1. 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　首先在井下的各個坑道和所有人員可能經(jīng)過的通道中安放若干個信號收發(fā)器，具體數(shù)量和位置根據(jù)現(xiàn)場實際工況和要實現(xiàn)的功能要求而定，并且將它們通過網(wǎng)絡(luò)布線和地面控制中心的計算機聯(lián)網(wǎng)。同時在每個下井人員佩帶的礦燈上安置一個信號感應(yīng)器，當(dāng)下井人員進入井下以后，只要通過或接近放置在坑道內(nèi)的任何一個信號收發(fā)器，信號收發(fā)器即會馬上感應(yīng)到信號同時立即上傳到控制中心的計算機上，計算機馬上就可判斷出具體信息(如：是誰，在哪個位置，具體時間)，同時把它顯示在控制中心的大屏幕或電腦顯示屏上并做好備份，管理者也可以根據(jù)大屏幕上或電腦上的分布示意圖點擊井下某一位置，計算機即會把這一區(qū)域的人員情況統(tǒng)計并顯示出來。同時控制中心的計算機會根據(jù)一段時間的人員出入信息整理出這一時期的每個下井人員的各種出勤報表(如：出勤率、總出勤時間、遲到/早退記錄、未出勤時間等)。另外一旦井下發(fā)生事故，可根據(jù)電腦中的人員分布信息馬上查出事故地點的人員情況，然后可再用特殊的探測器在事故處進一步確定人員位置，以便幫助營救人員以準確快速的方式營救出被困人員。礦車和其他設(shè)備的管理原理大致相同。

　　本系統(tǒng)分為地面和井下兩部分，地面由電腦、通訊箱及軟件組成，井下由分站、無線標識傳感器組成。

　　2. 井下人員及設(shè)備定位管理系統(tǒng)工作流程

　　1)煤礦生產(chǎn)單位在井下坑道、作業(yè)面的交叉道口安裝FTRD動態(tài)目標識別器、監(jiān)視器及井下分站設(shè)備。

　　2)煤礦生產(chǎn)單位向下井工作人員頒發(fā)并裝備FTRD標識卡(標識卡安裝在安全帽上);同時也給井下設(shè)備安裝RFID標識卡。

　　3)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫記錄該RFID標識卡所對應(yīng)人員的基本信息，包括姓名、 年齡、性別、所屬班組、所屬 工種、職務(wù)、本人照片、有效期等基本信息以及設(shè)備的自重等基本信息。

　　4)生產(chǎn)單位對該RFID標識卡進行授權(quán)后即生效。授權(quán)范圍包括：該員工可以準入的坑道或作業(yè)面。為防止無關(guān)人員和非法人員進入坑道或作業(yè)面，系統(tǒng)設(shè)置該卡準入坑道或作業(yè)面的時效管理模塊及卡的失效、報失等。

　　5)進入坑道的工作人員必須隨身攜帶RFID標識卡，當(dāng)持卡人員經(jīng)過設(shè)置識別系統(tǒng)的地點時被系統(tǒng)識別，系統(tǒng)將讀取該卡號信息，通過系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)，將持卡人通過的地點、時間等資料傳輸?shù)降孛姹O(jiān)控中心進行數(shù)據(jù)管理;如果采集的卡號無效、無卡或進入限制通道，系統(tǒng)將自動報警，監(jiān)控中心值班人員接到報警信號，立即執(zhí)行相關(guān)安全工作管理程序。

　　6)當(dāng)設(shè)備經(jīng)過設(shè)置識別系統(tǒng)的地點時被系統(tǒng)識別，系統(tǒng)將讀取該卡號信息，通過系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)，設(shè)備通過的地點、時間等資料傳輸?shù)降孛姹O(jiān)控中心進行控制管理。

　　7)通過監(jiān)視器實現(xiàn)可視化管理，并且可以通過網(wǎng)絡(luò)來控制。

　　8)坑道一旦發(fā)生安全事故，監(jiān)控中心在第一時間內(nèi)可以知道被困人員的基本情況、地點，便于事故 救助工作的開展。

　　9)系統(tǒng)可自動生成考勤作業(yè)統(tǒng)計與管理等方面的報表，提高管理效率和安全技術(shù)水平。

　　3. 系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　3.1 數(shù)據(jù)通訊箱

　　數(shù)據(jù)通訊箱為礦用本安型數(shù)據(jù)通訊箱，工作時放在地面計算機旁，其主要功能為進行通訊信號的放大，起到增強通訊距離的作用，同時實現(xiàn)地面主機與井下無線標識傳感器間的數(shù)據(jù)通訊并發(fā)送控制命令，一般一套系統(tǒng)配置一臺即可。

　　其防爆標志為ExdibI(150℃)。工作電壓為220V，最大耗電電流100mA。本安端工作電流18mA，短路電流30mA，最大電壓≦15V P-P。傳輸信號為基帶SDLC方式。與井下無線標識傳感器聯(lián)絡(luò)的通訊電纜參數(shù)：①電纜型號：MHYVRP1×2×7/0.52 ②電纜分布電容：0.06nF/Km ③ 電纜分布電感：0.8mH/Km④電纜直流電阻：13.5Ω/Km。最大傳輸距離為20Km。工作條件要求為：環(huán)境溫度0℃-40℃，相對濕度75%，環(huán)境壓力80-106KPa。

　　(數(shù)據(jù)通訊箱圖片)

　　3.2 多功能分站

　　多功能分站主要是用作為無線標識傳感器提供電源，完全適用于含煤塵和瓦斯等爆炸型氣體環(huán)境中，防爆形式為礦用隔爆兼本質(zhì)安全型，防爆標志為ExdibI(150℃)。

　　使用條件：環(huán)境溫度0℃-40℃，相對濕度≦96%，環(huán)境壓力80-106Kpa;輸入電壓：～660V/380V，50HZ;輸出電路：三路本安18V，每路可接兩臺標識傳感器;與無線標識傳感器的連接電纜型號/規(guī)格：MHYVR1×2×7/0.52。

　　(多功能分站圖片)

　　3.3 無線標識傳感器

　　煤礦用無線標識傳感器是一種射頻識別設(shè)備，專用于識別人員佩帶的無線標識卡，安裝于巷道中需要檢測人員的地點。

　　型煤礦用無線標識傳感器采用了當(dāng)今最先進的0.18UM的微波芯片技術(shù)，使 RFID的性能和原來的微波技術(shù)相比得到了本質(zhì)的改進，徹底解決了遠距離、大流量、超低功耗、高速移動的標識物的識別和數(shù)據(jù)傳輸難題，而且成本較以往大大降低，同時也解決了中低頻電磁波技術(shù)感應(yīng)距離短防沖突能力差的致命弱點。同時融合了：1、加密計算與認證，確保數(shù)據(jù)安全，防止鏈路竊聽與數(shù)據(jù)破解;2、使用頻道隔離技術(shù)，多個設(shè)備互不干擾; 3、先進的防碰撞技術(shù)，支持多標簽讀寫。

　　煤礦用無線標識傳感器的最大特點就是可在較大的范圍內(nèi)同時快速、可靠的識別許多無線標識卡，并具有微功率、識別率高、高抗干擾性、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。而且結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、體積小巧，非常便于安裝和維護。

　　主要技術(shù)指標：

　　識別距離：5-80m可調(diào)

　　識別速度：200公里/小時以內(nèi)

　　防沖突性：可同時識別200張以內(nèi)無線標簽卡

　　工作頻率：2.4GHz - 2.5GHz ISM微波段，125個頻道，頻道帶寬8MHz

　　射頻功率：-20dBm – 0dBm可調(diào)，最大峰值功率1毫瓦

　　接收靈敏度 ：-90dBm

　　工作環(huán)境溫度：-40℃ - 60℃

　　供電：18V DC

　　最大工作電流：< 100mA

　　(無線標識傳感器圖片)

　　3.4 煤礦用無線標識卡

　　煤礦用無線標識卡是專用來被無線標識傳感器識別的電子標簽，由礦工下井時隨身佩帶。

　　它是一種有源射頻標識卡，采用本安電路設(shè)計。該產(chǎn)品最大特點是：多個標簽可在較大的范圍內(nèi)同時被識別，并具有無線微功率、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，同時體積小便于攜帶或安置。

　　主要指標：

　　標準尺寸：60×35×6mm

　　識別距離：5-80m可調(diào)

　　工作頻率：2.4GHz - 2.5GHz ISM微波段，125個頻道，頻道帶寬8MHz

　　射頻功率：小于-3dBm

　　接收靈敏度 ：-90dBm

　　工作環(huán)境溫度：-40℃ - 60℃

　　工作電流：小于5uA

　　ID號全球唯一

　　電池一次性使用壽命4年以上

　　(JHWK型煤礦用無線標識卡圖片)

　　4. 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　井下人員及設(shè)備定位管理系統(tǒng)采用三層結(jié)構(gòu)體系，即虛擬硬件層、數(shù)據(jù)處理層和應(yīng)用接口層。

　　1) 虛擬硬件層：

　　通過虛擬硬件的方法實現(xiàn)對RFID 硬件設(shè)備的參數(shù)設(shè)定和操作管理。

　　這一層，RFID 硬件控制器(信號箱)提供了對RFID 讀寫器控制。

　　2) 數(shù)據(jù)處理層：

　　這一層實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的處理工作，對數(shù)據(jù)的處理工作通過 RFID 讀寫器來實現(xiàn)，RFID 讀寫器的作用是：

　　讀取標簽數(shù)據(jù);

　　將數(shù)據(jù)傳送給RFID 硬件控制器(信號箱);

　　3) 應(yīng)用接口層：

　　應(yīng)用接口層是原有KJ-19井下人員及設(shè)備定位管理系統(tǒng)軟件與RFID 系統(tǒng)交互的通道。

　　這一層的服務(wù)有RFID 前置服務(wù)、應(yīng)用集成服務(wù)。它們實現(xiàn)的功能為

　　RFID 前置服務(wù)：為所有的RFID 控制器提供支持，擔(dān)當(dāng)了所有RFID 控制器的主控制器功能;

　　RFID 是整個倉庫RFID 管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)連接的中心點;RFID 前置服務(wù)也擔(dān)負著對RFID 管理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程的監(jiān)控的功能;

　　RFID 前置服務(wù)也為用戶提供了數(shù)據(jù)檢索等方法的支持;RFID 也擔(dān)當(dāng)之于應(yīng)用集成服務(wù)進行數(shù)據(jù)交互服務(wù)的功能。

　　井下人員及設(shè)備定位管理系統(tǒng)的接口采用了基于RFID 中間件的應(yīng)用集成服務(wù)模塊。接口提供了以下功能：

　　圖(十) RFID控制接口實現(xiàn)示意圖

　　1) 數(shù)據(jù)緩存

　　數(shù)據(jù)緩存：為RFID 系統(tǒng)與管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互提供緩存機制，可以提高數(shù)據(jù)交互速度，降低數(shù)據(jù)交互發(fā)生錯誤的可能性，提高系統(tǒng)相應(yīng)時間。

　　2) 數(shù)據(jù)服務(wù)

　　數(shù)據(jù)服務(wù)：提供對各類數(shù)據(jù)源讀寫的支持。

　　3) 終端界面服務(wù)

　　終端界面服務(wù)：指對自助終端以及管員終端的用戶界面的集成支持和整合，以及對終端設(shè)備的聯(lián)動支持。

　　4) 監(jiān)控設(shè)備服務(wù)

　　設(shè)備監(jiān)控服務(wù)：提供隊監(jiān)控設(shè)備控制以及聯(lián)動的支持。

　　5) 日志服務(wù)

　　日志服務(wù)：對系統(tǒng)以及設(shè)備進行日志服務(wù)。

　　5. 井下人員及設(shè)備定位管理系統(tǒng)布置簡圖

　　● 人員監(jiān)測查詢功能

　　a. 可查詢當(dāng)前井下人員的數(shù)量及區(qū)域分布情況;

　　b. 任一指定井下人員當(dāng)天或指定日期的活動蹤跡;

　　● 統(tǒng)計考勤功能

　　可具體顯示每個下井人員切確的下井時間和上井時間。并根據(jù)工種(規(guī)定足班時間)，判斷不同類別的人員是否足班，從而確定其該次下井是否有效。 在月統(tǒng)計報表中對下井時間、下井次數(shù)(有效次數(shù))等分類統(tǒng)計，便于考核。還可打印月考勤報表、任意時間段下井統(tǒng)計等有關(guān)報表