井下人员定位系统与通信联络系统课件

井下人员定位系统与通信联络系统井下人员定位系统与通信联络系统课件第1页1引言2井下人员定位系统3矿井通信联络系统

井下人员定位系统与通信联络系统课件第2页1引言《国务院关于深入加强企业安全生产工作通知（国发[]23号）》要求煤矿和非煤矿山要安装监测监控系统井下人员定位系统紧急避险系统压风自救系统供水施救系统通信联络系统等技术装备

“系统可靠、设施完善、管理到位、运转有效”井下人员定位系统与通信联络系统课件第3页煤矿井下安全避险“六大系统”中两个系统--井下人员定位系统和矿井通信联络系统。1、系统基本组成结构2、工作原理3、系统作用和功效4、系统装备要求5、相关技术

井下电气设备特殊性：煤矿井下含有瓦斯等易燃易爆气体和煤尘，所以，煤矿用井下人员定位系统和矿井通信联络系统，有电气防爆等特殊要求，应优先采取本质安全型。井下人员定位系统与通信联络系统课件第4页什么是本质安全电器本质安全型电器设备特征是其全部电路均为本质安全电路，即在正常工作或要求故障状态下产生电火花和热效应均不能点燃要求爆炸性混合物电路。也就是说该类电器不是靠外壳防爆和充填物防爆，而是其电路在正常使用或出现故障时产生电火花或热效应能量小于0.28mJ（B级防爆）,即瓦斯浓度为8.5%（最易爆炸浓度）最小点燃能量。井下人员定位系统与通信联络系统课件第5页2井下人员定位系统

《国家安全生产监督管理总局国家煤矿安全监察局关于建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”通知（安监总煤装[]146号）》要求建设完善煤矿井下人员定位系统。发挥井下人员定位系统在定员管理和应抢救援工作中作用。煤矿井下人员定位系统又称煤矿井下人员位置监测系统和煤矿井下作业人员管理系统。井下人员定位系统与通信联络系统课件第6页2.1系统功能煤矿井下人员定位系统具有些人员位置、携卡人员出入井时刻、重点区域出入时刻、限制区域出入时刻、工作时间、井下和重点区域人员数量、井下人员活动路线等监测、显示、打印、存放、查询、异常报警、路径跟踪、管理等功能。(位置监测和管理功能）监测数据种类：人员位置、出入时间、人员数量。系统采集数据是人员编码、位置编码和时间。井下人员定位系统与通信联络系统课件第7页2.1系统采取技术及特点煤矿井下是一个特殊而又恶劣环境，无线电信号传输衰减大、GPS信号不能覆盖煤矿井下巷道、有甲烷等易燃易爆气体。

所以，GPS不能用于煤矿井下。当前煤矿井下人员定位系统主要采取RFID（射频识别）技术，该技术分为主动式和被动式两种。被动式：无源识别卡，识别距离近，单向主动式：有源识别卡，识别距离远，双向井下人员定位系统与通信联络系统课件第8页部分人员定位系统还采取漏泄电缆、WIFI（无线高保真）、ZigBee（紫峰）等技术，除含有些人员位置监测功效外，还含有单向或双向紧急呼叫等功效。wifi和zigbee，二者主要业务都在2.4g频段展开，都使用dsss直接序列扩频，所以共存话，是有冲突，鉴于当前wifi如此盛行，所以以后zigbee普及还是有一定困难程度。不过，假如趋势如此话，相信wifi会抛弃2.4g，转战5g或其它频段，避让zigbee。井下人员定位系统与通信联络系统课件第9页2.2系统组成及工作原理

煤矿井下人员定位系统普通由识别卡、位置监测分站、电源箱（可与分站一体化）、传输接口、主机（含显示器）、系统软件、服务器、打印机、大屏幕、UPS电源、远程终端、网络接口、电缆和接线盒等组成，其结构如图4所表示。井下人员定位系统与通信联络系统课件第10页矿务局（集团企业）服务器电视墙或投影用户重点产煤县、市打印机打印机主机主机交换机防火墙传输接口分站识别卡识别卡分站识别卡识别卡用户服务器路由器图4煤矿井下人员定位系统

井下人员定位系统与通信联络系统课件第11页图4-1煤矿井下人员定位系统

井下人员定位系统与通信联络系统课件第12页人员定位算法WIFI定位有很各种方法，比如测信号强度(RSS)，信号角度(AOA)，相位(POA)，时间(TOA)和时间差(DTOA)。现在惯用是信号强度(RSS)检测，因为适用范围广，检测你所接收到许多WIFI接入点(AP)信号强度，依据信号强度确定位置。这种方法精度很低，而且应用时会有严重逻辑错误。现在有经过事先测好信号强度地图(radiomap)来辅助定位，能够提升精度。另外也能够由其它信号比如GSM，GPRS，3G，蓝牙，红外，ZigBee等等很各种信号来辅助定位。井下人员定位系统与通信联络系统课件第13页图4-2KJ280煤矿井下人员定位系统

井下人员定位系统与通信联络系统课件第14页图4-3石开网络科技煤矿井下人员定位系统井下人员定位系统与通信联络系统课件第15页

识别卡由下井人员携带，保留有约定格式电子数据，当进入位置监测分站识别范围时，将用于人员识别数据发送给分站。

位置监测分站（定位分站）经过无线方式读取识别卡内用于人员识别信息，并发送至地面传输接口。

电源箱将交流电网电源转换为系统所需本质安全型直流电源，并含有维持电网停电后正常供电大于2小时蓄电池。

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传输接口接收分站发送信号，并送主机处理；接收主机信号、并送对应分站；控制分站发送与接收，多路复用信号调制与解调，并含有系统自检等功效。

主机主要用来接收监测信号、报警判别、数据统计及处理、磁盘存放、显示、声光报警、人机对话、控制打印输出、与管理网络联接等。

井下人员定位系统与通信联络系统课件第17页2.3系统技术指标（1）识别区域。系统能正确识别识别卡无线覆盖区域。

（2）并发识别数量。携卡人员以最大位移速度同时经过识别区时，系统能正确识别最大数量，大于80。

（3）最大位移速度。识别卡能被系统正确识别最大移动速度，大于5m/s。

（4）漏读率。携卡人员以最大位移速度和最大并发数量经过识别区时，系统漏读和误读最大数量与经过识别区识别卡总数比值，小于10-4。

井下人员定位系统与通信联络系统课件第18页（5）识别卡电池寿命及工作时间。不可更换电池识别卡电池寿命应大于2年。可更换电池识别卡电池寿命应大于6个月。采取可充电电池识别卡，每次充电应能确保识别卡连续工作时间大于7d。

（6）最大传输距离。识别卡与分站之间无线传输距离大于10m；分站到传输接口之间应大于10km。

（7）最大监控容量。系统允许接入分站数量宜在8、16、32、64、128中选取，被中继设备分隔成多段系统，每段允许接入分站数量同上。识别卡数量大于8000个。

井下人员定位系统与通信联络系统课件第19页（8）最大巡检周期。系统最大巡检周期应小于30s。

（9）存放时间。系统中心主机应对人员位置、携卡人员出入井时刻、重点区域出入时刻、限制区域出入时刻、工作时间、井下和重点区域人员数量、人员信息等统计。保留3月以上。当主机发生故障时，丢失上述信息时间长度应小于5min。分站存放数据时间应大于2h。

（10）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应小于5min。

井下人员定位系统与通信联络系统课件第20页2.4系统作用煤矿井下人员定位系统在遏制超定员生产、事故应抢救援、领导下井带班管理、特种作业人员管理、井下作业人员考勤等方面发挥着主要作用。

（1）遏制超定员生产。经过监控入井人数，进入采区、采煤工作面、掘进工作面等重点区域人数，遏制超定员生产。

（2）预防人员进入危险区域。经过对进入盲巷、采空区等危险区域人员监控，及时发觉误入危险区域人员，预防发生窒息等伤亡事故。

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（3）及时发觉未按时升井人员。经过对人员出/入时刻监测，可及时发觉超时作业和未升井人员，方便及时采取办法，预防发生意外。

（4）加强特种作业人员管理。经过对瓦斯检验员等特种作业人员巡检路径及抵达时间监测，及时掌握检验员等特种作业人员是否按要求时间和线路巡检。井下人员定位系统与通信联络系统课件第22页

（5）加强干部带班管理。经过对带班干部出入井及路径监测，及时掌握干部下井带班情况，加强干部下井带班管理。

（6）煤矿井下作业人员考勤管理。经过对入井作业人员，出/入井和路径监测，及时掌握入井工作人员是否按要求出/入井，是否按要求抵达指定作业地点等。井下人员定位系统与通信联络系统课件第23页

（7）应抢救援与事故调查技术支持。经过系统可及时了解事故时入井人员总数、分布区域、人员基本情况等。若事故时，系统不被完全破坏，还可在事故后2小时内（系统有2小时备用电源），掌握被困人员流动情况。在事故后7天内（识别卡电池最少工作7天），若识别卡不被破坏，可经过手持设备测定被困人员和尸体大致位置，方便及时搜救和清理。

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（8）持证上岗管理。经过设置在人员出入井口人脸、虹膜等检测装置，检测入井人员特征，与上岗培训、人脸、虹膜数据库资料对比，没有取得上岗证人员不允许下井，特殊情况（如上级检验等）需经相关领导同意，并存放纪录。

（9）含有紧急呼叫功效系统，调度室能够经过系统通知携卡人员撤离危险区域，携卡人员能够经过预先要求紧急按钮向调度室汇报险情。井下人员定位系统与通信联络系统课件第25页1.特定人员进行井下跟踪双击当前位置能够调出员工马亚军活动轨迹灰色是昨天活动轨迹蓝色是当日活动轨迹井下人员定位系统与通信联络系统课件第26页2.轨迹再现选择一个职员后，程序将以图片形式再现员工经过过程。以下图井下人员定位系统与通信联络系统课件第27页3.井下员工查询

当前在井下作业全部职员鼠标停在表格中“在此停留”字段上将显示下边图片井下人员定位系统与通信联络系统课件第28页4.员工分布查询井下人员定位系统与通信联络系统课件第29页5.超时员工查询单击此处能够调出当前选中职员活动轨迹(以下列图)井下人员定位系统与通信联络系统课件第30页

2.5相关标准

相关煤矿井下人员定位系统安装、使用、维护与管理标准有《AQ1048-煤矿井下作业人员管理系统使用与管理规范》。相关煤矿井下人员定位系统生产、设计、测试与检验标准有:《AQ6210-煤矿井下作业人员管理系统通用技术条件》《MT/T1004-煤矿安全生产监控系统通用技术条件》井下人员定位系统与通信联络系统课件第31页

《MT/T1005-矿用分站》《MT/T1007-矿用信息传输接口》《MT/T1008-煤矿安全生产监控系统软件通用技术要求》《MT/T1081-矿用网络交换机》《MT/T1078-矿用本质安全输出直流电源》《MT/T772-1998煤矿监控系统性能测试方法》《MT/T899-矿用信息传输装置》等。井下人员定位系统与通信联络系统课件第32页2.6系统装备

（1）各个人员出入井口、采掘工作面等重点区域出/入口、盲巷等限制区域等地点应设置分站，并能满足监测携卡人员出/入井、出/入采掘工作面等重点区域、出/入盲巷等限制区域要求。基于RFID煤矿井下人员位置监测系统，宜设置2台以上分站或天线，方便判别携卡人员运动方向。

（2）巷道分支处应设置分站，并能满足监测携卡人员出/入方向要求。巷道分支各个巷道应设置分站或天线，方便判别携卡人员运动方向。

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（3）下井人员应携带识别卡。识别卡禁止私自拆开。

（4）工作不正常识别卡禁止使用。性能完好识别卡总数，最少比经常下井人员总数多10%。不固定专员使用识别卡，性能完好识别卡总数最少比每班最多下井人数多10%。

（5）矿调度室应设置显示设备，显示井下人员位置等。井下人员定位系统与通信联络系统课件第34页

（6）各个人员出入井口应设置检测识别卡工作是否正常和唯一性检测装置，并提醒携卡人员本人及相关人员。识别卡工作正常和唯一性检测能够采取机器与人工配合方法，也可采取虹膜、人脸等自动检测方法。煤矿井下人员位置监测系统识别卡正常工作和下井人员每人一张卡，且仅携带表明自己身份卡，是遏制超能力生产、加强煤矿井下作业人员管理、为应抢救援提供技术支持必要条件。

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（7）分站应设置在便于读卡、观察、调试、检验、围岩稳定、支护良好、无淋水、无杂物位置。

（8）设备使用前，应按产品使用说明书要求调试设备，并在地面通电运行24h，合格后方可使用。

（9）设备发生故障时，应及时处理，在故障期间应采取人工监测，并填写故障记录表。（10）入井电缆入井口处应含有防雷办法。

（11）设备发生故障时，应及时处理，在故障期间应采取人工监测，并填写故障记录表。

（12）系统运行应建立设备、仪表台账，设备故障记录表，检修统计，巡检统计，中心站运行日志，监测日（班）报表，设备使用情况月报表。井下人员定位系统与通信联络系统课件第36页3矿井通信联络系统

《国家安全生产监督管理总局国家煤矿安全监察局关于建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”通知（安监总煤装[]146号）》要求煤矿要按照在灾变期间能够通知人员撤离和实现与避险人员通话要求，深入建设完善矿井通信联络系统。

矿井通信联络系统又称矿井通信系统，是煤矿安全生产调度、安全避险和应抢救援主要工具。

井下人员定位系统与通信联络系统课件第37页3.1特点煤矿井下是一个特殊工作环境，所以矿井通信系统不一样于普通地面通信系统，含有以下特点：

（1）电气防爆；（2）传输衰耗大；（3）设备体积小；（4）发射功率小；（5）抗干扰能力强；（6）防护性能好；（7）电源电压波动适应能力强；（8）抗故障能力强；（9）服务半径大；（10）信道容量大；（11）移动速度慢。井下人员定位系统与通信联络系统课件第38页3.2分类矿井通信系统包含:(1)矿用调度通信系统；(2)矿井广播通信系统；(3)矿井移动通信系统；(4)矿井救灾通信系统等。井下人员定位系统与通信联络系统课件第39页3.3矿用调度通信系统矿用调度通信系统普通由矿用本质安全型防爆调度电话、矿用程控调度交换机（含安全栅）、调度台、电源、电缆等组成，如图1所表示。

矿用本质安全型防爆调度电话实现声音信号与电信号转换，同时含有来电提醒、拨号等功效。

程控调度交换机控制和管理整个系统，含有交换、接续、控制和管理功效。

井下人员定位系统与通信联络系统课件第40页…矿用程控调度交换机

调度台广播控制设备矿用本安电话防爆广播设备防爆广播设备矿用本安电话矿用本安电话录音设备防爆显示器防爆显示器………图1矿用调度通信系统和矿井广播通信系统井下人员定位系统与通信联络系统课件第41页

调度台含有通话、呼叫、强插、强拆、来电声光提醒、录音等功效。

矿用调度通信系统不需要煤矿井下供电，所以，系统抗灾变能力强。当井下发生瓦斯超限停电或故障停电等，不会影响系统正常工作。当发生顶板冒落、水灾、瓦斯爆炸等事故时，只要电话和电缆不被破坏，就可与地面通信联络。

矿用调度通信系统抗灾变能力优于其它矿井通信系统。井下人员定位系统与通信联络系统课件第42页3.4矿井广播通信系统矿井广播通信系统普通由地面广播录音及控制设备、井下防爆广播设备、防爆显示器、电缆等组成，如图1所表示。

地面广播录音及控制设备含有广播、录音、控制等功效，普通由矿用程控调度交换机和调度台负担。

防爆广播设备将电信号转换为大功率声音信号，及时广播事故地点、类别、逃生路线等。

防爆显示器显示事故地点、类别、逃生路线等信息。井下人员定位系统与通信联络系统课件第43页3.5矿井移动通信系统

矿井移动通信系统普通由矿用本质安全型防爆手机、矿用防爆基站、系统控制器、调度台、电源、电缆（或光缆）等组成，如图2所表示。井下人员定位系统与通信联络系统课件第44页系统控制器移动…基站基站调度台…基站……………图2矿井移动通信系统

台移动台移动台移动台移动台移动台井下人员定位系统与通信联络系统课件第45页

矿用本质安全型防爆手机实现声音信号与无线电信号转换，含有通话、来电提醒、拨号、短信等功效，部分本安防爆手机还含有图像功效。

矿用防爆基站实现有线/无线转换、并含有一定交换、接续、控制和管理功效。

系统控制器控制管理整个矿井移动通信系统设备，含有交换、接续、控制和管理等功效。井下人员定位系统与通信联络系统课件第46页

调度台含有通话、呼叫、强插、强拆、广播、来电声光提醒等功效。

矿用防爆基站和防爆电源设置在井下，矿用本质安全型防爆手机主要用于井下。

当井下发生瓦斯超限停电或故障停电等，会影响系统正常工作。

所以，禁止矿井移动通信系统替换矿用调度通信系统。

井下人员定位系统与通信联络系统课件第47页3.6矿井救灾通信系统

矿井救灾通信系统普通由矿用本质安全型防爆移动台、矿用防爆基站（含话机）、矿用防爆基站电源（可与基站一体化）、地面基站通信终端、电缆（或光缆）等组成，如图3所表示。

矿用本质安全型防爆移动台实现声音信号与无线电信号转换，含有通话、呼叫、来电提醒等功效。井下人员定位系统与通信联络系统课件第48页地面基站通信终端防爆基站移动台移动台移动台

矿用防爆基站实现有线/无线转换、含有交换、接续、控制、管理、通话、呼叫、来电提醒等功效。

地面基站通信终端含有通话、呼叫、来电提醒等功效。

图3矿井救灾通信系统

井下人员定位系统与通信联络系统课件第49页3.7矿用IP电话通信系统矿用IP电话通信系统普通由矿用本质安全型防爆IP电话、矿用防爆交换机、矿用防爆电源（普通有维持系统工作2小时备用电源，可与矿用防爆交换机一体化）、调度台、地面普通交换机、光缆等组成。调度台和地面普通交换机设置在地面。矿用本质安全型防爆IP电话和矿用防爆交换机设置在井下。当井下发生瓦斯超限停电或故障停电等，会影响系统正常工作。

所以，禁止用矿用IP电话通信系统替换矿用调度通信系统。

井下人员定位系统与通信联络系统课件第50页3.8系统作用矿井通信系统作用是：

（1）煤矿井下作业人员可经过通信系统汇报安全生产隐患、事故情况、人员情况等，并请求救援等。（2）调度室值班人员及领导经过通信系统通知井下作业人员撤人、逃生路线等。（3）日常生产调度通信联络等。（4）矿井救灾通信系统主要用于灾后救援。井下人员定位系统与通信联络系统课件第51页3.9救援案例7月29日河南省陕县支建煤矿发生透水事故，共有69人被困。被困人员经过电话及时将被困人数、位置和情况向地面汇报，为救援提供了准确信息，缩短了救援时间。同时经过该电话安抚被困人员，增强了被困人员生还信心。最终被困69人成功获救。井下人员定位系统与通信联络系统课件第52页3.10现存问题

矿井通信系统是煤矿安全生产、紧急避险、应抢救援主要工具。但部分煤矿没有按照《煤矿安全规程》等相关要求，装备矿井通信系统；矿用本质安全型防爆电话装备数量和地点均不符合《煤矿安全规程》等相关要求；许多煤矿没有装备防爆语音广播设备。井下人员定位系统与通信联络系统课件第53页3.11技术及装备要求煤矿应安装有线调度电话系统。井下电话机应是本质安全型。宜安装应急广播系统和无线通信系统，安装无线通信系统应与调度电话互联互通。矿山救护队应装备矿井救灾通信系统。

（1）矿井通信系统应符合相关标准要求，取得矿用产品安全标志准用证和防爆合格证。（2）用于煤矿井下通信设备必须是防爆型电气设备，在电缆和光缆上传输信号必须是本质安全型信号。用于煤矿井下电话必须是矿用本质安全型防爆电话。

井下人员定位系统与