KJ405T人员定位管理考勤系统技术方案.doc

KJ405T人员定位管理考勤系统〔技术方案〕 / 1概述近几年,随着经济持续发展,煤炭市场一路攀高,煤炭价格的上涨给煤炭生产企业带来了历史性的发展机遇,但同时,随着国家对煤炭安全生产越来越严格的管理以及市场竞争的不断增加,煤炭生产企业真正要提升企业竞争力,就要不断提高安全生产管理水平,提高生产效率要想加强企业安全生产水平,提高管理效率,不仅要有切实可行的安全保障机制和生产管理制度,还要有灵活高效的信息网络将正确决策和指令实时传达到企业各层以便及时执行因此,在企业规模得到迅速壮大和发展,企业面临更高更快发展的同时,需要建立"Whenever,Wherever,Whoever" 式的高效实时的通讯手段和准确、及时的井下人员位置监测系统,提高各部门各工种协作效率和安全生产水平,使运营决策和安全管理指令可以及时传达并有效实施特别是日常工作中安全管理指令能及时传达到矿井的各个工作地点,确保安全生产,提高生产效率"十一五"期间,煤炭工业电子信息化建设在"十五"发展的基础上,围绕煤炭工业改革发展的战略任务,以信息和知识资源的开发利用为核心,结合煤炭工业实际需要,重点进行煤矿生产安全监测监控、自动控制与企业管理系统等方面的信息化建设工作,已纳入安全生产企业的经营管理日程。

为此,煤炭科学研究总院研究院分院在总结射频识别技术、无线传感器网络技术、无线通信技术经验的基础上,自主开发了KJ405T井下人员定位管理考勤系统KJ405井下人员定位管理考勤系统是集自动控制技术、射频识别技术、无线传感器网络技术、无线通信技术等,多学科综合应用为一体的自动识别信息系统该系统是通过对坑道远距离移动目标进行非接触式信息采集处理,实现对人车物在不同状态移动、静止下的自动识别,从而实现系统的自动化管理KJ405人员定位管理考勤系统应符合的标准及规程：GB3836.1-2000 爆炸性气体环境用电气设备 第1部分：通用要求 GB3836.2-2000 爆炸性气体环境用电气设备第2部分：隔爆型"d"GB3836.4-2000 爆炸性气体环境用电气设备 第4部分：本质安全型"ī"MT/T 772-1998煤矿监控系统主要性能测试方法MT/T 899-2000 煤矿用信息传输装置GB/T 9813 微型计算机通用规GB 9969.1 工业系统使用说明书总则GB/T14048.1 低压开关设备和控制设备总则MT 209-1990 煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求MT 210-1990 煤矿通信、检测、控制用电工电子产品基本试验方法MT 286 煤矿通信、自动化产品型号编制方法和管理办法 GB191-2000 包装储运图示标志GB2887 《计算站场地技术要求》《煤矿安全规程》〔2004〕2系统构架2.1 系统通讯网络的组成井下人员定位管理考勤系统中的网络主要由ZigBee无线自组网络和CAN总线网络组成。

网络可以覆盖整个巷道,前端构建ZigBee网络进行数据的采集和传输,后端由CAN总线构成主要的数据传输骨干通道为保证ZigBee网络的稳定和可靠性,在巷道中将由数个ZigBee网络所覆盖,每个ZigBee网络覆盖一定的围<具体覆盖的围由现场状况决定,约每100m为一个ZigBee子网>各个ZigBee网络之间可由两种方法进行区分:网络ID和频段系统网络拓扑结构如下图所示网络分为井上和井下两个部分,井上部分是煤矿井下定位管理系统及其相关设备和网络,井下部分是ZigBee无线传感器网络及其相关设备〔如图1所示〕图 1 系统结构示意图2.2 井下人员定位KJ405T人员定位管理系统可实现井下人员的区域定位每位下井人员佩带自己唯一的ZigBee定位识别卡,此识别卡定时发出存在信息,由分布于巷道中的某一矿用分站接收并通过CAN总线传输到地面系统地面系统通过此矿用分站位置来判断人员的当前位置图2 井下人员定位无线网络示意图<1>识别卡：定时发出入网或在网信息<2> CAN分站：接收识别卡发出的信息,并将此信息通过以CAN总线发送至上位机系统系统工作时,识别卡将其状态信息通过ZigBee网络和CAN总线发送至上位机系统,系统对上传的信息进行分析处理后,清晰的显示出此识别卡的状态及位置信息,并借助GIS地图将人员的实际位置标示出来。

在定位过程中,需要实现以下两个关键技术:<1> ZigBee节点的标识:每个ZigBee节点都有自己的永久地址,作为其唯一性标识可以将这个地址映射为对应用层有意义的名字,从而可对每个节点进行身份辩认<2>定位判定:在固定好多个CAN分站位置前提下,移动中的定位节点可由一个CAN分站网络进入另一个CAN分站网络中,由各个分站位置来判断移动节点的移动方向及实际位置位置判断的精度取决于CAN分站分布的密度,需要根据现场实际情况来判定3系统性能特点1、本系统采用ZigBee无线通信技术,符合IEEE802.15.4国际标准,无线组网灵活,网络容量大,功耗低,抗干扰能力强2、通信接口与矿用分站间采用CAN总线通信方式,最远传输距离可达10km3、本系统最多可以挂接 127个CAN分站,识别卡容量可达6万以上4、远距离识别,识别卡无需靠近基站,识别距离0～100米可调5、抗冲突力强,同时200人以5m/s速度通过无漏读, 识别误码率小于10-6,系统巡检周期小于30秒6、具有双向通讯功能,便于井上与井下人员及时沟通7、可实现网络共享,在不同地点同时查看8、采用了2.4G免费的通信频段,无需交纳频率占用费。

9、采用全球最先进的无线射频芯片,具有芯片集成度高、外围器件少、传输距离远、抗干扰能力强、可靠性高等诸多优点10、系统可靠性高系统中各个设备都有存储通信数据的能力,在系统出现故障时可以有效避免数据的丢失,并且在通信过程中采用特殊的手段来提高系统自身的纠错能力,大大提高了数据传输的可靠性大容量的网络具有强大的数据采集能力,并且个别节点出现故障不会影响整个网络的正常工作系统中各个设备在动力交流电源停电的情况下仍然可以依靠后备电池正常工作4小时以上11、超低功耗无线识别卡采用定时休眠工作方式,休眠时间可以通过上层软件灵活的设置该种工作方式大大的减少了识别卡能源消耗,确保了在双向通信条件下电池的工作时间长达1年以上识别卡无需外接任何电源、无需充电、无辐射,对人体健康和环境无任何影响12、系统具有精确的定位时间,定位信息加盖毫秒级时间戳,确保信息在时间上的准确无误13、识别卡体积小、便于携带,并有多种产品形式,如灯绳式、腕式、腰带式等用户可以根据需要自由选配用户还可以根据识别卡的指示灯判断其是否正常工作14、系统配有语音读卡装置,可同时显示并播报出在本读卡装置网络的识别卡号用户可以将读卡装置安置于井口,用于职工入出井的考勤。

15、系统具备矿井人员跟踪定位和考勤管理功能运行在基于Windows 2000/2003/XP操作系统的平台上系统地面中心站主机可做双机热备,数据信息可保存一年以上4系统功能1、人员考勤统计本系统具有强大的考勤能力,人员无需排队靠近基站,200人同时快速入井也能正确考勤对于有多个井口的煤矿同样可以进行全自动考勤系统自动记录人员的入井、出井时间,并自动生成每日考勤报表、每月考勤报表等,为煤矿提供考勤管理基础信息2、人员定位在矿井巷道的进出口、交叉道口、工作面、重要峒室、危险场合〔如盲巷等〕、地面主要出入口等位置安装基站,在巷道中也可以根据情况安装一些基站当携带有识别卡的人员进入基站检测围时,基站可以将相关人员的身份等信息读出并传送回管理中心定位信息经过管理软件处理后生成人员分布图和人员分布表,从而在井上就可以直观地看到井下人员的数量及分布情况区域定位和行进方向判断 系统自动采集识别卡信息进行区域定位根据进入不同传感器区域的时间先后,实现人员行进方向的准确判断精确定位 通过传感器网络感知识别卡发的LSSI<能量强度>,来进行识别卡的精确定位路径跟踪    通过跟踪人员,可以记录经过的监测点和他们在各监测点的停留时间,特别对瓦斯巡检员等安全检测人员监督和调度,从而保证煤矿安全生产。

3、丰富的GIS功能基于矿用地理信息系统,实现放大、缩小、移动、标尺测距、视野控制、中心移动、图层控制、地图打印等功能4、区域管理区域统计本系统可自动统计出各区域的人数,根据不同的情况采用两种区域统计方法对于有狭长入口的区域,可以采用入口统计法,与井口考勤统计方法相同；对于没有狭长入口的区域,可以采用基站和统计法,即将区域中各基站检测到的人数相加得到区域总人数区域划分 可以进行区域的动态划分,如重点区域划分和限制区域的划分5、人员状态信息实时上报及历史数据查询分析系统能实时的监控持卡人的位置信息和体表温度可以通过本系统查询指定识别卡在任意时间段的历史数据、历史行动轨迹,并能对各类实时信息和历史信息进行有效的统计、分析和打印7、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定位8、地面警告和矿下求救紧急情况时,地面控制中心可向井下任意区域发送紧急撤离通知矿下人员也可按下卡上呼救按钮,向地面监控中心发送求救信号9、人员寻呼● 监控中心可以通过传感器网络对目标进行单呼或组呼在需要找人时可以使指定的识别卡进入找人提示状态当井下发生安全事故需要撤离时,及时通知作业人员●井下人员可寻呼地面控制中心。

10、温度探测无线识别卡温度探测功能〔腕式,腰带式〕在使用腕带式、腰带式无线识别卡时,系统可以随时监测井下工作人员的体温状况；在发生矿难时,实时的体温数据为我们提供了更科学的营救方案矿用分站通过置环境温度传感器实现环境温度的监测11、寻找营救目标在发生矿难后,可以用手持路由去寻找被营救者在接近被营救者时,手持路由会出现提示也可以通过手持路由打开被营救者身上识别卡的灯,黑暗中的一点红光是很容易被发现的12、自动报警功能违规人员进入禁区时,系统会产生声光报警信息并显示进入禁区的人员人员在井下长时间〔如12小时以上〕未出井的情况下,系统发出声光报警提示信息分站、识别卡等设备故障时发出声光报警13、数据的存储和备份系统数据实时存储到数据库,可以定期备份历史资料并保存24个月以上在系统通信出现异常时,各个通信节点都可以暂时保存系统数据,并在系统通信恢复正常后上报14、监测携卡唯一性可以降低无线模块的通信距离,在入井口设立显示屏或读卡装置,采用刷卡方式来进行携卡唯一性的控制,对于未经刷卡直接入井的识别卡,系统会主动发出告警在井下还可以用两卡的行动路径比较来判断是否一人携带多卡15、系统自诊断本系统具有自诊断功能,可以自动检测基站故障,当基站出现故障时会发出提示信息。

当系统中的设备出现供电不足<电池电量不足>时,会自动产生低压报警；当设备出现故障时,系统可以自动判断故障点,并通知给控制中心16、用户权限管理本系统具有用户权限管理功能,只有注册用户才能使用本系统注册用户分为管理员和普通用户管理员可以进行所有操作,普通用户只能浏览考勤定位信息17、网络信息共享本系统具有网络信息共享功能,可以通过局域网访问考勤定位信息,为矿井各部门及上级各层领导及时提供实时监测信息与历史信息,为他们监督指挥决策提供重要依据5系统主要设备技术性能指标系统使用条件地面部分： 。