马蹄沟煤矿人员跟踪定位系统设计方案

马蹄沟煤矿人员跟踪定位系统设计方案前言随着煤矿企业在日常安全管理上的精细化，对入井工作人员的有效跟踪定位显得越来越来重要。马蹄沟煤矿KJ90矿井人员跟踪定位系统采用先进的远距离无线射频检测技术和远程通讯技术，由地面管理计算机、数据通讯接口、避雷器及软件，井下人员分站、人员识别卡等组成。可实现对矿井入井人员的实时监测、跟踪定位、报表查询等功能。该系统对本质安全管理体系的有效实施具有重要作用，本设计方案是在充分调研、论证、对比的基础上形成的，可以较为发挥其安全管理职能，具有很好的可靠性、科学性、经济性。一、马蹄沟煤矿人员跟踪定位及考勤管理系统设计原则本方案在设计过程中始终遵循系统应具备高可靠性、先进性、实用性、可扩展性及开放性原则，以满足矿井人员跟踪定位及考勤管理系统整体的需要。设计依据为：☆《马蹄沟煤矿采掘工程平面图》☆《煤矿监控系统总体设计规范》☆《爆炸性环境用防爆电器设备通用要求》☆《煤矿安全规程》本系统遵循“统一发卡、统一装备、统一管理”的原则，按准许上岗人员和班组实行“一人一卡”制，该KGE116A识别卡可视为“上岗证”或“坑道准入证”。具体方案：1、行人巷道、作业面的交叉道口根据需要安装KDF-3人员跟踪定位分站。2、马蹄沟煤矿安全生产单位向下井工作人员颁发并装备KGE116A识别卡（识别卡要求随身携带、识别卡方式有：矿帽卡、腰带卡等）：3、系统数据库记录该KGE116A识别卡所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；4、马蹄沟煤矿安全生产单位对该KGE116A识别卡进行授权后即生效。授权范围包括：该员工可以有资格下井。为防止无关人员和非法人员进入井下，系统设置识别卡的时效、失效、报失等管理模块；5、下井员工必须随声携带KGE116A识别卡，当持卡人员经过设置识别系统的地点时被系统识别，并作出如下判断：本系统将判断该持卡人是否合法有效。如果采集的卡号有效，系统将自动读取该卡号相关资料，并通过系统网络的信息交换，将持卡人通过的路段、通过的时间等资料传输到井上监控中心进行数据管理；如果采集的卡号无效、无卡或进入限制通道，系统将自动报警，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；6、井下一旦发生安全事故，监控中心在第一时间内可以知道被困人员的基本情况，便于事故救助工作的开展；7、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。二、马蹄沟煤矿KJ90人员跟踪定位系统特点：1、系统采用双频点长波（132.3KHZ）和短波频率（315MHZ）的方案，实现可靠的全双工无线数据通信；2、系统KDF-3人员定位分站和KGE116A识别卡具有两套完全独立的发射与接收部件，其核心技术均由嵌入式微处理器和嵌入式软件组成；3、系统能方便实现识别范围的调整，识别距离不小于15米；4、具有高能的KGE116A识别卡采用高级嵌入式微处理器，在嵌入式软件的控制下，实现睡眠、唤醒、解码、编码、通信及信息碰撞处理等功能；5、KGE116A识别卡超低能耗设计，并采用间歇式工作方式，纽扣电池可使用2-3年（电池可更换）；6、系统能可靠识别静态或小于等于8米的高速移动目标，对移动目标的识别速度可进行设置（从高速大范围的识别区域到低速小范围的识别区域均可设定）；7、KDF-3人员定位分站可瞬间同时识别50个以上的人员识别卡；8、识别区域无方向性、无盲区、无对人体伤害的电磁污染；9、本系统采用了先进的信号处理技术，载波频带窄，感应灵敏，性能稳定可靠，已通过严格的电磁兼容、干扰、骚扰等方面的性能测试；10、系统数据库记录该KGE116A识别卡所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；11、马蹄沟煤矿安全生产单位对该KGE116A识别卡进行授权后即生效。为防止无关人员和非法人员进入限制盲巷或作业面，系统可进行报警提示；12、系统可实时显示矿井人员当前位置、活动轨迹、并可随时查询打印；13、系统可自动生成人员信息数据库，实现考勤作业的统计与管理等方面的报表资料，提高管理效益；14、矿井一旦发生安全事故，监控中心在第一时间内可以知道被困人员的基本情况，事故时所处的位置，便于事故救助工作的开展；15、系统支持人员跟踪定位，支持网络共享浏览；16、本系统是自主研发的产品，系统产品（含模块）已全部在国内生产，不需要大量的维护，安装费及维护费用低，售后服务快捷方便；17、分站与地面中心站失去联系时，基站仍能独立工作，自动存储人员监测数据。三、马蹄沟煤矿KJ90人员跟踪定位系统功能：1、系统主要功能⑴井下人员实时跟踪监测，位置自动显示；⑵实时跟踪查询、打印当前及某时间段井下人员数量、活动轨迹及分布情况；⑶入井人员的统计、存储、打印；⑷监测图页静态和动态编辑作图对用户开放，支持多种图形格式，鼠标和键盘均可操作，全面支持实时多任务。在系统进行实时数据采集的同时，系统可进行记录、显示、查询、编辑、人工录入、网络通信等；⑸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都能共享监测信息和系统综合分析信息、查询各类数据报表；⑹监控软件具有很强的作图能力，并提供有相应的图形库，操作员可在不间断检测的同时，容易地实现联机并完成图形编辑、绘制和修改；⑺井下人员跟踪定位分站与地面中心失去联系时，基站仍能独立工作，自动存储人员监测数据；⑻分站具有汉字液晶显示人员编码和时钟功能，可用遥控器查询记录；⑼无线人员编码发射器采用低功耗设计，重量轻，无需外部电源，有多重携带方式供选择。⑽软件主要功能煤矿井下人员跟踪定位及考勤管理系统软件是采用VC开发的集数据采集与信息处理的综合数据库管理系统。本系统是以SQLServer2000数据库为主开发而成的具有操作员登录、实时显示、数据查询、识别卡管理、系统维护、系统退出六个模块（其结构见图一）系统上端软件操作员登录数据统计数据查询标识卡管理人员活动轨道系统维护（图一）⑴操作员登录模块操作员登录模块主要完成开机后操作员密码及权限输入，人员权限情况的校验等功能，操作方法采用手工输入。⑵人员位置显示模块矿井人员位置信息通过KDF-3人员跟踪定位分站发送到地面监控主机后，由软件进行实时分析处理并在计算机屏幕上实时显示当前矿井下各巷道人员分布情况、活动轨迹等。⑶人员更总查询模块人员跟踪查询模块主要完成通过各种条件对原始数据进行检索并汇总的功能。其功能实现主要分为四部分：原始数据总条件过滤、进一步进行明细条件的查询、对查询结果进行浏览、对符合条件的数据进行汇总。查询模块包括：——查询井下人员的动态分布情况和数量——查询任一井下人员当前位置和指定的时间所处的位置——查询任一指定位置的人员情况，并进行实时跟踪显示——查询排班情况——查询人员通过作业计划表⑷考勤统计模块考勤统计模块主要是根据地面考勤系统和井下巷道各分站的交换信息进行统计汇总，形成考勤数据，并按照指定的格式进行报表的输出。统计表报表包括：——日报表（24小时）——月报表（同日报表）——季报表（同日报表）——年报表（同日报表）⑸系统维护模块系统维护模块主要是完成对整个管理系统进行初始化操作和对各种与系统相关的重要数据进行维护的功能。此模块只能有本系统的超级用户来完成，其他任何人不能完成此模块的各项功能。维护项目包括：①本信息维护②操作人员维护③巷道各分站维护④数据库维护⑤值班情况浏览四、马蹄沟煤矿KJ90人员定位系统组成：整个系统主要由监控计算机、系统软件、数据传输接口、人员分站、无线收发天线、人员标识卡和传输线等组成。其中：系统软件：完成人员信息编码采集、识别、加工、显示、存储；数据传输接口：用于系统分站与计算机远距离通讯、信号转换及安全隔离；人员分站：通过与人员标识卡的无线通讯，实时获取人员编码数据、处理显示、并通过RS485通讯线传输到地面监控主机；发射天线：用于发射无线电信号以激活KGE116A标识卡；接收天线：接收标识卡发出的无线人员编码信号；人员标识卡：承载唯一的人员编码信息，当被无线信号激活后，将编码数据发送给人员定位分站系统结构图如下：系统安装示意图：五、主要技术指标⑴井下人员跟踪定位基站有效接收范围：不小于10mm⑵允许被测目标最大移动速度：8.3m/s⑶系统容量：64台基站⑷传输速率：2400bps⑸容纳员工数：65535人⑹通讯方式：RS485或DPSK⑺通讯距离：大于20Km⑻巡检周期：小于30s⑼地面人员检测管理软件操作系统：WINXP/2000/2003网络平台：以太网数据库：SQLSERVER2000⑽数据传输接口电源电压：地面220VAC/50Hz传输波特率：2400bps通讯距离：大于20Km与计算机的通讯：RS232防爆型式：矿用本质安全型⑾井下人员跟踪定位基站交流输入电源：127V/220V/380V/660V发射频率：132.3KHz接收频率：315KHz识别目标数：可同时识别50张不同号的卡号备用电池：2小时防爆型式：隔爆兼本质安全型⑿人员编码发射器工作电源：3VDC发射频率：132.3KHz工作方式：间歇工作更换电池时间：2年以上防爆型式：矿用本质安全型六、马沟煤矿KJ90人员跟踪定位系统结构及布置：1、系统主要结构系统采用先进的分布式树型体系结构，能充分发挥各部门设备的性能优势，结构简洁，可操作性强，安装扩展简单，便于系统的日常维护及管理，主要由三级结构组成：其中一级为地面监控主机，是整个矿井人员跟踪定位的核心，负责整个系统设备及人员检测数据的管理、分站实时数据通讯、统计存储、屏幕显示、查询打印、画面编辑、网络通讯等任务；主要有工控机、数据通信接口、打印机、UPS电源、避雷器等设备。二级主要人员定位分站。主要完成对所经过人员的检测。三级人员随身携带的能标识人员身份的识别卡。系统地面监控主机与各远程浏览终端采用全网络化结构。便于实时监测信息及文件共享。网络构成Ethernet以太局域网。与企业管理网方便连接。主通讯电缆安装MHYVP信号电缆，为矿用阻燃电缆。2、设备安装位置3、设备使用条件。⑴地面中心站机房设备是保证系统地面中心站设备长期稳定运行的首要条件，机房环境应符合国家GB2887-87“计算机站场地技术”的要求，对地面数据传输接口只要满足这要求即可。具体表现在动力、恒温湿、防尘、防静电、放防雷击等方面。⑵统井下监控分站设备均为放隔爆或本质安全型产品，可以运行有爆炸危险或非危险场地。但要满足条件：环境温度：20～+50℃相对湿度：≤98%大气压力：0-100Kpa电源电压：220VAC、380VAC、660VAC、50Hz七、系统费用概算（见附页）八、系统维护人员配备：1、技术员2人2、井下设备维护5人3、机房值班人员3人九、系统详细施工组织设计项目执行步骤如下：A、关主要人员技术培训B、地面中心站机房装修布置C、系统合同设备到货D、设备地面联调E、设备布置位置编制F、监控分站安装调试；G、系统联调H、设备投入试运行I．验收移交。十、售后服务要求：（一）技术培训1、系统在安装使用前，应在重庆分院对相关系统操作维护人员及专业技术人员2-8人进行为期二周的培训学习，内容包括必要的理论学习和实际操作，由分院的KJ90矿井人员跟踪定位及考勤管理系统总工程师和相关工程技术人员担任授课老师，培训结束后，还要进行考试，在培训中，主要注重培训他们的实际操作能力，通过前期的技术培训，使维护人员、操作人员对KJ90矿井人员跟踪定位及考勤管理系统有一个较全面的了解，并能完成日常的操作及维护。在系统安装时，还要结合现场实际进一步对他们进行指导、讲解，使他们较好的掌握系统的操作使用，维护方法及常见的故障处理。由于监测系统是融电子技术、测量技术、计算机应用、数据通讯等跨学科专业高技术产品，对其操作人员有较高的要求，为保证系统的正常运行，所配备的系统监测人员应具备高中以上文化程度，技术人员应具备大专以上文化程度，且以计算机应用、电子技术、自动化专业为宜。2、提供技术培训资料（含维修图纸），其它相关产品资料均随产品配送