人员定位系统方案.doc

大水头煤矿人员跟踪定位系统设计大水头煤矿人员跟踪定位系统设计 编 制： 生 产 部: 通 防 部： 安 检 室： 通防副总： 安全副总： 安全矿长： 总工程师： 矿 长： 编制单位：生产技术部 编制日期：2011 年 5 月 12 日 大水头煤矿人员跟踪定位系统设计方案 - 1 大水头煤矿人员跟踪定位系统大水头煤矿人员跟踪定位系统设计设计 二一一年五月十七日 大水头煤矿人员跟踪定位系统设计方案 - 2 目目 录录 第一章第一章 矿井概况矿井概况.3 第二章第二章 系统概述系统概述.3 第三章第三章 系统组成系统组成.6 第四章第四章 主要功能主要功能.11 第五章第五章 主要技术指标主要技术指标.14 第六章第六章 人员安全监测系统分站布置人员安全监测系统分站布置15 大水头煤矿人员跟踪定位系统设计方案 - 3 第一章第一章 矿井概况矿井概况 大水头煤矿为靖远煤业集团公司主力生产矿井之一，井田内瓦斯地质构造复杂， 可采煤层（1#）瓦斯含量为 810m3/t，呈现东高西低的特征，瓦斯压力 0.351.48Mpa，煤层透气性系数 1.114.66m2/MPa2d，煤层为可抽煤层。 煤层具有自然发火特征，发火期 36 个月,有最短 21 天发火的历史，为级 自然发火危险程度矿井。煤尘具有爆炸性，爆炸指数 28.4.%。 历年瓦斯等级鉴定为高瓦斯矿井，2007 年矿井瓦斯等级鉴定相对瓦斯涌出量 为 13.2m3/td-1，绝对瓦斯涌出量 46.73m3/min。 矿井为两翼对角抽出式通风。北风井配备 2 台 FBDZ-8-N24D 对旋轴流式主扇， 东风井配备 2 台 BD-8-23 对旋轴流式主扇。目前主扇总排风量 7346m3/min， 通风负压 2560Pa，等积孔 1.75 m2，矿井有效风量率 87.9%。 第二章第二章 系统概述系统概述 一、一、系统概述系统概述 KJ69N 型矿用人员安全监测系统是由天地（常州）科技有限公司自主研发、国 内首先采用 RFID 技术实现井下人员定位功能的系统。从 2006 年正式在大水头矿安 装、运行，五年以来已在全国各大矿务局、煤矿成功推广运用 800 余套。 煤矿井下地质条件复杂，作业人员流动性大，一旦发生事故，就无法确切知道 他们所处的位置，给救灾工作带来极大的困难。KJ69N 型矿用人员安全监测系统的 功能就在于：让我们能借助它实时了解井下人员及机车的流动情况、了解当前井下 人员的准确数量、统计与考核下井人员的出勤情况。另外，作为下井人员考勤系统， 可以对任一日期或指定日期段、任一指定月份，对下井人员进行下井次数、下井时 间、下井班次等进行分类统计，产生人员考勤的日报表、月报表，便于考核，并能 打印相关报表。可用来规范人员的活动，防止缺岗、串岗、迟到和早退，提高矿井 生产效率，有效防止只考勤不下井或下井不考勤的情况，确保考勤统计数量与井下 作业人员的数量完全一致。 KJ69N 矿用人员安全监测系统符合煤矿安全规程 （2007 年版） 、AQ6210- 2007煤矿井下作业人员位置监测与管理系统通用技术条件和 AQ1048-2007煤 矿井下作业人员管理系统使用与管理规范 ，系统取得 MA 安全证书，产品取得安全 大水头煤矿人员跟踪定位系统设计方案 - 4 标志证书及防爆合格证。 二、技术优势及系统特点二、技术优势及系统特点 1 1、技术优势、技术优势 a) 天地（常州）自动化股份有限公司（煤炭科学研究总院常州自动化研究院） 是专业从事煤矿自动化和通信技术、产品的开发单位，是煤炭工业煤矿安全仪器仪 表装备的定点生产单位。 b) KJ69N 型矿用人员安全监测系统是我公司耗时五年、自主研发、国内首先 采用 RFID 技术实现井下人员定位功能的系统。 c) 已在全国各矿务局、矿推广运用 800 余套，深受广大用户的好评。经过 5 年的实践证明，产品质量稳定、安全、可靠。 d) KJ69N 型矿用人员安全监测系统，售后服务良好，我公司在全国各省设有 专门的产品售后服务点，确保做到 24 小时服务响应。 e) KJ69N 型矿用人员安全监测系统是国内唯一获得国家安全生产监督管理局、 国家煤矿安全监督局“安全生产科技成果奖”证书的产品。 迄今为止已取得以下奖项： 20032003 年度被评为年度被评为“煤炭工业十大科技成果煤炭工业十大科技成果” 20042004 年度获得国家安全生产监督管理局和国家煤矿安全监察局颁发的年度获得国家安全生产监督管理局和国家煤矿安全监察局颁发的 “安全安全 生产科技成果奖生产科技成果奖”二等奖二等奖 20052005 年获年获“九五九五” 、 “十五十五”煤炭工业优秀科技成果奖煤炭工业优秀科技成果奖 20062006 年获得煤炭工业协会颁发的年获得煤炭工业协会颁发的“科技进步二等奖科技进步二等奖” 1.11.1 系统特点系统特点 a)a) 被测目标被测目标“无负担无负担” 被测人员通过检测点无需主动进行任何操作。 b)b) 通行方式无限制通行方式无限制 对被测人员经过检测点的通行方式没有限制，允许多人以“鱼贯而入” 、 “成组 成群”的方式通过检测点，不影响井下人员的正常通行和正常作业。 c)c) 结构简单，配置灵活结构简单，配置灵活 可根据具体需要及投资情况灵活设置井下无线数据监测站。监测站设置得越多， 则划分的人员定位区域越多，人员定位的空间范围越准确。 d)d) 节省资源节省资源 可以在人员监测系统网络中加设环境参数、工矿等其它类型的传感器，构成多 大水头煤矿人员跟踪定位系统设计方案 - 5 功能的综合监测系统。 e)e) 一站多点一站多点, ,节省投入节省投入 每个无线接收站(读卡器)可连接 2-8 个无线接收头,可满足井下丁字巷、十字 巷、井口等复杂路况的安装要求,减少投入,增加系统可靠性。 f)f) 系统自维护系统自维护 系统可实时监测在用无线编码发射器的供电情况，无线接收器的通信情况及数 据监测站的供电状态。 g)g) 安装简便安装简便 无线编码发射器设计美观、实用，安装方式采用国家专利。和矿灯完全结合在 一起，不额外增加携带人员的负担，可有效防止一人携带多卡下井的情况发生。 1.21.2 设计原则设计原则 KJ69N 矿用人员安全监测系统整体方案设计遵循以下设计原则： a)a)先进性、成熟性先进性、成熟性 使用先进、成熟、实用和具有良好发展前景的技术，使得整个系统既能满足当 前的需求，又能适应未来的发展。 b)b)可靠性可靠性、安全性、安全性 对于安装的监控主机、分站、接收器、发射器与布线系统，必须能适应严格的 工作环境，特别考虑要适应煤矿井下高温、高湿、瓦斯的客观环境，以确保系统稳 定。 实时监控的不间断性决定了在设计中必须考虑提高系统运行的可靠性。因此， 在硬件选型、线路、支撑环境及结构上都必须高质量。同时，采用先进的防火墙技 术保证系统的安全。 c)c)易操作性易操作性 易于使用的图形人机界面功能，提供信息共享与交流、信息资源查询与检索等 有效工具。 d)d)实时性实时性 分站接收的信息和监控主机显示必须快速反映，充分配合实时性的需求。 e)e)完整性完整性 提供与各种外界系统的通信功能，确保信息的完整性并充分利用在整体系统的 运作上。 F)F)可查询性可查询性 大水头煤矿人员跟踪定位系统设计方案 - 6 提供易于使用的数据库功能，让使用者能随时查询信息及制作所需的报表。 g)g)互联性和可扩展性互联性和可扩展性 充分考虑将来需求的空间，所提供的系统平台与技术将充分配合未来功能及扩 充项目的需求，以避免将来重复的投资。标准化、结构化、模块化的设计思想贯彻 始终，奠定了系统开放性、可扩展性、可维护性、可靠性和经济性的基础。 h)h)经济性经济性 在一定的资金资源下，尽可能有效地利用资金，以适当的投入，建立一个尽可 能高水平的、完善的监测系统。所有设备的选型配置和采购订货，坚持性能价格比 最优的原则，同时兼顾供货商的资信度和维修服务能力。 1.31.3 设计标准设计标准 GB3836.12000 爆炸性气体环境用电气设备 第 1 部分：通用要求 GB3836.22000 爆炸性气体环境用电气设备 第 2 部分：隔爆型“d” GB 3836.3-2000 爆炸性气体环境用电气设备 第 3 部分：增安型“e” GB3836.42000 爆炸性气体环境用电气设备 第 4 部分：本质安全型 “i” GB/T98132000 微型计算机通用规范 GB/T2887-2000 电子计算机场地通用规范 AQ6201-2006 煤矿安全监控系统通用技术要求 AQ6210-2007 煤矿井下作业人员位置监测与管理系统通用技术条件 AQ1048-2007 煤矿井下作业人员管理系统使用与管理规范 MT20990 煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求 MT21090 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/T7721998 煤矿监控系统主要性能测试方法 MT/T8991999 煤矿用信息传输装置通用技术条件 MT/T 1005-2006 矿用分站 MT/T 1007-2006 矿用信息传输接口 MT/T 1008-2006 煤矿安全生产监控系统软件通用技术要求 第三章第三章 系统组成系统组成 大水头煤矿人员跟踪定位系统设计方案 - 7 KJ69N 型矿用人员安全监测系统由地面中心站、无线编码发射器、无线数据监 测站、无线接收器及矿用兼本安不间断电源箱、煤矿用通信电缆等辅助设备组成。 系统传输方式采用主干网络都采用矿用电缆或光缆传输。在地面监控室使用传 输接口或光端机将井下数据传输到地面，系统巡检周期不大于 30S。节省资源， KJ69N 人员监测系统网络可以在原有的 KJ95N 安全生产监测系统共网复用，构成多 功能的综合监测系统，地面设备和主干线缆不需用户重复投资，节省用户成本，方 便维护，也可以单独使用。 系统组成如下图所示： 1 1、地面中心站、地面中心站 主机选用 P4 工业计算机两台，采用双机热备。( (操作系统 Windows 2000/XP。 主机通过 RS232 接口与 KJJ14A 型地面传输接口箱连接，和设在井下的各监测站进 行通信。中心站配置一台打印机，打印有关报表和资料。中心站具有网络浏览功能 及信息上传功能。系统能够对数据进行实时备份和具备灾难恢复功能，能够备份保 存一年历史资料,能实时监测识别卡和定位分站故障。 2 2、无线编码发射器、无线编码发射器 我公司生产的无线编码发射器采用先进的 RFID 射频识别技术，安装方式多样， 与 KJF80 型无线数据监测站配套，可完成对井下人员及机车等动目标的位置监测功 大水头煤矿人员跟踪定位系统设计方案 - 8 能。该产品为矿用本质安全型，适用于煤矿井下有瓦斯、煤尘爆炸危险的环境。系 统中最多可容纳 8192 个发射器，编码固化不重码。 无线编码发射器绿色指示灯闪亮时，表示正常工作；当无线编码发射器红色指 示灯开始闪亮时,表示无线编码发射器的电池电量不足,需及时(十天之内)更换电池， 否则十天后无线编码发射器将自动停止工作，同时监控主机会发出无线编码器缺电 显示报警。 KGE37B 自带电池，该无线编码发射器安装在矿灯绳上（靠近灯盒处） 已申请专利，和矿灯完全结合在一起，此安装方式为最佳方式，可有效 防止一人携带多卡下井的情况发生。 供电电源：由 CR2477 扣式电池供电，一个电池可至少工作一年 以上；（带缺电指示灯显示） 工作频率：24022MHz 或 24102MHz； 外形尺寸：(lbh)mm：673014； 重量：约 30g； 防护等级：IP54； 防爆类型：本质安全型； 3 3、 本安电源本安电源 KDW16AKDW16A 为井下数据监测站供电，其后备电池可保证在交流电停电情况下，数据监测站 可连续工作 4 小时以上。 3.1 使用环境条件： a）环境温度：540； b)空气相对湿度：95%（+25） ； 允许在煤矿井下有瓦斯煤尘爆炸危险、周围无腐蚀性气 体的环境中使用。 3.2 技术参数： 输入：AC127V、220V、380V 或 660V，电压变化范围 75115。 输出：DC15V8%。 备用电源功能： 转换时间：0S 1 电池容量：12V 4.0Ah，2 节 2 大水头煤矿人员跟踪定位系统设计方案 - 9 4 4、专用检测仪、专用检测仪 CFC1CFC1 一般放在灯房内，即可以用来登记临时下井人员，也可以用来检测无线编码 发射器的好坏，能检测识别卡的故障。 5 5、数据监测站、数据监测站 KJF80KJF80 KJF80.1 型监测站处理器是以微处理器为核心的智能化矿用电子设备，结合目 前最先进的无线电通信技术，通过 KJF80.2A 无线接收器对无线编码发射器发出的 无线编码信号进行接收处理，可检测出动目标的位置、编码等信息，并可提供开关 量信号输出和串行数据信号输出，是 KJ69N 型矿用人员安全监测系统的主要组成设 备，完成对动目标的监测功能，该监测站为矿用本质安全型。 KJF80 监测分站在系统传输信道出现故障时可以保存人员轨迹信息，当传输信 道恢复正常时监测分站的信息能传送到监测主机，保证人员信息存储不间断。 数据监测站、接收器实物图 数据监测站模拟接线图 5.1 主要特点： a)采用无线电接收技术，动目标经过监测站时无特定要求； 大水头煤矿人员跟踪定位系统设计方案 - 10 b)采用 CRC 检验，可保证所接收的数据的准确性； c)采用 RS485 接口方式。 5.2 主要功能: a)具有本机初始化和主通讯口（RS485）发送，接收显示功能； b)能接收并贮存上一级计算机的命令； c)根据上一级计算机的命令，采集、处理编码器发出的编码信号，并向上传 输； d)可按上一级计算机的命令发出开关量控制信号； e)能够指示无线电信号的接收和内部发送状态； f)通讯中断（基站与中心站）时，定位基站能正常监测数据，等通讯恢复正 常后，监测分站保存的数据能被监测主机正常接收、处理。 5.3 使用环境条件: a)环境温度：040 b)相对湿度：95% c)大气压力：80106kpa 允许在煤矿有瓦斯爆炸危险，有轻微淋水和溅水，但无剧烈冲击和振动、周 围介质无腐蚀性气体的环境中使用。 5.4 主要技术参数: a)工作电压：15V b)工作电流：KJF80.1 不大于 100mA KJF80.2A 不大于 75mA c)井下无线接收距离：不小于 30m 接口信号: a)开关量输出信号 电压型，负载接拉地流 2mA 时，电压不低于 9V； 触点输出（常开或常闭） b)主通讯接口信号：RS-485 防爆型式：矿用本质安全型。 6 6、防雷工具及措施、防雷工具及措施 大水头煤矿人员跟踪定位系统设计方案 - 11 通讯系统防雷包括由户外引至户内的通讯线路,主要线路包括网络通讯线路、 专线等。对于采用专用通信电缆由户外进入机房的系统需要做防雷保护。同时对电 源也做了防雷措施。 第四章第四章 主要功能主要功能 1 1、实时监测功能、实时监测功能 a） 实时监测当前井下总人数(地面管理人员可以全面、准确掌握井下人员的 数量和分布情况)； b） 实时监测当前井下各区域人数，可将某些重要的区域单独 在一张图上显示出来； c）实时监测当前各部门人员区域分布井下人员统计列表； d )具有实时定位跟踪功能，实时监测当前某些特殊工种或特殊人员下井情况 和所处位置； e ) 可以显示指定人员的移动路线； f ) 可对特定的人员实时跟踪显示； g ) 可根据实际情况，自由组合监测几个区域的人员； 2 2、查询功能、查询功能 a )查询任一指定井下人员在当前或指定时刻所处的区域； b )查询任一指定井下人员当天或指定日期的活动踪迹； c ) 选定某一区域可以获得当前该区域的人员信息； d) 选定某一分站接收探头可以获得经过该分站探头所有的时间信息； e )查看井下各区域人员历史分布曲线； f) 可对特定的人员进行实时跟踪； g) 可查询各区域在过去的每个整点时刻的人数，也可查询各区域在过去的一 个具体时刻的有哪些工作人员，记录其在主要巷道、工作面及各测点的停留时间。 h) 能动态显示井下人员的当班活动模拟轨迹。 3 3、安全保障功能、安全保障功能 a)门禁功能：在井下一些重要峒室、危险场合（如盲巷等）配备 RFID 识别器 和语音站，可有效地阻止非授权人员违章进入，并将违章人员记录在案； 大水头煤矿人员跟踪定位系统设计方案 - 12 b)超时报警功能：人员在井下时间超过给定的时间，自动报警提示并提供相关 人员的名单等信息； c)区域超员报警：特定危险区域超过安全规定人数时，自动报警，可有效地阻 止其他人员继续进入； d) 在发生事故和出现紧急状况时，系统地面管控指挥中心能与应急预案联动， 能显示相应事故应急预案，显示避灾路线；能够快速查询井下灾前各时段全部人员 位置和状态，准确掌握被困人员位置及被困人员的全部信息，为抢险指挥部提供所 需要的图形。 4 4、统计考勤功能、统计考勤功能 a)显示下井人员确切的下井时间和上井时间，统计井下持续时间，并根据工种 （规定足班时间） ，判断不同类别的人员是否足班。 b)日报表统计每天人员下井时间、上井时间、持续时间，注明班次。 c)月统计报表中对每个月下井时间、下井次数（有效次数） 、三班次数等分类 统计，便于考核下井统计。 d)可单独统计考核某些特殊工种、职务人员的下井情况。 下井统计详细信息： 月统计报表： 大水头煤矿人员跟踪定位系统设计方案 - 13 下井统计表-一般统计方式 下井统计表累计有效统计方式 统计方式： 一般统计：按人员下井的实际次数统计，不过滤。 累计有效：按人员下井累计时间（可能几次下井）统计，当累计时间达到规定 要求时用“”代表有效下井，未达到规定时间用“”代表无效下井。 单次有效：以一次下井时间判断是否达到规定时间， “”代表有效下井， “”代表无效下井。 在考勤表中能自动统计班次及不同时间段内下井的次数。 5 5、信息联网功能、信息联网功能 KJ69N 人员定位系统通过局域网能实时同步地看到各种监测信息，可以进行各 大水头煤矿人员跟踪定位系统设计方案 - 14 种查询操作。 a) 工作站模式：服务器装服务器软件，相关部门可通过安装工作站软件浏览 信息。 b) WEB 浏览模式：在有互联网（或局域网）的情况下，通过建立 WEB 服务器， 可以以浏览网页的方式实现信息共享，在客户端无须另加任何软件。 6 6、系统运行状态提示、系统运行状态提示 a) 当系统监测分站出现故障，分站栏显示由绿色变成红色告警； b) 当无线接收器出现故障，提示某分站某接收器无信号； c)当无线编码发射器需要更换电池时，提前提示该发射器缺电（自带电源式发 射器） ； d) 当井下交流供电中断时，系统提示直流供电报警； 7 7、操作权限及操作日志、操作权限及操作日志 不同的用户拥有不同的操作权限，便于系统的维护，每个值班人员拥有自己的 登录名和密码，交接班时可更换用户。 系统中每次修改参数及开出控制等都将登录名、操作项目、操作时间自动记录 在操作日志中，便于规范值班人员的日常操作。当系统出现故障时，可以分析故障 产生的原因。 第五章第五章 主要技术指标主要技术指标 1 1、系统容量：、系统容量： 可连接无线数据监测站 64 个（无线接收器 512 个） ，无线编码发射器 8192 个。 2 2、传输方式：、传输方式： RS485 主从方式。 3 3、同时读卡数量、同时读卡数量 可同时读卡的数量200 卡。 4 4、最大巡检周期、最大巡检周期 系统最大巡检周期30s。 5 5、漏读