KJ399系统介绍.docx

KJ399系统介绍前言矿山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矿山安全生产问题，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；并且大多数的系统只能完成单一功能，系统容量十分有限，无法同时实现矿井的基本需求（人员定位、手机通话、瓦斯等实时数据传输、视频监控），而重复建设的系统网络使成本较高的同时，也增加了矿井的安全隐患。如何改变目前矿山企业对井下人员落后的管理模式，如何实现管理的现代化、信息化也成为所有矿山企业关心的问题，因此进行以灾害预防、事故救助、电子信息化管理为主要目标的信息化和智能化建设势在必行。KJ399是专门针对矿井研发出了一套多功 能的综合通信系统Z-NET 矿用通信人员定位系统（集人员定位、语音通信、瓦斯等实时数据传输和无线视频监控等功能为一体）。Z-NET 是一个同时做到精度定位、全本安、宽带、综合通信的系统。一套系统就可实现精确人员（机车）定位、井下无线通信（手机）、瓦斯等实时数据传输、视频监控、应急救援。该系统可对矿井入井人员/设备进行实时跟踪监测和精确定位，随时清楚掌握每个人员/设备在井下的精确位置及活动轨迹。如果发生灾变，还可以立即从监控计算机上查询事故现场的人员具体位置分布情况、被困人员数量和他们的姓名、调用入井人员撤退线路预案等信息，为事故抢险提供科学依据。利用系统的日常考勤管理功能，对下井人员进行考勤管理，将极大地避免混乱的发生。在不需要另外布置线路的情况下，系统可方便实现井下与井下、井下与井上的移动手机通话，使井上、井下可方便地进行沟通。系统还可通过手机对井下所有人员发出告警通知，为发生事故时井下全体人员的快速撤离提供重要基础。同 时，系统可实现井下所有地方的视频监控，方便企业管理。Z-NET 系统支持应急救援，可迅速、有序、准确、有效地开展应急救援工作。 Z-NET 系统井下设备在断电情况下可连续工作多个小时，环网结构可以提供极高的可靠性和网络生存能力，使网络在任何灾害发生时尽可能不中断。哲扬便携式分站（基站）可随救援人员移动自动组网并利用尚存的既有网络将数据、语音、图像发回地面。在事故发生时可立即组织营救受害人员、组织撤离或采取其他措施保护危害区域内其他人员和重点设施，迅速控制危险源，消除危害后果等。第一章 系统概述1.1 系统概述Z-NET 矿用通信人员定位系统是专门为矿井设计的多功能综合通信系统。该系统是一个同时做到精确定位、全本安、宽带、综合通 信的系统，系统在断电情况下仍可继续工作 2 小时以上。多功能分站（基站）的 无线通信距离高达 500 米。系统同时提供标准化数据接口，可接瓦斯等各类数据传感器。系统中设备全为便携式设计，方便移动。Z-NET 矿用通信人员定位系统主要由矿用人员定位子系统、矿用无线通信子系统、实时图像视频监控子系统组成，所有的系统不是孤立的，而是通过一条井下骨干传输网络/链路联系起来，定位以及手机通信都只在一套系统中实现，如果您的矿井需要，还可以在这条光缆上架构您理想的矿井信息化平台矿用高速以太网系统，传输各种传感器实时数据以及远程实时图像动态视频监控信息。这样您不需要在井下狭窄且复杂的环境中反复布线，节约了企业的信息化建设成本和降低了矿井中的故障隐患，同时最大限度的减少了射频辐射对人体的污染。1.2 系统功能（1）井下人员（机车）精确定位Z-NET 系统可对矿井入井人员/设备进行实时跟踪监测和精确定位，随时清楚掌握每个人员/设备在井下的精确位置及活动轨迹。利用系统的日常考勤管理功能， 对下井人员进行考勤管理。（2）井下无线手机移动通信 在不需要重复建设通信线路的情况下，系统可方便实现井下与井下、井下与井上的移动手机通话。（3）应急救援如果发生井下灾害，调度可以立即从监控计算机上查询事故现场的人员具体位置分布情况、被困人员数量和他们的姓名、调用入井人员撤退线路预案等信息，为事故抢险提供科学依据。系统还可通过手机对井下所有人员发出告警消息，为发生事故时井下全体人员的快速撤离提供通信支持。按照煤矿安全规程的规定，井下发生事故时所有“非本质安全型电气设备必须闭锁”，而哲扬的 Z-NET 系统由于全部是本安设备，才能够承担起应急救援的通信任务。在应急救援时，通畅的通信是支持迅速、有序、准确、有效地开展救援工作的重要保证。Z-NET 系统井下设备在断电情况下可连续工作 2 个多小时，环网结构可以提供极高的可靠性和网络生存能力，使网络在任何灾害发生时尽可 能不中断。（4） 可扩展的功能 由于采用先进的工业以太网标准通信协议，系统可实现远程、跨网通信，系统实现了良好的扩展能力，可为井下工业以太环网、视频监控、井下传感器数据无线传输提供升级。1.3 适用领域Z-NET 矿用通信人员定位系统可用于各种井工矿山如煤矿、金属矿、非金属矿和隧道（洞）等作业环境。1.4 系统特点目前，市场上用于井下通信的系统主要有：定位方面，前几年的 RFID 门禁系统， 通信方面主要是小灵通。然而，在通信方面，国家已经规定从市场上退出小灵通 系统，所以从今年开始，井下通信将主要采用 WIFI 技术体制的手机产品。而在定 位方面，RFID 技术将逐步从井工矿定位中淡出，由其它精确定位技术代替。Z-NET 是一个既是宽带综合通信平台，又全部按照防爆等级中最严格的本质安全设计的产品。她有以下特点：（1）全本安设计，高可靠性。Z-NET 系统及设备全部按照本质安全型设计，系统安全，可靠性高，可以在井下任何位置安装，在任何情况下工作，包括其他设备闭锁的情况下继续工作。能在断电情况下继续工作 2 小时以上，提供应急情况下宝贵的人员定位信息和持续 通信能力。（2）宽带综合通信（支持多业务能力）宽带、综合通信平台符合数字化煤矿建设的行业和国家标准，提供了多种功能的集成，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、视频监控等。同时系统具有很好的拓展性，可拓展很多应用系统，如考勤管理系统、报警系统、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。极大地降低了用户建设成本，降低了系统全寿命周期费用，提高了企业的管理效率。（3）精确定位精度是在“有覆盖”的前提下的概念，经常听到一些 RFID 厂家谈论他们的定位精度是“30 米”，这实际上是一种“误导”。假设在井下 500 米巷道两头各放一 只 RFID 读卡器，他们仅在两头各 30 米距离内有“感应”能力，中间 440 米全是 空白，何谈“精度”？ 而 Z-NET 系统产品在此距离上具有全程信号覆盖，可以比较准确地了解被定位人员或设备的位置信息。（4）兼容性 系统采用标准化且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，布设方便，便于调整和弹性配置，易于扩展。Z-NET 可与现有办公网络系统共存和联网运行，同时提供广泛采用的标准化接口，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。使企业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。（5）井下设备体积小、重量轻，安装维护方便，性能不减，无线通信井下信号覆盖水平在全行业处于绝对领先水平。（6）简洁，便于维护Z-NET 系统井下设备仅有分站、电源和终端（定位卡、手机、摄像机等）三样，巷道内沿任何方向只引出一跟光缆，方便维护。井下光缆少，并且不需要井下交换机（已经集成到分站中），也不需要基站控制器和中继器等设备，节约了大量建设成本的同时也减少了维护工作量，保证了系统的高可靠性。（7）高性价比Z-NET 功能齐全，集精确人员定位、手机移动通信、各种传感器实时数据传输、 无线视频监控为一体。 Z-NET 还可根据用户需要拓展到其他应用层面，充分保护 用户投资。而井下系统设备只分站和相应终端，分站内置交换机，不需要另外使用交换机和中继器，光缆总用量也大大减少，为用户节约成本。 不仅满足矿山企业现在的通信需求，而且能满足未来较长时期内的通信需求。（8）联网能力强Z-NET 可实现跨网联网，配置相应的服务器和软件后，管理人员即使在外地出差，也可以通过互联网、国家公共电信网、3G 移动网络等，访问和查看矿内通信网络情况，包括可以从外部与井下手机通话。综合起来，Z-NET 系统为方便企业管理和全面建设数字化煤矿提供了性价比较高的基础平台。1.5 基本原理首先，在井下需要进行人员跟踪的区域和巷道中，根据现场勘测结果和具体 情况需要，布设一定数量的 KJ399-F 矿用本安型读卡分站。规定每个下井人员必须佩带一个 KJ399-K 矿用本安型标识卡（或称识别卡、定位仪），当人员下井以后，只要其在井下网络信号覆盖范围内，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，具体时间等），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（如下图）并显示报警位置。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，并可进行全部或分组报表打印，历史数据查询， 人员踪迹快放查看等，为管理带来极大的方便。语音通话：在上述网络基础之上，不需要另外布设线路，只需增加手机终端设备，就可以实现井下与井下、井下与井上的无线电话。如果需要接入企业外公共电话网络，可以通过特定的网络设备完成任务，即可随时实现固定电话与固定电话、手机与手机之间、手机与固定电话通话。2.2 系统设计原则Z-NET 系统在研发过程中综合考虑了以下基本原则：（1）满足用户的功能要求 同时综合满足用户对井下人员定位、考勤、通话、视频监控的需求。定位具有信号覆盖区内全程、连续、实时、精确的定位跟踪，安全性高。（2）在达到超过国家规定的安全指标的基础上，全面提升系统的性能。全系统按照本安设计，同行业技术领先。（3）控制系统成本，节省用户开支一套综合系统实现多项功能，省略了重复布线带来的人工和材料成本，提高了可靠性和可维护性，降低了维护成本，降低了系统总维护运行费用。（4）系统要容易施工，容易维护仅需一条光缆连接全部设备，井下分站重量轻，安装方便，安装维护速度快。（5）人性化界面 提供友好的界面，操作容易，功能全面。（6）模块化设计，方便系统升级及网络扩容。Z-NET 系统是现代工业设计方法下设计的，各分系统间界面清晰，无论是硬件还是软件，各个分层间结构清楚，完全标准化，便于升级和扩容。（7）兼容性，接口方式灵活，能满足矿山信息化建设要求采用标准 TCP/IP 接口，完全满足信息化要求，可与各种应用软件接口，传递 数据。第三章 系统构成Z-NET 矿用通信人员定位系统由综合网络通信平台、终端和软件三大部分组成。3.1 综合网络通信平台网络通信平台由网络和 KJ399-F 矿用本安型读卡分站组成。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。KJ399-F 矿用本安型读卡分站KJ399-F 矿用本安型读卡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。安装于巷道中经勘测选择的位置。KJ399-F 矿用本安型读卡分站具有通信分站（基站）和网络交换机的双重功能，使井下矿用综合通信系统（包括人员定位，手机移动通信，各种传感器数据传输，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。KJ399-F 矿用本安型读卡分站的优势：a）多功能：分站内置交换机，具有通信分站（基站）和网络交换机的双重功能，同时可进行定位和手机通信，不仅可用于煤矿人员管理系统，还可用于矿用无线通信系统和其他业务子系统。b）大范围内同时快速、可靠的识别许多 KJ399-K 矿用本安型标识卡，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，无线通信高达 500 米。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，如采掘面的采掘工作全部完成，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。e) 具有多种电源接入方式，并具有备用电源供应急之用。3.2 终端设备3.2.1 KJ399-K 矿用本安型标识卡（识别卡/定位仪）标识卡，也叫识别卡，定位仪，用于对移动目标的定位。KJ399-K 矿用本安型标识卡是一款专为矿井设计的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。KJ399-K 标识卡为矿用本质安全型标识卡，防爆标志为“Exib”。分站自动对标识卡进行识别，实现人员的跟踪定位。不需要人为的干扰，不影响携卡人员的正常工作。标识卡定位精度高、抗干扰能力强、接收灵敏度高，与分站的无线通信距离远（500m）。该标识卡采用本安设计，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。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。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。3.2.2 KTW134-S 矿用本安型手机KTW134-S 矿用本安型手机是专门为矿井设计的无线通话终端设备。该手机为 WIFI 手机，可在 KJ399-F 矿用本安型读卡分站的无线覆盖范围内进行语音通话，可实现手机与手机通话、手机与固定电话通话。大大提高了通话的方便程度，并且在网络覆盖范围内免费通话。该手机具有便捷、可移动性、使用方便 的特点。3.3 软件Z-NET 软件主要包括以下三个子系统：（1）实时人员定位子系统矿用人员管理系统（2）电话语音交换（呼叫中心）子系统矿用无线通信系统（3）实时图像视频监控子系统第四章 系统应用4.1 KJ399 煤矿人员管理系统4.1.1 概述（1）KJ399 煤矿人员管理系统是深圳哲扬科技有限公司为矿井、矿山隧道等场所的人员和移动设备（如机车）进行实时定位、跟踪监控和考勤管理开发的完整解决方案。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，按照矿井的实际情况提供考勤功能。（2）KJ399 系统能及时、准确将井下各个区域的人员及设备的动态情况反映到地面计算机系统，使管理人员能够随时掌握井下人员、设备的分布状况和每个矿工的运动轨迹，以便于进行更加合理的调度管理。一旦矿井发生事故（如冒顶或火灾等），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。KJ399 系统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。（3）KJ399 系统是集井下人员及设备精确定位、考勤管理、井下信息发布、灾后急救、日常管理等一体的综合性运用系统。（4）KJ399 系统提供宽带保障，使整个系统不仅可轻松实现井下人员定位和考勤管理功能，而且可方便地拓展其他业务，如增加手机设备就可实现井下移动手机通话，还可拓展到瓦斯等b数据的传输以及无线视频监控，所有这些拓展业务不需另布线路，只需增加相应终端设备及可，为用户节约大量资金。4.1.2 系统功能（1）实现井下坑道作业面工作人员的实时跟踪、精确定位(并且定位具有方向性，可识别各方向的标识卡/定位仪)，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）提供直观的动态巷道图，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动态显示：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；图 7：人员定位应用图（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、明细考勤报表和打印功能，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。调度员可随时回放该时间段内任意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、爆炸、冒顶、透水等）可通过 KJ399-K 矿用本安型标识卡（定位仪）上的报警按钮进行报警。（8）异常数据自动报警功能，如限制区域和下井时间超长报警。（9）人机对话：系统具有人机对话、操作权限管理以及系统主机双机切换功能。自诊断：检测网络上的设备工作是否正常。（11）打印：可根据要求打印历史记录。（12）前台系统软件管理功能。（13）地图编辑功能：具有矢量图管理功能，能够对工程图进行矢量化和矢量图属性编辑，具有放大、缩小、移动、视野控制等功能；能在矢量图上定位并显示人员的精确位置和基本信息（姓名、性别、年龄、部门、职务、通讯电话等）。（14）系统具有软件自监视、软件容错功能，同时具有实时多任务功能。4.1.3 系统特点KJ399 煤矿人员管理系统采用无线网络技术、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，按照矿井的实际情况提供考勤功能，一旦矿井发生冒顶或火灾等突发事故，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。（1） 基于 GIS 技术的地理信息显示、查询系统（2） 井下大范围覆盖（3） 定位精度高、误码率低（4） 主机互为备份可靠性高（5） 光纤与无线综合布局、光纤环网提供了高可靠系（6） 具有光以太网接口，便于连网（7） 系统安全性高，断电（意外断电）情况下可持续工作两小时以上。 主要技术指标 无线探测距离高达 500 米； 巡检周期：30 秒； 系统容量：每个矿井可接入 200 台分站和超过 1 万个定位仪； 井下信号覆盖率：大于 80%（典型情况）； 允许最大位移：大于 5 米/秒、4.1.4 系统部分功能界面1、系统登陆：提供用户权限管理及访问日志。2、点取信息 地图上会有井下人员、分站等设备，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、设备的信息。3、框选人员/区域选择地图操作 - 框选人员（或者直接按工具栏中的快速操作按钮 ），鼠 标变成 ，按下鼠标左键不放，直接拉出一个框，则将框内所有人员全部选中。选中的人员，在快速操作面板下方列出（见下图），并在底部会显示框选的总 人数。若你选中该列表中的某个人，那么他的详细信息会在快速操作面板中部显示， 如下图所示：（这里选中的是卡号为 272,姓名为匡湘军）位置“19”表示他现在处 于 19 号基站的位置。4、权限管理图 12 权限管理5、告警信息面板 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。6、历史数据播图 14 历史数据查询7、报表查询1）井下人员信息查询 系统可以按照部门、地域、时间、分站、人员等分类进行查询