一、系統(tǒng)概述

　　由于礦山生產(chǎn)的特殊性，水、火、瓦斯、煤塵、頂板等自然災(zāi)害時(shí)刻都在威脅礦井工作人員的生命安全，礦井重大災(zāi)害及傷亡事故隨時(shí)都有可能發(fā)生。目前，礦山井下普遍存在入井人員管理困難，難以及時(shí)掌握井下人員的動態(tài)分布及作業(yè)情況，一旦事故發(fā)生，對井下人員的搶救缺乏可靠信息，搶險(xiǎn)救災(zāi)、安全救護(hù)的效率低。因此礦山行業(yè)迫切需要井下人員跟蹤定位管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)掌握每個(gè)人在井下的位置及活動軌跡，對礦山的安全生產(chǎn)將有積極作用，在一定程度上減少人員傷亡。同時(shí)，上傳的位置信息也可以用做工作人員的考勤記錄。我們在分析一些礦山發(fā)生的特大事故時(shí)發(fā)現(xiàn)：

　　(1)地面與井下人員的信息溝通不及時(shí);

　　(2)地面人員難以及時(shí)動態(tài)掌握井下人員的分布及作業(yè)情況，難以對人員進(jìn)行精確定位;

　　(3)一旦礦山事故發(fā)生，搶險(xiǎn)救災(zāi)、安全救護(hù)的效率低，搜救效果差。

　　(4)不能準(zhǔn)確把握安全監(jiān)察人員到位狀況。

　　井下人員跟蹤定位管理及考勤管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對礦山井下人員全方位安全生產(chǎn)管理。該系統(tǒng)是由礦井地面監(jiān)控中心主計(jì)算機(jī)在軟件數(shù)據(jù)庫的支持下，通過傳輸接口和巷道鋪設(shè)的有線傳輸系統(tǒng)，定時(shí)對井下通訊基站進(jìn)行數(shù)據(jù)巡檢和信號采集，將其接收到的基站區(qū)間內(nèi)的人員信息收發(fā)卡發(fā)射的數(shù)字信號，經(jīng)軟件數(shù)據(jù)處理，將井下人員(含機(jī)車等移動目標(biāo))動態(tài)分布在井上監(jiān)控中心的電子地圖上，使得管理人員可以動態(tài)掌握井下人員的分布狀況，特別是在事故情況下可以非常清晰知道遇困人員的位置，方便快速施救。系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)井下井上人員雙向報(bào)警，井上指揮中心也可以對井下人員進(jìn)行點(diǎn)名呼叫或廣播呼叫，達(dá)到雙向通訊。

　　礦山井下人員定位考勤及管理系統(tǒng)是在對現(xiàn)有較先進(jìn)的礦山監(jiān)控設(shè)施集成的基礎(chǔ)上，對井下人員跟蹤、定位、考勤及雙向通訊，從而實(shí)現(xiàn)礦山井下人員的安全生產(chǎn)管理功能。該系統(tǒng)是由礦井地面監(jiān)控中心主計(jì)算機(jī)在服務(wù)器軟件的支持下，通過傳輸接口和巷道鋪設(shè)的有線傳輸系統(tǒng)，定時(shí)對井下通訊基站進(jìn)行數(shù)據(jù)巡檢和信號采集，經(jīng)過軟件數(shù)據(jù)處理后將井下人員(含機(jī)車等移動目標(biāo))動態(tài)分布在井上監(jiān)控中心得以實(shí)時(shí)反映，從而達(dá)到井下人員情況在井上實(shí)時(shí)監(jiān)控和雙向通訊管理的目的。

　　二、系統(tǒng)功能及特點(diǎn)

　　精確時(shí)間定位，是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的宗旨。系統(tǒng)對每一個(gè)下井人員的時(shí)間，以及某個(gè)時(shí)間點(diǎn)、某個(gè)時(shí)間段在某個(gè)位置，都給予精確定位。系統(tǒng)提供多項(xiàng)查詢功能。

　　井下人員考勤管理系統(tǒng)涉及計(jì)算機(jī)軟件、數(shù)據(jù)庫、電子電路、防爆本安電源、數(shù)字通訊、無線識別RFID技術(shù)、井下工業(yè)以太網(wǎng)、井下施工等方面。因此，在設(shè)計(jì)方案時(shí)，除了考慮其功能外，在穩(wěn)定性、可靠性、抗干擾能力、容錯(cuò)能力及異常保護(hù)等方面也進(jìn)行了充分考慮。項(xiàng)目方案確定利用現(xiàn)有成熟的高速工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)作為主傳輸平臺，人員無線編碼發(fā)射器等設(shè)備與系統(tǒng)掛接，通過自主開發(fā)的考勤管理專用軟件與主系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)專用數(shù)據(jù)庫進(jìn)行后臺數(shù)據(jù)交換從。

　　(一)網(wǎng)絡(luò)功能

　　通過方便靈活的用戶管理功能和各種權(quán)限的設(shè)置，使用戶在局域網(wǎng)內(nèi)任意一臺電腦上都可進(jìn)行信息查看和操作管理。

　　1、在礦內(nèi)、集團(tuán)內(nèi)、局內(nèi)可進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測，可供礦領(lǐng)導(dǎo)在其辦公室內(nèi)直觀了解井下各類人員動態(tài)信息。

　　2、設(shè)置了管理權(quán)限,只有專業(yè)管理人員才能對管理數(shù)據(jù)進(jìn)行增、刪、改等操作。

　　(二)設(shè)備功能

　　1、實(shí)現(xiàn)井上與井下的雙向通訊(呼叫及尋呼功能)：分為普通尋呼和緊急尋呼。具備尋呼延時(shí)功能，如果當(dāng)前尋呼人員未在基站信號范圍內(nèi)，則尋呼會在人員到達(dá)基站信號范圍內(nèi)進(jìn)行，保證尋呼的有效性。被尋呼人員是否響應(yīng)呼叫信號，系統(tǒng)給與提示并保存記錄，以供查詢。

　　井下人員可以向井上緊急報(bào)警(含報(bào)警確認(rèn)功能)，為緊急救助提供信息。井上對井下人員的點(diǎn)名尋呼及廣播尋呼，點(diǎn)名尋呼包括普通呼叫和緊急呼叫。

　　廣播尋呼：對某基站內(nèi)或則井下所有人員進(jìn)行尋呼，并啟動該基站配置的聲光報(bào)警器，用于突發(fā)事件處理和特殊管理功能的需要。系統(tǒng)自動保存記錄，以供查詢。

　　2、可監(jiān)控動態(tài)目標(biāo)的最大移動速度15米/秒。

　　3、整個(gè)系統(tǒng)可容納最大基站數(shù)量不小于64個(gè)，每個(gè)基站能夠同時(shí)接收的人員信息收發(fā)卡的數(shù)量大于100個(gè)。

　　4、井下基站與人員信息卡的無線通訊距離

　　地面開闊地帶：最大160m

　　井下：最大80m

　　(三)、管理功能

　　1、井下人員分布管理

　　實(shí)時(shí)分布：能顯示當(dāng)前井下人員每時(shí)每刻在巷道的實(shí)時(shí)動態(tài)分布情況及人員數(shù)量。

　　實(shí)時(shí)跟蹤：能夠?qū)崟r(shí)的對井下人員位置進(jìn)行跟蹤監(jiān)測。直觀地反映出井下特定人員的分布位置。

　　歷史分布：能顯示過去某時(shí)刻的井下人員分布位置。

　　軌跡回放：能夠?qū)δ骋粴v史時(shí)段的任意人員的移動過程通過動畫的方式顯示出來。

　　2、禁區(qū)管理功能

　　能進(jìn)行禁區(qū)的設(shè)置，并對違章進(jìn)入禁區(qū)人員進(jìn)行聲光報(bào)警，井上管理部門也同時(shí)報(bào)警并進(jìn)行記錄和考核。分為單站禁區(qū)管理和區(qū)域禁區(qū)管理。可以設(shè)置某一類工種或則某一類卡號人員禁止進(jìn)入某一個(gè)設(shè)定的禁區(qū)范圍，也可以設(shè)定某一個(gè)特定的人禁止進(jìn)入設(shè)定的禁區(qū)范圍。在單站禁區(qū)管理中，如果有被設(shè)定未允許人員進(jìn)入禁區(qū)基站信號范圍，則對進(jìn)入人員進(jìn)行報(bào)警提示;系統(tǒng)保存記錄，以供查詢。在區(qū)域禁區(qū)管理中，可根據(jù)進(jìn)入和離開區(qū)域的人員數(shù)量自動開啟和停止報(bào)警，主要適用于井下行車不行人的車道以及規(guī)定禁止進(jìn)入場所的安全管理，也可以用于實(shí)現(xiàn)對重要區(qū)域的監(jiān)管。

　　3、礦車運(yùn)行管理統(tǒng)計(jì)功能：可以根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)車輛的出入管理、運(yùn)行統(tǒng)計(jì)、動態(tài)跟蹤。

　　4、考勤和報(bào)表：能對員工的出勤進(jìn)行考核，并生成考勤報(bào)表。可對各類數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總，并生成礦方管理需要的各類報(bào)表?？缮扇我馊掌诜秶?、任意人員屬性(工種、卡號、職務(wù)等)的下井人員考勤信息報(bào)表，并可根據(jù)礦山內(nèi)部管理需要靈活定制。可以生成日、月、季度、年等報(bào)表。生成的報(bào)表可以打印或則存為電子文檔。

　　5、突發(fā)事件管理功能：一旦發(fā)生各類事故，能立即查出井下人員分布、姓名，遇險(xiǎn)人員具體位置。并能收取未斷線基站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，提高搶險(xiǎn)效率和救護(hù)效果。

　　6、報(bào)警功能：系統(tǒng)具有完善的監(jiān)測識別能力，能夠?qū)Χ喾N事先設(shè)定的違禁行為進(jìn)行動態(tài)報(bào)警，并且保存記錄。

　　8、超時(shí)報(bào)警：井下人員工作時(shí)間超時(shí)報(bào)警，可分類設(shè)置也可以單獨(dú)設(shè)置下井工作人員的工作時(shí)間上限，超過設(shè)定的工作時(shí)間，系統(tǒng)則自動給其本人發(fā)報(bào)警信號，同時(shí)系統(tǒng)也會彈出提示對話框，并且保存記錄，以供查詢。

　　9、超員報(bào)警：對下井工作人員數(shù)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，系統(tǒng)自動監(jiān)測當(dāng)前下井的人數(shù)是否合符設(shè)定的下井人數(shù)，如果超過事先設(shè)定的下井人數(shù)，系統(tǒng)給與報(bào)警提示。

　　10、測距功能：根據(jù)需要，系統(tǒng)可以自動測量任意兩點(diǎn)之間的距離，此距離是礦井的實(shí)際距離。

　　(四)、系統(tǒng)特點(diǎn)

　　設(shè)計(jì)井下坑道地理信息地形圖，可放大、查詢坑道各處的各種資料、信息，如放火及救援、生產(chǎn)設(shè)備分布信息、坑道環(huán)境信息、人員分布信息等。根據(jù)需要主要坑道安裝監(jiān)控設(shè)備，也可以將提前拍下的坑道環(huán)境的實(shí)圖存儲到地形圖上，為管理人員提供信息查詢資料。

　　如果發(fā)生安全事故，查詢系統(tǒng)可知坑道內(nèi)人員的數(shù)量名單、進(jìn)出口位置、事故發(fā)生位置，久遠(yuǎn)設(shè)備位置等信息，保證搶險(xiǎn)救災(zāi)的高效運(yùn)作。系統(tǒng)的特點(diǎn)主要體現(xiàn)到以下幾個(gè)方面：

　　1、高度自動化。系統(tǒng)能自動檢測井下坑道人員經(jīng)過該監(jiān)測點(diǎn)的時(shí)間、地點(diǎn)信息，并自動實(shí)現(xiàn)對人員的考勤作業(yè)、統(tǒng)計(jì)及監(jiān)測管理。

　　2、先進(jìn)的通信系統(tǒng)。安裝在礦山井下各通道的無線信息采集設(shè)備，實(shí)時(shí)將采集到的信息傳送到井下專用處理傳輸分站，并通過井下現(xiàn)場總線實(shí)時(shí)向地面的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器傳送相關(guān)人員通過的數(shù)據(jù)，整個(gè)過程無需人為干預(yù)。

　　3、完備的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與信息查詢軟件。系統(tǒng)軟件具備專用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，包括工人通過坑道的信息采集和統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)，考勤作業(yè)的統(tǒng)計(jì)與管理分析系統(tǒng)，顯示并打印各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表資料，為高層管理人員的查詢與管理提供全方位的服務(wù)。

　　4、系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、可靠性設(shè)計(jì)。系統(tǒng)產(chǎn)品采用坑道壁掛式設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)在惡劣的環(huán)境下能連續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并提供斷電后2小時(shí)的供電電源。

　　5、完善的異常情況報(bào)警功能。系統(tǒng)能夠自動識別非法人員進(jìn)入，包括無卡非法進(jìn)入、無效卡、失效卡、黑名單卡進(jìn)入。

　　6、監(jiān)控范圍靈活?？筛鶕?jù)礦山的實(shí)際情況、技術(shù)要求及重點(diǎn)監(jiān)控的范圍和區(qū)域來確定通訊基站的間距與數(shù)量。

　　7、多種高新技術(shù)集成。本系統(tǒng)集成了無線數(shù)據(jù)傳輸、CAN總線有線傳輸、微波通訊、微電腦技術(shù)、在線編程和多層次軟件技術(shù)。在微電腦技術(shù)中，采用了高度功能集成，使系統(tǒng)具有了模數(shù)轉(zhuǎn)換、輸入識別、濾波、存儲、巡檢、傳輸、在線寫入等多種功能。更主要是能進(jìn)行井上與井下的雙向?qū)ず?，井上與井下某人員的尋呼和井下人員向井上緊急報(bào)警。如礦領(lǐng)導(dǎo)需要緊急呼叫井下一位員工，可點(diǎn)擊軟件雙向通信按鈕，出現(xiàn)一菜單，輸入人員信息收發(fā)卡號，確認(rèn)后發(fā)出信息，員工識別卡發(fā)出信號,員工收到信息后可以通過井下電話同地面聯(lián)系

　　8、投資少收益大。根據(jù)礦井目前狀況，進(jìn)行相關(guān)設(shè)備的增添和改造，使各級管理人員具備查詢、統(tǒng)計(jì)、控制等管理手段，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離信息化管理。與國內(nèi)外類似設(shè)備相比較，該設(shè)備成本低,傳輸距離長,集成度較高，可節(jié)省投資50%以上。

　　9、安全性：本系統(tǒng)中采用的所有設(shè)備，均是符合國家安標(biāo)的產(chǎn)品，防爆、阻燃、抗干擾。

　　10、抗強(qiáng)電壓大電流：本系統(tǒng)采用多重逼雷措施，避雷器采用法國歐申電氣的產(chǎn)品。同時(shí)在每個(gè)基站及本安電源內(nèi)采用了專用電路防患措施。

　　12、高容量：一個(gè)中心站主機(jī)容納64個(gè)通信基站,最多可容納6400個(gè)信息卡;每站可同時(shí)監(jiān)控100個(gè)以上的信息卡，滿足大中型礦山的需要。整個(gè)系統(tǒng)低電壓、低工耗、本質(zhì)安全型，確保了礦山井下使用的安全性。

　　13、自動檢測：系統(tǒng)自動檢測基站運(yùn)行狀態(tài)，便于出現(xiàn)故障及時(shí)維護(hù)。

　　14、監(jiān)控范圍靈活：可根據(jù)礦山的實(shí)際情況、技術(shù)要求及重點(diǎn)監(jiān)控的范圍和區(qū)域來確定基站的間距。

　　15、多種高新技術(shù)集成：本系統(tǒng)集成了無線數(shù)據(jù)傳輸、CAN總線有線傳輸、微波通訊、微電腦技術(shù)、在線編程和多層次軟件技術(shù)。在微電腦技術(shù)中，采用了高度功能集成，使系統(tǒng)具有了模數(shù)轉(zhuǎn)換、輸入識別、濾波、存儲、巡檢、傳輸、在線寫入等多種功能。井上與某井下人員的尋呼和井下人員向井上緊急報(bào)警。

　　16、系統(tǒng)界面合理：系統(tǒng)界面以簡單美觀操作方便為主題，只需要簡單設(shè)置就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能。