人員定位及無線通訊系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)1

1、 某鐵礦井下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”人員定位及無線通訊系統(tǒng)工程方案設(shè)計(jì)某設(shè)計(jì)研究院2015.2目 錄1工程概況11.1 工程名稱11.2工程概況12方案設(shè)計(jì)12.1設(shè)計(jì)依據(jù)12.2基本原則22.3方案概述23系統(tǒng)組成44系統(tǒng)功能55人員定位系統(tǒng)功能56無線通訊系統(tǒng)功能67系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備77.1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備77.2主要設(shè)備描述88主要設(shè)備布置128.1布置設(shè)計(jì)原則128.2井下人員識(shí)別卡設(shè)置138.3井下系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置131工程概況1.1 工程名稱某鐵礦井下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”人員定位及無線通訊系統(tǒng)工程。1.2工程概況某鐵礦井下設(shè)有100米分段、120米分段、130米分段、140米中段、150米中段

2、及采區(qū)斜坡道，為了準(zhǔn)確的監(jiān)控井下人員數(shù)量及其各個(gè)區(qū)域人員的動(dòng)態(tài)分布情況，準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)礦工入井、升井時(shí)間，實(shí)現(xiàn)井下作業(yè)安全生產(chǎn)的管理，出入井人員除在地表井口登記外，設(shè)置井下人員定位系統(tǒng)進(jìn)行人員監(jiān)控。根據(jù)金屬非金屬地下礦山人員定位系統(tǒng)建設(shè)規(guī)范AQ 2032-2001和金屬非金屬地下礦山通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)規(guī)范AQ 2036-2001要求，鼓勵(lì)有條件的礦山將人員定位系統(tǒng)和通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)（井下無線通信系統(tǒng)）進(jìn)行總體設(shè)計(jì)、建設(shè)。為此設(shè)計(jì)井下無線通信和人員定位二合一系統(tǒng)。2方案設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)依據(jù)1 、金屬非金屬地下礦山安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”安裝使用和監(jiān)督檢查暫行規(guī)定 安監(jiān)總管一2010168號(hào)2 、金屬非金屬地下礦山

3、人員定位系統(tǒng)建設(shè)規(guī)范AQ 20322011 3 、金屬非金屬礦山安全規(guī)程GB 16423-20064 、礦山安全標(biāo)志 GB14161-2008 5 、安全防范工程技術(shù)規(guī)范GB50348-20046 、金屬非金屬地下礦山通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)規(guī)范 AQ 2036-2001以及中冶京城（秦皇島）工程技術(shù)有限公司關(guān)于河北鋼鐵集團(tuán)黑山鐵礦井下人員定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)資料。2.2基本原則1、井下人員定位及無線通訊系統(tǒng)方案充分考慮現(xiàn)場的安裝環(huán)境和實(shí)際特點(diǎn)，合理設(shè)置井下分站，既要保證分站的代表性，又要體現(xiàn)其特殊性，系統(tǒng)要能有效、準(zhǔn)確地反映井下工作人員活動(dòng)情況，實(shí)現(xiàn)無線通訊全覆蓋。2、井下人員定位及無線通訊系統(tǒng)既要有一定的

4、先進(jìn)性，又要有良好的實(shí)用性和可操作性并要兼顧投資經(jīng)濟(jì)性。3、井下人員定位及無線通訊系統(tǒng)要具有及時(shí)發(fā)現(xiàn)活動(dòng)異常人員的能力，同時(shí)在突發(fā)事件時(shí)提供及時(shí)的救援信息。4 、在保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的前提下，積極采用自主研發(fā)的新技術(shù)。2.3方案概述根據(jù)某鐵礦實(shí)際需要，在井下區(qū)域和巷道中根據(jù)現(xiàn)場具體情況（比如井下主要巷道、交叉道口、必經(jīng)之路等重要位置）設(shè)置一定數(shù)量的礦用分站。典型情況下每隔200米放一臺(tái)分站，可保證網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)無線手機(jī)移動(dòng)通話。而在條件十分惡劣的地區(qū)，可適當(dāng)縮短分站之間的距離，使兩分站的通信距離與通信狀況調(diào)整到最佳狀態(tài)。為下井人員佩帶一個(gè)礦用定位卡，當(dāng)井下人員進(jìn)入井下以后，只要在井下網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍

5、內(nèi)，在任何時(shí)刻任意一點(diǎn)，分站都可以感應(yīng)到信號(hào)，并上傳到信息工作站，經(jīng)過軟件處理，得出各具體信息（如：是誰，在哪個(gè)位置，具體時(shí)間），同時(shí)可把它動(dòng)態(tài)顯示（實(shí)時(shí)）在監(jiān)控中心的大屏幕或電腦上，并作好備份。井上人員可隨時(shí)了解井下人員的狀態(tài)。管理者也可以根據(jù)大屏幕上或電腦上的分布示意圖查看某一區(qū)域，計(jì)算機(jī)即會(huì)把這一區(qū)域的人員情況統(tǒng)計(jì)并顯示出來。管理者能實(shí)時(shí)的觀察到井下工作人員的即時(shí)位置，實(shí)現(xiàn)井下人員定位。另外一旦井下發(fā)生事故，可根據(jù)電腦中的人員定位分布信息馬上查出事故地點(diǎn)的人員情況，以便幫助營救人員以準(zhǔn)確快速的方式營救出被困人員。一旦井下發(fā)生突發(fā)情況，井下人員可通過所攜帶的定位儀（識(shí)別卡）發(fā)出警報(bào)。井下人

6、員只要按定位儀上的報(bào)警按鈕即可發(fā)出報(bào)警。在井上監(jiān)控室的動(dòng)態(tài)顯示界面會(huì)立即彈出紅色報(bào)警信號(hào)。為需要人員（如班組長、維修人員等）佩備一部礦用手機(jī)，當(dāng)人員進(jìn)入井下以后，只要在井下網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)，就可方便地實(shí)現(xiàn)井下無線手機(jī)通話功能。 該系統(tǒng)將無線通信和人員定位跟蹤及考勤管理功能合二為一，既方便管理又可以降低系統(tǒng)成本。3系統(tǒng)組成系統(tǒng)由井上部分和井下部分兩大部分組成。井上設(shè)備是整個(gè)系統(tǒng)的核心，主要由電視墻、語音服務(wù)器、定位服務(wù)器、核心交換機(jī)及UPS電源組成，主要負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的綜合管理和監(jiān)控，以及地面辦公區(qū)部分的網(wǎng)絡(luò)通信；井下部分設(shè)備由井下二合一人員定位分站、移動(dòng)手機(jī)、人員識(shí)別卡及光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)組成，主要負(fù)責(zé)

7、整個(gè)礦井下的通信和數(shù)據(jù)傳輸，信號(hào)覆蓋。系統(tǒng)組成如下圖所示：4系統(tǒng)功能系統(tǒng)整體功能結(jié)構(gòu)如圖所示。圖4-1 系統(tǒng)整體功能結(jié)構(gòu)5人員定位系統(tǒng)功能（1）實(shí)時(shí)監(jiān)控井下地圖顯示，生動(dòng)再現(xiàn)井下全貌，監(jiān)控人員可實(shí)時(shí)觀測到所有人員車輛的真實(shí)分布情況，所見即所得。（2）精確定位每個(gè)井下人員和機(jī)車上攜有一張定位卡，該卡不斷地自動(dòng)向地面監(jiān)控中心發(fā)送信息，系統(tǒng)據(jù)此可準(zhǔn)確判斷出其當(dāng)前位置，發(fā)生事故時(shí)可迅速鎖定人員遇難地點(diǎn)，為救援贏得時(shí)間。（3）軌跡回放可對(duì)人員和機(jī)車的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行跟蹤回放，掌握其詳細(xì)工作路線和時(shí)間，在進(jìn)行救援或事故分析時(shí)可提供有效的線索或證明。（4）井下報(bào)警井下的人員或設(shè)備出現(xiàn)異常的情況時(shí)，可通過定位卡向

8、系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警求救信號(hào)，地面監(jiān)控界面立即顯示出報(bào)警提示，對(duì)警報(bào)發(fā)出人和所在地點(diǎn)一目了然。（5）緊急撤離地面人員掌握到異常情況，需要指揮井下人員迅速撤離時(shí)，可通過系統(tǒng)向所有人員發(fā)出緊急指令，并可動(dòng)態(tài)掌握撤離進(jìn)行情況。（6）考勤統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)詳盡記錄了所有井下人員的工作時(shí)間，由此可方便地對(duì)個(gè)人、班組、部門進(jìn)行考勤統(tǒng)計(jì)，或根據(jù)工種、職務(wù)等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。（7）遠(yuǎn)程管理可通過互聯(lián)網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理和監(jiān)控，管理人員出差在外也可隨時(shí)查看井下實(shí)況，特別是發(fā)生事故時(shí)不在現(xiàn)場也可及時(shí)掌握第一手情況，進(jìn)行救援指揮。（8）大屏顯示地面監(jiān)控終端可連接大型屏幕，更加醒目地動(dòng)態(tài)顯示井下人車實(shí)況，便于監(jiān)控中心和井口的監(jiān)控人員

9、掌握井下情況。6無線通訊系統(tǒng)功能（1）無線通話井下手機(jī)之間可以互相通話，也可井上、井下的固定電話或井上手機(jī)通話。（2）通話監(jiān)控以不同的圖標(biāo)表示手機(jī)的使用狀態(tài)，并可掌握誰與誰在通話以及通話時(shí)長、通話地點(diǎn)。（3）通話查詢可對(duì)系統(tǒng)內(nèi)所有通話記錄進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)，包括通話雙方號(hào)碼、使用者姓名、通話時(shí)間、通話時(shí)長，并可打印為報(bào)表。在進(jìn)行救援或事故分析時(shí)，通話查詢可提供有效的線索或證明。（4）收發(fā)短信監(jiān)控中心可通過電腦終端向井下手機(jī)單發(fā)或群發(fā)短信，手機(jī)與手機(jī)之間也可以相互發(fā)送。（5）短信查詢所有的短信發(fā)送記錄都保留在系統(tǒng)中?？赏ㄟ^手機(jī)號(hào)查詢誰向誰發(fā)過短信，發(fā)送時(shí)間以及短信內(nèi)容。（6）調(diào)度管理強(qiáng)拆/強(qiáng)插。監(jiān)控

10、中心可切斷手機(jī)之間的通話或者插入與雙方一起通話。多方通話。監(jiān)控中心可與多部手機(jī)同時(shí)通話。7系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備7.1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備示意圖如圖所示。7.2主要設(shè)備描述（1）定位通信分站KT112-F通信分站安裝在巷道或工作面，用來接收定定位卡/手機(jī)的無線信息，并將接收到的信息傳送至網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，也將來自系統(tǒng)的的信息發(fā)送至定位卡/手機(jī)上。基本性能1）工作電壓：DC 1218V； 2）功率7.5W; 3）基站本體外形尺寸: 410mm(L)*375mm(W)*73mm(H) 4）重量: 約4.5Kg 5）防護(hù)等級(jí) IP64. 6）防爆等級(jí) ExibI 本質(zhì)安全型. 7）網(wǎng)管型網(wǎng)絡(luò)交換機(jī). 無線

11、接入 1）無線接入數(shù)量：共2個(gè)； 2）無線工作頻率：2400MHz2483MHz； 3）無線通信協(xié)議：IEEE 802.11b/g； 4）基站之間支持WDS無線級(jí)聯(lián)； 5）無線通信距離：基站之間1km；基站與手機(jī)之間最大500m；基站與定位卡之間最大500m；6）天線接口：共4個(gè)（每個(gè)無線接入點(diǎn)有主、副2支天線），可選定向天線和全向天線。有線接入1）接口數(shù)量：4，內(nèi)置百兆交換功能； 2）傳輸方式：單模光纖，1310nm； 3）傳輸速率：100Mbps； 4）光纖和電源均采用即插式接口，施工時(shí)無需井下開蓋熔接和焊接； 5）基站的電源和光纖線纜可以通過JB系列礦用本安型通信接線盒接續(xù)。網(wǎng)絡(luò)性能1）

12、支持VLAN；2）支持QoS；3）支持STP,可組成環(huán)網(wǎng)；4）支持SNMP;5）支持Web形式和遠(yuǎn)程集中管理兩種管理模式；（2）礦用定位卡KJ530-K定位卡相當(dāng)于“井下身份證”，所有下井人員和機(jī)車各攜一張，該卡不斷地自動(dòng)向通信分站發(fā)送信號(hào)，遇異常情況時(shí)可發(fā)送報(bào)警信號(hào)，也可接收撤離通知。物理特性外形尺寸：62mm*40mm*17mm重量：約35g防爆型式：礦用本安型；防爆標(biāo)志：ExibI；型式：便攜式；防護(hù)等級(jí)：IP65。電氣性能工作頻率：2400MHz2483 MHz/125KHz (低頻接收)無線工作協(xié)議：IEEE 802.11b；發(fā)射功率：+19dBm；通信距離：500米（與KT112-

13、F 連接）；工作時(shí)間：1年；電池：3.6V鋰亞柱式1/2AA；（一次性電池）；功能通過定位服務(wù)器實(shí)現(xiàn)定位；通過標(biāo)識(shí)卡上的按鍵向定位服務(wù)器發(fā)出信息（可用于報(bào)警）；定位時(shí)間間隔：125ms 32s可調(diào)；定位精度：30米（直線大巷，信號(hào)覆蓋好的情況下）；可通過內(nèi)置低頻無線電路實(shí)現(xiàn)精確近程定位（5米以內(nèi)），此功能需要額外增加近程定位器可以實(shí)現(xiàn)防撞功能，此功能需要在機(jī)車上安裝ImPact VIP設(shè)備（車載無線數(shù)據(jù)收發(fā)器） 圖 KJ530-K礦用本安型定位標(biāo)識(shí)卡、精確定位器和車載無線設(shè)備（3）礦用手機(jī)KT112-S礦用手機(jī)是專門為礦井設(shè)計(jì)的無線通話終端設(shè)備。通過該手機(jī)可方便實(shí)現(xiàn)井下與井下、井下與井上通話。

14、該手機(jī)具有便捷、可移動(dòng)性、使用方便等特點(diǎn)。物理參數(shù)外形尺寸: 153mm(L)*68mm(W)*28mm(H)；重量: 約220g；防爆型式: 礦用本質(zhì)安全型； ExiaI；防護(hù)等級(jí)：IP54；電氣性能；設(shè)備應(yīng)能在下列條件下正常工作；通信協(xié)議：IEEE 802.11b/g；工作頻率： 2400MHz2483 MHz；待機(jī)時(shí)間:72小時(shí)；連續(xù)通話時(shí)間5小時(shí)；（在ImPact（KT112/KJ530）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中）；無線通信距離 500米（與KT112/KJ530-F連接 ）；電池：鋰聚合物電池 3.7V/1350mAh；顯示屏：320×240 TFT LCD音量：最大85分貝（適合高噪音

15、現(xiàn)場）耳麥設(shè)備應(yīng)能承受的最惡劣的貯運(yùn)條件：高溫：60；低溫：40；平均相對(duì)濕度：95（25）；振動(dòng)：20m/s2；沖擊：500m/s2。軟件功能：與系統(tǒng)內(nèi)其它手機(jī)通話功能，可通過系統(tǒng)內(nèi)的語音網(wǎng)關(guān)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)撥打外線；具有發(fā)送、接收短消息功能；一鍵告警：通過按下告警鍵強(qiáng)制向網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的終端發(fā)送告警語音；分組對(duì)講：類似對(duì)講機(jī)功能；電話本，通話記錄等；定位和搜索；定位服務(wù)器可以定位手機(jī)（等同于定位卡）；可通過手機(jī)程序?qū)崟r(shí)查詢?nèi)藛T或設(shè)備，設(shè)備和系統(tǒng)的信息手機(jī)和手機(jī)之間可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式通信（在無基站情況下應(yīng)急使用）；支持本地設(shè)置和遠(yuǎn)程集中管理兩種管理模式；可無線升級(jí)程序和參數(shù)（電話本等）；通話協(xié)議：SIP2.

16、0標(biāo)準(zhǔn)；語音編碼：G.711uG.711aG.729；手機(jī)在基站之間可自動(dòng)切換，切換時(shí)間50ms (KT112-F基站)。8主要設(shè)備布置8.1布置設(shè)計(jì)原則（1）分站的位置設(shè)置原則如下：入井口巷道交叉口各中段馬頭門斜坡道口主要機(jī)電硐室井下避災(zāi)硐室巷道分支口進(jìn)入采掘面入口進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域入口進(jìn)入廢棄巷道入口禁止進(jìn)入?yún)^(qū)域入口（2）系統(tǒng)設(shè)備布置一般來說工作面都會(huì)要求信號(hào)全部覆蓋，大巷的話根據(jù)情況部分覆蓋。工作面因?yàn)槿硕啵ㄎ缓屯ㄔ捯筝^高，而且環(huán)境比較惡劣，所以一般每隔150-200米左右安裝一個(gè)分站，保證定位和通信的要求。設(shè)備具體布置如表和如圖所示。無線通信與人員定位二合一系統(tǒng)分站布置點(diǎn)和數(shù)量表序號(hào)安裝位置數(shù)量備注1120米平硐入口12井下避災(zāi)硐室13井下斜坡