定位系统简介

1、煤矿井下人员定位系统解决方案（参考）1 前言 煤炭作为基础能源，长期以来为我国的经济增长做出了巨大贡献，我国能源消耗的70%来自煤炭，在整个国民经济发展中一直占据着主导地位。但另一方面，由于煤炭工业本身的产业结构，其采矿设备装置、从业人员素质及科学技术水平等诸多方面与其他行业相比存在着巨大差距。特别是近年来，煤矿事故的数量不断增加，如何加强安全生产，提高搜救工作效率，摆到了国家,各级主管部门和领导的面前。发生这些特大事故的原因主要是： (1)地面与井下人员的信息沟通不及时； (2)地面人员难以及时动态掌握井下人员的分布及作业情况,进行精确人员定位； (3)一旦煤矿事故发生，抢险救灾、安全救护的

2、效率低，搜救效果差。 为此，如何正确处理安全与生产、安全与效益的关系，如何准确、实时、快速履行煤矿安全监测职能，有效进行矿工管理，保证抢险救灾、安全救护的高效运作显得尤为重要和紧迫。面对新形势、新机遇和新挑战，国家各级主管部门的领导对安全生产工作提出了很高的要求和期望。安全监管总局党组、国家煤矿安监局对推广应用这项技术的工作高度重视，做出了具体的部署和要求。推广应用煤矿井下人员位置监测系统是煤炭企业安全生产管理的一项基础工作，是实现煤矿企业科学管理的措施之一，有利于井下定员管理，有利于煤矿井下考勤管理，有利于事故抢险救援。同时如何改变目前煤矿企业对井下人员落后的管理模式，如何实现管理的现代化、

3、信息化也成为所有煤矿企业关心的问题。 我们认为，建立以灾害预防、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。 十五期间，煤炭工业电子信息化建设在九五发展的基础上，围绕煤炭工业改革发展的战略任务，以信息和知识资源的开发利用为核心，结合煤炭工业实际需要，重点进行煤矿生产安全监测监控、自动控制与企业管理系统等方面的信息化建设工作，已纳入安全生产企业的经营管理日程。作为RFID技术的领先者，上海秀派电子科技有限公司采用了国际最新的射频识别技术，开发了 上海秀派井下人员定位考勤系统，这一科技成果的实现，将为煤矿企业的安全生产和经营管理上台阶、上水平带来了新的契机。2 秀派公司介绍 上

4、海秀派电子科技有限公司(SHANGHAI SUPER ELE&TEC CO.LTD)为专业致力于远距离射频识别(RFID)产品的研发、生产、销售的高科技企业。凭借高性能低功耗的核心技术以及客户化的解决方案，成为目前国内RFID领域内技术和产品化的佼佼者。SUPERRFID的产品和行业运用解决方案集成了最先进的无线射频识别技术，结合以“秀派服务”为品牌的世界级服务计划，努力为客户创造最大的价值。 ActiveRFID是RFID大家族中的重要一员，它是RFID众多工作模式中的一种，中文含义是“主动式RFID”。在这种工作模式下，电子标签主动发射信号，保持与读头之间联系，这种工作模式极大保证了信号识

5、别的高性能，但为了适应这种工作模式，对电子标签的元器件性能、功耗、整体稳定性提出了更高的要求，同时，数据安全也是关键。秀派公司RFID产品技术基础就是Active（主动）、Watt（微功耗）、Secu（安全），正是有这样的技术，产品才能表现出优异特性。 “Watt”全新技术理念 ActiveRFID和WSN都可以看成是短程无线网络技术的运用，秀派公司的技术设计理念是：最低层节点或设备免维护长期可用性，其最关键技术是能量获取技术和低功耗技术，所谓的“开源和节流”。 由于能量获取技术的局限性，在不降低性能的前提下，秀派公司更多的在低功耗技术方面寻求突破，秀派公司在体系结构单体硬件协议能量管理等方面

6、进行了多年深入的研究，形成了一个超低功耗END DEVICE的技术平台，平均功耗控制在W数量级。 秀派公司将此超低功耗的技术平台命名为“Watt”，申请了多项专利并注册了商标。3 煤矿井下人员定位应用现状 3.1 基本概念 井下人员定位考勤系统一般集井下人员考勤、跟踪定位、灾后急救、日常管理为一体的综合性运用系统。每个下井工人佩戴一个特殊的标识卡，在下井、作业时能为预先安装在矿道内的阅读设备自动识别，并将标识卡的全球唯一的卡号上传到地面计算机系统，使管理人员能够随时掌握井下人员的运动轨迹，以便于进行合理的调度管理。一旦意外事故发生，救援人员可根据该系统所提供的数据、图形，迅速了解有关人员的位置

7、情况，及时采取相应的救援措施，提高应急救援工作的效率。目前该系统已经逐步从人员识别扩展到设备识别等方面。 3.2 阅读及识别方式 目前在井下人员定位系统中，阅读器读取和识别射频卡主要有三种方式：近距离人工刷卡、远距离被动识别和远距离主动识别。在系统集成中，这是一个非常重要的问题，因为识别方式的选择将直接影响到系统的读取率和便利性。 近距离人工刷卡方式主要是针对较早以前高频和低频阅读设备（比如公交卡，门禁卡等）的应用，由于其阅读范围大致为离开阅读器20cm之内，佩戴射频卡的人员必须上前靠近阅读器才能被读取。这种方式尽管可以保证100的读取率并且成本低廉，但由于其需要逐个扫描，在下井或者作业时会在

8、出入口形成拥挤现象。目前这种工作方式几乎完全被淘汰。 远距离被动识别方式主要超高频（433M，868M，915M等）阅读设备和无源射频卡的应用，其阅读范围可以达到10米左右，可以解决近距离人工刷卡方式的需要逐个扫描的问题。一些设计的比较好的设备能够支持多达50个射频卡的同时读取，可以大大增加人员通行速度，无需排队进出校门。但这种方式仍然存在很多应用上的问题。第一，无源射频卡不能被人体和金属物遮挡，这个就需要人员在上下矿井时不能背对阅读器天线位置，并且射频卡不能紧贴人体（夏天时这个问题会更加严重）；第二，无源射频卡不能跟金属物放在一起；第三，人员不能大流量出入。这些缺陷造成过去一段时间内采取该种

9、方式和设备的井下人员定位考勤项目纷纷实施失败而导致项目撤销或者重新采购其他技术和设备。 远距离主动识别方式（主要是2.4-2.48G频段），是目前应用最成功，最受各地矿业欢迎的一种识别方式。这种识别方式不仅距离极远，可以在50米的范围内轻松读取（空气中能够稳定80米读取），还能支持多达200个射频卡的同时读取，最重要的是能够克服人体、金属等遮挡，甚至上百个矿务人员一起进出依然保证100的读取。其他详细技术指标比较列表如下：比较项目 上海秀派 蓝牙 802.11b (Wi-Fi) 传统数传电台 单点覆盖距离 80米 （可达几公里） 10 米 50 米 可达 16 公里 网络扩展性 自动扩展 无

10、无 无 电池寿命 数年 数天 数小时 数小时 - 数天 复杂性 简单 复杂 非常复杂 复杂 传输速率 250Kbps-1Mbps 1 Mbps 1 to 11 Mbps 一般为 19.2Kbps 频段 2.4GHz 2.4 GHz 2.4 GHz 400Mhz-2.4GHz 网络节点数 65000 8 50 无 时延 仅 30 毫秒 高达 10 秒 3 秒 终端设备费用 低 低 高 高 网络使用费 无 无 无 安全性 128 bit AES 或由用户定义 64bit,128bit Authentication Service Set ID(SSID) 无 集成度和可靠性 高 高 一般 低 使用

11、成本 低 低 高 高 安装使用 非常简单 一般 难 难 4 方案设计 井下人员位置监测（定位考勤）系统涉及计算机软件、数据库、电子电路、防爆本安电源、数字通讯、无线识别技术等方面。因此，在设计方案时，除了考虑其功能外，在稳定性、可靠性、抗干扰能力、容错能力及异常保护等方面也进行了充分考虑。项目方案确定利用现有成熟的煤矿高速工业以太网加现场总线系统作为主传输平台，开发相应的井下人员跟踪定位传感器、人员无线标识卡等设备与系统挂接，通过井下人员跟踪定位传感器及考勤管理专用软件与主系统以标准的专用数据库进行后台数据交换从而实现井下作业人员的跟踪定位和安全管理。系统总体设计主要体现在： 实现煤矿井下作业

12、人员进出的有效识别和监测监控，使管理系统充分体现“人性化、信息化和高度自动化”，实现数字矿山的目标。 为煤矿管理人员提供人员进出限制、考勤作业、监测监控等多方面的管理信息，一旦发生安全事故，通过该系统可探测事故现场作业人员及其数量，为抢险救灾和安全救护工作的高效运作提供保障。 系统设计的安全性、可扩容性、易维护性和易操作性。 轻松联网，BS结构，轻松实现县、市、省及更广阔地域联网监控。4.1 系统原理 上海秀派井下人员位置监测系统是由地面监控中心主计算机在系统软件支持下，通过数据传输接口和沿巷道铺设的通讯光/电缆，定时对井下安装的无线数据传感器进行数据巡检和信息采集，无线数据传感器将自动采集有

13、效识别距离内的标识卡的信息，并根据系统指令，通过传输网络将相关数据传送至地面中心站。数据信息经分析处理后，将井下人员（或机车等移动目标）动态分布在主计算机界面中得以实时反映，从而实现井下安全状态在井上数字化管理的目的。 遵循“统一发卡、统一装备、统一管理”的原则，将标识卡视为“上岗证”或“坑道准入证” ，按准许上岗人员实行“一人一卡”制。 根据矿井监测需求，在井下坑道、峒室、作业面等地点安装具有进出方向、时间识别能力的无线数据传感器，并通过光纤数据传输接口相互连接为井下高速工业以太网，从而构成完整通讯线路。 煤矿生产单位输入工作人员相关信息后，向下井工作人员颁发并装备标识卡。 系统数据库记录该

14、标识卡相对应人员的基本信息，包括姓名、年龄、性别、所属班组、所属工种、职务、本人照片、有效期等基本信息。 进入坑道的工作人员必须随身携带标识卡，当持卡人员经过设置识别系统的地点时被系统识别，系统将读取该卡号信息，通过系统传输网络，将持卡人通过的路段、时间等资料传输到地面监控中心进行数据管理，并可同时在地理信息大屏幕墙上出现提示信息，显示通过人员的姓名。如果感应的无线标识卡号无效或进入限制通道，系统将自动报警，安全监控中心值班人员接到报警信号，立即执行相关安全工作管理程序。 生产单位可根据生产计划，对该标识卡进行授权管理。授权范围包括：该员工可以准入的坑道或作业面。为防止无关人员和非法人员进入坑

15、道或作业面，系统设置该卡准入坑道或作业面的时效管理模块及卡的失效、报失等。 坑道一旦发生安全事故，监控中心在第一时间内可以知道被困人员的基本情况，救险队系统远距离识别装置，确认遇险人员的大概位置，便于救护工作的安全和高效运作，便于事故救助工作的开展。 系统可自动生成考勤作业的统计与管理等方面的报表资料，提高管理效益。 4.2 系统设计依据 （1） AQ62102007 煤矿井下作业人员管理系统通用技术条件 （2） GA/T75安全防范工程程序与要求 （3） MT209-1990煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求 （4）AQ1048-2007国家安全生产监督管理总局煤矿井下作业人员管

16、理系统使用规范 4.3 系统功能及特点 4.3.1 系统功能 4.3.1.1 实时井下人员动态显示 任一时间查询并显示井下某个地点的人数、分布情况及身份。 查询一个或多个人员现在的井下实际位置、活动轨迹。 记录有关人员在任一地点的到/离时间和总工作时间等一系列信息，可以督促和落实重要巡查人员（如：瓦斯检测人员）是否按时、到点的进行实地查看，或进行各项数据的检测和处理，从根本上尽量杜绝因人为因素而造成的相关事故。 4.3.1.2 丰富的人员下井考勤能力 可对出入井人员进行统计，实现下井人员考勤记录，建立并打印人员出入井的各种信息报表（如：下井时间报表、出勤月报表、加班报表、缺勤报表等等），方便管

17、理人员的查询与管理。 4.3.1.3 信息多点共享 系统中心站及网络终端可以局域网方式联网运行，使网上所有终端在使用权限范围内实现信息多点共享，供多个矿井各部门及领导同时在不同地点共享监测信息、系统综合分析信息、查询各类数据报表。 4.3.1.4 丰富的地图功能 支持多种图形格式。全面支持实时多任务。 4.3.1.5 禁区报警功能 对于指定的禁区，如果有非授权人员进入，实时声音报警，并显示进入禁区的人数及身份。 4.3.1.6 灾后急救信息 一旦发生各类事故，上位机上立即能显示出事故地点的人员数量、人员信息，人员位置等信息，大大提高抢险效率和救护效果。 4.3.1.7 后备电力 系统产品的坑道

18、壁挂式设计，保证系统在恶劣环境下能连续运转，并提供断电后2小时的供电电源。 4.3.1.8 传感器应急功能 井下人员跟踪定位传感器与地面中心站失去联系时，仍能独立工作，自动存储人员监测数据。 4.3.1.9 下井人员身份判别和逐一对应功能 上海秀派的井下人员位置检测考勤系统，拥有专门的接口功能，能对下井人员身份进行迅速、群发、快速判别和逐一对应功能，确保管理到位。 4.3.2 系统性能特点 4.3.2.1 强大的系统处理能力 采用L-H调度算法优化系统数据处理能力； 高度自动化，自动监测、统计、分析信息，整个过程无需人为干涉； 基于GIS技术的地理信息显示、查询系统； 完善的数据分析能力； 4

19、.3.2.2 卓越的识别性能 系统工作频率： 2.45GHz 标识卡发射功率：0dBm20dBm； 接收灵敏度：80dBm； 最大位移速度：携卡人员的最大行进速度：不小于20m/4s； 系统并发识别数量：不小于50； 最大识别速度：不小于50个/s； 漏读率：不大于10-5； 最大传输距离：不小于20km。 最大监控容量：标识卡数量不小于6000个 系统允许接入的本安型读卡分站数量不小于64个。 最大巡检周期：不大于30； 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、出/入分站识别区域时刻、出/入巷道分支时刻、超时、超员、工作异常、卡号、姓名、身份证号、年龄、职务或工种、所在

20、区队班组、主要工作地点等记录应保存一年以上。当主机发生故障时，丢失上述信息的时间长度小于5min。 画面响应时间：调出整幅画面85%的响应时间不大于2，其余画面不大于5。 双机切换时间：从工作主机故障到备用主机投入正常工作时间不大于min。 电池寿命：标识卡中内置非可充电锂电池，连续工作寿命不小于3年。 备用电源工作时间：不小于2。 本安供电距离：不小于2km。 4.3.2.3 现场优势 环境适应性：高抗干扰性，对井下干扰源、周界环境无特殊要求； 安装方便性：传感器一体化结构设计，无需外接天线或地感； 运行可靠性：内部电路高度集成化，器件故障率最小化。 4.3.2.4 电气特性 超低功耗，无线

21、标签在不更换电池的情况下可连续正常工作3年； 方便性、安全性，标签无须外接矿灯电源，无须充电、无须更换电池； 无辐射，对人体和环境无任何影响，更安全更健康。 4.3.3 与其他人员管理系统的对比比较类型 上海秀派系统 其他产品 产品类型 无线传感器网络 简单的RFID 探测距离 2-80米可调 0-10米 兼容性 极强 无 应急救援设备 有 无 可扩充能力 极强 无 传输介质 光纤/电缆 电缆 传输协议 TCP/IP工业以太网 FSK/RJ485 传输速率 主干网络：100Mbps 电缆传输：9600Kbps 480bps-1200 bps 可靠性/抗干扰 极强 差 开放性 极强 无 误码率

22、10万分之1 万分之一 想了解更多，请联021-61613330，QQ:21420064，Email:superrfid， MSN:jinnihu， 联系人：胡健一、井下人员定位系统的介绍 文矿公司是专业进行山西井下人员定位系统的安装，进行安装人员定位系统的人员全部经过专业的培训，在山西众多煤矿企业进行过安装调试，经验丰富。井下人员定位系统已列入国家科技成果重点推广计划项目，产品已经通过国家煤矿防爆认证，各种煤矿人员定位产品全部达标。公司新产品井下人员定位系统是我公司煤矿安全监控系统的主要产品之一。 煤矿人员定位系统是煤矿安全生产的基础，现在国家对煤矿安全的日益重视和

23、监管力度的不断加强，全国的煤矿企业都已经装备了煤矿人员定位系统，尤其是我们山西，煤矿安全生产状况有了很大的改善。但现在煤矿井下还普遍存在入井人员管理困难，井上人员难以及时掌握井下人员的动态分布及作业情况，一旦事故发生，对井下人员的抢救缺乏可靠信息，抢险救灾、安全救护的效率低，效果不理想。 文矿公司拥有专业的工程队伍，安装的煤矿，就可对煤矿入井人员进行实时监测，随时查看井下人数量。如果发生灾变，还可立即从监控计算机上查询事故现场的人员情况、在软件中可显示被困人员数量，为事故抢险提供科学依据。同时，也可利用系统的日常井下定位管理功能，对矿井人员进行井下定位管理。 二、井下人员定位系统的组成 KFD-3型分站电源箱（人员定位）是一个以98C52单片机为CPU核心的微型计算机系统，由数据无线采集、显示、控制、存储、红外遥控、通讯、看门狗、电源等主要功能电路组成。主要通过主板、通讯板、无线收发板和电源板等几块电路板形成有机整体。其中主板为主控电路；通讯板用于与地面中心站的数据通讯；无线收发板于分站与外部人员携带卡进行数据通信。 三、井下人员定位系统的工作原理 系统人员定位分站的无线收