煤礦井下定位系統(tǒng)

1、.：.；煤礦井下定位系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計原理井下人員定位管理及搜救系統(tǒng)是由地面監(jiān)控中心主計算機(jī)在系統(tǒng)軟件支持下，經(jīng)過數(shù)據(jù)傳輸接口和沿巷道鋪設(shè)的通訊光/電纜，無延續(xù)、即時地對井下安裝的無線數(shù)據(jù)采集器進(jìn)展數(shù)據(jù)信息采集，無線數(shù)據(jù)采集器將自動采集有效識別間隔 內(nèi)的標(biāo)識卡的信息，并無延續(xù)、即時地經(jīng)過傳輸網(wǎng)絡(luò)將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送至地面中心站。數(shù)據(jù)信息經(jīng)分析處置后，將井下人員或機(jī)車等挪動目的動態(tài)分布在主計算機(jī)界面中得以實時反映，從而實現(xiàn)井下平安形狀在井上數(shù)字化管理的目的。遵照“一致發(fā)卡、一致配備、一致管理的原那么，將標(biāo)識卡視為“上崗證或“坑道準(zhǔn)入證，按準(zhǔn)許上崗人員實行“一人一卡制。根據(jù)礦井監(jiān)測需求，在井下坑道、峒室、作業(yè)

2、面等地點安裝無線數(shù)據(jù)采集器，并經(jīng)過電纜/光纖數(shù)據(jù)傳輸接口相互銜接為井下高速工業(yè)以太網(wǎng)，從而構(gòu)成完好通訊線路。煤礦消費單位輸入任務(wù)人員相關(guān)信息后，向下井任務(wù)人員頒發(fā)并配備標(biāo)識卡。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫記錄該標(biāo)識卡相對應(yīng)人員的根本信息，包括姓名、年齡、性別、所屬班組、所屬工種、職務(wù)、本人照片、有效期等根本信息。進(jìn)入坑道的任務(wù)人員必需隨身攜帶標(biāo)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，經(jīng)過系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)，將持卡人經(jīng)過的路段、時間等資料傳輸?shù)降孛姹O(jiān)控中心進(jìn)展數(shù)據(jù)管理，并可同時在地理信息大屏幕墻上出現(xiàn)提示信息，顯示經(jīng)過人員的姓名。假設(shè)感應(yīng)的無線標(biāo)識卡號無效或進(jìn)入限制通道，系統(tǒng)將自動報警

3、，平安監(jiān)控中心值班人員接到報警信號，立刻執(zhí)行相關(guān)平安任務(wù)管理程序。消費單位可根據(jù)消費方案，對該標(biāo)識卡進(jìn)展授權(quán)管理。授權(quán)范圍包括：該員工可以準(zhǔn)入的坑道或作業(yè)面。為防止無關(guān)人員和非法人員進(jìn)入坑道或作業(yè)面，系統(tǒng)設(shè)置該卡準(zhǔn)入坑道或作業(yè)面的時效管理模塊及卡的失效、報失等?？拥酪坏┌l(fā)生平安事故，監(jiān)控中心在第一時間內(nèi)可以知道被困人員的根本情況，救險隊運用挪動式遠(yuǎn)間隔 識別安裝，在10-30米的范圍內(nèi)方便探測脫險人員的位置，便于進(jìn)展平安高效的救護(hù)、救助任務(wù)救護(hù)任務(wù)的平安和高效運作，便于事故救助任務(wù)的開展。系統(tǒng)可自動生成考勤作業(yè)的統(tǒng)計與管理等方面的報表資料，提高管理效益。1.3.2系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)1GA/T752M

4、T209-19903國家安監(jiān)總局1.4系統(tǒng)功能及特點1.4.1系統(tǒng)功能：20項杰出的功能特點，源自第三代BEST-RFID在井下人員定位跟蹤系統(tǒng)的杰出性能發(fā)揚，確保了上海聚來井下人員定位跟蹤系統(tǒng)與前兩代系統(tǒng)相比較，堪稱一個劃時代的完善產(chǎn)品。1、準(zhǔn)確時間定位 整套系統(tǒng)控制流和數(shù)據(jù)流不用輪巡，上百讀頭數(shù)據(jù)刷新以毫秒來計算，在定位傳感器2-512個網(wǎng)絡(luò)有效覆蓋范圍內(nèi)，上位機(jī)軟件真正做到“所見即所得，即時讀取和上傳人員位置信息，沒有時間延時，真正做到定位時間準(zhǔn)確到秒。2、準(zhǔn)確空間定位： 在讀頭有效識別間隔 間隔下，卡片在各讀頭間可實現(xiàn)準(zhǔn)確區(qū)域定位。在讀頭依次陳列下，讀頭間隔為最小定位精度，讀頭間隔10

5、-2000米以上可調(diào)。3、整體系統(tǒng)任一讀頭都能有效識別方向： 每個讀頭和卡片都有方向識別信息，整套系統(tǒng)內(nèi)的任一讀頭都有判別卡片多方向性運動的才干，在三、四、五、六以上多分支巷道處，各分支單一讀頭，就能準(zhǔn)確判別方向，成倍降低安裝本錢。4、卡片標(biāo)簽低電壓報警。 卡片電池運用時間可達(dá)五年以上，在長期運用后，電池將要耗盡時，可自動提示改換卡片電池，這一重要功能，根本杜絕了SUPER-RFID產(chǎn)品在運用一段時間后，逐漸大量出現(xiàn)壞卡缺電，而因其系統(tǒng)本身沒有自檢功能，呵斥的用戶還要反復(fù)投入相當(dāng)?shù)娜肆驮O(shè)備進(jìn)展考勤和卡片管理，使定位系統(tǒng)形同虛設(shè)的景象。BEST-RFID出現(xiàn)低電壓提示后，電池仍能正常運用一月以

6、上。5、系統(tǒng)杜絕第二代RFID產(chǎn)品不可防止的亂碼景象，確保數(shù)據(jù)和卡片辨仔細(xì)正萬無一失： 0.13um加CAN+內(nèi)置協(xié)議的獨特芯片集成創(chuàng)新技術(shù)，從本質(zhì)上超越了第二代RFID技術(shù)的性能。從設(shè)計構(gòu)造和技術(shù)協(xié)議上保證了BEST-RFID產(chǎn)品不會出現(xiàn)任何亂碼景象。6、不輪巡，無延時：真正規(guī)范CAN技術(shù)+井下工業(yè)以太網(wǎng)平臺，真正意義上及時井下人員動態(tài)顯示： 系統(tǒng)從芯片設(shè)計起就定制為CAN+工業(yè)以太網(wǎng)構(gòu)造，不論定位傳感器有多少2-512個都不用系統(tǒng)輪巡，數(shù)據(jù)再沒有延時。 真正任一時間查詢并顯示井下某個地點的人數(shù)、分布情況及身份。 查詢一個或多個人員如今的井下實踐位置、活動軌跡。 有實踐意義準(zhǔn)確到秒，而不是數(shù)

7、分鐘以上的輪巡的記錄有關(guān)人員在任一地點的到/離時間和總?cè)蝿?wù)時間等一系列信息，可以督促和落實重要巡查人員如：瓦斯檢測人員能否按時、到點的進(jìn)展實地查看，或進(jìn)展各項數(shù)據(jù)的檢測和處置，從根本上盡量杜絕因人為要素而呵斥的相關(guān)事故。7、光纖、電纜傳輸方式自在選擇： 按照井下實踐情況和客戶要求，可自在選擇CAN和TCP/IP接口協(xié)議，搭入已建或在建、新建光纖井下以太網(wǎng)或電纜直鋪方式。8、真正即時準(zhǔn)確、豐富的人員下井考勤才干： 可準(zhǔn)確到毫秒級的對出入井人員進(jìn)展統(tǒng)計，實現(xiàn)下井人員考勤記錄，建立并打印人員出入井的各種信息報表如：下井時間報表、出勤月報表、加班報表、缺勤報表等等，方便管理人員的查詢與管理。9、可靠、

8、有效的緊急呼救才干： 每張定位卡片上自帶專門設(shè)計、被-功能型專利維護(hù)的緊急呼救安裝。當(dāng)井下人員脫險時，持卡人員方便有效地向地面機(jī)房、搜救人員呼救。監(jiān)控機(jī)房可第一時間根據(jù)呼救報警，結(jié)合有效手段，對井下求救和災(zāi)禍信息進(jìn)展區(qū)分處置，必要時向井下發(fā)出廣播信息。搜救人員運用手持探測設(shè)備可以查找脫險人員。11、可選井下小區(qū)廣播，即時對特定或礦山范圍內(nèi)的緊急情況進(jìn)展通知： 在監(jiān)控機(jī)房和管理人員對井下緊急情況進(jìn)展有效判別后，可以通能過系統(tǒng)的小區(qū)廣播選件對井下特定范圍或全部進(jìn)展廣播通知。有效告知和疏散井下人員。12、真正井下無卡人員禁入功能： 無持卡人員的定位和管理，是實施井下人員位置管理后的一個難點。上海聚來

9、設(shè)計有公用的無卡人員禁入傳感器和禁入安裝，做為系統(tǒng)的可選擇設(shè)備，起到百密無一疏的管理效能。13、大容量、超高超識別技術(shù)： 單一讀頭同時可識別8000張以上卡片，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出第二代RFID技術(shù)的200張的極限。14、卡片安裝自若方便，不受運用位置的限制： 根據(jù)客戶需求，提供各種安裝方式，帽卡、胸卡、腰卡、礦帽、礦燈電池上，準(zhǔn)確無誤識別，確保根據(jù)管理需求自若安裝，不受第二代的產(chǎn)品只能裝在礦帽上、在腰部就加大發(fā)射功率對運用人體呵斥職業(yè)損害的缺陷限制，。15、信息多點共享： 系統(tǒng)中心站及網(wǎng)絡(luò)終端可以局域網(wǎng)方式聯(lián)網(wǎng)運轉(zhuǎn)，使網(wǎng)上一切終端在運用權(quán)限范圍內(nèi)實現(xiàn)信息多點共享，供多個礦井各部門及指點同時在不同地點共享

10、監(jiān)測信息、系統(tǒng)綜合分析信息、查詢各類數(shù)據(jù)報表。16、豐富的地圖功能： 具有放大、減少、挪動、標(biāo)尺測距、視野控制、中心挪動、土層控制、地圖打印等功能，支持多種圖形格式。鼠標(biāo)和鍵盤均可操作，全面支持實時多義務(wù)。17、禁區(qū)或設(shè)備缺點報警功能：對于指定的禁區(qū)，假設(shè)有非授權(quán)人員進(jìn)入，實時聲音報警，并顯示進(jìn)入禁區(qū)的人數(shù)及身份。系統(tǒng)同時擁有自檢功能，當(dāng)系統(tǒng)部分設(shè)備發(fā)生缺點時，上位機(jī)軟件能及時反響，并初步判別缺點緣由，能輸出和打印相關(guān)信息報表。18、災(zāi)后急救信息： 一旦發(fā)生各類事故，上位機(jī)上立刻能顯示出事故地點的人員數(shù)量、人員信息，人員位置等信息，并結(jié)合礦井地圖，可以使救災(zāi)人員快速判別并確定事故應(yīng)急預(yù)案，大大

11、提高搶險效率和救護(hù)效果。19、后備電力： 系統(tǒng)產(chǎn)品的坑道壁掛式設(shè)計，保證系統(tǒng)在惡劣環(huán)境下能延續(xù)運轉(zhuǎn)，并提供斷電后較長時間的供電電源，采用多組后備電池，能提供長達(dá)2-4小時斷電維護(hù)。20、基站應(yīng)急功能： 井下人員跟蹤定位基站與地面中心站失去聯(lián)絡(luò)時，基站仍能獨立任務(wù)，自動存儲人員監(jiān)測數(shù)據(jù)。1.4.2性能特點1、超低的功耗，超高的靈敏性能：0.13um的芯片制造工藝，培育了杰出BEST-RFID的性能。真正的超低功耗，是第二代RFID產(chǎn)品的非常之一以下，在同樣發(fā)身射功率條件下，有效傳感間隔 超越第二代RFID產(chǎn)品一倍以上。真正的超高靈敏度，同樣的-10db，有效識別間隔 是第二代RFID的一倍以上。

12、獨特的超小型高性能天線設(shè)計，可以滿足任何場地和空間運用需求。2、強(qiáng)大的系統(tǒng)處置才干：采用G-W算法優(yōu)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)處置才干；高度自動化，自動監(jiān)測、統(tǒng)計、分析信息，整個過程無需人為干涉；基于GIS技術(shù)的地理信息顯示、查詢系統(tǒng)；完善的數(shù)據(jù)分析才干；通訊間隔 遠(yuǎn)，可達(dá)40公里以上。3、杰出的識別性能：高度的識別可靠性，100%的前端識別率；識別間隔 遠(yuǎn)識別間隔 方便可調(diào)，可達(dá)1-180米以上；極高的防沖突性每個檢測點可最多同時識別8000個卡片；高度的識別穩(wěn)定性誤碼率小于10的-9次方，到達(dá)一億分之1；快速的識別速度最快可到達(dá)200公里/小時的識別速度。4、現(xiàn)場優(yōu)勢：全套系統(tǒng)本安型構(gòu)造設(shè)計，ABS抗靜電

13、外殼。徹底防潮構(gòu)造設(shè)計，最惡劣井下環(huán)境也能長時間穩(wěn)定任務(wù)。環(huán)境順應(yīng)性：高抗干擾性，對井下干擾源、周界環(huán)境無特殊要求；安裝方便性：傳感器一體化構(gòu)造設(shè)計，無需外接天線或地感；運轉(zhuǎn)可靠性：內(nèi)部電路高度集成化，器件缺點率最小化。讀頭、卡片有自動自檢復(fù)位構(gòu)造，能年年運轉(zhuǎn)不虛報、漏報。5、電氣特性：超低功耗，無線標(biāo)簽在不改換電池的情況下可延續(xù)正常任務(wù)5年；方便性、平安性，標(biāo)簽無須外接礦燈電源，無須充電、無須改換電池；無輻射，對人體和環(huán)境無任何影響，更平安更安康。一切設(shè)備均適宜井下運用，具備防水、防震、防腐、防潮、阻燃等等功能。正常任務(wù)環(huán)境條件：溫度-40-85，相對濕度40%-70%，大氣壓力80kpa-

14、106kpa抗電磁干擾:10V/m0.11000MHzAM調(diào)幅電磁波1.5系統(tǒng)硬件及軟件1.5.1系統(tǒng)硬件特點1、超級集成，全雙工無線傳輸： 0.13um工藝，培育了超低功耗、超高靈敏度、超遠(yuǎn)間隔 傳輸、超高速度識別、超大容易識別、超低誤亂率。同時，也隨便地實現(xiàn)了無線傳輸?shù)母咚俣群透邘挘瑤挼竭_(dá)4M，在全雙工形狀下輕松實現(xiàn)語音和圖象傳輸。2、工控頻段 由于采用無線的傳輸介質(zhì)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)抑制了許多傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)傳輸信息的弊病。在一些物理妨礙和特殊環(huán)境下，有線網(wǎng)絡(luò)是不能夠?qū)崿F(xiàn)的。另一方面，與傳統(tǒng)的公網(wǎng)無線通訊相比，2.4G工控頻段無線通訊無需無線電控制委員會同意，不需交納頻譜占用費用。3、超低

15、功耗 卡片標(biāo)識器件在技術(shù)上采用了合理休眠方式，具有收發(fā)信息功耗低等特點，確保能在電池支持下繼續(xù)任務(wù)長達(dá)5年左右。同時，整體構(gòu)造的低功耗設(shè)計既保證了設(shè)備的有效運轉(zhuǎn)，又減少了運用實施的復(fù)雜性和本錢。4、設(shè)備體積小 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的根本單元是硬幣大小的智能計算傳感設(shè)備。現(xiàn)代集成電路技術(shù)的集成度和產(chǎn)品性使得上海聚來無線傳感設(shè)備的體積在不斷地小，而它的功能卻越來越強(qiáng)大。微小的體積不但使得在特殊環(huán)境下的運用成為能夠，也大大降低了安裝和維護(hù)的要求與本錢。5、網(wǎng)絡(luò)容量大 一個傳感網(wǎng)絡(luò)可以包容多達(dá)六萬五千的微型智能傳感器件和大量的接入點。大容量保證了網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集才干。同時，網(wǎng)絡(luò)的高冗余性保證了整個網(wǎng)絡(luò)在個

16、別節(jié)點停頓任務(wù)的情況下依然可以正常運轉(zhuǎn)。6、精細(xì)、可靠 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)確性、可靠性、穩(wěn)定性是傳統(tǒng)方式的百倍以上。上海聚來無線傳感系統(tǒng)中心技術(shù)目前采用獨有的校驗冗余糾錯算法，并結(jié)合分布式計算技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息交融技術(shù)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自喚醒、自容錯、自愈合、無誤碼、無亂碼。7、運轉(zhuǎn)及維護(hù)本錢低 綜合以上無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特性，可以看出，建網(wǎng)所需求的人工費用是很低的。任何一個經(jīng)過授權(quán)的微型智能傳感器件只需放在網(wǎng)絡(luò)的無線信號覆蓋范圍內(nèi)，就可自動參與網(wǎng)絡(luò)任務(wù)，無須任何安裝配置。高度智能化最大程度上降低了網(wǎng)絡(luò)維護(hù)所需的人力和時間，加上網(wǎng)絡(luò)節(jié)點本身價錢低廉，使得上海聚來無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)本錢極低。8

17、、技術(shù)特點： l多種信號采集； l極低的電流功耗； l4Mbps2.4GHZIEEE802.15.4兼容的射頻收發(fā)； l10us的快速激活/睡眠形狀轉(zhuǎn)換； l硬件層加密與身份驗證平安特性； l數(shù)字信號強(qiáng)度RSSI與無線銜接質(zhì)量LQI支持。9、傳輸快、速率高 高速光纖工業(yè)以太網(wǎng)的運用使整個系統(tǒng)的傳輸速率由幾百字節(jié)提高到百兆，實現(xiàn)了傳輸速率質(zhì)的飛躍，從而可實現(xiàn)多點并發(fā)式查詢，即多個采集點同時上傳數(shù)據(jù)，極大的縮短了采集時間，從而極大的提高了實時性真正意義上的多點并發(fā)，從芯片設(shè)計就獨有的。而不是第二代RFID依托各種轉(zhuǎn)換卡、轉(zhuǎn)換器，把232或485轉(zhuǎn)成CAN或TCP/IP，這只能使干線傳輸?shù)膮f(xié)議變成C

18、AN或TCP/IP，但各單一傳感器輸出仍保管著485輪巡的本質(zhì)特點，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化特點根本就不具備，系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)信號還要依托輪巡實現(xiàn)。10、挪動動態(tài)采集 先進(jìn)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與所需的傳感器相連，從而實現(xiàn)挪動動態(tài)的采集，如瓦斯、礦壓、礦溫等環(huán)境參數(shù)均可實現(xiàn)挪動動態(tài)的采集。11、可靠性高 先進(jìn)的自有技術(shù)的運用，極大的提高了產(chǎn)品的可靠性和產(chǎn)品的識別才干。如專有的時間戳技術(shù)，即在每一個接納到的信息根底上參與采集時間信息，使整個系統(tǒng)更為可靠。12、多功能 實現(xiàn)了井下人員實時跟蹤定位、機(jī)車實時跟蹤定位、準(zhǔn)確的考勤、歷史查詢、緊急呼救、小區(qū)廣播、無卡禁入、低電壓和禁區(qū)報警、輔助災(zāi)后搜救等九大重要平安管理功能。13、開放性 整個系統(tǒng)留有豐富的軟硬件接口，具有極大的開放性，可根據(jù)用戶的需求作相應(yīng)的調(diào)整。14、高容量 井下人員管理及搜救系統(tǒng)在井下可包容1000個數(shù)據(jù)采集器，每個數(shù)據(jù)采集器可同時采集8000張以上標(biāo)識卡信息，整個系統(tǒng)可包容標(biāo)識卡上億個，足以滿足現(xiàn)有大中型煤礦的需求。系統(tǒng)軟件界面 圖一 圖二1.6配置要求、系統(tǒng)圖及實施步驟1.6.1運轉(zhuǎn)設(shè)備配置要求地面中心站; 地面中心站主機(jī)采用工控機(jī)。