北票KJ201B井下人员定位系统-技术方案书-2011-3-21

井下人员考勤定位系统技术方案PAGE2PAGE5第页KJ201B井下人员定位管理系统技术方案书上海约翰芬雷自动化系统有限公司2011年8月PAGE1第页目录一、总体描述 2二、设计依据、目标和原则 22.1 设计依据 22.2 设计目标 32.3 设计原则 3三、井下人员定位系统介绍 43.1 概述 43.2 系统特点 53.3 系统组成 63.4 系统主要技术指标 113.5 系统功能 133.6 覆盖区域 233.7 无线数据收发机的配置原则 243.8 系统布置说明 243.9 系统设备运行环境 25四、项目设备清单 26五、场地及环境准备 27量及分布情况；可任意查询指定人员当前或历史时段所处的区域和活动踪迹；可对人员进行下井次数、下井时间等考勤信息进行分类统计，打印相关报表；具备故障实时报警和超时、超员、违章进入危险区域等报警功能；系统可在突发事件发生前，通过多种声光等方式主动通知危险区域人员疏散；井下人员在遇到危险情况时，可主动向地面发出求救信号；在事故发生后能及时锁定受困和遇难人员的具体位置，为搜救工作提供准确信息，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；系统具备联网功能。该系统产品已根据煤矿安全生产企业的技术要求和安全标准进行独立设计，完全可以满足煤矿井下人员跟踪定位的自动化管理要求。同时鉴于目前普遍认可的工业以太网技术，其快速的通信速率、统一的开放标准（IEEE802.3）以及与Internet的轻松无缝互联等优点，可将井下人员定位系统顺利平滑的就近接入到现已运行的工业以太环网中，最终通过矿井综合自动化调度集成平台对井下人员进行监测监控运行，以更有效节约投资。系统特点采用无线双向通讯：井下人员可紧急求助，井上可通过多种声、光报警方式主动通知井下人员撤离；采用澳洲专利技术，对目标实时精确定位，考勤识别无漏卡；基站、收发机无线信号有效覆盖区域半径>50m；集井下人车定位、考勤、报警呼叫、数据采集及机车信号控制等功能为一体；采用LonWorks总线,速度是传统总线的2－5倍、通讯距离长、性能稳定可靠；各基站之间的2芯通讯电缆无极性,可以串联、星形及环型任意连接，性能稳定可靠；收发机体积小、携带方便,在安全帽、腰带、矿灯绳上均可放置；频段自由选定，开放频段300～928M、2.4～2.483G任意选择；系统的核心设备KJ201-F井下监控基站是一个多功能的通用控制器，它可采集多路有线及无线信号，并根据这些信号状态自动控制多路相关设备的开停，未来可延伸出更多的功能。可与无线通讯系统有机结合，共用通讯线路、同一软件界面。系统组成KJ201B系统主要由地面中心站监控主机和软件、KJ201－J通讯适配器、通讯电缆或光缆、KDW660/18B矿用隔爆兼本质安全型电源箱、KJ201－F井下监控基站、KJ201B－S无线数据收发机及防雷栅等单元构成。监控软件对数据进行处理、显示并进行打印，通讯适配器通过RS232接口与监控主机相连接；电源箱为井下监控基站提供本质安全型电源；井下监控基站与收发机进行无线双向通讯，并将采集到的数据进行处理后通过传输线路上传到地面中心站；收发机佩带在工作人员身上，用于工作人员身份识别。(1)地面中心站工业计算机：P43.0GHz/1Gb/2x250Gb/19’LCD；激光打印机：HPLaserJet1200；通讯适配器：KJ201－J；操作系统：WindowsXP；数据库：SQLSERVER2005；监控软件：KJ201B；地面监控主机应能保存一年以上的监测数据。(2)KDW660/18B矿用隔爆兼本质安全型电源箱安标证号：20068186；防爆合格证号：2062760为KJ201－F井下基站及其传感器提供本安电源，具有两路本地断电功能及备用电池供电功能。当交流电源停电时，后备电池可使基站连续工作2小时以上。外形尺寸：424mm×335mm×208mm重量：42kg防爆形式：矿用隔爆兼本质安全型，防爆标志为Exd[ib]I；具有本安电源、备用电源及断电器三大功能；可提供1路12V、8路18V直流本安电源；AC127V、220V、380V、660V多种电压等级灵活输入；保护措施完善，输出电压稳定。(3)KJ201－F型井下监控基站安标证号：20068187；防爆合格证号：2064085KJ201－F井下监控基站是以神经元芯片及单片机为核心的自动化监控设备。可挂接各种传感器、执行器，对井下的各种环境参数（如：CH4、CO、风速、负压、设备开停状态等)进行连续监测。具有多通道、多制式的有线及无线信号采集和通讯功能，能及时将监测到的各种环境参数、生产状态、人员及车辆位置等信息实时传送给地面中心站，并执行中心站发出的各种命令。同时，基站具有就地监测和显示被测设备的运行状况参数，并根据信号状态自动就地控制多路相关设备的开停。基站为本质安全型设备,具有LonWorks接口、RS485接口、RS232接口或TCP/IP以太网接口，可实现工业以太网传输。在井下胶轮车定位系统中，基站根据接收天线收到的车辆收发机信号，来确定胶轮车的具体位置，并对该巷道的红、绿灯信号及无线车辆收发机上的红、绿灯信号进行就地实时控制。基站具备数据存储功能，通讯中断时，监控基站能保存4小时以上的监控数据，等通讯恢复正常后，监控基站保存的数据能被监测主机正确接收、处理；基站可挂接1～8个读卡天线，每个天线的覆盖范围≥50米。基站设计有可靠性较高的保护电路和程序纠错功能，在基站出现故障时，可在极短的时间内自动复位并重新启动投入运行。基站电路对所有与外界联系的输入及输出电路部分增加安全隔离电路及保护电路，以防误接线或线路信号异常等外界因素对基站造成的损害，进一步提高基站的可靠性。防爆形式：矿用本质安全型，防爆标志ExibI；防护等级：IP67；端口：16个模拟量或个开关量输入，8路控制输出；16个输入端口也可作为输出端口使用，使得输出端口可达24路；主要通信参数：通讯方式：电缆、光缆、以太网；通讯协议：LonTalk，TCP/IP，485，RS232；无线通讯：异步双工；收发频率：2.4GHz或433MHz；通讯距离：到地面中心站≥25Km；可实时监测移动目标，数量不限；供电电源：DC12~24V箱体尺寸：320×250×120mm重量：6Kg读卡天线：配接数量：每台基站可接1~8个；无线通讯：异步双工；收发频率：2.4GHz或433MHz；具有通讯和报警指示；外形尺寸：80×60×25mm重量：50g(4)KJ201B－S无线数据收发机安标证号：20068188；防爆合格证号：2064087该设备装在井下人员或车辆等移动目标上，与基站进行双向通讯，基站根据其信号确定其具体位置。它既可接收井上下达的撤离命令，也可通过［求助］按钮，主动向地面中心站发送求助信号。低功耗设计，具备报警和通讯状态指示功能和求助功能。抗干扰能力强，可靠性高，体积小、重量轻；收发频率：2.4GHz；免维护使用1年以上；防护等级：IP54；防爆形式：矿用本质安全型，防爆标志为ExibI。外形尺寸：55×30×11mm重量：20g。(5)KJ201－J通讯适配器安标证号：20068190；防爆合格证号：2064086该设备安装于地面调度室，实现LonWorks和RS232之间的信号转换。具备电源、工作状态指示功能，接收井下基站发来的LonWorks通讯信号，并将该信号解调成RS-232C信号传送给计算机，将地面计算机输出的RS-232C信号经调制发送给井下基站。实现井上非本安通信信号与井下本安通信信号之间的电气隔离。传输速率：5400bps；传输方式：二线制无极性电缆或光缆，无主对等通讯；适配器与主机通讯：RS232；适配器与基站通讯：LonWorks；带载能力：255台基站；网络结构：总线或自由拓扑任选；最大通讯距离：大于25Km；供电电源：AC220V；外形尺寸：200×150×75mm；重量：600g。(6)KJ201B系统安标证号：20068189；防爆合格证号：2064088支持电缆、光缆和以太环网三种连接方式。

电缆连接方式：光缆连接方式：

工业以太网连接方式：系统主要技术指标(1)供电电源供电电压在AC220V±10%之间波动时，中心站设备能正常工作。中心站配备UPS电源，当交流电源停电时，UPS电源能保证中心站主机工作2小时以上。井下矿用隔爆兼本质安全型电源箱供电，供电电压波动在-25%～+10%波动时，井下设备能正常工作。交流停电时，由井下备用电源供电，备用电源应保证井下全部设备应正常工作2小时以上。(2)电缆电缆连接时，从地面通讯适配器到基站：电缆型号：MHY321×4×1.38基站到基站：电缆型号：MHYVRP1×4×7/0.52从电源到基站电缆型号规格：MHYVR10×2×7/0.28直径18mm电缆名称：矿用聚乙烯绝缘阻燃聚氯乙烯护套信号软电缆电源输入端电缆电缆型号规格：MYQ3×1.0系统中井下设备所使用的电缆具有阻燃性能，具有防爆合格证和MA标志。(3)接地及防雷保护措施监测系统应有单独接地，不允许与其它系统共地。地面中心站设备的外壳和通讯电缆的屏蔽层应接到安全保护地，接地电阻不应大于4Ω。其他井下设备的接地要求应满足《煤矿安全规程》第482～487条的规定。系统中在通讯适配器接口后面和入井口处分别接入一台KNF-32X防雷栅。在中心站机房交流220V供电进线处接有KNF220-10型电源防雷栅。(4)技术参数系统巡检时间：小于30s。传输误码率：≤5×10-8。系统容量：可连接基站≤256个；收发机≤65535个。识别速度：≥5m／s。并发识别数量：＞100收发机漏读率：≤10-4。数据传输传输方式：无主对等通讯。适配器与主机通讯：RS232、TCP/IP。适配器与基站通讯：LonWorks、TCP/IP。基站与收发机通讯：无线双向数据通讯。传输速率：5.4~38.4kbps传输芯线：2芯电缆或光缆最大传输距离：基站与适配器的通讯距离：大于20km。基站与KDW660/18B配套电源箱的最大距离：2km。基站天线与无线收发机之间：>50m。(5)系统软件井下人员定位管理系统软件是以WINDOWS2003/XP平台为运行环境，采用.Net开发的集数据采集与信息处理的综合数据库管理系统。系统采用SQLServer2005数据库，以Browser/Server模式开发而成，通过IE浏览器即可在网上方便浏览、查询矿井人员定位信息和考勤信息。能实时完成对井下无线数据收发机位置的连续监测、信息采集和处理；存储各种实时数据和历史数据；实时显示井下人员的具体位置；准确定位井下作业人员当前位置和活动轨迹。系统功能强大、操作简单、用户界面友好、可靠性高、实用性强。共有系统设置、实时显示、查询统计、考勤管理、人员活动轨迹、报警处理及系统维护等七大模块。系统功能系统生成功能系统在正常监控条件下由用户随时生成、修改各种参数及表格的功能。自动监测识别功能系统自动识别能力强，具有携卡人员出/入井时刻监测功能。具有出/入重点区域（采煤工作面、掘进工作面等）时刻监测功能。具有出/入限制区域时刻监测功能。具有识别携卡人员出/入巷道分支方向能功能。能对乘坐电机车等各种运输工作的携卡人员进行准确识别。能识别多个同时进入识别区域的识别卡。具有识别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。具有对携卡人员位置连续监测功能。GIS图形显示功能系统可以根据矿井、巷道、采取实际情况绘制井下巷道、采区图，并在该图上能够动态、实时显示井下各类人员分布情况，并能动态显示井下人员的当班活动模拟轨迹；直观显示设备的通讯状况，当有人员超时或通讯异常时动态模拟图实现不同的图形符号闪烁显示，并有详细的报表描述，根据需要可以自动进行语音报警。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功能，具有放大、缩小和移动功能。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。紧急求助井下人员在遇到危险情况时，可通过[求助]按钮主动向地面发出求救信号，地面监控主机立即弹出求助信息窗口和发出报警声音，结合调度通信系统，尽快实施救援，系统并可对求救记录进行查询打印。主动通知地面控制中心可在突发事件发生前，通过多种声、光的方式主动通知危险区域人员疏散。收发机上有报警灯和蜂鸣器，当其接收到基站发出的呼叫信号后，报警灯闪烁同时蜂鸣器发出鸣叫提示相关人员。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，通过指定的基站发出。管理功能系统能够用不同标识、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，并能动态显示井下人员的当班活动模拟轨迹。系统具有携卡人员下井总数、出/入井时刻、下井工作时间等显示、打印、查询功能，并具有超时人员总数及人员、超员人员总数及人员的报警、显示、打印、查询等功能。系统具有携卡人员出/入重点区域总数及人员、出/入重点区域时刻、工作时间等显示、打印、查询功能，并具有对于重点区域超时人员总数及人员、超员人员总数及人员的报警、显示、打印查询等功能。具有携卡人员出/入限制区域总数及人员、出/入限制区域时刻、滞留时间等显示、打印、查询、报警等功能。具有特种作业人员等下井、进入重点区域总数及人员、出/入时刻、工作时间等显示、打印、查询等功能，具有工作异常人员总数及人员、出/入时刻及工作时间等显示、打印、查询、报警等功能。具有携卡人员下井活动线路的显示、打印、查询、异常报警等功能。具有携卡人员卡号、姓名、身份证号、年龄、职务或工种、所在区队班组、主要工作地点、每月下井次数、下井时间、每天下井情况等显示、打印、查询等功能。系统具有按部门、地域、时间、基站、人员等分类查询、显示、打印等功能。人员跟踪功能可实时跟踪到特定人员的当前井下位置、当天上班途经的地点和时间、在各位置的滞留时间，并可对其运行轨迹在巷道分布图上进行形象直观的回放。使用该功能可以对特定人员进行迅速定位，核查相关领导是否进行了跟班作业，监督特殊工种；对于井下特定位置财物遗失和损坏可以圈定相关责任人；事故发生时，可以迅速确定相关遇险人员的数量，最近出现位置和时间，为事故抢险提供可靠依据；事故抢险过程中，地面指挥人员可以在第一时间知道抢险人员与被困人员当前所在位置，为事故的抢险赢得宝贵时间；事故发生后可以根据该系统保留的历史数据，进行事故分析和责任界定提供参考依据；考勤管理系统能够实时对下井人员入井时间、升井时间进行统计；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；能实时对井下各监测区域工作人员的数量和分布情况进行分类统计。能自动汇总、存储、自动生成报表和打印以上各信息。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、车间、矿分级汇总统计、查询、打印。紧急事件处理在矿井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；能够快速查询井下灾前各时段全部人员及无轨设备位置和状态，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。系统设备运行管理系统有完整的设备管理功能，包括添加、编辑、修改、删除设备信息，可以在地图上增加、移动、删除基站。点击地图上的设备图标，可以显示该设备的详细信息。实时监测并记录系统通讯及系统设备的工作状况，对系统异常做出告警，提示维护人员尽快使系统恢复正常。管理设置为维护矿上人事结构和组织结构服务，提供人员基本信息，并设置人员工号与收发机号的对应关系。部门管理：可以进行部门查询、新建、修改、删除四大功能；职务管理：可以进行职务查询、新建、修改、删除四大功能；职称管理：可以进行职称查询、新建、修改、删除四大功能；工种管理：可以进行工种查询、新建、修改、删除四大功能；采面管理：可以进行采面基站关联的查询、新建、修改、删除；班次设置：可以进行班次查询、新建、修改、删除四大功能；津贴管理：可以进行津贴查询、新建、修改、删除四大功能；系统设置进行系统操作用户信息的维护与授权，服务管理器设置等。可实现分配多个不同权限的用户，方便各个用户在网络终端上同时运行软件，查询井下实时情况，并可对软件进行分级别的修改；网络通信系统具有网络通信接口，系统主机可通过RJ45接口就近接入矿井工业以太网，符合TCP/IP网络参考模型和网络协议，并采用OPC标准软件接口，将信息上传至矿调度中心，作为企业的信息源，向信息管理系统提供有关人员的实时和统计信息。在互联网(或局域网)中通过建立WEB服务器，可以用浏览网页的方式实现信息共享，在客户端无须另加任何软件。系统留有多种的标准接口为软件的进一步升级和企业信息化建设服务。人机对话系统具有人机对话功能，可调出各种菜单，并按菜单和输入提示进行系统生成、参数修改、功能调用和控制命令输入等。自诊断功能系统具有自诊功能。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。故障修复时，有相应的报警解除。WEB浏览功能系统基于先进的IIS5.0WEB服务器系统和微软的.NET技术，轻松实现网络浏览、查询和管理，人员定位界面可通过WEB对外进行发布。井下实时数据可上传到WEB服务器上，用户可以通过互联网，以网页的形式实时查看井下人员分布情况。系统软件自监视功能通过选取相应菜单命令，可对系统设备的实时运行状态进行监视。 软件容错功能键盘操作有误或打印机没连机等故障时，系统具有相应的错误提示，且不影响整个系统软件的运行。数据备份功能系统所有存储的数据进行实时备份，备份数据保存时间1年以上。备用电源功能当交流电源停电时，电源箱内蓄电池能自动投入工作，备用电池供电时间4小时以上。中心站配备UPS电源，当交流电源停电时，UPS电源能保证中心站主机工作4小时以上。系统恢复供电，备用电源自动退出。双机备用功能中心站配备备用主机，当工作主机出现故障影响系统正常运行时，备用主机无间隙自动切换投入工作。实时多任务功能能实时传输、处理、存储和显示信息，并根据要求实时控制，能周期地循环运行而不中断。信息联网功能系统采用多种标准软件接口，将信息上传至矿调度中心，可在局域网上查看人员监测信息，可将信息集成到全矿井自动化系统中。覆盖区域根据煤矿井下巷道布置特点和目前生产安全工作重点，井下作业人员管理系统通过基站加无线天线的系统结构，对井下人员流动的主要胶带运输巷、辅助运输巷、进回风巷、硐室的出入口及地面主、副井井口房等进行信号覆盖，检测人员分布和人员流动状况；对井下采掘等重点安全、生产管理区域做重点监测。对井下人员及设备在信号覆盖范围内全程、连续、实时精确的定位跟踪。1、上下井点在副井的上井点和下井点各设置一个基站，记录人员上下井时间，统计下井时间、班次。2、采掘工作面入口在各个采掘工作面入口处设置基站，记录人员出入工作面的时间，实时监测区域内人数。3、禁区在废弃巷道等禁区处应设置井下监控基站，以限制人员进入禁区。4、叉路口在井下巷道出现交叉路时，需要在每一个交叉路口的分支安设基站。5、井下重要场所在井下炸药库、变电所、井底煤仓、水仓等设置监测点，监测重要区域人员信息，记录进入重要区域人员信息。无线数据收发机的配置原则1.遵循人员收发机“统一管理、一人一卡”的原则，将标识卡视为下井人员的上岗证。2.收发机可安装在矿灯、腰带等处，原则上一经安装就不能随便拆卸。3.收发机能够与持卡人员的基本信息对应（如姓名、年龄、工种等）。4.识别卡的数量应按矿井设计生产能力确定的最大下井人数核定，并留有不少于10%的余量。5．根据矿上实际需要来确定。系统布置说明监控系统地面中心站应设在环境相对较好的地方，设监测中心机房，服务器1套、监控主机2套、打印机、UPS电源等。同时配置最新版本的监控软件等。系统在入井口设置一台加无线识别模块的（验卡机）作为唯一性检测主机，并需有专业检查人员配合。验卡机通过集线器接口和系统主机连接，当下井人员携带收发机依次通过此设备时，验卡机及时将下井人员的姓名和卡号信息等在显示屏上显示出来，下井人员逐一通过并报告姓名和卡号时，检查人员通过信息比较最后可以确定下井人员携带1张卡的唯一性和标识卡工作是否正常，即可下井，完成唯一性检测。井下监控基站与矿调度室之间既可通过矿用通讯电缆或光缆直接传输，也可在井下就近接入以太网交换机完成传输。井下监控基站之间通讯，采用矿用信号电缆连接，Lonworks总线传输，二线制无极性通讯。基站与无线收发机之间，采用射频无线通讯方式。在满足距离的条件下，井下监控基站应尽可能安装在取电容易、位置集中，环境相对较好的地方，具体数量实际根据矿上的具体情况来