无线通信及人员定位系统方案.doc

天地（常州）自动化股份有限公司 矿用无线通信及人员定位系统六枝矿无线通信及人员定位系统设计方案天地(常州) 自动化股份有限公司煤科总院常州自动化研究院目录矿用无线通信及人员定位系统31.1概述31.1.1天地（常州）自动化股份有限公司简介31.1.2无线通信及人员定位简介41.2 无线通信及人员定位系统介绍51.2.1 系统各产品使用环境条件51.2.2 系统组成及框图61.3系统主要功能101.3.1 调度功能101.3.2 用户（手机终端）功能151.3.3在线实时录音功能151.3.4 其他功能151.3.5 备用电源161.3.6实时监测功能161.3.7 查询功能181.3.8 安全保障功能211.3.9 统计考勤功能221.3.10 信息联网功能241.3.11系统运行状态提示（自诊断功能）251.3.12 操作权限及操作日志251.4工作原理及主要技术参数251.4.1 工作原理251.4.2 主要技术参数261.5技术方案设计271.5.1 基站的无线信号覆盖设计271.5.2 系统设备的设计规程311.5.3 系统设备配置说明32矿用无线通信及人员定位系统1.1概述1.1.1天地（常州）自动化股份有限公司简介天地（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）专业从事煤矿安全生产监测监控、生产过程自动化和通信产品的研发、生产、销售和服务，是集科研开发、工程设计、加工制造、系统集成和工程安装、服务于一体的科技实体。天地（常州）下设监控研究所、通信研究所、电气研究所、营销中心和产业中心、质保中心等部门。现有职工400余人，其中科研技术人员340多名，研究员及高级工程师61名，工程师78名，专业覆盖了有线通信、无线通信、计算机通信、计算机软件与网络技术、工业自动化、电子技术、测量仪表、传感技术、机械设计等煤矿自动化和通信所涉及的主要领域，专业配置齐全、合理。天地（常州）为保证科研水平、产品质量，还建有监控、通信、光纤、传动、传感器和环境条件等实验室，从美国、德国等引进具有国际先进水平的设备，并于1998年通过了ISO 9001质量管理体系的认证，于2002年1月，通过GB/T90012000（idt ISO90012000）换版认证。天地（常州）始终以煤矿自动化、通信为专业方向，在煤矿高新技术领域研制开发了全矿井综合自动化系统、矿井安全生产监测系统、矿井人员安全监测系统、矿井有线/无线通信系统、胶带运输监控系统、光纤工业电视系统以及矿用传感器等218项科研成果，其中33项获国家、省部级科技进步奖，并创下了数个国内第一：国内第一个采用微机技术开发成功并推广应用煤矿安全生产监控系统；国内第一个采用微机技术开发成功并推广应用煤矿胶带输送机监控系统； 国内第一个采用光纤传输技术开发成功并推广应用井下工业电视监视系统；国内第一个采用RFID技术开发成功并推广应用井下人员安全监测系统；国内第一个提出并成功实施全矿井综合自动化系统；国内第一个将工业以太环网技术应用于煤矿井下；国内第一个将GEPON（千兆无源光纤以太网）应用于煤矿井下；国内第一个将CDMA 技术应用于煤矿井下。天地（常州）将大部分科研成果转化成了具有先进性、实用性和成套性的系列产品，为我国煤矿的自动化、数字化建设提供了一批具有国际同期先进水平、国内领先的高新技术产品和成套技术装备。 天地（常州）的产品已遍布全国20多个省(市)自治区，并已出口到印度、土耳其、孟加拉等国家。天地（常州）的产品在保持煤炭行业市场占有率很高的同时，也向煤炭行业外的市场辐射，已涉及港口、电力、建材、冶金、粮食等行业，并已取得良好的业绩。1.1.2无线通信及人员定位简介矿用无线通信及人员管理系统由进口先进无线系列产品经过安全设计改造，符合国家煤矿安全认证要求。系统保留了原系统的一切功能，并在此基础上增加了语音传输、人员定位等功能。亦可根据用户的实际需要灵活配置，它的推广应用将使煤矿通信走上新的台阶。矿用无线通信及人员管理系统以光纤网络为骨干(接入现有工业环网或独立组网)，同时采用SHDSL技术（双绞线传输以太网信号）连接基站；以无线网络为延伸，在煤矿井下设立若干基站，通过无线通信手段，为实现人员的语音通讯、人员监测、数字化视频监控及环境监测等提供了一个共用的平台；也为实现生产调度、应急救援与安全监控与督察提供了良好的应用基础。矿用人员安全监测系统是我公司自主研发、国内首先采用RFID技术实现井下人员定位功能的系统。从2002年正式在矿安装、运行，八年以来已在全国各大矿务局、煤矿成功推广运用1000多套。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。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及分布情况，查询任一指定下井人员当前或指定时刻所处的区域，查询任一指定人员本日或指定日期的活动踪迹。另外，作为下井人员考勤系统，统计与考核下井人员的出勤情况，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。当事故发生时，救援人员也可根据井下人员定位系统所提供的数据，迅速了解有关人员的位置情况，及时采取相应的救援措施，提高应急救援工作的效率。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，产品取得安全标志证书及防爆合格证。1.2 无线通信及人员定位系统介绍矿用无线通信系统是天地（常州）自动化股份有限公司（煤科总院常州自动化研究院）最新研制的矿用移动通讯系统，在企业内部通过无线通讯方式实现语音和数据呼叫，适用于大中型煤矿以及相类似的产业部门。该系统采用标准工业以太网结构，TCP/IP协议，WiFi协议，能够实现矿区井上与井下系统的语音、数据、图像传输，开创了矿井无线移动通信的新局面。1.2.1 系统各产品使用环境条件1.2.1.1 系统中用于机房、调度室的设备，应在下列环境条件下正常工作：a）环境温度：1530；b）相对湿度：40%70%；c）温度变化率：小于10/h，且不得结露；d）大气压力：80KPa106KPa；e）GB/T 2887 规定的尘埃、照明、噪声、电磁场干扰和接地条件。1.2.1.2 除有关标准另有规定外，系统中用于煤矿井下的设备应在下列条件下正常工作：a）环境温度：040；b）平均相对湿度：不在于95%（+25）；c）大气压力：80KPa106KPa；d) 有煤尘瓦斯爆炸混合物但无破坏绝缘的腐蚀性气体场合。1.2.2 系统组成及框图KT130型矿用无线通信系统由SIP软交换系统、地面环网接入器、矿用环网接入器、矿用本安KJJ61A型接口、矿用本安型KTW139/A基站、矿用本安KTW140/A型WIFI手机、矿用摄像头及其它配套设备所组成。系统组成框图如下：图1 系统框图1.地面语音服务器是系统的软交换中心，采用IP语音通信，同时支持语音通信，实现在一个网络上传递语音和数据。集成全套的语音、数据、互联网服务和多种整合通信功能，满足矿方的调度通信要求，并能适应未来的发展。主机支持多种信令，包括：七号、PRI、一号；IP协议支持SIP协议和H.323协议，并具备多种接口，包括：FXS模拟用户线接口、FXO模拟外线接口、IP电话接口、E1数字中继等。主要技术指标：a) 系统用户容量: 362路模拟用户，160路IP用户(SIP和H323)；b) 系统中继容量: 16个E1中继接口/255路IP中继/128线环路中继。2.矿用本安型KTW139/A无线基站无线网络的接入点，是无线收发单元，它是从用户到网络以及从网络到用户之间的通信传输站。通过双绞线与矿用DSL接口连接或直接与矿用环网接入器连接，由KDW16A电源或KDW65电源馈电。根据不同的使用环境，可配置不同增益值及方向的天线。主要技术指标：a) 三个10/100-baseTX RJ45以太网口, 最大开路电压（峰峰值）：7Vpp；b) DSL线路输出电压VP-P：5V；c) 天线频率范围：24002483MHz；d) 最大发射功率：18dBm8dBm；e) 接收灵敏度： -70dBm11Mbps；f) 数据调制方式：802.11b:DSSS；802.11g:OFDM；g) 工作电压：18V。3.矿用本安型KTW140B手机本安手机是无线通信系统的终端设备。完成话音或数据信号与无线信号之间的转换，与基站间构成无线链路，实现无线移动通信。a) 工作频率：WIFI（802.11b/g）；b) 工作电压：3.7V(由电池组供电，内串保护电阻)；c) 射频输出功率: 15dBm5Bm；d) 接收灵敏度: -60dBm（PER 配置地面基站：地面用大功率基站进行覆盖，小基站进行弥补。大基站：在空旷无格挡的情况下，覆盖半径约300米，同时信号可以覆盖所处楼层下面一层。小基站：覆盖半径约100米，大基站覆盖不到的楼层，可以视情况架设小基站，以实现信号的全覆盖。大基站和小基站都需要配置一个POE给基站供电。2 地面无线信号覆盖设计：利用先进的无线覆盖技术对煤矿区域进行全面覆盖：地面使用若干个大基站（室外型）安装于煤矿的主工作楼等地区，基站配用大增益的定向天线。2）井下设备配置1 做定位：a)基站与基站之间距离应大于200米。避免两台基站的定位信号有重叠。b)若某一巷道需要定位，则将基站配置在巷道内距离巷道口约50米处。2 做通讯：a) 用有线连接时，基站与基站之间相距400米左右；b) 用无线mesh技术时，基站与基站之间相距300米左右。c)电缆传输距离不大于100米，基站与控制器之间超过100米时用光缆连接。d)基站的信号在经过弯道以后，衰减非常厉害，所以做全覆盖时，巷道的每一个拐角都要装基站。e)如果控制器放置在基站附近，可考虑使该基站与控制器共用一台电源，但这样会导致在断电的情况下，备用电池使用时间无法达到2小时。故应视具体情况而定。f)在不方便布线缆的地方，可以考虑以mesh方式进行覆盖。g)每台接口下连接的基站一般为4-6台，包括有线方式和mesh方式。3井下无线信号覆盖设计：井下基站典型安装地点和方式：竖井信号覆盖示意图斜井信号覆盖示意图弯曲巷道信号覆盖示意图平直巷信号覆盖示意图弯曲巷道信号覆盖示意图风门信号覆盖示意图井底信号覆盖示意图1.5.2 系统设备的设计规程煤矿安全规程2001年版KT130型矿用无线通信及人员管理系统产品手册GBJ42-8工业企业通信设计规范GBJ79-85 工业企业通信接地设计规范GB50215-94煤矿工业矿井设计规范CB4943-95信息技术设备包括电气设备的安装ONC-TB201安全防范工程的设计、安装与开通程序GB14050-93系统接地的形式及安全技术要求GBJ232-92电气装置安装工程施工及验收规范GB50057-94建筑物防雷设计规范GB/T75-94安全技术防范规范工程技术规范YD5078-98通讯工程电源系统防雷电技术规定国际布线标准（ISO11801）KT130型矿用无线通信系统产品用户手册KT130型矿用无线通信系统产品使用说明书KT139矿用本安型无线基站使用说明书KTJ500矿用本安型接口使用说明书KDW16A矿用隔爆型电源使用说明书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”GB3836.32000 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 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