矿井人员定位系统新版.ppt

矿井人员定位系统,苏文叔 研究员,主 要 内 容,概述 人员定位系统功能 系统整体结构 系统网络结构 系统无线通讯技术 系统建设 系统技术指标 存在问题及解决方案,概 述,井下人员定位系统 井下人员跟踪系统 井下人员考勤定位系统 井下作业人员管理系统,概 述,人员定位系统建设作用和意义 实时掌握每个人员在井下的位置及活动轨迹 紧急情况下的双向呼叫 实现依据井下作业位置的严格考勤 灾变情况下能根据井下人员位置准确施救 提升企业管理水平,概 述,人员定位系统建设作用和意义 在井下所有人员可能经过的通道中设置一定数量的识别器 具体位置和数量根据现场条件和功能而定 通过网络布线和地面监控中心联网 每个下井人员须携带标识卡,概 述,人员定位系统建设作用和意义 人员入井或接近任何一个识别器 识别器感应信号分站地面监控中心监控 计算机判断并显示该人员信息（人员、位 置、 途径） 管理人员点击井下某一区域 计算机显示该区域人员的具体情况 实现井下人员的实时动态监控,概 述,人员定位系统建设作用和意义 一旦井下发生事故 救援指挥中心在计算机中查明人员位置分布 查明在避难硐室或可移动式救生舱内的避险人员及硐室或舱外人员情况 保证抢险救灾和安全救护高效运作 充分体现了“信息化、自动化和人性化”,人员定位系统功能,人员定位系统功能,AQ1048-2007标准规定功能要求 位置监测 管理 存储、报警、显示、打印、查询等,人员定位系统功能,现有产品还具有 人机对话 自诊断 网络通讯 矿井机车管理,人员定位系统功能,监测功能 携卡人员出/入井时刻、出/入重点区域时刻、出/入限制区域时刻等监测 携卡人员出/入巷道分支方向 携卡人员出/入避难硐室或可移动式救生舱时刻 对乘坐电机车等各种运输工具的携卡人员进行准确识别 识别多个同时进入识别区域的标识卡 标识卡工作是否正常和每位下井人员携带1张卡唯一性检测功能。,人员定位系统功能,监测功能,人员定位系统功能,监测功能,人员定位系统功能,管理功能 携卡人员下井总数 出/入井时刻 下井工作时间 超时人员总数 以上数据显示、打印、查询及报警,人员定位系统功能,存储、查询功能 防止修改实时数据和历史数据等存储内容 数据备份 分站应具有数据存储功能。当系统通信中断时，分站存储标识卡卡号和时刻；系统通信正常时，上传至中心站。,人员定位系统功能,显示打印功能 汉字显示和提示 列表显示 模拟动画显示 系统设备布置图显示 报表打印功能。(打印内容包括：下井人员总数及人员、重点区域人员总数及人员、超时报警人员总数及人员、超员报警人员总数及人员、限制区域报警人员总数及人员、特种作业人员工作异常报警总数及人员、领导干部每月下井总数及时间统计等。),人员定位系统功能,人机对话功能 便于系统生成、参数修改、功能调用、图形编辑等 操作权限管理功能,对参数设置等必须使用密码操作,并具有操作记录 在任何显示模式下,均可直接进入所选的列表显示、模拟图显示、打印、参数设置、页面编辑、查询等方式,人员定位系统功能,自诊断功能 当系统中分站、传输接口等设备发生故障时，报警并记录故障时间和故障设备，以供查询及打印 网络通讯功能 具有网络接口、将有关信息上传至各级主管部门,人员定位系统整体结构,人员定位系统整体结构,整体结构 地面监控中心 监控主机 系统软件 数据传输接口 传输平台 交换机等 井下无线信号及数据采集设备 读卡分站 识别器 标识卡,人员定位系统整体结构,地面监控中心 监控主机 整个系统设备及人员检测数据的管理 分站实时数据通讯 统计存储 屏幕显示 查询打印 画面编辑 网络通讯,人员定位系统整体结构,地面监控中心 系统软件 完成人员信息采集、识别、编辑 远程数据联网上传 网页发布,人员定位系统整体结构,地面监控中心 数据传输接口 井上的组成部分 与井下设备进行通讯,人员定位系统整体结构,井下无线信号及数据采集设备 读卡分站 矿用电源箱 动态目标识别器 人员标识卡,人员定位系统整体结构,井下无线信号及数据采集设备 读卡分站 收集识别器采集的数据 四芯电缆 上传至地面中心站 两芯电缆相连,人员定位系统整体结构,井下无线信号及数据采集设备 矿用电源箱 隔爆兼本质安全 具有备用电源功能的稳压电源,人员定位系统整体结构,井下无线信号及数据采集设备 动态目标识别器 采用2.4G无线通讯技术，抗干扰能力强,人员定位系统整体结构,井下无线信号及数据采集设备 人员标识卡 采用DSSS直序扩频通讯方式，抗多径干扰能力强 具备双向呼叫功能,人员定位系统网络结构,人员定位系统网络结构,总线式电缆独立组网结构 总线式光纤专网组网结构 工业以太环网组网结构,KJ237 人员定位系统网络结构,总线式电缆独立组网结构,KJ237 人员定位系统网络结构,总线式光纤专网组网结构,KJ237 人员定位系统网络结构,工业以太环网组网结构,系统无线通信技术,系统无线通信技术,射频识别技术 2.4G无线通讯技术 2.4G直序扩频通讯技术,系统无线通信技术,射频识别技术 射频识别 (RFID)是20世纪90年代兴起的一种非接触式的新型自动识别技术 用无线传输方式进行双向数据通信, 进而达到自动识别并交换信息,系统无线通信技术,射频识别技术 组成 电子标签( T ag )智能标签射频卡 读写器( Reader )阅读器通讯器读出装置 反射无线电射频信号 接收电子标签反射的无线射频信号 处理后获取标签数据信息 天线( Antenna) 传递射频信号,系统无线通信技术,射频识别技术 特点 操作简单方便 高速移动目标的识别 标识卡完全密封, 具有良好的防水、防尘、防污损、防磁、防静电性能, 适合在井下恶劣环境中工作 传输数据经随机序列的加密 完善、保密的通信协议 通信协议具有防碰撞机制, 可实现同时对多个移动目标进行识别 信号的穿透能力强墙壁、路面、衣物、人等 数据传输量小, 抗干扰能力强, 感应灵敏 易于维护、操作,系统无线通信技术,2.4G无线通讯技术 采用最多、属微波频段 主要特点 传播距离远 数据传输速率高 功耗低 传播路径主要为反射方式 存在多径效应,系统无线通信技术,2.4G直序扩频无线技术性能更优越的无线通讯技术 WiFi通讯：主要用于无线以太网 Zigbee通讯：主要用于无线传感器网络 专用通讯芯片技术：适用于各种特殊用途,系统无线通信技术,2.4G直序扩频无线通讯技术 原理 信号的发端用高码率的扩频码系列，通过调制方式将频率扩展 信号的收端用相同的扩频码序去进行解码，把扩展的频率信号还原成原始信息,系统无线通信技术,2.4G直序扩频无线通讯技术 原理 扩频在发射信号前引入随机扩频码 解扩在接收信号时移去扩频码，恢复原始信号,系统无线通信技术,2.4G直序扩频无线通讯技术 特点 抗干扰性强 多方向的反射信号对无线通讯的影响很大，尤其是2.4G微波频段 这些折射波到达接收端的时间不同而形成多径干扰 干扰信号不带有扩频因子被过滤掉 包含括频因子的信号被接收 直扩通信速率高 2M、8M、11M 安全性好 未授权的用户不知道扩展原始信号的扩频因子，所以他们无法解码,人员定位系统建设,人员定位系统建设,中心站建设 传输平台建设 井下监测部分建设,人员定位系统建设,中心站建设 监控主机和数据接口 安装过程中需注意给主机提供 不间断电源 电源防雷 信号防雷 机房中设备安装必须符合煤矿安全规程要求,人员定位系统建设,传输平台建设 总线式电缆独立网络建设 网络线缆全部为电缆 主干两芯 支干四芯 电缆敷设和联接须符合煤矿安全规程要求 信号电缆不能与动力电缆在同一帮壁吊挂,人员定位系统建设,传输平台建设 总线式光纤专网建设 井下和地面通信均采用光纤传输 其余网络采用电缆传输 需注意光缆敷设和井下光端机放置要求 须按煤矿安全规程要求施工,人员定位系统建设,传输平台建设 工业以太环网建设 井下和地面采用交换机进行通讯 通过交换机，系统分站就能直接接入环网中和地面中心站通信 合理的光缆敷设和环网的选址，就能使整个网络的井下架构更加清晰 在其他系统挂接的情况下高质量信息化,人员定位系统建设,井下监测部分建设 定位分站 位置合理 距离主网近 识别器线缆敷设方便 取电方便 尽量避免有漏水和易塌方的地点 符合煤矿安全规程要求,人员定位系统建设,井下监测部分建设 分站电源 为分站提供直流电源；断电后能提供两小时的供电 设在分站旁边 必须接地，避免漏电发生,人员定位系统建设,井下监测部分建设 识别器 设置 人员出入井口 重点区域出/入口 限制区域出入口 避难硐室、可移动式救生舱内、外 满足以上四个区域监测的要求,人员定位系统技术指标,人员定位系统技术指标,最大位移速度：120km/h(30m/s) 最大并发识别数量：200 漏读率：10-6 误码率: 10-8 传输距离：分站至接口20km 本安供电距离： 2km 监控系统容量：标识卡数量60000张,人员定位系统技术指标,最大巡检周期:25s(总线式),2s (以太网) 存储时间:中心站记录存储可达10年以上 分站存储数据时间 24h 画面响应时间:调出整幅画面85%的响应时间2 s 双击切换时间:即时切换 供电时间:备用电源 2h 标识卡电池寿命:可更换一般6个月 不可更换13年,存在问题及解决方案,存在问题及解决方案,漏卡问题 情况描述 人员定位系统有时发生识别器漏读下井人员情况，导致 地面在统计时候数据不准确 原因分析 由于煤矿井下巷道的原因，导致标识卡在传输信号时发生了干扰（如多径干扰），在信号传输时，识别器未收到信号 解决方案 DSSS直序扩频技术，提高了抗干扰能力，漏读率由原来的10-4提高到10-6 时间窗口的退避式防冲突算法，同时识别卡的数量由原来的80张提高到200张，同时识别能力提高了150%，在正常情况下避免了漏卡,存在问题及解决方案,定位不准确问题 情况描述 煤矿在查询