SURH-8106系统白皮书(矿山井下人员考勤定位及搜救系统)

基于无线传感网的环境监测系统矿山井下人员考勤定位及搜救系统（SURH-8106）方案介绍目录一.公司简介................................................................................................2二、系统背景及实施意义..........................................................................2三、系统组成、工作原理及方案介绍......................................................8四、系统功能、特点、优势.....................................................................13五、系统硬件设备介绍.............................................................................15一．公司简介摩佰尔（天津）电子科技有限公司坐落于天津市物联网基地—天津空港经济区，是天津物联网产业重点发展企业，拥有多项RFID系统软件著作权等自主知识产权，是天津市认定科技型中小企业，是天津滨海高新技术企业，并和北方工业大学，天津大学等高校及实验室取得了在RFID科技研发方面的合作，并获得多项行业内科技成果！公司目前主要从事智能化控制解决方案和物联网RFID领域的研究与开发，专业致力于RFID硬件产品的研发和生产，及各类解决方案的系统集成商！公司目前在硬件方面专注于超高频（915M和2.45G）产品的研发生产，包括一体式固定读写器，天线，手持机，智能停车场设备；并可根据客户要求OEM超高频RFID产品;目前公司硬件产品以国内市场为主，并远销中东及欧美地区，获得了客户的赞赏和好评！在应用系统集成和标准化系统方面，主要以人员管理，资产管理，车辆管理为主，研发并形成了成熟的各类系统，包括智能停车和交通系统，一卡通应用系统，纺织服装生产流程管理系统（该系统为低频和高频应用），畜牧业链条管理系统，图书管理系统等，并广泛应用于仓储，物流，停车场，煤矿，医院，学校，监狱等的各类资产及各类人员的管理方面，并为所实施单位取得了良好的社会经济效益和物联网社会示范效应！公司以“为客户提供性价比最高产品与服务”为经营理念，汇聚了一批勇于创新的高科技专业技术人才，公司始终贯彻技术至上、服务至上的发展理念，在技术上一直处于行业领先水平，以振兴民族新兴产业为已任、推广物联网相关应用为目标，旨在持续推动国内物联网产业的发展，凭借其优质、完善的咨询服务体系，一流、健全的售后保障措施，保证用户的根本权益，为广大用户缔造舒适、智慧、安全的生活。二、系统背景及实施意义2.1矿山生产特点矿山井工开采具有与生俱来的特殊性，其生产现场的特点表现如下：1）生产场地范围大，且处于不断变化中矿山企业沿矿脉前行，坑道长，范围大。并随着开采的不断进行，生产场地每时每刻都在不断变化中。2）环境条件恶劣，各种突发性因素多矿山工人的矿井下生产，连必需的新鲜空气都要靠地面输入。在煤炭生产过程中，还要随时随地与目前科技无法预知的水、火、瓦斯、粉尘和顶板冒落等多种自然灾害事故作斗争。3）相互间关联度大，整体性要求高矿山的井工开采，环境相对密封，因而整体性要求高，任何一个个体的微小失误都可能对整个生产造成巨大的影响。4）生产设备多，人员多，情况复杂矿山生产矿井内，大量的生产设备，配合的辅助设备数量、种类繁多。且井下人员多，各种情况复杂，且处于不断的变动中。2.2科技是安全保障采用传统的管理方式，管理技术和手段落后，随着生产规模的日益扩大和复杂化，传统安全管理的不足和局限性日益显现，其主要问题表现如下：1）矿山是整体性、实时性要求极高的场所之一，任何一个个体的失误，一点延迟都会造2）成无法挽回的损失，“亡羊补牢，为时未晚”在从某些方面来说在此是不太适用的。2）只侧重追究工人的操作责任，忽视创造本质安全的物质条件；3）只侧重事故的追查处理，忽视事故发生前的潜在危险性分析，实质上是一种被动的事故管理；4）凭经验和感觉处理生产系统中的安全问题，没有进行系统分析。这种管理模式很难适应矿井灾害事故的复杂多变条件，这也是矿山灾害事故多发的原因之一。只有真正确保实时采集、信息通畅，反应迅速，管理到位，实现我国矿山安全生产状况的根本好转。信息技术在我国矿山安全生产管理中的应用受到了越来越广泛的重视，为了提高安全管理的效率，满足安全策略综合性、预见性、跨区域的管理要求，降低管理成本，并适应数字化矿山的需要，建立一个能够能提供实时、移动监测、界面友好易于使用的安全信息系统就显得十分有意义。RFID无线传感网络的主要特点如下：1）没有管制的工控频段:由于采用无线的传输介质，RFID无线传感器网络克服了许多传统有线网络传输信息的弊病（比如布线困难、材料及人力成本高、布完后容易出现故障等）。在一些物理障碍和特殊环境下，有线网络甚至是不可能实现的。另一方面，与传统的无线通讯相比，2.4G工控频段无线通讯无需无线电管制委员会批准，不需缴纳频谱占用费用。2）低功耗:RFID无线传感器件在技术上采用了合理的超级休眠模式，具有功耗极低的特点，确保能在电池支持下持续工作长达3年左右。同时，整体结构的低功耗设计既保证了设备的有效运转，又减少了应用实施的复杂性和成本。3）设备体积小:RFID无线传感器网络的基本单元是体积很小（60×35×12mm）的智能计算传感卡。现代集成电路技术的集成度和产品性使得RFID无线传感设备的体积在不断地小，而它的功能却越来越强大。微小的体积不但使得在特殊环境下的应用成为可能，也大大降低了安装和维护的要求与成本。4）网络容量大:一个传感网络可以容纳多达六万五千（或由用户任意定制）的微型智能传感器件和大量的接入点。大容量保证了网络强大的数据采集能力。同时，网络的高冗余性保证了整个网络在个别节点停止工作的情况下仍然可以正常运转。5）精密、可靠:RFID无线传感器网络的精确性、可靠性、稳定性是传统方式的百倍以上。RFID无线传感系统结合分布式计算技术、神经网络技术、网络信息融合技术，达到了网络自唤醒、自容错、自愈合的高智能化程度，使得整个网络安全性、可靠性、稳定性与传统的有线方式相比有了质的飞跃。6）运行及维护成本低综合以上RFID无线传感器网络的特性，可以看出，建网所需要的人工费用是很低的。任何一个经过授权的微型智能传感器件只要放在网络的无线信号覆盖范围内，就可自动加入网络工作，无须任何安装配置。高度的智能化最大程度上降低了网络维护所需的人力、难度和时间，加上网络节点本身价格低廉，使得RFID无线传感器网络的维护成本极低。这也是近年来无线传感网络能够得到飞速发展的重要原因之一。三、系统组成、工作原理及方案介绍1、系统组成SURH-8106井下人员管理及搜救系统充分利用先进的工业以太网技术实现了数据的高速传输，结合专有的RFID无线传感器网络技术，实现了对生产现场动态、实时的数据采集分析和高速传输，并充分利用了计算机存贮容量大、处理数据快、精度高和人工智能的特点，使安全管理实时化、系统化、科学化，大大提高了信息资源的利用率和安全工作的效率。必将在我国矿山安全生产管理中发挥巨大作用，极大地改善当前的矿山安全现状，产生可观的社会效益、经济效益。系统构成主要包括两个部分：地面部分和井下部分。1）地面部分数据库应用服务器、WEB服务器、LED屏应用服务器。均安装有各自专用的应用软件，同时可安装所需的通用服务软件以及各种办公软件等。主干传输包括光交换机、双向光纤以太网收发器和所需的光纤及网线、LED屏等。2）井下部分井下部分主要包括人员标识卡、读卡器、485中继器、光猫以及所需的电源、线缆和光缆等。2、系统工作原理SURH-8106井下人员管理及搜救系统是由地面监控中心主计算机在系统软件支持下，通过OA50XX光纤数据传输接口和沿巷道铺设的通讯光/电缆，定时对井下安装的ML-M5000无线信息基站进行数据巡检和信息采集，ML-M5000无线信息基站将自动采集有效识别距离内的ML-T100标识卡的信息，并根据系统指令，通过传输网络将相关数据传送至地面中心站。数据信息经分析处理后，将井下人员（或机车等移动目标）动态分布在主计算机界面中得以实时反映，从而实现井下安全状态在井上数字化管理的目的。遵循“统一发卡、统一配备、统一管理”的原则，将ML-T100标识卡视为“上岗证”或“坑道准入证”，按准许上岗人员实行“一人一卡”制。1）根据矿井监测需求，在井下坑道、峒室、作业面等地点安装ML-M5000无线信息基站，并通过OA50XX光纤数据传输接口相互连接为井下高速工业以太网，从而构成完整通讯线路。2）矿山生产单位输入工作人员相关信息后，向下井工作人员颁发并装备ML-T100标识卡。系统数据库记录该ML-T100标识卡相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。3）进入坑道的工作人员必须随身携带ML-T100标识卡，当持卡人员经过设置识别系统的地点时被系统识别，系统将读取该卡号信息，通过系统传输网络，将持卡人通过的地点、时间等资料传输到地面监控中心进行数据管理。4）生产单位可根据生产计划，对该ML-T100标识卡进行授权管理。授权范围包括：该员工可以准入的坑道或作业面、该员工可进行工作的时段等，超出规定工作范围或时间范围的给与警示，严重者可进一步处理。为防止无关人员和非法人员进入坑道或作业面，系统设置该卡准入坑道或作业面的时效管理模块及卡的失效、报失等。5）坑道一旦发生安全事故，监控中心在第一时间内可以知道被困人员所在的位置及事故发生的时间，便于事故救助工作的开展。6）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。3、系统方案介绍3.1系统整体方案图如下页：3.2系统方案图介绍井口和井下分别安装有ML-M5000读卡器，井口的可以以考勤功能为主（也可作为定位使用），井下以定位或运动轨迹功能为主（也可作为考勤）。当带有人员识别卡的员工下井时，所带的识别卡的信息就会被安装在井口的ML-M5000读卡器获取，并记录下当时的时间信息，然后通过网络上传给服务器。员工继续下井至井下的读卡器站点时，所带的识别卡的信息又会被获取，同时也记录当时的时间信息，通过网络上传至服务器。同样，该员工出井口时，信息也会被服务器获取。这样，该员工每到一处，信息总能被服务器获取。安装在服务器上的管理软件，可以实时准确的记录员工的考勤信息及下井至出井之间的运动轨迹。也就是说，只要员工在井下，任何时间都可以知道该员工所处的具体位置。同时位于远方的矿务局机构及安监机构也可以通过Internet网络访问多个矿区，实现了统一监控、统一管理等先进的监控管理模式。为每位员工所配备的识别卡上面都有一个按键和指示灯（仅指定型号有，详看产品构成部分内容），若遇到紧急情况时，现场员工可按键发送呼救信号。该信号即可被覆盖此范围的读卡器获取，并立即上传到服务器，服务器软件同时立即发出警报（通过地面上的警报控制系统）。从按键到发出警告仅几秒钟的时间。地面工作人员即可立即查看事故地点及被困人员，迅速采取营救措施。从而最大限度的减低了人员的生命安全及各种设备的安全，给整个生产过程提供了安全保障，不仅减少了损失，同时也提高了员工的积极性，也创造了各种良好的社会效益。当监控中心发现紧急情况时，也可以通过控制中心的管理系统向井下的所有矿井工人发出信息，电子标签收到信息后，标签上的指示灯会闪烁，同时读卡器启动报警。矿井工人听到声音以后会迅速撤离现场。如果监控软件发现某几个或者一个人处于危险区域，可以迅速定位出这些人的位置，通过读写器将命令下达给这些人的安全标示卡，可以起到通知的作用。当遇到极为特殊的情况，而导致没有及时通知矿井工人或者矿井工人没有及时脱开危险时，可以通过设计在电子