井下人员定位管理系统的应用

井下人员定位管理系统的应用

在员工定位管理系统的实现中，分析和处理员工的实时状态信息是一个非常重要的模块。系统中人员的当前位置,当前人员在井下是否超时,某读卡器下是否超员,当前人员是否进入限制区域等信息的判断都需要经过数据处理后才能知道结果。1数据收集模型1.1主站与钢站的通信数据采集模块是系统的基础模块,负责人员定位管理系统的软件与硬件之间的数据通信。主要完成的功能包括:原始数据的获取、数据的输出和系统运行中任务的调度等,通信接口为计算机RS-232串行接口。通讯模式采用主从式通信,即主站主动向分站发起通信,并以轮询的方式向各分站发送命令,然后接收各个分站返回的应答信息,如图1所示。图1中,主站是运行上位机软件系统的计算机,分站是井下采集数据的分站与读卡器组成的硬件系统。主站每隔一定的时间就将井下所有已安装的分站轮询一次,任何时刻只有主站才能请求数据通信,各分站只有收到主站发出的请求数据命令后才能发送数据。数据采集模块结构如图2所示。它负责完成以下功能:(1)建立、维持、终止与分站的通信连接,维护数据接收与发送缓存。(2)对通信协议进行解释,包括对分站命令的解释和对采集信息的解释。(3)采集井下分站的报警信息(如超时、超员、限制区域报警),对分站、读卡器报警进行控制(如启动与停止声光报警)。(4)将井下人员数据整理打包后发送给上位机处理。1.2和tt-32信号转换模块设计系统基本通信协议规程分2部分:主站与网关之间通过RS232通信的协议和网关与分站之间通过CAN通信的协议。此处网关的作用是对RS-232和CAN信号进行转换,它是透明传输。井下人员定位管理系统的数据处理是基于主站-网关通信协议进行的,主站通过网关向分站发送各种命令,包括初始化分站命令、数据采集命令、改号命令、声光报警命令等。整个帧最长10个字节,TDX为0～m个字节,根据不同命令分配不同意义。TDX≤7个字节时,仅发1帧,否则发多帧;但是最多为8帧,即TDX≤63个字节。分站通过网关向主站返回井下人员数据包。1.3mscomm控制软件MSComm控件通过串行端口传输和接收数据,为应用程序提供串行通讯功能。MSComm控件在串口编程时非常方便,程序员不必去花时间去了解较为复杂的API函数,而且在VC、VB、Delphi等语言中均可使用。MSComm是Microsoft公司提供的简化Windows下串行通信编程的ActiveX控件,它为应用程序提供了通过串行接口收发数据的简便方法。系统中利用VB加载MSComm控件,实现向井下分站发送命令和实时数据的读取,通过设置MSComm控件的属性就可以灵活的控制命令发送与数据接收的方式。其中,CommPort属性用来设置并返回通讯端口号;Settings以字符串的形式设置并返回波特率、奇偶校验、数据位、停止位,格式如下:“XXXX,X,X,X”;InputMode指定以文本或二进制格式接收传入的数据;InputLen设置通过指定长度的方式来读取数据;Input属性从接收缓冲区返回和删除字符;Output属性向传输缓冲区写1个字符串。2基础信息存储模块系统数据的解析处理是系统正常运行的前提,系统主要包括以下2种数据处理方式:(1)基础数据的处理。基础信息的存储是系统正常运行前提,主要包括下井人员基本信息、用户权限配置、串口配置参数、数据库连接配置等。(2)井下采集数据的处理。通过硬件设备采集到的包含井下人员佩戴的标识卡号、采集时间、读卡器号、分站号等数据并进行相应的数据解析并存储于相应的数据结构体或直接存储于数据库。2.1系统数据的更新历史数据库中,原有的记录不再发生变化,新记录的插入时间总是在原有记录时间之后。而当前数据库的特点是它时刻储存着当前班次井下人员的位置及运动路径的记录,如果井下人员从一个区域(或读卡器)移动到另一个区域(或读卡器),则在当前班次数据表中插入一条新的记录用来记录这个人进入新的区域(或读卡器)的时间,同时更新上一条记录,更新他出上一个区域(或读卡器)的时间。为了提高系统数据处理速度,保障数据处理的一致性及完整性,系统设计了大量的结构体作为接收数据的缓冲结构,用来临时储存的井下人员的实时信息,并作为与下一时刻采集到实时数据的比对依据,从而判定当前井下人员的位置更新与否,决定是否需更新数据库中的记录信息。系统重点设计了人员对象结构体和读卡器对象结构体。2.1.1人员一般特征在系统中表现得出一个不足井下人员从一个读卡器到另一个读卡器的移动必然会导致数据库信息更新,为了便于比较,可把井下人员作为研究对象。下井人员作为研究对象,在人员结构体中包含带有读卡器号、读卡器安装地点和时间信息等。要较完整的描述1个人员信息至少要考虑以下几个方面:包括人员的标识卡号、姓名、年龄、职务、工种、编队、部门、身份证号等基本信息,用来描述人员的一般特征。其中标识卡号唯一标明下井人员的身份,是数据查询与处理过程中的主要依据。用在系统中表明当前人员所处井下位置,标明某一时刻采集到此人员信息的读卡器号和分站号。用在系统中表明当前人员进入当前分站之前的所处的分站,这是为超时报警所准备的,如果当前人员在上一个分站就超时了,在他进入新的分站后,就要更新超时报警表里的出上一分站的时间。记录人员的出入井时刻,考勤的凭证,也是计算人员下井时间,作超时报警的依据。包括进入当前区域的时间及出区域的时间。包括进入当前读卡器范围内的时间及出读卡器范围内的时间。用来表示人员在超时报警后,控制声光报警的判断依据。人员作为人员定位管理系统中主要的研究对象,将其作为对象模型,把与其关联的属性集合于1个结构体中。2.1.2主要信息组成读卡器作为井下定位节点,负责搜集在其信号覆盖范围内的标识卡的信息,其包含的主要信息有:读卡器号、所属的分站号、位置坐标、当前报警情况、读卡器类型、所属区域、最大监控人数等。读卡器结构体在很多地方用到,如巡检已安装的读卡器判断其是否出错,判断某一区域下有多少个读卡器等。2.2执行和执行数据分析系统开始后,上位机软件打开并初始化串口,然后初始化人员对象结构体序列,接着查询数据库找到已经安装的分站,统一发送时间同步命令,最后开始采集、处理数据,流程如图3所示。当上位机第一次向分站索求数据的时候,把所有的数据经过处理之后放到1个临时表中,当所有的数据都接收完成,然后统一送到ProcessFrame函数里进行处理。处理完以后就把临时表里的内容删除,然后继续再一次轮训分站。数据包具体解析算法流程图如图4所示。在这个系统中规定人员信息必须得注册后才能使用,当分离完数据之后,先判断这个数据是不是已经注册了,如果不是,就认为是误码,直接退出循环,如果接到的人员信息已经注册,则进行判断。分为4种可能:这说明该人准备入井,把该人的信息写入人员结构体NowWorkerInf中,然后写入inoutkj表中,inoutkj表记录的是准备入井的人员信息,里面有历史数据。每隔5min判断1次,如果5min后此人还在井口则更新此人的出井时间为某一个固定的值。这表示此人出井,更新inoutkj表中此人的出井时间为当前时间,并对人员结构体进行释放。则有2种可能:非法入井或者中途折返,折返就是此人到井口了,然后被井口读卡器读到,但此人没有离开随即又回到井下,这种情况就把当前读卡器读到的值直接写入数据库里对应的表中,并对人员结构体进行赋值。这种情况是此人从井下一个读卡器进入到另一个读卡器,进行相应的数据更新,进行超员、超时及限制区域报警判断。2.3应急数据的分类和处理系统包括多种报警功能,下面对各种类型的报警处理作简单介绍。(1)向上位机发送回应信息井下的分站为了表明自己通信正常,及时当前分站下没有人员数据也会向上位机发送应答信息,上位机根据此信息判定通信正常与否。如果上位机连续3次既没有接到当前分站下的人员实时数据也没有接收到相应的应答信息,则认为该分站通信出错,作出通信中断报警。(2)允许区域通信当有人未经同意就进入限制区域,则会发出声光报警,并将此人的信息写进限制区域报警表中。(3)区域内所需卡片的限制对于井下的每个读卡器,系统均设置了其所能容纳的最大工作人员数量(限制区域里的读卡器除外)。如果某一时刻某一读卡器下的人数超过了它所能容纳的最大值,则会产生超员报警,这时发出声光报警,并把当前报警的读卡器的所有的人员信息写进超员报警表中。(4)声光报警与制约报警在人员定位管理系统中有2个时间需要设置:连续下井最长时间和延迟出井最大时间,如果一个人员在井下的时间大于上面2个时间之和,则就会触发报警,会发出声光报警,并将记录写进超时报警表。为了便于清晰的知道某人在井下超时后的轨迹,当此人在超时以后从一个读卡器进入到另一个读卡器,则会更新超时报警表里的数据,插入一条新纪录,记录此人进入一个新的读卡器的时间等信息,并更新上一条记录,将其出读卡器的时间更新为具体的值。3ms科学管理议及满足串行通讯功能的mscom控制板件设计分析了井下人员定位管理系统所采用的数据采集模式、介绍了系统所使用的通信协议及满足串行通讯功能的MSComm控件。最后详细描述了系统的数据处理模块,通过对数据