系统目标实现方案.doc

井下人员定位系统井下人员定位系统 暂定暂定 目目 标标 方方 案案 目目 录录 1概述概述 2 2系统总体方案系统总体方案 2 2 1设计思路 2 2 2系统工作原理 3 2 3系统构成及主要技术参数 4 2 系统设计系统设计 8 1 2 1 系统总体规划 8 2 2 详细设计 8 3系统功能系统功能 9 3 1考勤管理功能 9 3 2完善的报表功能 10 3 3井下人员安全管理功能 10 3 4人员无线寻呼 10 3 5紧急信息回传功能 10 3 6安全监测管理 10 3 7紧急事件处理 11 3 8系统运行管理 11 3 9历史数据的记录与查询 11 3 10网络化与信息共享 11 3 11管理软件功能 11 3 12系统拓展 12 4系统创新与先进性系统创新与先进性 12 1 1系统总体方案系统总体方案 1 1设计思路 本矿用人员定位安全管理系统 是面向现代矿井生产企业迫切的安全管理与人员 管理需求 从矿井生产企业对矿工在井下工作位置的准确监测需求出发 应用最先进 的射频识别与无线监控技术 开发井下目标定位跟踪系统 本系统可解决既有井下人 员考勤定位系统存在的问题 尽可能适应井下各种复杂地形条件 最大限度地满足用 户的需要 本系统的显著特点是可实现井下各种巷道条件下的信号 全覆盖 实现对 井下人员 车辆 设备等目标的 全程的 实时的 连续的 精确的定位跟踪 同时 实现对井下人员的 实时无线寻呼 本系统主要设计思想包括 实现全矿井信号覆盖 包括弯道 岔道等复杂地形条 件 单台监测分站的信号覆盖范围大 至少可达 500 米以上 可以实现精确定位 可 2 以实现实时的人员跟踪定位管理 无线寻呼 无线双向数据通讯 大容量数据传输等 1 2系统工作原理 本矿用人员定位安全管理系统的工作原理是应用射频识别技术及计算机通讯技术 在井上调度室设置中心控制计算机系统 入井口设置验卡系统 考勤系统 在井下相 关位置布置矿用本安型读卡分站及矿用本安型无线收发器 同时在需要精确定位的区 域布置矿用射频定位器 读卡分站和中心控制计算机系统之间通过矿用信号电缆或光 缆相连接 矿山井下人员 车辆 设备等目标分别携带标识卡 系统通过读卡分站与 标识卡之间的无线通讯 实现对被识别对象的目标定位和无线寻呼 从而为生产指挥 调度 安全监测检查 人员验卡考勤 区域禁入控制 紧急事件处理等工作提供有效 手段 系统可同时将有关数据传至各级管理部门 为各级领导监督指挥决策提供重要 依据 3 1 3系统构成及主要技术参数 本矿用人员定位安全管理系统的构成主要包括 井上中心控制计算机系统 验卡及 大屏幕显示系统 考勤系统 井下矿用本安型读卡分站 矿用本安型无线收发器 标识 4 卡 射频定位器 系统传输通道等部分 1 1 1 中心控制计算机系统 中心控制计算机系统由数据采集服务器 数据库服务器 数据通信接口和打印 机等设备组成 显示井下各区域目标分布 特定目标所处区域及位置信息 实现目标定位 跟 踪 呼叫控制 实现系统配置 维护与管理 查看 记录 打印系统运行信息 实现对系统设备的控制与监测 查看 记录 打印系统设备运行信息 接收各个读卡分站传回的数据 将信息显示在计算机屏幕上 同时保存到数据 库中 以备随时查询 调阅 回放 实现对采集数据的分类 统计 提示 告警功能 数据通信接口 防护等级 不低于 IP20 配有光纤和 RS485 双端口 1 1 2 验卡及大屏幕显示 选装 系统 验卡及大屏幕显示系统由验卡设备 屏控及验卡计算机和LED大屏幕组成 验卡系统分为固定式验卡系统和手持验卡系统两种 固定式验卡系统由验卡计算机 验卡分站 验卡定位器等设备组成 手持验卡系统由多功能便携式验卡器组成 尺寸大小 长 宽 高 112 69 16 MM 能够对标识卡进行搜索 呼叫 检验 查询员工信息以及用于对员工考勤进行 抽检工作等功能 也可完成矿用人员定位安全管理系统的主要功能 在计算机 不方便使用或者出现问题的情况下 本读卡器也可作为矿用人员定位安全管理 系统的一个补充 验卡系统用于检测标识卡工作状态是否正常 包括发射功能 接收功能 电池 5 电压等 便于及时发现故障卡 从而防止将问题卡带入井下 同时为矿方检验 人员佩戴标识卡的唯一性提供辅助的技术手段 大屏幕显示系统用于显示验卡信息 井下人员分布信息等相关人员设备信息 1 1 3 考勤系统 考勤准确 不漏卡 采用独特的考勤定位技术 确保系统读卡实时 准确 提供超过20种不同类型的考 勤及数据统计标准报表 实际应用表明报表提供数据完善符合矿方的实际需求 同 时可根据矿方实际需要进行定制 1 1 4 矿用本安型读卡分站及矿用本安型无线收发器 矿用本安型读卡分站由读卡分站 矿用本安型无线收发器和矿用隔爆兼本安不 间断电源组成 电源电压 127VAC或660VAC 读卡分站及无线收发器用于读取处在其检测范围内的标识卡上的识别信息 并 向标识卡发出呼叫信号 读卡分站及无线收发器通过向三个方向延伸天线对标识卡进行有效识别 单方 向250 350米 读卡分站和无线收发器一般安装在矿井巷道的进出口 交叉道口 矿井内各个 关键位置 也可以安装在地面交通道口和重要检测点 安装的位置和数量视具 体要求而定 读卡分站安装数量越多 监控范围越大 防护等级 不低于IP54 内置光中继 RS485中继 1 1 5 标识卡 人员的标识卡由井下人员随身携带 使用标识卡 可以实现移动目标的定位与跟踪 6 支持双向通讯 系统可通过标识卡 以色 光方式 向井下人员发出寻呼 提 示 告警与紧急撤离等多种信号 可选择单独呼叫 选组呼叫和全员呼叫等多 种方式 同时井下遇险人员可通过标识卡向井上控制中心发出呼救信号 提示 井上调度人员进行救援 标识卡使用2节7号电池供电 电池可更换 更换一次可保证标识卡在正常使用 状况下连续工作6个月以上 防护等级 不低于IP54 1 1 6 矿用射频定位器 矿用射频定位器是射频识别定位系统的一种辅助装备 用于标示标识卡 待 定位跟踪人员的精确位置信息 定位精度 标准定位精度 25M 30M 50M等可选 矿用射频定位器使用2节1号电池供电 电池可更换 更换一次可保证读卡分站 连续工作6个月以上 防护等级 不低于IP54 定位精度 标准定位精度 25M 1 1 7 系统传输通道 地面中心控制计算机系统与井下读卡分站之间通讯 通过矿用信号电缆及光缆 混合方式作传输 井下读卡分站之间通讯 采用光缆 矿用信号电缆混合方式传输 读卡分站与标识卡之间 标识卡与读卡分站之间 采用射频无线通讯方式 中心控制计算机系统与矿用本安型读卡分站及矿用本安型无线收发器 矿用本安型读卡分站容量 1 台数据通信接口可以连接 32 台矿用本安型读卡 分站 矿用本安型无线收发器容量 1 台矿用本安型读卡分站可以连接 8 台矿用本安 型无线收发器 7 传输距离 不小于 15KM 采用光缆时可达 100KM 以上 传输速率 4800bps 9600bps 可选 采用光缆时最高可达 2Mbps 传输误码率 小于 10 8 巡检周期 小于 30s 支持光缆 电缆混合网络 工作频率 433MHz 矿用本安型读卡分站 矿用本安型无线收发器与标识卡 识别数量 1 台矿用本安型读卡分站可同时识别的标识卡数量大于 400 个 1 台矿用本安型无线收发器可同时识别的标识卡数量大于 200 个 系统容量 系统同时识别标识卡数量 100000 个 并可以方便补充 漏卡率 小于 10 4 识别速度 100 人不小于 80 公里 小时 200 人不小于 60 公里 小时 2 2 系统设计系统设计 2 1 系统总体规划 根据煤矿对井下人员定位系统的技术要求 结合井下地形地貌特征 进行了矿井作 业人员管理系统设计 实现了对被识别对象的目标定位 考勤和双向通讯 从而为生产 指挥调度 安全监测检查 人员考勤 紧急事件处理等工作提供有效手段 系统可同时 将有关数据传至各级管理部门 为各级领导监督指挥决策提供重要依据 同时 构建井 下人员定位安全平台 系统可以向含盖人员定位跟踪网 安全监测网 井下视频 通讯 网 三网合一 的方向发展 2 2 详细设计 2 2 1 2 2 1 方案设计方案设计 a a 系统设计特点系统设计特点 具备检验下井人员携带的射频识别卡功能 检验卡的好坏 同时能够提供检验 携卡唯一性的辅助技术手段 考勤准确无漏卡 在使用快速运输工具 胶轮车的大型矿井识别能力至少每小 时 60 公里 且并发识别移动识别卡的数量不少于 200 标识卡具备双向通讯功能 采用一次性拉带方式实现标识卡对井上的呼救功能 运行可靠 有效防止误触发 标识卡质量轻 体积小 采用腰卡佩戴方式 携 带方便 8 光缆与矿用信号电缆混合组网模式 主干道采用光缆传输 支线采用矿用信号 电缆传输 组网灵活 能够对安全检查员等重要岗位工作人员的井下行走路线 各工作地点的停留时 间实施精确跟踪 支持 WEB 发布功能 并提供软件接口协议方便以后与其它系统对接 为集团公司总调联网功能预留数据接口 如有需要则可增加集团公司总调联网 实现人员管理数据网络共享 系统经过国家权威部门检测 无线发射功率符合人身健康和电磁兼容等国家相 关标准的要求 对身体无伤害 b b 中心控制计算机系统中心控制计算机系统 井上中心控制计算机系统设备主要集中在调度中心机房 具体配置详见配置表 c c 井下设备井下设备 采用大范围覆盖方式布置分站和定位器 分站信号能够覆盖副斜井 主要路口 各 综采工作面及掘进工作面等重要的人员聚集区 危险地段和区域 实现 15M 精确定位 及双向寻呼 呼救 具体配置详见配置表 2 2系统功能系统功能 系统功能符合国家相关的技术标准 并满足 神华集团公司所属井工煤矿安全生 产信息系统技术标准 2 1考勤管理功能 通过实时对煤矿人员的入井 升井时间及在井下各区域的停留工作时间的记 录与统计 能实时对各单位人员下井班数 班次 迟到 早退等情况进行监测和 分类统计 能自动汇总 存储 实时查询 自动生成报表和打印 为企业提供考 勤管理基础信息 数据支持实时查询 随时可查询单独人员 班组 井 矿领导 或公司领导下井情况 数据存贮时间至少为两年 系统可提供两年数据的汇总统 计功能 考勤管理可按班组 井 矿 公司分级汇总统计 查询 打印 20 万卡 次以上实际应用未出现漏卡保障考勤数据的准确 2 2完善的报表功能 提供超过 20 种不同类型的标准报表 满足矿方实际应用需求 并可根据矿 9 方的个性需要对报表进行修改定制 2 3井下人员安全管理功能 能够用不同标识 模拟图形或颜色 数据 动态 实时显示井下各类人员状 况和分布情况 并能动态实时显示井下人员的当班活动模拟轨迹 在定位器连续 布置的区域可以实现人员的精确定位 结合井下电子地图 能实现地面调度指挥 中心与井下管理人员 特殊作业人员信息互动的可优先选择 系统具备发生无信息人员入井 井下工作超时滞留 进入危险区域或重点防 护区域和矿井 采区 工作面超定员 矿井发生事故等情况时警示和自动声光报 警 井下人员遇到紧急情况能主动发出报警信息 2 4人员无线寻呼 人员定位标识卡上装有高亮度报警灯 当其接收到分站发出的呼叫信号后 报警灯闪烁提示相关人员 在需要紧急撤离 或寻找失踪人员时 人员无线寻呼 系统将发挥重要作用 可以呼叫单独一个人 也可以成组呼叫 可以呼叫某个区域的人员 也可以 多个区域或全矿区呼叫 呼叫信息由计算机控制 通过指定的分站发出 呼叫信息有一般呼叫 紧急呼叫 紧急撤离呼叫等多种类型 通过报警灯的 不同颜色来区别 2 5紧急信息回传功能 对于井下出现的紧急情况 井下的矿工可以用标识卡向井上调度指挥中心发 出呼救信号 生产指挥调度可以根据情况的紧急程度 判断是否需要发信号通知 井下人员撤离 2 6安全监测管理 跟踪安全监测人员 如安检员 瓦检员等 在井下的运动轨迹 记录他们在 各区域及各监测点的停留时间 从而保证安全监测工作的严格执行 2 7紧急事件处理 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 应能显示相应事故应急预案 显示避灾路线 可以及时对丢失人员进行统计 查 询事故现场附近的人员信息 查询相关人员的定位信息 快速确定人员的准确位 置 为指挥人员提供井下各区域人员的实时分布信息 以便及时有效地开展搜救 工作 发生紧急情况且系统通讯不能恢复时 能够快速查询井下灾前各时段全部 10 人员位置和状态 准确掌握被困人员位置 为抢险指挥部输出人员搜救路线图 系统总平面图 2 8系统运行管理 系统具有自诊功能 当系统本身发生故障时具有报警提示功能 能够实现对 基站设备和系统运行状况进行监控和报警 能输出和打印系统设备状态信息报表 对需要定期或不定期维护的设备进行统一管理 对射频定位器及标识卡电量 进行低限监测 提示维护人员及时对系统设备进行维护 具有矢量图管理功能 支持直接导入 CAD 电子矿图 具有放大 缩小和移动 功能 能在矢量图上定位并显示人员的准确位置和基本信息 姓名 性别 年龄 单位 职务 通讯电话等 能对入井人员信息按照工作单位 职务 工种等情 况进行分类检索和报表打印输出 系统能够对数据进行实时备份和具备灾难恢复功能 备份保存至少 24 个月 历史资料 2 9历史数据的记录与查询 系统可对上述矿井目标定位 跟踪 人员寻呼 考勤统计 安全监测管理 系统运行管理等信息进行至少 12 个月的长期保存 并可方便地查询历史记录 2 10 网络化与信息共享 系统应具有组网扩展功能 可以通过进行总调联网功能扩展可实现矿井人员 定位安全管理信息的充分共享 为矿井各部门及上级各层领导及时提供实时监测 信息与历史信息 为他们监督指挥决策提供重要依据 2 11 管理软件功能 软件系统采用 B S 模式也可采用 C S 模式 权限分级管理 界面友好 功能 齐全 方便易用 地图使用矢量地图 能够灵活导入 CAD 等图形 同时具备以下 特点 软件系统具备准确定位功能 跟踪功能 寻呼与呼救功能 总调联网功能 考 勤报表的统计和打印等功能 系统可以对井下所有持卡人员实现精确定位及连续跟踪 同时对特定人员 进 入重点区域人员的出入时刻及工作时间进行显示 打印 查询 报警等功能 具备按部门分布排序 查询功能 11 具备井口验卡系统显示功能 包括井下人员区域分布 部门分布的显示功能 具备井下超时的设置 报警和查询功能 具备增加了手工补录数据的功能 具备显示井下不同区域工作环境的温度曲线功能 系统具备网络化与信息共享功能 可为矿方网络化提供数据通讯平台 2 12 系统拓展 构建井下人员定位安全平台 系统可以向含盖人员定位跟踪网 安全监测网 井下视频 通讯联络网 三网合一 的方向发展 这样 使用一套系统而不是 几套系统 不但企业使用维护方便 而且降低企业的运营成本 3 3系统创新与先进性系统创新与先进性 把 RFID 技术应用在煤矿行业 国内也有一些厂家推出一些产品 但大都是人员考 勤定位等门禁考勤型人员管理系统 门禁型系统只能记录人员经过信息 实现简单考 勤功能 无法实现人员实时跟踪和精确定位 这些产品功能基本相似 只不过有的分 站识别范围从十米至几十米 有的分站识别范围至上百米 有的识别目标数为几个 有的识别目标数增至十几个 它们的主要缺陷表现为 在各种岔路 弯道 或是狭窄弯曲的工作面等各种复杂地形条件下信号受到 阻隔 不均匀 有盲区 而且受人员 设备 墙壁 拐角等遮挡影响后 信 号衰减严重 漏卡问题严重 漏卡主要是因为其分站识别距离很短 信号覆盖范围很小 对标识卡的识别时间有限 在标识卡通过分站时分站没有足够的时间接收标 识卡发出的信息 所以会产生比较多的漏卡 特别是在多目标同时出现 目 标以较高速度经过分站时 漏卡现象会表现更加严重 不能为井下人员管理 提供准确依据 由于分站识别范围小 如果要进行信号全覆盖 则所需分站数量极为庞大 成本巨大 同时 由于带宽的原因 分站过多 人员 设备的信息不能及时 传送 因此 采用上述系统只能显示某些人在某一时刻经过分站所记录的信 息 不能实时显示所有井下人员在当前时刻的准确位置信息 只能称之为 路径经过记录系统 上述产品中识别区域小的分站只是门禁 不能定位 识别区域大的分站 定 位精度差 不能实时掌握当前时刻井下每个工作人员的准确位置分布情况 如果信号不能全覆盖的话 无法实现实时人员跟踪 精确定位和双向寻呼 还是门禁 所以只能算是监测范围大一些的门禁系统 而非真正意义的人员 定位系统 12 开发设计产品时 尽量应用最先进的技术 使产品的性能 功能等均达到国际领 先水平 研发人员设计时还充分考虑了产品生产的可行性 成本 效率 质量等方面 情况 考虑到产品应用的环境 特点 特殊要求 操作维护的方便性等等 矿用人员 定位安全管理系统采用了射频识别领域的高端技术及先进的计算机通讯技术 具有优 越的性能 并且具有以下特点 全矿井 全覆盖 全员实时精确定位及无线寻呼系统 任何地形条件下的信号全覆盖 信号覆盖均匀 无阻隔 实时的人员定位 跟踪 区域人员分布数量统计 独创的定位方式 覆盖范围大 定位精度高 分站信号范围大 有效解决漏卡问题 人员双向无线寻呼 实时信息传递 先进的光缆 矿用电缆混合网络结构 组网灵活 系统容量大 网络化信息管理 实现全新的人员安全管理模式 专利产品 自主创新 技术领先 全矿井 全覆盖 全矿井 全覆盖 型矿用人员定位安全管理系统可以在无论是竖井 斜井 直巷 还是岔路 弯道 或是狭窄弯曲起伏的工作面等各种复杂地形条件下 均可实现信号 连续覆盖 真正实现信号无盲区 全员实时精确定位 全员实时精确定位 型矿用人员定位安全管理系统能够实时显示所有人员在当前 时刻的准确位置 单台分站覆盖范围大 单台分站覆盖范围大 一台分站实际有效覆盖范围可以达到 4000 米以上 而且可 以保证在各种弯曲 狭窄 复杂的空间内对标识卡进行识别 不受地形条件限制 实 现全覆盖时所需分站数量少 系统成本低 定位精度高 定位精度高 定位精度可达 10 米以内 同时具有大范围和高精度的特点 双向无线寻呼 双向无线寻呼 系统可以向目标发出呼叫信息 如一般呼叫 重要呼叫 紧急呼 叫等信息 可以呼叫一个特定目标 也可以呼叫多个目标 群呼 信息可以在第一时 刻立即传达到每一个人 实现实时信息传递 紧急情况下 井下人员还可以通过标识 卡向系统发出呼救信号 从而得到其他人员的及时救助 携带方便 携带方便 标识卡小巧 便于携带使用 防水防尘 防护等级 IP54 使用安全 使用安全 经国家权威部门检测 系统设备发射功率低 安全可靠 对其它设备 无干扰 有效解决漏卡问题 有效解决漏卡问题 系统顺利通过了 200 张标识卡同时以 60 公里每小时通过系统 分站的识别能力测试 可提供用户正式测试报告 光缆光缆 电缆混合网络 电缆混合网络 配置灵活方便 传输带宽大 9600bps 以上 最高可达 2Mbps 系统容量高 保证信息的实时有效传输 13 网络化人员信息管理系统 网络化人员信息管理系统 井下人员信息实时传送到控制中心 同时通过网络传 送到矿领导 各部门办公室 也可以继续上传到矿务局以及其它各级监管部门 实现 信息共享 附附 系系统统建建设设标标准准 1 1 监监测测监监控控系系统统 系统主机必须双机备份 备机能在 5 分钟内启动 主机或显示