煤矿人员定位系统

人员定位系统设计系统概述煤矿井下地质条件复杂，作业人员流动性大，一旦发生事故，就无法确切知道他们所处的位置，给救灾工作带来极大的困难。KJ69J矿用人员管理系统（UWB精确定位）采用UWB定位技术，可实时了解井下人员及机车的流动情况、当前井下人员的准确数量及分布情况，实现井下人员高精度的定位，精度可达0.3m；查询任一指定下井人员当前或指定时刻所处的区域，查询任一指定人员本日或指定日期的活动踪迹。另外，作为下井人员考勤系统，统计与考核下井人员的出勤情况，可以对任一日期或指定日期段、任一指定月份，对下井人员进行下井次数、下井时间、下井班次等进行分类统计，产生人员考勤的日报表、月报表，便于考核，并能打印相关报表。可用来规范人员的活动，防止缺岗、串岗、迟到和早退，提高矿井生产效率，有效防止只考勤不下井或下井不考勤的情况，确保考勤统计数量与井下作业人员的数量一致。当事故发生时，救援人员也可根据井下人员定位系统所提供的数据，迅速了解有关人员的位置情况，提高应急救援工作的效率。系统架构系统设计KJ69J型矿用人员精确定位管理系统由地面中心站、系统软件、传输平台、矿用本安型读卡器、本安型信息矿灯及电源、传输光缆、电缆等组成。方案1：计划先将矿方重点区域升级为精确定位，此时矿方采用精确定位和区域定位相结合的混合型定位系统，井下作业人员进入区域定位范围，系统采用区域型定位技术进行定位；当作业人员进入重点区域，系统采用UWB技术进行精确定位。后期也可逐步升级改造，最终实现将全矿所有区域都更换成精确定位产品。优点：投资适中，定位方式多样，实用性高。若选用本方案，施工也十分简单。由于精确型定位设备与矿方原有区域型定位产品完全兼容。故无需升级的区域设备无需变动，只需要将重点区域内的定位分站更换为精确定位分站，矿方原有定位卡或矿灯也可根据实际情况部分更换为精确定位卡或精确定位矿灯。最后，将系统软件升级为精确定位版本软件即可。当作业人员携带精确型定位卡或矿灯，那么当他进入精确定位范围，系统将采用UWB技术对其进行高精度定位，精度可达0.3米；当他进入区域定位范围时，系统将采用区域定位技术对于进行区域定位。因此在升级改造设计时充分考虑了已有系统投资，本次设计工作面顺槽、掘进巷道新建精确定位，部分巷道采用电缆方式传输，便于回采工作面及掘进头设备的安装与日常维护管理。井下设备安装详见图纸。序号覆盖区域覆盖范围分站数量备注1105工作面运输顺槽800212105工作面辅运顺槽800213106工作面运输顺槽3700614106工作面辅运顺槽3700615201工作面运输顺槽2900516201工作面辅运顺槽2900517202工作面掘进140018202工作面掘进2193-1煤辅助运输大巷（东、西掘进）4002103-1煤胶运大巷（东、西掘进）4002113-1煤回风大巷（东、西掘进）400216400346方案2新建或4G升级改造本方案将矿方原有的区域型定位系统一次性整体升级为精确定位系统。施工时需将矿方原有的定位分站更换为精确定位分站，将矿方原有定位卡更换为精确定位卡或精确定位矿灯。系统软件升级为精确定位系统版本软件即可。优点：定位精度高。井下全部区域采用基于UWB技术的高精度定位，精度可达0.3米。缺点：一次性投资略高。将矿方原有系统中的分站、定位卡等设备一次性更换，系统造价略高。序号覆盖区域覆盖范围分站数量备注1105工作面运输顺槽80022105工作面辅运顺槽80023106工作面运输顺槽370064106工作面辅运顺槽370065201工作面运输顺槽290056201工作面辅运顺槽290057202工作面掘进140018202工作面掘进2193-1煤辅助运输大巷（东、西掘进）4002103-1煤胶运大巷（东、西掘进）4002113-1煤回风大巷（东、西掘进）400212副斜井1400213主斜井600114炸药库215中央变电所116水泵房117避难硐室118检修通道119清淤斜巷1202-3煤3#联络巷1213-1煤辅助运输大巷40005223-1煤胶运大巷5000623101辅运顺槽口124103辅运顺槽125西4#大巷联络巷126副斜井辅运联络巷1272#大巷联络巷1282-3煤胶运大巷30004292-3煤辅运大巷3000430水泵房131主变电所132避难硐室133检修通道134主辅联络巷135管子道1364#大巷联络巷137备用及其他83340084地面中心站地面负责整个系统设备及人员监测数据的管理、读卡器实时数据通讯、统计存储、屏幕显示、查询打印、画面编辑、网络通讯等任务。地面机房主机选用工业计算机两台，采用双机热备，调度室内配置打印机，可以打印有关报表和资料。系统能够对数据进行实时备份和具备灾难恢复功能，能够备份保存至少一年历史资料，能实时监测读卡器故障。系统软件完成人员信息编码采集、识别、加工、显示、存储、查询和报表打印。包括数据管理子系统、考勤管理子系统、定位跟踪子系统、安全报警子系统、通信子系统、WEB浏览模块等功能模块。软件结构图如下：传输平台及读卡器KJ69J矿用人员管理系统信息传输平台可采用环网传输，井下矿用本安型读卡器通过光缆或者网线就近接入环网交换机，再通过光缆或者电缆向下传输，矿用本安型读卡器之间通过光缆、网线或者电缆相连。系统功能实时监测功能（1）实时监测当前井下总人数；（2）实时监测当前井下各区域、各部门、各工种、各职务的井下人数；（3）矿井图采用矢量图，可以任意放大缩小；（4）位置跟踪：能在图上动态显示指定人员的当前位置，进行未知跟踪；（5）实时监测当前某些特殊工种或特殊人员下井情况和所处位置。精确查询功能（1）查询任一指定的井下人员或者某部门、职务及工种在当前时刻或者指定时刻所处位置；（2）查询任一指定的井下人员当天或者指定日期的活动踪迹；（3）选定某区域、某分站，可以查询当前时刻或历史时刻处于该位置的人员信息；（4）选定某区域、某分站可以查询经过该区域、分站所有的人员通过的时间信息；（5）可以根据部门、职务、工种等查询特定人员的位置信息，并进行实时跟踪；（6）可查询各区域、各部门、各工种、各职务在任一历史时刻的人数汇总情况；（7）能够根据查询姓名或者卡号，查询指定人员的轨迹记录，并能动态的演示，实现轨迹再现。安全保障功能（1）双向呼叫功能：监控主机和井下人员可以实现双向紧急呼叫。当井下某处发生紧急情况时，监控主机可以给某区域发送紧急寻呼，提示该区域所有人员紧急撤离；当井下某人员发生紧急情况时，该人员可以向调度主机发送求救信号；（2）门禁功能：在井下一些重要峒室、危险场合（如盲巷等）配备识别器和语音站，可有效地阻止人员违章进入，并将违章人员记录在案；（3）超时报警功能：人员在井下时间超过给定的时间，系统会自动报警并提供相关人员的名单等信息；（4）区域超员报警：特定危险区域超过安全规定人数时，系统会自动报警，可有效地阻止其他人员继续进入，并能记录在案，方便查询。（5）工作异常报警：可对瓦检员等特殊工种人员进行实时监控，巡更管理，未按指定时间到达指点地点报警；（6）低电压报警：定位发射器电压过低提示报警。统计考勤功能（1）可以查询统计任一班次及指定时间段各部门下井时间；（2）可以统计一个月或任一指定时间段，某部门或某个人的下井考勤情况，并根据工种、职务、部门等（规定足班时间），判断不同类别的人员是否足班；（3）可以统计一个月或任一指定时间段某部门，以及某人员的下井时长分布情况，和该时间段内平均井下时长；（4）统计下井人员确切的下井时间和上井时间，以及井下持续时间；（5）可单独统计考核某些特殊工种、职务人员的上下井情况；（6）可以单独考核某部门一个月或任一时间段的所有人员班次考勤总计。信息联网功能系统软件可为联网上传提供接口数据文本，包括人员信息、区域信息、当前入井人员实时信息、设备运行状态、报警信息等。各部门办公室可通过局域网看到各种监测信息，并可以通过以下两种方式进行各种查询操作。（1）工作站模式（C/S）：相关部门可通过安装客户端软件浏览信息；（2）WEB浏览模式(B/S模式)：通过浏览器浏览网页方式浏览信息。本系统可为矿井综合自动化系统、联网上传提供接口数据。系统运行状态提示（自诊断功能）（1）当系统内读卡器出现故障，读卡器栏显示由绿色变成红色告警；（2）当标识卡电量不足时，系统会提前提示该标识卡缺电，并发出告警信息；（3）当井下交流供电中断时，系统提示直流供电报警，且图标变成黄色。操作权限及操作日志不同的用户拥有不同的操作权限，便于系统的维护，每个值班人员拥有自己的登录名和密码，交接班时可更换用户。矢量图功能系统具备图形矢量放大、缩小功能。可编辑图形及图形的上传。便携式检测功能利用便携式检测仪实现现场检卡及搜救，显示人员姓名、部门、照片等信息，也可“列表”查询以前收到的人员信息。井口检卡及大屏显示功能可在井口安装大屏，显示当前检卡人员信息及井下人员信息，以及当班带班领导等信息。显示当前日期、时间和其他宣传标语。工作面限员管理功能(可扩展)精确定位系统除了具备原有定位系统的所有功能之外，由于定位精度的大幅度提高，系统功能将根据现场实际环境极大地丰富。如：区域门禁、区域限员等功能。技术指标a、系统技术指标系统容量系统可接入矿用本安型读卡器512个；定位标识卡65535个。传输方式光缆、网线或者电缆传输。抗电磁干扰能力a）系统地面设备通过3级静电抗扰度试验，评价等级为A；b）通过3级电磁辐射抗扰度试验，评价等级为A；c）通过3级脉冲群抗扰度试验，评价等级为A；d）通过交流电源端口3级、直流电源与信号端口3级浪涌（冲击）抗扰度试验，评价等级为A。定位精度静态定位精度≤30cm；采煤工作面及顺槽、掘进工作面定位精度≤1m。同时读卡数量可同时读卡的数量≥200个。系统巡检周期系统巡检周期≤5S。漏读率漏读率≤10-4。传输误码率传输误码率：≤10-8。标识卡电池工作时间标识卡采用可充电电池，充电后可连续工作30天以上，可充电电池寿命不低于12个月，符合AQ6210-2007标准。地面中心站至矿用本安型读卡器传输距离最大传输距离不小于15km。矿用本安型读卡器无线传输距离读卡器与标识卡之间无线传输距离≥400m，允许标识卡位移速度≥5m/s。存储时间（1）矿用本安型读卡器存储数据时间不小于2h，通讯故障时，每台矿用本安型读卡器可存储至少6000条人员过站的信息，待通讯恢复时再将数据上传。（2）地面监控主机能保存1年以上的监测数据。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5min。软件画面响应时间调出整幅画面85%的响应时间≤2s，其余画面≤5s。b、主要设备技术指标矿用本安型读卡器KJ69J-D2KJ69J-D2型矿用本安型读卡器是以微处理器为核心的智能化矿用电子设备，结合目前最先进的无线电通信技术，并且集成WIFI模块，对定位标识卡发出的无线编码信号进行接收处理，可检测出井下人员及机车等动目标的位置、编码等信息，同时还兼容WIFI通信功能。KJ69J-D2矿用本安型读卡器在系统传输信道出现故障时可以保存不小于6000条人员轨迹信息，当传输信道恢复正常时矿用本安型读卡器的信息能传送到监测主机，保证人员信息存储不间断。矿用本安型读卡器具有分站号显示、通信状态显示、数据接收显示等状态显示功能。主要技术参数：防爆型式：矿用本质安全型；工作环境：-5℃～40℃；外形尺寸：（l×b×h）mm：357×333×90；防水等级：IP65。（1）供电参数:额定工作电压：DC18V工作电流：不大于800Ma（2）UWB参数工作频率：（3.5～4.5）GHz；发射功率（天线前）：-30dBm～10dBm；接收灵敏度：-80dBm；最大位移速度：5m/s；并发识别数量：200；与标识卡通信距离：400m（空旷无遮挡）。（3）接口参数:开关量输出信号1路电压型开关量输出；1组常开常闭转换接点输出。主通讯接口信号（选配，具体以实际选型的设备配置为准）2个以太网光口；1个以太网电口；1路PLC接口；3个RS485接口。标识卡KJ69J-K2定位标识卡采用先进的UWB射频识别技术，安装方式多样，与矿用本安型读卡器配套，可完成对井下人员及机车等动目标的位置监测功能。该产品为矿用本质安全型，适用于煤矿井下有瓦斯、煤尘爆炸危险的环境。系统中最多可容纳65535个定位标识卡，编码固化不重码。KJ69J-K2自带电池，由可充电电池组供电，每次充电连续工作时间不小于30天。能发送无线编码和紧急呼叫信号，供矿用本安型读卡器接收。有紧急呼叫按钮，具备双向通讯功能，并支持振动及声光报警提醒。工作频率：3650-4150MHz；重量：约100g；定位精度：0.3m；防护等级：IP65；防爆类型：本质安全型；本安型信息矿灯KLX5LM(C)矿灯中集成人员精确定位模块，将人员标识卡和矿灯结合在一起，避免了标识卡更换电池带来的维护工作量，减少了系统维护成本；减少了因电池缺电而引起的信息漏读、误读现象，提高了人员管理系统的准确性。技术参数：防爆型式：本质安全型，ExiaIma矿灯电池：锰酸锂电池组，容量：5Ah额定电压：3.7V工作时间：≥11小时，矿灯正常点灯11小时后仍可保证人员定位模块工作3天以上；矿灯电池循环寿命：>500次双向报警功能，具有灯光“亮-暗闪烁”报警、提示功能；将人员标识卡和矿灯结合在一起，避免了标识卡更换电池带来的维护工作量，减少了系统维护成本；减少了因电池缺电而引起的信息漏读、误读现象，提高了人员管理系统的准确性。配置清单方案一（升级重点区域，实现区域与精确定位兼容）序号设备名称规格型号单位数量生产厂家备注（1）地面中心站设备1人员定位主备机IPC-510；i7CPU，16G内存，1T固态硬盘，1T机械硬盘，3个千兆网口，键鼠，24寸液晶台2研华2天地自动化煤矿人员位置监测系统软件V1.0TD-KJ-RYDW-KJ69A套1天地（常州）3天地自动化煤矿人员位置监测WEB浏览软件V1.0TD-KJ69-WEB套1天地（常州）4天地自动化矿用人员监测联网接口软件V1.0TD-KJ69J-LWJK套1天地（常州）5ROSE双机热备软件RoseMirrorHAforTD套1ROSE6矿用本安型终端KJD3.7台1天地（常州）7矿用本安型声光报警器(含天地自动化声光报警器嵌入式软件V1.0)KXB18A台1天地（常州）电源通信组件（KXB18A地面用）KXB18A-DYTX-ZJ台人员定位声光报警软件V1.0TD-KJ69-SGBJ套1天地（常州）8微软服务器操作系统MicrosoftWindowsServer2016简体中文标准版（附加5个客户端访问许可）套2微软人员定位主备机、三维软件服务器用9微软数据库（标准版）SQLSERVER2016套2微软人员定位主备机（2）井下设备1矿用本安型读卡器KJ69J-D2台34天地（常州）两光三电+UWBPLC接口板组件块40天地（常州）2.4G/3.9G双频双端口天线MXDX-2439-14N个68天地（常州）每台分站配2个天线定向天线墙壁安装架(V2.0)J-(KTW19-TX)个68天地（常州）每台分站配2个支架2本安型信息矿灯KLX5LM(C)个200天地（常州）3隔爆兼本安型单路电源KDW16B-18V台34天地（常州）（3）井口检卡及唯一性检测（安检门）1KJ69J-Ⅲ型唯一性检测装置KJ69J-III；M0106L/R*2台、L0106/R0106*2台、屏蔽信号范围：≤3m，识别多张卡时间：≤3s、识别比对距离：≤3m;识别比对时间：≤1s、嵌入式电脑*1台、含电源、镜头套1国产2天地自动化入井唯一性检测系统软件V1.0TD-KJ-RYDW-KJ69A-WY套1天地（常州）3低频触发组件KGE18.ZJ套1天地（常州）（4）工作面限员设备（可选）1天地自动化井下工作面限员管理系统软件V1.0TD-KJ69J-GZMXY套1天地（常州）可选3MOXA串口服务器MIINEPORT-E2块6MOXA可选4矿用通信信号装置主机（含天地自动化通信信号装置主机嵌入式软件V1.0)KXT22.1-P1台6天地（常州）可选5矿用本安型信号牌（含嵌入式软件V1.2）KXH32X128-V2.0块6天地（常州）可选6隔爆兼本安多路电源(含天地自动化煤矿安全监控系统电源箱嵌入式软件V1.0)KDW65台6天地（常州）可选（5）线缆及辅材1矿用阻燃单模通信光缆MGTSV-I-4B(单模4芯)km12国产2电缆MVV3X2.5km5国产3阻燃网线MHYV4X2(1/0.97)km5国产5矿用光缆连接器FJHG-6台20天地（常州）6矿用防爆低压电缆接线盒BHD2-40/660(380)-3T个30国产辅材批1方案2（覆盖除回风巷之外的主要巷道）序号设备名称规格型号单位数量生产厂家备注（1）地面中心站设备1人员定位主备机IPC-510；i7CPU，16G内存，1T固态硬盘，1T机械硬盘，3个千兆网口，键鼠，24寸液晶台2研华2天地自动化煤矿人员位置监测系统软件V1.0TD-KJ-RYDW-KJ69A套1天地（常州）3天地自动化煤矿人员位置监测WEB浏览软件V1.0TD-KJ69-WEB套1天地（常州）4天地自动化矿用人员监测联网接口软件V1.0TD-KJ69J-LWJK套1天地（常州）5ROSE双机热备软件RoseMirrorHAforTD套1ROSE6矿用本安型终端KJD3.7台1天地（常州）7矿用本安型声光报警器(含天地自动化声光报警器嵌入式软件V1.0)KXB18A台1天地（常州）电源通信组件（KXB18A地面用）KXB18A-DYTX-ZJ台天地（常州）人员定位声光报警软件V1.0TD-KJ69-SGBJ套1微软8微软服务器操作系统MicrosoftWindowsServer2016简体中文标准版（附加5个客户端访问许可）套2微软9微软数据库（标准版