系統核心功能

      井下人員管理實現的基本功能

一、 通過基于GIS技術的地理信息實時顯示、查詢井下情況：

1、 任一時間井下或某個地點究竟有多少人，這些人都是誰。

2、 每個人在井下任一時間的活動軌跡。

3、 查詢一個或多個人員現在的實際位置，方便調度中心可快速正確的電話聯系該人員。

4、 查詢有關人員在任一地點的到/離時間和總工作時間等等一系列信息，可以督促和落實重要巡查人員（如：瓦斯檢測人員、溫度檢測人員、排風人員等）是否按 時到點的進行各項數據的測試和處理，從根本上盡量杜絕因人為因素而造成的相關事故。

5、 可實現多點共享供多個領導同時在不同地點查看。

二、 井下人員每時每刻在坑道的實時動態分布，根據井下的實際地理情況制作相應的動態圖，使井下情況生動形象一目了然。

三、 自動統計出各類人員下井的各種報表如：

1、 生產人員的下井時間報表、出勤月報表、加班報表、請假或缺勤報表等管理所需依據并可生成工資報表等。

2、 制定和統計管理人員的巡查情況報表等等。

3、 其他人員如參觀、考察人員是否按要求到指定區域等。

四、 一旦發生各類事故，立即能查出有多少人遇險，遇險人員在哪里？他們是誰？

井下設備管理實現的基本功能

一、 車和其他重要設備的具體實時位置。

二、 計每一輛礦車每天的運輸的次數和出入頻率，便于管理。

系統介紹

1. 系統特點：

高度自動化

先進的網絡通訊系統

基于GIS技術的地理信息顯示、查詢系統

完善的數據分析系統

安全、可靠，在惡劣環境下24小時正常工作

2、Active RFID的卓越性能

遠距離，有效識別距離從0~100米可調。

極高的防沖突性，采用多種防沖突方案，可同時識別100個以上標識。

高速度，即使Active RFID的移動時速在200公里以上時仍可可靠識別。

高度的識別可靠性，誤讀率小于十萬分之五。

安裝方便，一體化設計，無需外接天線或地感。

智能化，RFID與收發器之間可實現雙向高速數據交換，使應用靈活，數據安全得到保證。

可實現有方向性和無方向性的識別。

高可靠，適應工礦工作環境，防水，防沖擊。

低成本，全部采用0.18uM的芯片，成本更低。

超低功耗，更健康、更安全。

全球開放的ISM微波頻段，無須申請和付費。

高抗干擾性，對現場各種干擾源無特殊要求。

3．系統工作原理

     首先在井下的各個坑道和所有人員可能經過的通道中安裝若干個讀寫器，具體數量和位置根據現場實際工況和要實現的功能要求而定，并且將它們通過網絡布線和地面控制中心的計算機聯網。同時在每個下井人員佩帶一個電子標簽，當下井人員進入井下以后，只要通過或接近放置在坑道內的任何一個讀寫器，讀寫器即會馬上感應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域的人員情況統計并顯示出來。同時控制中心的計算機會根據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）。另外一旦井下發生事故，可根據電腦中的人員分布信息馬上查出事故地點的人員情況，以便幫助營救人員以準確快速的方式營救出被困人員。礦車和其他設備的管理原理大致相同。

4．系統設計原則

   （1） 實現井下坑道作業面工作人員進出的有效識別，使系統管理充分體現"人性化、信息化和高度自動化"。
   （2） 為高級管理人員提供考勤作業、人員進出限制等多方面的信息查詢。
   （3） 一旦發生安全事故，通過該系統立刻可以知道坑道作業面工作人員的數量，保證搶險救災和安全救護工作的高效運作。
   （4） 安全事故發生后，通過控制中心可查出被捆人員的基本情況，如位置、人數等，便于救護工作的及時展開。
   （5） 系統設計的安全性、可擴容性、易維護性和易操作性。

5. 系統設計依據
   （1） GA/T75《安全防范工程程序與要求》
   （2） MT209-1990《煤礦通信、檢測、控制用電工電子產品通用技術要求》     

6. 系統設計特點
   （1） 高度自動化；系統能自動檢測井下坑道工人經過該監測點的時間、地點信息，并自動實現考勤作業的統計與管理。
   （2） 先進的通信系統；安裝在井下各通道的識別系統，實時向網絡服務器傳送相關人員通過的數據，整個過程無需人為干預。
   （3） 完備的數據統計與信息查詢軟件；系統軟件具備專用數據庫管理系統，包括工人通過坑道的信息采集和統計分析系統，考勤作業的統計與管理分析系統，顯示并打印各種統計報表資料，為高層管理人員的查詢與管理提供全方位服務。

   （4） 系統的安全、穩定、可靠性設計；系統產品采用坑道壁掛式設計，無需在坑道進行現場施工，并保證系統在惡劣環境下24小時連續正常運轉； 
   （5） 完善的異常情況（包括無效電子標簽、失效電子標簽進入）報警呼叫系統配置。

   （6）本系統是目前國內唯一一家采用現場工業總線網絡架構的系統。

7. 系統設計方案
    本系統遵循"統一發電子標簽、統一裝備、統一管理"的原則，按準許上崗人員和班組實行"一人一電子標簽"制，該電子標簽可視為"上崗憑證"或"坑道準入證"。具體方案如下：
   （1） 煤礦生產單位在所有坑道中均安裝一定數量的讀寫器，具體位置根據現場情況而定，以滿足控制區域要求為準。
   （2） 煤礦生產單位向有關人員頒發并裝備電子標簽。
   （3） 發電子標簽時將電子標簽所對應員工的基本信息，包括姓名、年齡、性別、所屬班組、所屬工種、職務、本人照片等登錄在系統數據庫中。
   （4） 安全生產部門對該電子標簽進行授權后即生效。授權范圍包括：該員工可以有資格進入作業面的坑道，電子標簽的時效、失效、掛失等，以防止無關人員和非法人員進入坑道；
   （5） 進入坑道的人員必須佩戴電子標簽。當此人經過坑道的識別監測點時，立即被系統識別，并通過系統網絡的信息交換，將此人通過的路段、時間等信息傳輸至井上安全監控中心記錄，并可同時在地理信息大屏幕墻上出現提示信息，顯示通過人員的姓名。如果感應的電子標簽號無效或進入限制通道，系統將自動報警，安全監控中心值班人員接到報警信號，立即執行相關安全工作管理程序。
   （6） 坑道一旦發生安全事故，安全監控中心在第一時間可以知道被困人員的基本情況，便于救護工作的安全和高效運作。

8. 針對礦井的實際情況，我們解決了系統產品應用于礦井的技術難題：

一、 設備本身在井下安全運行問題

       針對井下的特殊環境和工作特點，我們的設備（讀寫器）做到了：采用全金屬外殼，結構牢固，防撞、防震；全密封設計，防水、防潮、防腐。

二、 設備的運行絕不能影響井下的安全問題

        設備具備超低功耗，峰值功率小于10瓦。

三、 系統在井下的工作電壓小于直流18V的問題

四、 設備適應礦井上和井下各種不同的安裝環境問題

        設備具有非常高度抗干擾性，對安裝現場基本無要求，即保證設備運行的高可靠性，又大大簡化了安裝和維護工作量。

五、 整個系統設計成為"傻瓜型"，對用戶的技術要求極低，具有簡易可調的功能、故障的自動巡檢功能等等。

六、 坑道內簡易施工和安裝問題

        產品采用在井下直接壁掛式，接入直流電源及網線連接頭即可，同樣對今后井下檢測點的變更和添加一樣非常方便輕松。

七、 故障處理的簡單化

        當有機器產生故障，用備用機器直接替換即可。

系統硬件組成

電腦，礦用通訊電纜，接線盒，CAN－bus，中繼器，讀寫器，電子標簽，電源

核心硬件――CAN-bus工業讀寫器

CAN-bus 工業讀寫器全部采用集成電路設計而成，高密度，低功耗，加之IP54防護外殼設計，符合本安電路標準。系統運用工業現場總線（CAN-bus）組成局域網，工業現場總線（CAN-bus）是目前最先進的工業總線，抗干擾能力強，可靠性高，實時性強，通訊速率高，可實現點對點的通訊，可適應多種復雜的工業環境。與目前煤礦上常用的RS485和調制解調技術相比，具有非常明顯的優勢。

CAN-bus 總線特點

1、國際標準的工業級現場總線，傳輸可靠，實時性高；

2、傳輸距離遠（無中繼可達10Km ），傳輸速率快（最高1Mbps）；

3、單條總線最多可接110 個節點，并可方便的擴充節點數；

3、總線上各節點的地位平等，不分主從，突發數據可實時傳輸；

4、非破壞總線仲裁技術，可多節點同時向總線發數據，總線利用率高；

5、出錯的CAN 節點會自動關閉并切斷和總線的聯系，不影響總線的通訊；

6、報文為短幀結構并有硬件CRC 校驗，受干擾概率小，數據出錯率極低；

7、對未成功發送的報文，硬件有自動發功能，傳輸可靠性很高；

8、具有硬件地址濾波功能，可簡化軟件的協議編制；

9、通訊介質可用普通的雙絞線、同軸電纜或光纖等；

10、CAN-bus 總線系統結構簡單，性價比極高。

CAN-bus 用于煤礦通訊系統當中，不僅可以增強系統的通訊可靠性、延長系統的距離、擴充系統的節點數，還能增強系統的實時性，讓管理者和主控設備能及時了解和處理當前的井下情況，發覺事故隱患，避免事故發生。

對于煤礦系統的本安要求， CAN-bus 設備的電源符合本安要求，現場總線CAN-bus 本身也是符合本質安全要求的。

附錄

CAN-bus 總線與RS-485 通訊比較

與通常應用的RS-485 方式相比，現場總線CAN-bus 具有更多方面的優勢，可以完全取代RS-485 網絡，從而組建一個具有高可靠性、遠距離、多節點、多主方式的設備通訊網絡。同時，現場總線CAN-bus 可以直接采用RS-485 方式相同的傳輸電纜、拓撲結構。

CAN-bus 總線與RS-485 通訊方式的特性比較如下表1 所示：

表1 CAN-bus 總線與 RS-485 通訊的特性比較

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