KJ270煤礦人員定位和車輛管理系統(tǒng)的介紹..doc

KJ270煤礦人員定位和車輛管理系統(tǒng)的介紹近年來(lái)，煤礦高瓦斯礦井的數(shù)量在不斷增加，如何加強(qiáng)安全生產(chǎn)，提高搜救工作效率，擺到了煤礦各級(jí)主管部門和領(lǐng)導(dǎo)的面前。在分析近期幾個(gè)煤礦發(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(dòng)態(tài)掌握井下人員的分布及作業(yè)情況，進(jìn)行精確人員定位； （3） 一旦煤礦事故發(fā)生，搶險(xiǎn)救災(zāi)、安全救護(hù)的效率低，搜救效果差。為此，如何正確處理安全與生產(chǎn)、安全與效益的關(guān)系，如何準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、快速履行煤礦安全監(jiān)測(cè)職能，有效進(jìn)行礦工管理，保證搶險(xiǎn)救災(zāi)、安全救護(hù)的高效運(yùn)作顯得尤為重要和緊迫。 井下人員在巷道的位置大多是動(dòng)態(tài)的，有些巷道長(zhǎng)達(dá)幾十公里，因此對(duì)人員的跟蹤定位是非常重要的。在突發(fā)事件時(shí)迅速判斷險(xiǎn)區(qū)人員的數(shù)量位置、身份，采取措施及時(shí)救助，把事故的損失和影響降到最低限度。人員定位和車輛管理系統(tǒng)就具有這種功能，而且還可以提供監(jiān)視區(qū)域內(nèi)的人數(shù)、工作區(qū)間歷史記錄和實(shí)時(shí)記錄的統(tǒng)計(jì)報(bào)表 。井下人員定位和車輛管理系統(tǒng)技術(shù)為井下采煤作業(yè)的實(shí)際環(huán)境所限。目前我國(guó)煤礦井下照明條件使得視頻信號(hào)對(duì)人員身份的界定方案不可行，而且視頻監(jiān)視限于主巷道、工作面等區(qū)域，對(duì)于幾十公里的全礦區(qū)檢測(cè)必須采用人員身份電子化的信號(hào)檢測(cè)。具體要求有以下幾個(gè)方面：（1）系統(tǒng)能根據(jù)實(shí)際需要覆蓋井下巷道；（2）及時(shí)反映井下人員的實(shí)際位置，實(shí)現(xiàn)人員跟蹤；（3）實(shí)現(xiàn)人員身份界定，為礦井管理和考勤提供信息；（4）人員信息數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)管理與檢測(cè)的無(wú)人值守。 90年代初，世界上首個(gè)煤礦井下定位系統(tǒng)在英國(guó)問世。該系統(tǒng)是由英國(guó)戴維斯德比公司研發(fā)的，當(dāng)時(shí)采用了高頻技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了井下車輛的動(dòng)態(tài)定位。于90年代末引入中國(guó)，并安裝于大柳塔煤礦和濟(jì)寧三號(hào)井。英國(guó)戴維斯德比公司是最早把高頻射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于煤礦井下人員和車輛管理的，也是最早把混頻射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于煤礦井下人員和車輛管理系統(tǒng)的，也是最早把低頻射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于煤礦井下人員定位系統(tǒng)和車輛調(diào)度指揮系統(tǒng)的公司。所以英國(guó)戴維斯德比公司是國(guó)際上煤礦井下人員定位系統(tǒng)和車輛調(diào)度指揮系統(tǒng)技術(shù)的開拓者和領(lǐng)導(dǎo)者。2003年12月上旬，我們國(guó)內(nèi)自己研發(fā)的第一個(gè)“煤礦井下人員管理系統(tǒng)”在山東問世。是國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的?！懊旱V井下人員管理系統(tǒng)”采用集成射頻卡傳輸技術(shù)與身份數(shù)字編碼技術(shù)、多址接入相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了載體動(dòng)態(tài)目標(biāo)識(shí)別。當(dāng)時(shí)“煤礦井下人員管理系統(tǒng)”的開發(fā)，雖然使我國(guó)礦山安全自動(dòng)化水平得到了提高，但是由于當(dāng)時(shí)技術(shù)所限，該產(chǎn)品在使用中存在很多的缺陷和不足，可覆蓋的礦井巷道也較少，無(wú)法對(duì)人員實(shí)現(xiàn)真正有效的定位，漏卡率極高。 從2003年至2006年井下人員自動(dòng)管理系統(tǒng)經(jīng)過(guò)了三年的發(fā)展和技術(shù)的不斷改進(jìn)，系統(tǒng)的性能有了一定的提高。根據(jù)調(diào)研，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的井下人員管理系統(tǒng)絕大多數(shù)都是采用高頻，也有的采用高低頻結(jié)合方式的混頻、還有采用藍(lán)牙和GPRS技術(shù)的產(chǎn)品，雖然種類繁多，但性能上總有許多不足之處，達(dá)不到真正的人員定位目的。 現(xiàn)在政府越來(lái)越重視礦井安全，要求各個(gè)煤礦從安全文化、安全法制、安全責(zé)任、安全科技和安全投入等方面加強(qiáng)建設(shè)，完善安全生產(chǎn)管理體系，全面提高煤礦安全生產(chǎn)水平，要求各個(gè)煤礦都必須安裝煤礦瓦斯抽采和監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，包括礦山井下人員定位和車輛管理系統(tǒng)。但是根據(jù)目前已安裝井下人員管理系統(tǒng)的煤礦反映，使用效果極不理想，筆者在調(diào)查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)安裝井下人員管理系統(tǒng)的煤礦幾乎沒有一家達(dá)到預(yù)期效果。在實(shí)際使用中，普遍存在嚴(yán)重的漏卡現(xiàn)象，達(dá)不到對(duì)井下人員定位的基本要求，中看不中用，很多煤礦甚至棄而不用，花了很多錢，結(jié)果成了一種擺設(shè)，造成極大的浪費(fèi)。而這些已安裝的井下人員管理系統(tǒng)幾乎都是高頻產(chǎn)品，高頻的特性決定了其無(wú)法根除漏卡弊端。此外，這類產(chǎn)品還存在以下問題：（1）系統(tǒng)安裝的點(diǎn)數(shù)少，覆蓋面小，無(wú)法滿足大型、特大型煤礦的全礦井巷道監(jiān)測(cè)的要求。（2）不具備行進(jìn)方向的判斷識(shí)別能力，不具備人員是否完全通過(guò)的判斷識(shí)別能力。 假設(shè)某人從井口入井，進(jìn)入井口檢測(cè)分站的檢測(cè)區(qū)，此時(shí)，井口檢測(cè)分站將檢測(cè)到該人員并向地面控制中心上報(bào)該人員的基本信息，系統(tǒng)將判斷該人員進(jìn)入了作業(yè)區(qū)，但此刻，由于某種原因，該人員又退出井口，該人員實(shí)際上并未進(jìn)入作業(yè)區(qū)，這就出現(xiàn)了系統(tǒng)誤判情況。一、KJ270人員定位和車輛管理系統(tǒng)特性 采用低頻技術(shù)，低頻識(shí)別比高頻及混頻識(shí)別準(zhǔn)確，眾所周知； 定位精度可以由用戶自由選擇，最小定位精度10米產(chǎn)品全部純本安設(shè)計(jì)，與眾不同； 單機(jī)具有移動(dòng)方向判斷功能，技術(shù)都特； 低頻環(huán)保，識(shí)別卡隨身攜帶不影響健康，獨(dú)一無(wú)二； 系統(tǒng)拓展簡(jiǎn)單方便 價(jià)格對(duì)大小煤礦均合適，不因?yàn)橹行∶旱V用量小而起用成本大 符合最新AQ 6210-2007強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，為數(shù)不多 由具有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的英國(guó)工程師現(xiàn)場(chǎng)安裝指導(dǎo)。二、KJ270系統(tǒng)構(gòu)成KJ270人員定位和車輛管理系統(tǒng)是英國(guó)戴維斯德比公司開發(fā)的適合于我國(guó)煤礦井下人員定位的系統(tǒng)。該定位系統(tǒng)把世界領(lǐng)先的低頻傳輸技術(shù)、尖端的遠(yuǎn)距離多重射頻識(shí)別技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，解決了應(yīng)用于煤礦井下的設(shè)備安全運(yùn)行、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸、信號(hào)轉(zhuǎn)換接口和信息處理等方面的技術(shù)難題，為煤礦井下人員監(jiān)測(cè)、控制和跟蹤管理，以及生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)管理等方面提供有效的科技支撐，有力地推動(dòng)了煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。 KJ270人員定位和車輛管理系統(tǒng)地面部分主要由工控機(jī)（主機(jī)、備用機(jī)各一臺(tái)）、打印機(jī)、PC21-FED調(diào)制解調(diào)器、KJ270-J傳輸接口、AM240電源防雷器、SRE12V/4信號(hào)避雷、UPS電源組成，井下部分主要由KDW33隔爆兼本安不間斷電源箱、KJ270-F1傳輸分站、KJ270-F2-4讀卡器、KJ270-T天線、KJ270-S手持儀、KJ270-K1識(shí)別卡及通信電纜組成。識(shí)別卡與讀卡器之間通過(guò)無(wú)線方式進(jìn)行通信，讀卡器與分站之間通過(guò)CAN總線進(jìn)行通信，分站與調(diào)制解調(diào)器之間通過(guò)FSK總線進(jìn)行通信，所采集的信息保存在工控機(jī)中，可以本地操作，也可以通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在遠(yuǎn)程操作。讀卡器和天線連接在一起，安裝在需要進(jìn)行監(jiān)測(cè)的地點(diǎn)，如入井口、井下巷道岔口處。識(shí)別卡則通常固定在人員身上，如礦燈、自救器或腰帶上。該系統(tǒng)產(chǎn)品已根據(jù)國(guó)內(nèi)的煤礦的實(shí)際情況、煤礦安全生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)要求和安全標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)，完全可以滿足煤礦井下人員跟蹤定位的自動(dòng)化管理要求，是國(guó)際最先進(jìn)，最穩(wěn)定的井下人員定位和車輛管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)已在國(guó)外的一些大中型煤礦和油田使用。如：英國(guó)的凱靈立、陶茲比、外爾拜克等煤礦，俄羅斯的愛爾羅薩4號(hào)、科姆索莫萊茨5號(hào)、科摩洛厄等煤礦，墨西哥的米柯爾2號(hào)、米磨薩等煤礦，還有挪威、埃及、伊朗、土耳其等國(guó)。 英國(guó)戴維斯德比公司（以下簡(jiǎn)稱英國(guó)DD公司），已有180余年的煤礦專用設(shè)備研究和制造經(jīng)驗(yàn)，是煤礦安全設(shè)備制造專家。英國(guó)DD公司的井下設(shè)備，也早在70年代就進(jìn)入中國(guó)煤礦行業(yè)，為大家所熟知。從1994年以來(lái)，一直致力于在全世界范圍內(nèi)推廣RFID技術(shù)在井下應(yīng)用。英國(guó)DD生產(chǎn)人員管理系統(tǒng)的初期，也在是采用了高頻技術(shù)，后來(lái)因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)了高頻技術(shù)無(wú)法解決高漏卡率的致命缺陷，不能實(shí)現(xiàn)真正有效的人員定位，所以摒棄高頻，終于在2000年成功研發(fā)井下專用低頻遠(yuǎn)距離產(chǎn)品，并安裝在英國(guó)、伊朗、土耳其、俄羅斯、挪威等10多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的煤礦。由于低頻人員系統(tǒng)安裝方便、識(shí)別率高、系統(tǒng)穩(wěn)定、成本低，迅速得到國(guó)外煤礦行業(yè)的認(rèn)可。三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)： 1、定位精度自由選擇KJ270煤礦井下人員定位和車輛管理系統(tǒng)采用先進(jìn)的低頻射頻識(shí)別技術(shù)，識(shí)別區(qū)域可以準(zhǔn)確界定，通過(guò)天線的布局，人員定位精度為10米，這是其它基于高頻射頻識(shí)別技術(shù)的人員管理系統(tǒng)所不能實(shí)現(xiàn)的。KJ270人員定位和車輛管理系統(tǒng)定位精度可以由用戶自由選擇，最小定位精度10米。2、操作簡(jiǎn)單，使用要求低 整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成為傻瓜型，對(duì)用戶的要求極低，具有簡(jiǎn)易可調(diào)的功能、故障的自動(dòng)巡檢功能等。系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，并可對(duì)故障地點(diǎn)自動(dòng)報(bào)警，維護(hù)方便。 3、識(shí)別卡自動(dòng)識(shí)別，識(shí)別距離遠(yuǎn) 實(shí)行被動(dòng)式監(jiān)測(cè)方式，被測(cè)目標(biāo)無(wú)負(fù)擔(dān)，識(shí)別距離遠(yuǎn)。井下工作人員無(wú)須增加攜帶裝備，無(wú)須主動(dòng)進(jìn)行任何操作。4、運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，在惡劣環(huán)境下正常運(yùn)轉(zhuǎn) 系統(tǒng)的正常工作不受環(huán)境變化的影響，保證在惡劣環(huán)境下24小時(shí)能夠連續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。并提供斷電后較長(zhǎng)時(shí)間的供電電源，采用UPS電源，能提供長(zhǎng)達(dá)2小時(shí)以上的斷電保護(hù)。系統(tǒng)運(yùn)行安全、穩(wěn)定、可靠、誤碼率為0。5、具有信息防沖撞功能，可同時(shí)識(shí)別80張識(shí)別卡。 6、大容量，滿足特大型、超大型煤礦的需求 最大的卡容量數(shù)為65535張識(shí)別卡，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他產(chǎn)品。7、高速、高效的識(shí)別率 同高頻信號(hào)相比，低頻信號(hào)具有相對(duì)較強(qiáng)的穿透力和繞開障礙物能力，使得系統(tǒng)具有極高的目標(biāo)識(shí)別率，系統(tǒng)識(shí)別識(shí)別卡可做到無(wú)方向性，確保了識(shí)別卡無(wú)漏的識(shí)別?？煽孔R(shí)別快速移動(dòng)目標(biāo)，允許60公里/小時(shí)，可達(dá)80公里/小時(shí)。8、查詢當(dāng)前井下人員分布根據(jù)各礦實(shí)際情況繪制井下巷道、采區(qū)圖，并在該圖上顯示各個(gè)區(qū)域當(dāng)前人數(shù)。該圖是動(dòng)態(tài)的，隨著井下人員的移動(dòng)，該圖顯示的各區(qū)域人數(shù)會(huì)隨時(shí)更新。在該圖上用鼠標(biāo)點(diǎn)擊，可以顯示某個(gè)選定區(qū)域的人員名單；進(jìn)一步點(diǎn)擊還可以顯示某個(gè)選定人員下井后的行蹤。9、查找人員當(dāng)前位置(井下人員定位)輸入任意人員的姓名或編號(hào)，可以立即以圖形方式顯示此人當(dāng)前所在位置；也可以同時(shí)輸入多個(gè)人員，以文字方式顯示這些人各自在井下的當(dāng)前位置?？梢远酱俸吐鋵?shí)重要巡查人員(如:瓦斯檢測(cè)人員、溫度檢測(cè)人員、測(cè)風(fēng)人員等)是否按時(shí)、到點(diǎn)的進(jìn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)的測(cè)試和處理，從根本上杜絕因人為因素而造成的相關(guān)事故。 10、統(tǒng)計(jì)查詢進(jìn)入特殊區(qū)域人員對(duì)于井下的某些特殊區(qū)域，例如規(guī)定不準(zhǔn)一般人員進(jìn)入的危險(xiǎn)區(qū)域，在行蹤保留時(shí)段內(nèi)可以隨時(shí)進(jìn)行查詢，列出進(jìn)入該區(qū)域的人員和出、入時(shí)間。 11、井下人員考勤管理- 軟件可以從系統(tǒng)記錄的人員行蹤信息中自動(dòng)提取出每個(gè)下井人員的入、出井時(shí)間，從而形成考勤記錄，進(jìn)而形成各種考勤報(bào)表和查詢、統(tǒng)計(jì)功能。 12、強(qiáng)大的緊急處理機(jī)制 可選Mercury系列廣播通訊系統(tǒng)，即時(shí)對(duì)特定或礦山范圍內(nèi)的緊急情況進(jìn)行通知。在監(jiān)控機(jī)房和管理人員對(duì)井下緊急情況進(jìn)行有效判別后，可以通能過(guò)系統(tǒng)的小區(qū)廣播選件對(duì)井下特定范圍或全部進(jìn)行廣播通知。有效告知和疏散井下人員。 13、與其它產(chǎn)品相比較，DD公司產(chǎn)品具有的優(yōu)點(diǎn)： 13.1極低的漏讀率 DD公司將世界領(lǐng)先的低頻射頻識(shí)別技術(shù)運(yùn)用到礦山井下人員定位上，屬世界先進(jìn)國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。由于低頻電磁波的無(wú)方向性、識(shí)別率高，并采用巷道磁門的形式，攜卡經(jīng)過(guò)者均會(huì)被監(jiān)測(cè)到，確保了識(shí)別卡無(wú)漏的識(shí)別。 13.2本產(chǎn)品真正的質(zhì)優(yōu)價(jià)廉 13.3識(shí)別卡使用壽命長(zhǎng)，降低了系統(tǒng)的運(yùn)行成本 高頻產(chǎn)品的功耗高，在同樣容量的電池供電情況下，其電池的使用壽命要大大低于低頻產(chǎn)品。高頻產(chǎn)品識(shí)別卡的電池壽命一般在23年，而DD識(shí)別卡的電池壽命則可達(dá)57年。 13.4系統(tǒng)具備識(shí)別卡低電壓報(bào)警功能 識(shí)別卡電池在長(zhǎng)期使用后，電池將要耗盡時(shí)，系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到識(shí)別卡電量低時(shí)會(huì)自動(dòng)提示給識(shí)別卡電池充電。 13.5較寬范圍的識(shí)別區(qū)域，確保識(shí)別卡無(wú)漏識(shí)別 讀卡器有效接收范圍是根據(jù)天線的位置、尺寸大小變化而變化。讀卡器和識(shí)別卡的識(shí)別距離由天線的位置、形狀、尺寸大小任意設(shè)定。讀卡器采用獨(dú)特的多路天線專利技術(shù)，每路天線可以覆蓋直徑10米的平面距離，4路天線就可覆蓋的識(shí)別區(qū)域達(dá)到144平方米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)同類或高頻產(chǎn)品所能覆蓋的識(shí)別區(qū)域。 最小定位精度10米。13.6低頻信號(hào)的特性和移動(dòng)方向的識(shí)別，使人員跟蹤更可靠 KJ270人員定位和車輛管理系統(tǒng)同其他廠家的同類高頻人員管理系統(tǒng)相比，在同一范圍內(nèi)，其信號(hào)的衰減要大于高頻產(chǎn)品，識(shí)別區(qū)域能夠很好的被定義。從根本上所說(shuō)，DD公司的系統(tǒng)識(shí)別更可靠，也更可預(yù)見，從而使人員定位到更精確的范圍。采用了多天線技術(shù)，能準(zhǔn)確判斷人員的移動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)了真正的人員跟蹤，這是其他產(chǎn)品所不具備的。 13.7 KJ270人員定位和車輛管理系統(tǒng)的和諧性 井下會(huì)像地面一樣安裝越來(lái)越多的門禁系統(tǒng)，或其他需要識(shí)別卡才能開啟的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)井下“一卡通”智能化管理，這是將來(lái)的趨勢(shì)。由于高頻產(chǎn)品的發(fā)射功率很高，極易跟用于控制這些裝置的近距離讀卡器產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，勢(shì)必影響這些設(shè)備的使用，產(chǎn)生“不和諧”問題。當(dāng)高頻讀卡器安裝靠近時(shí)，之間會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的交叉干擾，導(dǎo)致性能減弱，無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果。KJ270人員定位和車輛管理系統(tǒng)很好的解決了這些問題，它既能以最低的成本實(shí)現(xiàn)井下人員定位，又能最大限度降低對(duì)其他系統(tǒng)的干擾。13.8低頻環(huán)保 在同樣功率的情況下，頻率越高對(duì)人體的危害越大。KJ270人員定位和車輛管理系統(tǒng)對(duì)人體的危害要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于高頻的產(chǎn)品。高頻產(chǎn)品一味追求遠(yuǎn)距離讀卡，會(huì)提高發(fā)射頻率，而容易忽視電磁波對(duì)人體的危害。這一點(diǎn)，在煤礦人員跟蹤定位應(yīng)用中尤為重要，因?yàn)樽R(shí)別卡時(shí)時(shí)刻刻帶在人身上。 13.9可靠的后臺(tái)PC，極高的穩(wěn)定性 采用高可靠性工業(yè)控制專用計(jì)算機(jī)且為冗余配置，即一開一備，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)備機(jī)自動(dòng)投入運(yùn)行，保證萬(wàn)無(wú)一失。 由于中央計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)保存完整，因此萬(wàn)一發(fā)生事故時(shí)，這些數(shù)據(jù)有助于被困人員定位，并進(jìn)行及時(shí)搜救。 13.10系統(tǒng)的可擴(kuò)容性大，滿足國(guó)內(nèi)所有的煤礦企業(yè) 系統(tǒng)采用光纖、工業(yè)以太網(wǎng)、CAN、485、FSK等總線結(jié)構(gòu)以滿足不同規(guī)模煤礦的需求，也可以接入現(xiàn)有的總線系統(tǒng)內(nèi)，從而降低造價(jià)