人员定位系统技术方案.docx

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人员定位系统技术方案

招远市黄金矿业工程有限责任公司

矿用人员定位管理系统

一、矿山基本情况

一、矿区概况

二、公司资质证书

见附件：

三、技术文件

第一节、概述

1.1背景和需求

煤矿安全生产事关人民群众的生命和财产安全，各级政府一贯高度重视煤矿安全生产问题，并采取一系列措施不断加强安全生产工作。

通过不断的努力，近一时期煤矿安全生产状况总体上趋于稳定好转，但由于基础薄弱等种种原因，煤矿安全生产状况仍然不容乐观。

如何改变目前煤矿企业对井下人员落后的管理模式，如何实现管理的现代化、信息化也成为所有煤矿企业关心的问题，因此建立以灾害预防、事故救助、电子信息化管理为主要目标的信息化和智能化建设势在必行。

1.2系统简述

（1）本系统是运用高科技手段开发研制。

系统的核心识别设备采用了具有国际先进水平的微波技术，该技术采用了当今最先进的0.18uM的微波芯片技术，使产品的性能和原来的微波技术相比得到了本质的改进，彻底解决了远距离、大流量、超低功耗、高速移动的标识物的识别和数据传输难题，而且成本较以往大大降低，同时也解决了中低频电磁波技术感应距离短、防冲突能力差的致命弱点。

（2）系统能够及时、准确的将井下各个区域人员及设备的动态情况反映到地面计算机系统，使管理人员能够随时掌握井下人员、设备的分布状况和每个矿工的运动轨迹，以便于进行更加合理的调度管理。

当事故发生时，救援人员也可根据矿用人员管理系统所提供的数据、图形，迅速了解有关人员的位置情况，及时采取相应的救援措施，提高应急救援工作的效率。

（3）系统是集井下人员考勤、跟踪定位、井下信息发布、灾后急救、日常管理等一体的综合性运用系统,集合了国内识别技术、传输技术、软件技术等最顶尖的产品和技术，是目前国内技术最先进、运行最稳定、设计最专业化的井下人员定位系统。

这一科技成果的实现，将为煤矿企业的安全生产和日常管理上台阶以及事故急救带来了新的契机。

1.3基本原理

1.3.1系统应用原理说明

系统应由主机、传输接口、本安型读卡分站、识别卡、矿用隔爆兼本质安全型电源箱、电缆、接线盒、避雷器和其他必要设备组成。

在井下主要巷道、交叉道口、必经之路等重要位置安装无线读卡分站，下井人员携带识别卡，识别卡能发射信号，当识别卡在接收器一定范围内时，读卡分站接收到识别卡发出的信号，将信号进行分析、处理，并把信号发送到地面，地面信号传输接口把信号进行转换，交给主机进行处理，从而实现目标的自动化管理。

识别卡具有双向通讯功能，当矿工遇到紧急事件时，可以按下紧急求救按钮，地面监控主机就会显示出求救人员的信息（包括在那个位置及人员情况），矿方可以在第一时间组织人员经行抢救及处理。

调度室综合所有安全因素，如果遇到大的问题，需要井下人员进行紧急撤离，可以向井下某人（或某地区人员）（或者全部人员）发出撤离命令，在第一时间保证人的安全。

管理者可以根据大屏幕上或电脑上的分布示意图查看某一区域，计算机即会把这一区域的人员情况统计并显示出来。

中心站主机会根据一段时间的人员出入信息整理出这一时期的每个下井人员的各种出勤报表，作为工资发放的依据。

同时全方位监控井下人员分布情况。

1.3.2系统应用原理图

（一）设计原则

鉴于煤矿井下人员管理系统的重要性，我们以科学的方法、严谨的态度，认真对系统仔细的分析，力求达到系统设计的先进性、可靠性、实用性和可扩展性。

针对实际情况，我们在设计方案中选用技术先进、性能价格比高的设备、器材。

其齐全的功能、卓越的品质、合理的价格和优良的扩展性能，将使本系统能长期稳定地发挥应有的作用。

通过对这些产品进行科学合理的组合，使本方案布局合理，既照顾整体，又突出重点和要害部位；系统操作简单，维护方便；系统可靠性高，抗破坏力强。

（二）设计依据及安装设计规范

NO.

标准编号

标准名称

1

GB3836.1-2000

爆炸性气体环境用电气设备第1部分：

通用要求

2

GB3836.2-2000

爆炸性气体环境用电气设备第2部分：

隔爆型“d”

3

GB3836.3－2000

爆炸性气体环境用电气设备第3部分：

增安型“e”

4

GB3836.4-2000

爆炸性气体环境用电气设备第4部分：

本质安全型“i”

5

GB/T9813-2000

微型计算机通用规范

6

GB/T2887

电子计算机场地通用规范

7

AQ6210-2006

煤矿安全监控系统通用技术要求

8

AQ6210-2007

《煤矿井下作业人员位置监测与管理系统通用技术条件》

9

AQ1048-2007

煤矿井下作业人员管理系统使用与管理规范

10

MT209-1990

煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求

11

MT210-1990

煤矿通信、检测、控制用电工电子产品基本试验方法

12

MT286-1992

煤矿通信、自动化产品型号编制方法和管理办法

13

MT/T772-1998

煤矿监控系统主要性能测试方法

14

MT/T899-1999

煤矿用信息传输装置通用技术条件

15

MT/T1005-2006

矿用分站

16

MT/T1007-2006

矿用信息传输接口

17

MT/T1008-2006

煤矿安全生产监控系统软件通用技术要求

18

GB12173-90

《矿用一般型电气设备》

19

GBS0055-93

《矿山电力设计规范》

20

GB19

包装储运图示标志

NO.

标准编号

标准名称

21

GB2423.1

电工电子产品基本环境试验规程

22

GB4208-93

外壳防护等级（IP代码）

23

GB9969.1-1998

工业产品使用说明书总则

24

MT/T899-2000

煤矿用信息传输装置

25

MT/T1004-2006

煤矿安全生产监控系统通用技术条件

26

ITU-TG.703

系列数字接口的物理电气特性

27

AQ1048-2007

《煤矿井下作业人员管理系统使用与管理规范》

28

GB10111-1998

利用随机数骰子进行随机抽样的方法

29

其它有关国家政策法令、法规文件

30

煤矿安全生产监控系统软件通用技术要求

31

煤矿安全标志MA

32

《煤矿安全规程》2010

33

《爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要求》

第二节系统设计

一、总体设计

矿用人员定位管理系统用于实时监测人员流动、流动车辆的数量、方向、区域、时间等,为人员、车辆的管理、考勤统计、安全保障提供可靠依据。

本系统为矿用本质安全型，适用于瓦斯、煤尘爆炸危险的矿井中。

本系统的核心识别设备采用了具有国际先进水平的SUPER-RFID技术。

SUPER-RFID技术采用了当今最先进的0.18uM的微波芯片技术，使RFID的性能和原来的微波技术相比得到了本质的改进，彻底解决了远距离、大流量、超低功耗、高速移动的标识物的识别和数据传输难题，而且成本较以往大大降低，同时也解决了中低频电磁波技术感应距离短防冲突能力差的致命弱点。

适用于各类大中小煤矿装备使用。

1.系统特点

1）先进性

本系统的核心识别设备采用了具有国际先进水平的SUPER-RFID技术。

SUPER-RFID技术采用了当今最先进的0.18uM的微波芯片技术，使RFID的性能和原来的微波技术相比得到了本质的改进。

2）实用性

以实用为主，在工程设计和实施的过程中，始终要把使用单位的实际需求放在首位，做到灵活、好用。

充分分析人员考勤、调度、人员定位系统的需求及使用环境情况，采用优质设备，满足本质安全及隔爆要求，保证操作简单，使用寿命长。

3）配置灵活

系统可扩展性及兼容性很强，并可独立使用与其他设备兼容使用，节约成本，经济实用。

4）简单实用

系统具有高度的可靠性和工作的连续性，最大限度地减少各方面的维护工作量；

2.设计要求及具体配置说明

3.系统构架

矿用人员管理系统由系统管理软件和系统硬件两大部分组成。

3.1硬件系统

3.1.1设备简介

1．数据采集服务器：

使用工控机，用作数据采集和web发布。

2．传输接口：

本接口为矿用本安型传输接口，用于RS232/CAN等多种信号转换。

3．本安型分站：

读取人员识别卡发送的信号，记录时间、地点、卡号，并把数据通过CAN总线发送到服务器。

4.本安电源：

为井下分站供电，其后备电池可保证在交流电停电情况下，分站可连续工作2小时以上。

5.本安型识别卡：

每个下井人员携带一个，识别卡具有双向通讯功能，有求救按钮和多种灯闪提示，识别卡内置电池，电量可以达壹年以上。

6.避雷器：

串接在数据线上，保证井上发生事故时不会通过线路传到井下。

7.LED大屏幕：

随时显示上下井人员姓名等。

一方面可以使下井人员确认考勤成功，另一方面可以随时知道系统工作是否正常。

同时可以帮助显示临时通知、安全生产标语等。

3.1.2系统结构布置示意图和技术指标

系统硬件由地面设备和井下设备两部分组成。

1.地面设备主要有服务器、打印机、通讯接口、避雷器等设备，其中通讯接口是通过国家安标中心MA认证过的产品。

2.井下设备主要由无线数据接收器及本安电源，本质安全标识卡、通信线缆等设备，井下设备全部通过国家安标中心MA认证。

3.1.3分站分布

根据矿区生产布置及避险系统的建设要求，须配备的分站及人员定位读卡器数量如下：

根据《金属非金属矿人员定位系统使用管理规范》（AQ1029-2007）、《矿井下安全避险“六大系统”建设完善基本规范（试行）》的要求，全矿井共需安装4台分站。

1、东大井井口1台人员定位分站。

2、第一大平巷中段人员定位分站1距离进风口15米。

3、第一大平巷中段人员定位读卡器1距离进竖井口。

4、第二运输主巷道人员定位读卡器1台。

3、三级一中段人员定位分站站1。

4、三级二中段人员定位读卡器1台。

5、三级三中段人员定位读卡器1台。

6、三级四中段人员定位读卡器1台。

7、西大井井口1台人员定位分站。

8、西大井井底人员定位读卡器1台

二、系统功能

1.监测

（1）系统具有携卡人员出/入井时刻、出/入重点区域时刻、出/入限制区域时刻等监测功能；

（2）具有识别携卡人员出/入巷道分支方向等功能；

（3）具有识别卡工作是否正常和每位下井人员携带一张唯一性检测功能；

（4）系统能对乘坐电机车等各种运输工具的携卡人员进行准确识别；

（5）能识别多个同时进入识别区域的识别卡。

2.管理

（1）系统具有携卡人员入井总数及人员、出/入井时刻、下井工作时间等显示、打印、查询等功能；

（2）具有超时人员总数及人员、超员人员总数及人员报警、显示、打印、查询等功能；

（3）具有携卡人员出/入重点区域总数及人员、出/入重点区域时刻、工作时间等显示、打印、查询等功能；

（4）具有超时人员总数及人员、超员人员总数及人员报警、显示、打印、查询等功能；

（5）具有携卡人员出/入限制区域总数及人员、出/入限制区域时刻、滞留时间等显示、打印、查询、报警等功能。

（6）具有特种作业人员等下井、进入重点区域总数及人员、出/入时刻、工作时间显示、打印、查询等功能。

（7）具有工作异常人员总数及人员、出/入时刻及工作时间等显示、打印、查询、报警等功能。

（8）具有携卡人员下井活动路线显示、打印、查询、异常报警等功能。

（9）具有携卡人员卡号、姓名、身份证号、年龄、职务或工种、所在区队班组、主要工作地点、每月下井次数、下井时间、每天下井情况等显示、打印、查询等功能。

3.存储和显示

（1）系统具有按部门、地域、时间、分站、人员等分类查询、显示、打印等功能。

（2）具有存储功能、具有汉字报表、初始化参数召唤打印功能；具有汉字显示和提示功能。

（3）具有列表显示功能；具有模拟动画显示功能；具有系统设备布置图显示功能。

4.人机对话

（1）系统具有人机对话、操作权限管理以及自诊断功能；系统主机具有自动双机切换功能。

5.备用电源

系统采用在不同的硬盘上进行自动数据备份；有备用电源。

6.系统功能

系统具有软件自监视、软件容错功能，同时具有实时多任务功能，对参数传输、处理存储和显示等能周期地循环运行而不中断。

6.1实时井下人员动态显示功能

◇任一时间井下某个地点究竟有多少人，这些人都是谁；

◇查询一个或多个人员现在的井下实际位置；

◇记录有关人员在任一地点的到/离时间和总工作时间等一系列信息，可以督促和落实重要巡查人员（如：

瓦斯检测人员）是否按时、到点的进行实地查看，或进行各项数据的检测和处理，从根本上尽量杜绝因人为因素而造成的相关事；

◇紧急呼救功能。

6.2网络共享功能

◇可实现多点共享，供多个领导同时在不同地点查看人员数据。

6.3丰富的地图功能

◇具有放大、缩小、移动、标尺测距、视野控制、中心移动、土层控制、地图打印等功能。

6.4禁区报警功能

◇对于指定的禁区，如果有人员进入，实时声音报警，并显示进入禁区的人员。

6.5人员轨迹查询

◇可查找某个人在某个时间段内所经历的路径，并在图中画出线路轨迹。

6.6丰富的人员下井考勤能力

◇可对出入井人员进行统计，实现下井人员考勤记录，建立人员出入井的各种信息报表（如：

下井时间报表、出勤月报表、加班报表、缺勤报表等）

6.7灾后急救信息

◇一旦发生各类事故，上位机上立即能显示出事故地点的人员数量、人员信息，人员位置等信息，大大提高抢险效率和救护效果。

6.8车辆及设备管理

◇车辆的出入统计、定位以及其他重要设备的具体位置。

6.9声光报警

◇120dB高分贝蜂鸣器和Φ10高亮度发光二极管闪烁报警。

6.10双向通讯

◇读卡分站128*64的蓝屏液晶，显示直观。

可显示此服务区内的人数、时间。

并可接收井上管理人员下传的文字信息。

如提醒、通知等；

◇识别卡具有求救功能，可通过读卡分站向地面主机发送求救信号。

（四）系统布置示意图

（五）系统主要技术参数

1）最大位移速度：

最大位移速度不小于5m/s；

2）并发识别数量：

并发识别数量不小于80；

3）漏读率：

不大于10-4

4）最大传输距离：

读卡分站与识别卡之间无线传输距离为0~100m（无遮拦）；

传输接口与读卡分站之间的最大传输距离（串入2个中继器）：

20km；

5）最大监控容量：

系统最多可容纳255个分站；识别卡数量不小于9999个；

6）最大巡检周期：

系统最大巡检周期不大于30s；

7）误码率：

误码率不大于10-8；

8）存储时间：

6个月以上。

当主机发生故障时，其丢失信息的时间长度不大于5min；

分站存储数据时间不小于2h；

9）画面响应时间：

调出整幅画面85%的响应时间不大于2s，其余画面不大于5s；

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不大于5min；

11）识别卡电池寿命：

识别卡采用可更换电池，电池寿命不小于18个月；

12）备用电源工作时间：

在电网停电后，备用电源能保证系统连续监控时间不小于2h；

综上所述矿用人员管理系统完全能够满足矿方提出的各个要求。

（六）主要产品的技术性能

为达到并满足煤矿井下人员管理的要求，通过井下各分站监测，并经分站将监测信息传送到地面中心站，经处理后显示、传输，供有关人员及时全面掌握井下人员状况。

我公司根据贵公司提供的人员管理系统设备汇总表中列出并提供工控机、-J数据传输接口-F本安型读卡分站和识别卡组成的人员管理系统。

主要产品的具体技术参数如下：

系统技术指标

通信方式

1、系统通讯方式为主从双向半双工

2、地面传输接口与上位计算机有线传输：

RS232信号

3、地面传输接口与井下分站之间有线传输：

CAN信号

读卡容量

1、系统读卡容量最多9999个。

带载能力

1、系统带载分站的能力不小于250个。

误码率

1、系统的误码率应小于10-8

传输介质

1、接口与井下分站之间的传输介质是在安标证有效期内的矿用阻燃通讯电缆。

2、单（多）模光纤

3、工作波长：

多模820nm；单模：

1310nm、1550nm

4、光纤接口：

ST、SC、FC接头可选

接口至分站之间的最远传输距离

1、电缆：

10km。

2、单模光纤:

10-120km

3、多模光纤:

2km

工控机主要技术指标

1、2高14槽机架安装机箱

2、多种电源选项

3、带滤网的热插拔86-CFM冷却风扇

4、可选ATX主板版本

5、IPC-610是19机架安装工业电脑机箱，专为任务关键用而设计。

此机箱可容纳一个14槽PCI/ISA总线无源底板或者标准ATX主板，并支持各种电源。

可上锁的面板门可防止在未经许可的情况下对机箱进行访问。

一个热插拔过滤冷却风扇能够使整个机箱内的空气保持正压。

通过其螺丝夹和防振安装的驱动器托架，IPC-610能够在冲击、振动和灰尘较多的恶劣环境下工作。

数据传输接口

传输接口起数据制式转换作用。

井下考勤管理分站数据通过巷道铺设的通讯电缆上传到地面，传输接口将其CAN信号转换为RS232信号给地面中心站，从而实现中心站对井下数据的采集；同时传输接口能实现本安与非本安的隔离。

防爆类型：

1、一般兼本安型

供电电源

1、电电压：

交流220V,50Hz

与分站通讯的本安信号

1、信号峰值电压：

≤5.0V

2、信号短路电流幅值：

≤50mA

3、传输信号：

CAN

4、传输方式：

主从双向半双工

5、通讯速率：

5000bps

与计算机通讯的串行信号

1、通信方式：

RS232

2、通讯速率：

115200bps

3、距离：

≤10m

【最大监控容量】接口能够接入255台读卡分站

【外形尺寸及重量】268mm×218mm×88mm1.2kg

本安型读卡分站

读卡分站将接收到的井下识别卡发射的无线数据信号,经数据信息经软件处理转换成位置数据，使井下人员（或机车等移动目标）动态分布或环境安全状态在主计算机中得以实时反映，从而实现井下安全状态在井上数字化管理的目的。

分站与接口之间的传输

1、传输方式：

单向接收

2、传输速率：

5000bps；

3、通信信号峰-峰值电压：

1V～5V；

4、通信信号峰值电流：

≤15mA；

5、传输接口与读卡分站之间的最大传输距离（串入2个中继器）：

10km。

分站与识别卡之间的通讯

1、调制方式：

GFSK；

2、工作频率：

2.400GHz±0.080GHz；

3、接收灵敏度：

-70dBm；

4、分站与识别卡之间最大传输距离：

0～100m（无遮拦）。

5、分站在通信中断时数据存储的时间不小于2h。

备用电源连续工作时间

电网停电后，分站由KDW660/18B矿用隔爆兼本质安全型电源箱供电，连续工作时间应不小于2h。

【声光报警】

1、120db高分贝蜂鸣器和Φ10高亮度发光二极管闪烁报警，。

2、128*64的蓝屏液晶，显示直观。

可显示此服务区内的人数、时间。

并可接收井上管理人员下传的文字信息。

如提醒、通知等.

防爆型式：

矿用本安型，防爆标志为ExibI

供电电源：

本安直流电源：

KDW660/18B矿用隔爆兼本质安全型电源箱

蓝屏液晶，显示直观

外形尺寸及重量：

366×248×100mm/2.5kg

识别卡

井下识别卡发射的无线数据信号,经数据信息软件处理转换成位置数据，使井下人员（或机车等移动目标）动态分布或环境安全状态在主计算机中得以实时反映，从而实现井下安全状态在井上数字化管理的目的。

1、防爆型式：

矿用本质安全型，防爆标志为“ExibⅠ”

2、发射电流≤4mA

3、发射时间≤10mS

4、休眠电流≤0.02mA

5、休眠时间≤6s

6、工作频率：

2.400GHz±0.080GHz

7、调制方式：

GFSK

8、发射功率≤-50dBm

9、编码范围：

1-8000

10、持续正常工作时间：

识别卡为可更换电池，每更换一次，识别卡电池的使用寿命不小于12个月

11、识别距离与读卡分站之间识别距离不小于100m（无遮拦）

12、移动速度：

当移动速度不小于5m/s时，与读卡分站之间通信功能正常

13、供电电源两节纽扣式锂电池（Li-Mn02）

电池型号：

CR2032电池容量:

210mAh输出电压：

3.0V

14、外形尺寸及重量74mm×40mm×17.0mm35g

KDW660/18B矿用隔爆兼本质安全型电源箱

电源经变压器变成28V、24V电压，分三路分别供电：

28V供给本安电路经过双重限流双重限压保护，输出本安18V400mA；24V供给本安电路经过双重限流双重限压保护，输出本安12V500mA。

另一路24V经过充电转换板对备用电池充电。

备用电池输出三路24V经双重限流双重限压，最后两路输出18V、12V本质安全电源。

输出保护

1、保护方式：

双重过压、过流保护；

2、过压保护值13V（12V）；19V（18V）；

3、过流保护值550mA（12V）；230mA（18V）；

备用电池供电

1、备用电池放电时间：

≥2h；

2、备用电池转换时间：

≤0.5s；

3、备用电池工作时间：

≥2h；

4、放电截止电压：

17.5V；

5、充电截止电压：

25V；

6、充电电流：

≤500mA。

防爆型式

1、矿用隔爆兼本质安全型，其防爆标志Exd[ib]I

2、工作电压：

AC660V/380V/127V（75％～110％）

3、工作电流：

0.3A（660V）0.5A（380V）1.5A（127V）

4、负载效应：

≤5×10-2

5、源效应：

≤5×10-2

6、外形尺寸及重量L×B×H,mm:

385×227×147mm约20kg

矿用本安型读卡器

读卡器井下安装，接收发送无线信号，并不断向通讯分站系统发送数据的设备。

当按规定设置的本安型识别卡进入读卡器所识别的范围时，读卡器收到信号后，通过有线传输到通讯分站系统中，最后由通讯分站系统通过有线或无线传输到通讯分站系统或光纤环网交换机。

也可以根据要求对某个/些识别卡发送特别的数据。

主要技术指标

1.工作电压：

8-18v（标准15v）

1.1工作电流

a）发射电流：

<30mA

b）接收电流：

<24mA

1.2工作时间

a）发射时间：

≤1ms；

b）接收时间：

≤3ms；

1.3.工作频率：

470-510MHz

1.4.传输方式:

无线

1.5.调制方式：

GFSK。

1.6调制信号：

曼彻斯特编码。

1.7传输距离：

200m。

1.8发射功率：

10mW。

1.9接收灵敏度：

-110dbm。

2.读卡器与识别卡

a）最大位移速度：

5m/s；

b）最大并发识别数量：

80个；

c）漏读率：

≤10-4；

d）接收频率：

470MHZ；

e）识别编码范围：

0001～9999；

f）调制方式：

GFSK

h）识别卡发射功率：

≤10dBm；

3.读卡器数据存储

a）读卡器可存储数据2h，在通讯中断时，上位机显示哪个读卡器出错，但各读卡器此时正常工作，把数据存储在读卡器内，当数据通信恢复后，读卡器把识别到的识别卡卡号和读卡时间上传到上位机。

b）最大存储识别卡容量：

1000张。

4.功能

4.6.1读卡器可以直接向识别卡发送信号

4.6.2读卡器拥有较大的信号覆盖

4.6.3读卡器可以接收识别卡信息，收集并向上传输。

4.6.4读卡器可以存储识别卡数据。

4.6.5读卡器能识别多个同时进入识别区域的识别卡。

4.6.6读卡器能