求分析2.1 基本需求描述经过多年的建设，目前国有大中型煤矿在技术装备水平上都有了较大的提高，建立起多套适合煤矿需求的信息系统。但由于历史的原因和传统技术水平的限制，各系统在设计施工时“各自为政”，只能分别完成部分通信功能，通信线路需反复投资、多重建设，造成线路管理维护的工作量很大，而且各系统分立，总体的可靠性也不高。更重要的是，由于各系统的信息不能互通，使信息资源无法得到有效利用。 随着光纤、无线、IP等各类通信技术的广泛普及，煤矿（和其它矿山）企业对通信服务内容和质量的要求日益增高。归纳起来，有四项重要具体应用技术亟待解决：（1）定位：井下人员高精度定位技术和设备；（2）实时数据：全巷道特别是掘进和开采工作面瓦斯监测、实时数据传输和实时报警设备；（3）移动语音：井下移动电话通信技术和设备；（4）图像：井下无线/移动式摄像技术和设备。2.2系统技术实现分析在井下需要进行人员跟踪的区域和巷道中根据现场具体需要放置一定数量的矿用本安型分站（此分站为多功能通信分站，具有通信分站和网络交换机的双重功能，使煤矿井下不再使用交换机和中继器，同时线路的布设中也大量减少了光缆的使用）。典型情况下每隔500米放一个分站，可保证网络覆盖区的人员精确定位。在条件好的巷道内，其无线通信距离高达1千米，而在条件十分恶劣的地区。可适当调整分站之间的距离，使两分站的通信距离与通信状况调整到最佳状态。2.2.1 人员定位系统在上述基础之上，为需要进行人员跟踪定位的下井人员佩带一个矿用本安型识别卡（定位仪），当井下人员进入井下以后，只要在井下分站覆盖范围内，在任何时刻任意一点，分站就可以感应到信号，并上传到信息工作站，经过软件处理，得出各具体信息（如：是谁，在哪个位置，具体时间），同时可把它动态显示（实时）在控制中心的大屏幕或电脑上，并作好备份。井上人员可随时了解井下人员的状态。一旦井下发生突发情况，井下人员只要按定位仪上的报警按钮即可发出报警，在井上监控室的动态显示界面会立即弹出红色报警界面。定位仪也可接受信息，一旦发生险情，井上调度室可向井下所有人员发出遇警信号，为井下人员第一时间逃离提供重要前提。管理者可随时观看大屏幕或电脑上的井下人员及设备活动情况，并可查看任意区域、任何班组/个人的信息状况，并可进行报表打印，历史数据查询，为管理带来极大的方便。2.2.2 手机通信系统 实现方法同 2.2.1，只需要为必要人员配矿用本安型手机即可。2.2.3 瓦斯等数据传输系统提供丰富的接口，可方便地接入各类传感器。实现原理同2.2.1。2.2.4 无线视频监控（待开发）在需要监控的地方安装专用的摄像头（可移动）即可。实现原理同2.2.1。第三章 总体设计3.1系统设计依据AQ62102007 煤矿井下作业人员管理系统通用技术条件MT772-1998煤矿监控系统主要性能测试方法GB 3836.1-2000 爆炸性气体环境用电气设备 第1部分：通用要求GB 3836.4-2000 爆炸性气体环境用电气设备 第4部分：本质安全型 “ i ”GB 9813-1988 微型数字计算机通用技术条件MT 209-90煤矿通信、检测、控制用电工电子产品 通用技术要求MT 210-90煤矿通信、检测、控制用电工电子产品 基本试验方法MT/T286-1992 煤矿通信、自动化产品型号编制方法和管理办法MT / T 8992000 煤矿用信息传输装置MT/T 1004-2006 煤矿安全生产监控系统通用技术条件MT/T1008-2006 煤矿安全生产监控系统软件通用技术条件AQ1048-2007 煤矿井下作业人员管理系统使用与管理规范GB9969.1工业产品使用说明书总则GB 191 包装储运图表标志AQ1043-2007 矿用产品安全标志标识3.2 系统设计功能3.2.1人员定位系统（1）实现井下坑道作业面工作人员的精确定位，及时准确的提供井下人员的数量、位置、分布情况和每个人员任意时刻所在的位置及各时间段的活动轨迹，为事故处理和救援工作提供可靠的数据依据，保证抢险救灾和安全救护工作的高效运作。（2）提供直观的巷道图，可随时方便的观察井下人员的分布情况和系统设备的工作状态。同时，以简便快速的数据处理和查询手段提高协助救援工作的效率。（3）矿井移动目标实时监视和屏幕显示：系统程序通过监控机屏幕显示巷道和通信分站示意图，显示通信分站周围移动目标的相关信息。a）显示各通信分站在巷道内的分布情况以及各通信分站的状态；b）显示大巷内各人员编号及其当前所在位置；c）显示各作业面人员分布表；（4）实现各部门工作人员考勤功能，能够出具各部门及个人的各种综合、明细考勤报表，为管理层对生产部门及个人的工作考核提供依据。（5）实现井下定点考勤功能，可以帮助监督特殊部门工作人员是否在规定时间到规定地点工作，以达到强化井下作业管理的目的。（6）信息存储和历史数据回放：系统具有数据存储和回放功能。系统可存储1周人员分布情况。调度员可随时回放这该时间段内任一时段的人员分布情况，以便为事故分析提供依据。（7）突发情况报警功能，井下人员遇到突发情况（如火灾、瓦斯爆炸、冒顶、透水等）可通过矿用本安型定位仪（识别卡/标识卡）上的报警按钮进行报警。（8）发出报警信息功能，井上人员一旦知道有险情发生，可立即通知井下所有人员（只要他们都带有定位仪（识别卡），为逃生提供宝贵时间。（9）异常数据自动报警功能，如限制区域和下井时间超长报警。（10）人机对话：用人机对话方式调用各种菜单，并按菜单和输入提示选择功能。（11）自诊断：检测网络上的通信分站工作是否正常。（12）打印：可根据要求打印历史记录。3.2.2 无线通信系统（1）手机移动通话（井下与井下，井下与井上）（2）瓦斯等各类数据的传输（3）无线视频监控（待开发）3.3 系统设计原则定位系统在开发过程中综合考虑了以下基本原则：3.3.1系统安全性这里面包括两层涵义，首先，整个系统中的所有新设计的电器设备均按照国标GB3836中关于本质安全（防爆型式Exi）的要求进行设计，充分考虑了煤矿使用的安全性问题。软件安全性方面，系统部分借鉴参考了欧洲安全软件的标准（EN61508-2002）。其次，系统采用工业级的网络防护技术，解决外部的黑客入侵带来的网络安全性问题。3.3.2灵活性系统大量采用成熟的网络通信协议、软硬件和有线/无线传输技术，对使用条件要求较低，便于调整和弹性配置，易于扩展。系统的灵活性还表现在可以采用分级的网络和业务应用管理模式（业务与承载的分离）。这相对于任何传统的系统都是一个巨大的变化。网络和业务应用的分级管理意味着政府监管部门可以从远程直接监控网络本身，也可以直接监控或者介入煤矿基础网络（包括井下基础网络）上的任何应用。这为建立全国一盘棋的安全生产管理系统奠定了基础。这一特点还为网络远程运行和维护打下了技术基础。包括参加安全生产监督检测的过程，一套远程系统可以同时监管多个煤矿网络。这样一来，将有可能极大地减少事故，甚至杜绝某些因为人员疏忽造成的事故和损失。3.3.3业务安全性定位系统按照本质安全型设计，事故状态下系统不用闭锁而是继续工作，设备选用带UPS不间断电源的防爆电源设备，在断电情况下仍可工作2小时以上，从而极大地保证了整个通信系统平台上所有业务应用维持运行，为了解现场状态提供支持，更为应急救援提高了成功率。3.3.4技术先进性定位系统广泛地采用国际国内最新的无线宽带网络技术、无线语音通信和软交换技术、高速图象处理及数字传输、先进移动定位等技术，建设一个具有现代化综合通信能力的技术领先的煤矿（矿山）通信平台。3.3.5设备可靠性定位系统软硬件产品、设备均采用模块化设计和成熟技术产品，严格按照相关国际国内标准开发生产，保证可靠性。3.3.6投资经济性定位系统满足煤矿现在和未来一个时期内的大部分通信需求，一套系统既可以取代目前大部分单一功能的系统或者与之形成备份系统，使煤矿安全生产通信设施综合成本和全寿命周期费用大大降低。也可以灵活配置，与现有系统共存和联网运行，从而极大地降低了运营维护成本。第四章 系统构成矿用通信人员定位系统由网络通信平台和软件应用两大部分组成。网络通信平台的关键部分在井下，由井下骨干传输网络/链路和井下无线覆盖网络构成，井上可以连接办公自动化网络、长途专用光纤通信线路、互联网或公众电信网等。井下骨干传输网络/链路设计成兼容多种物理媒介，主要由井下光纤工业环网接口（含控制器）、防爆井下光纤网络交换机、井下无线基站/路由器/分站等设备构成，与井上调度中心通过传输接口连接（AQ6210）。井下无线覆盖网络采用无线局域网（WiFi）和无线个域网（ZigBee）技术构建。整个系统建立在以IP包交换为主的基础之上，网络具有方便扩展，应用开发成熟的特点。软件应用平台包括一个后台呼叫中心及调度系统模块、基于地理信息系统（GIS）的显示模块、报警处理模块、数据存储和统计分析模块、视频和定位数据库子系统（DataBase/DataWarehouse）、以及网络管理子系统（NMS）等。后台呼叫中心/调度模块可以配置与外网的接口。在定位系统支持下，井上调度室值班调度员除了将直观地观察到所有井下人员和便携式瓦斯检测仪的实时位置和检测数据外，还可以与井下携带手机的人员方便地通话。软件平台将处理实时人员报警或瓦斯检测自动报警，将报警信息按照预先设置好的处理方法做分发、转呼、警报、通知等操作，比如呼叫红色值班电话、短信通知相关人员、甚至直接触发警笛等，并可以将信息与国家或地方应急指挥中心的应急救援系统共享。4.1 网络通信平台4.1.1设备简介（1）矿用本安型读卡分站：防爆标志为ExibI。本产品为直流供电，可汇集到矿井下以太网的无线数据传输、转接和路由设备。设备具有宽带通信和窄带通信功能，并包括3个光信号接口和一个天线接口。（2）矿用本安型定位仪：防爆标志为ExibI。本产品为可充电锂离子电池供电，携带方便，可直接扣在井下人员的腰带上。通过与分站的通信，由定位算法得出定位仪的位置信息，再由光纤主干网把位置信息上传至地面的上位机。（3）矿用本安型手机：防爆标志为ExibI。本产品采用锂聚合物电池，手机轻巧，携带方便。（4）隔爆兼本安型不间断电源箱：防爆标志为ExdibI。适用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的环境中向矿用本安型设备供电。其后备电池可保证在交流电停电情况下，分站可连续工作4小时以上。（5）光网络交换机：提供8个光网络接口，为井上地面用设备。（6）系统主机：含有系统应用软件。（7）避雷器：系统在中心站机房交流220V供电进线处接有EPRJ45避雷器。4.1.2 系统构成示意图和主要技术指标系统硬件由地面设备和井下设备两部分组成。（1）地面设备主要有高端商用计算机（主机、备用机各一台）、打印机、普通电话机、UPS电源、网络设备、数据传输接口等组成。（2）井下部分由矿用本安型通信分站、矿用本安型定位仪、矿用本安型手机、矿用摄像头、隔爆兼本安型不间断电源箱等组成。硬件系统连接示意图如下：图3系统连接示意图4.1.3 系统主要设备功能及技术指标 （1）矿用本安型分站矿用本安型分站是一种多功能无线通信分站（基站），可综合用于识别人员佩带的无线定位仪和手机移动通信。安装于巷道中需要通信的地点。矿用本安型分站具有通信分站（基站）和网络交换机的双重功能，使煤矿综合通信系统（包括人员定位，手机移动通信，瓦斯等数据传输，无线视频监控）只需要一个综合的通信分站，不再使用交换机和中继器，同时线路的布设中也大量减少了光缆的使用。整个系统不仅简洁、可靠性高，便于安装和维护，更为用户节约了大量的资金。矿用本安型分站的优势：a）多功能：具有通信分站（基站）和网络交换机的双重功能，不仅可用于矿用人员定位系统，还可用于通信系统和其他业务系统。b）大范围内同时快速、可靠的识别许多矿用本安型定位仪，并具有微功率、识别率高、高抗干扰性、稳定可靠等优点。而且结构设计合理、体积小巧，轻便，非常便于安装和维护。c）传输距离远：有线传输距离10千米以上，无线通信输距离500米（典型值）。d）可移动性：分站无线通信方式提供了高度的便捷性，使设备可根据实际情况移动。一旦某一区域不再需要使用，如采掘面的煤炭挖完，可把该区域内的分站移到其他需要的地方或者回收上来备用。主要技术指标 工作电压：DC 15V； 工作电流：0.95A； 分站与定位仪通信 接收灵敏度：-75dBm； 无线通信距离：500米； 容量:1千个定位仪。 分站与分站、分站与手机通信 o 无线频段： 2.4GMHz；o 有线：单模光纤； o 通信协议：以太网量：3个以太网光信号接口 分站与手机通信 o 无线频段： 2.4GMHz；o 通信协议；以太网； o 工作频段：2.4GMHz o 接收灵敏度：-75dBm；o 无线通信距离：500米 有线光信号接口 o 接口数量：3个以太网光信号接口； o 传输方式：以太网； o 最大传输距离：10km； 存储时间：分站存储数据时间应不小于2 小时。（2）矿用本安型定位仪（识别卡/标识卡）矿用本安型定位仪是一款多功能的无线定位的终端设备，由矿工下井时随身佩带，也可安装在设备上，以了解设备的运作情况。该定位仪采用本安设计，其特点如下：a）自动、实时、精确定位：佩带该定位仪的工人/设备只要在网络覆盖范围内，系统自动对定位仪进行定位，可知道井下人员/设备在任意时刻的具体位置（精确位置）。b）兼报警功能：携带定位仪的工人可通过定位仪上的报警按钮进行报警，并且该定位仪不仅可发送报警信号，也可接收来自调度室（监控中心）的报警通告，确保事故发生时井下人员在第一时间内逃生。c）多个定位仪可同时被检测，并具有无线微功率、稳定可靠等优点，同时体积小便于携带和安置。主要技术指标 工作电压：DC 3.7V； 发射电流90mA； 激活电流40mA； 待机电流0.8mA； 报警工作电流100mA； 报警工作次数1次/天； 图5矿用本安型定位仪 报警工作时间：20秒； 工作频段： 2.4GHz； 接收灵敏度：-75dBm； 无线通信距离：500 米； 电池工作时间：使用可充电电池，充满电后工作时间不小于7天。 电池参数： o 名称：锂聚合物电池 o 规格：3.7V/450mAh； o 使用寿命：500次充电。（3）矿用本安型手机矿用本安型手机是专门为煤矿井下通信系统使用而设计的无线通话终端设备。该手机具有便捷、可移动性、使用方便。主要技术指标 工作电压：DC 3.7V； 手机最大工作电流：400mA； 手机待机电流100mA 工作频段： 2.4GHz； 工作协议：无线以太网； 接受灵敏度：-75dBm； 无线通信距离：500米； 振铃响度：大于70dB； 电池参数o 名称：锂聚合物电池 o 规格：3.7V/450mAh； o 充电时间：一般48小时o 电池寿命：500次充电。4.2 软件应用平台系统是专门为煤矿（矿山）行业用户研制的综合信息通信网络平台系统。整个平台系统采用光纤（含工业环网）、无线网络、TCP/IP协议栈、地理信息系统等技术综合设计而成，包括一个网络通信平台子系统、一个软件应用平台子系统和四个主要业务应用子系统（如图3）。这四个业务应用子系统是：（1）实时人员定位子系统矿用人员定位系统（2）电话语音交换（呼叫中心）子系统矿用无线通信系统（3）实时数据传输子系统（4）实时图像视频子系统（待完成）在此基础之上，可以拓展或派生出其它各种应用系统，如：a)结合人员定位系统与企业人力资源数据库可以设计考勤管理系统；b)利用实时数据传输子系统与便携式瓦斯检测仪结合可以设计出实时瓦斯数据和报警系统；c)其它如井下会议电话系统、瓦斯数据统计和分析系统、决策支持和应急预案管理系统、应急通信系统、远程监控系统等等。4.2.1矿用人员定位系统一旦煤矿发生事故，准确确定井下人员所在位置，成为施救能否成功的难点和关键点。定位系统采用无线射频技术、数据处理技术、数据通讯技术和地理信息系统，可提供丰富的数据、图形信息，能从地面实时监测井下人员、设备当前位置、行走路径，统计井下人员数量和分布情况，按照煤矿的实际情况提供考勤功能，一旦矿井发生透水、坍塌或火灾等突发事故，可根据人员分布情况提供最佳的逃生路线，并可快速检索井下人员的最后时刻位置，给救援人员提供相应信息，为营救争取宝贵时间。图7 矿用人员定位系统功能界面矿用人员定位系统由井下无线定位仪、无线定位分站（基站）和井上调度室定位数据处理软件组成。为了方便用户安装使用，降低总成本，系统的井下定位仪采用了低功耗无线电技术，在定位仪中使用长寿命可充电电池，保证任何抗灾情况下有与系统相匹配的使用寿命并达到安全标准（AQ6210-2007）的要求。考虑到我国大中型煤矿每班下井人员总数可达上千人，人员定位系统的配置容量保证了在绝大多数情况下，每个定位节点都具有对其周围分布的全部人员进行定位的能力。矿用人员定位系统部分功能界面如下：（1）系统主界面图8 系统主界面（2）系统登陆：提供用户权限管理及访问日志。图9 系统登录界面（3）用户管理图形界面在用户管理列表中，对系统现有的用户，以及用户的权限都显示在列表中。1） 增加用户2） 删除用户3） 修改用户密码4） 系统帮助选择系统帮助，程序会弹出以上的帮助界面，用户可以根据文档内容，查找相关帮助信息。图10 系统帮助（4）地图导航地图导航是基于标准GIS地理信息系统以直观的地图方式展现工作现场及人员所处地理位置为用户提供导航及监控功能。地图导航位于系统窗口中部，可展现出人员在工作环境中的位置，并根据用户选择查看的详细人员情况。图11 地图导航1）点取信息在地图上会有井下人员、基站等设备，要查看人员、设备的信息，就可以通过此操作，来获得井下人员、基站的信息。 图12 点取信息 2）框选人员单击“实时查询”-“框选人员”，在地图上拖拉出一个虚框，将矩形虚框中的人员选定，选定后的人员在“快速操作面板”上列出（如图12）。图13 框选人员3）框选区域单击“实时查询”-“框选区域”，在地图上拖拉出一个虚框，将矩形虚框中的基站选定，选定后的基站，会加亮显示。由于各基站分布的位置不同，在地图中，“红色”基站代表“限制区域”，“黄色”基站代表“重点区域”，“绿色”基站代表“普通区域”。图14 框选区域（4）目录树导航目录树导航提供基于地图、位置和部门的层级关系的导航功能。目录树导航位于系统窗口的左边导航条中部，以目录树形式检索人员，实现模糊检索。1）地图目录树以地图信息构建目录树，用户可以通过加载某一张地图来实现监控当前地图区域人员情况。地图检索页鼠标右键加载地图地图导航区域图15 目录树导航2）位置目录树以位置信息构建目录树，用户可以通过目录树选择某一区域或某一具体位置，从而找到相关区域的人员来实现导航。位置检索页位置导航区域图16 位置目录树3）部门目录树以人员部门信息构建目录树。用户可以选择某一部门、部门内具体人员或人员携带的设备，从而实现导航。部门导航区域部门检索页图17 部门目录树（5）人员设备管理人员设备管理提供对组织机构下添加和维护该机构下所属的人员的功能。图18 人员管理界面（6）地图管理地图管理只有admin管理员能进行操作，通过地图编辑进行管理。（7）报警监控报警监控是为用户提供井下及时警报消息功能，如井下人员报警及弹出此窗口并显示报警类型、内容、时间，同时播放警报声音。图19 人员报警信息界面（8）历史回顾播放通过查询出历史数据后，可通过历史踪迹播放条，来显示历史人员的行动信息。图20 历史数据查询（9）报表查询1）井下人员查询系统可以按照部门、地域、时间、分站、人员等分类进行查询、显示、打印。图21 报表查询2）出入井时刻记录、查询和打印对携卡人员（包括特种人员）出入井时刻，出入重点区域时刻、出入限制区域时刻都能够进行记录、查询和打印。并能够对携卡人员（包括特种人员）的活动路线进行显示、记录、查询和打印。图22 出入井时刻查询3）出入重点区域记录、查询和打印图23 出入重点区域记录、查询和打印4）出入限制区域记录、查询和打印图24 出入限制区域记录、查询和打印5）全部报警记录、查询、打印图25 全部报警记录、查询、打印6）存储和查询系统能够存储以下内容： 出入井时刻 出入重点区域时刻 出入限制区域时刻 进入分站识别区域时刻 出入巷道分支时刻及方向 超员总数、起止时刻及人员 超员人数总数、起止时刻及人员 工作异常人数总数、起止时刻及人员 卡号、姓名、身份证号、出生年月、职务或工种、所在区队班组、主要工作地点等系统能够按照以下方式查询： 人员 时间 地域 识别区 超时报警 超员报警 限制区域报警 工作异常报警 人员分类 部门 工种系统所有的数据包括历史数据和实时数据等存储内容都采用多机备份及权限管理的方式杜绝人工修改。分站具有数据存储功能，可以在系统通信终端情况下存储识别卡的卡号和时刻直到系统通信恢复正常时将数据上传至中心站。4.2.2矿用无线通信系统手机无线通信系统采用VOIP软交换技术，可实现数据、语音、移动业务的无缝融合，支持复杂网络环境下的多点平滑组网，所有节点的交换机采用统一编号计划，节点间呼叫可直拨分机号完成，支持井下专用防爆宽带手机（WiFi手机）的漫游，同时支持上行到NGN（下一代网络）的接入方式，在SIP协议支持下可开发出电话会议、多方通话、对讲、短消息等服务，可开发出调度功能。图26 无线手机通信系统应用图主要特点：（1）语音与数据合一；（2）支持多点平滑组网和漫游；（3）低成本、高灵活性；（4）综合业务能力 提供IVR（电脑话务员）、话务台、语音邮箱等增值业务运用，支持大容量会议、呼叫中心等业务。4.2.3 实时数据传输子系统数据传输子系统由各类煤矿监测监控系统常用的标准接口转换设备和专门的数据转发装置组成，包括RS485/232、无线以太网、工业现场总线等，在调度室和控制中心可与煤矿原有系统保留连接接口。配合相应的专用气体检测仪，能够提供对瓦斯数据的实时移动监测和传输。与传统通信装置不同的是，系统中的实时