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1、矿井人员定位系统v苏文叔 研究员主主 要要 内内 容容v概述v人员定位系统功能v系统整体结构v系统网络结构v系统无线通讯技术v系统建设v系统技术指标v存在问题及解决方案概概 述述v井下人员定位系统v井下人员跟踪系统v井下人员考勤定位系统v井下作业人员管理系统概概 述述v人员定位系统建设作用和意义人员定位系统建设作用和意义实时掌握每个人员在井下的位置及活动轨迹 紧急情况下的双向呼叫实现依据井下作业位置的严格考勤灾变情况下能根据井下人员位置准确施救提升企业管理水平概概 述述v人员定位系统建设作用和意义人员定位系统建设作用和意义在井下所有人员可能经过的通道中设置一定数量的识别器具体位置和数量根据现场
2、条件和功能而定通过网络布线和地面监控中心联网每个下井人员须携带标识卡概概 述述v人员定位系统建设作用和意义人员定位系统建设作用和意义人员入井或接近任何一个识别器 识别器感应信号分站地面监控中心监控 计算机判断并显示该人员信息（人员、位 置、途径）管理人员点击井下某一区域计算机显示该区域人员的具体情况实现井下人员的实时动态监控概概 述述v人员定位系统建设作用和意义人员定位系统建设作用和意义一旦井下发生事故救援指挥中心在计算机中查明人员位置分布查明在避难硐室或可移动式救生舱内的避险人员及硐室或舱外人员情况保证抢险救灾和安全救护高效运作充分体现了“信息化、自动化和人性化”人员定位系统功能人员定位系统
3、功能人员定位系统功能人员定位系统功能vAQ1048-2007AQ1048-2007标准规定功能要求位置监测管理存储、报警、显示、打印、查询等人员定位系统功能人员定位系统功能v现有产品还具有人机对话自诊断网络通讯矿井机车管理人员定位系统功能人员定位系统功能v监测功能携卡人员出/入井时刻、出/入重点区域时刻、出/入限制区域时刻等监测携卡人员出/入巷道分支方向携卡人员出/入避难硐室或可移动式救生舱时刻对乘坐电机车等各种运输工具的携卡人员进行准确识别识别多个同时进入识别区域的标识卡标识卡工作是否正常和每位下井人员携带1张卡唯一性检测功能。人员定位系统功能人员定位系统功能v监测功能人员定位系统功能人员定
4、位系统功能v监测功能人员定位系统功能人员定位系统功能v管理功能携卡人员下井总数出/入井时刻下井工作时间超时人员总数以上数据显示、打印、查询及报警人员定位系统功能人员定位系统功能v存储、查询功能防止修改实时数据和历史数据等存储内容数据备份分站应具有数据存储功能。当系统通信中断时，分站存储标识卡卡号和时刻；系统通信正常时，上传至中心站。人员定位系统功能人员定位系统功能v显示打印功能汉字显示和提示列表显示模拟动画显示系统设备布置图显示报表打印功能。(打印内容包括：下井人员总数及人员、重点区域人员总数及人员、超时报警人员总数及人员、超员报警人员总数及人员、限制区域报警人员总数及人员、特种作业人员工作异
5、常报警总数及人员、领导干部每月下井总数及时间统计等。)人员定位系统功能人员定位系统功能v人机对话功能便于系统生成、参数修改、功能调用、图形编辑等操作权限管理功能,对参数设置等必须使用密码操作,并具有操作记录在任何显示模式下,均可直接进入所选的列表显示、模拟图显示、打印、参数设置、页面编辑、查询等方式人员定位系统功能人员定位系统功能v自诊断功能当系统中分站、传输接口等设备发生故障时，报警并记录故障时间和故障设备，以供查询及打印v网络通讯功能具有网络接口、将有关信息上传至各级主管部门人员定位系统整体结构人员定位系统整体结构人员定位系统整体结构人员定位系统整体结构v整体结构 地面监控中心监控主机系统
6、软件 数据传输接口传输平台交换机等井下无线信号及数据采集设备读卡分站识别器标识卡 人员定位系统整体结构人员定位系统整体结构v地面监控中心监控主机整个系统设备及人员检测数据的管理分站实时数据通讯统计存储屏幕显示查询打印画面编辑网络通讯 人员定位系统整体结构人员定位系统整体结构v 地面监控中心系统软件 完成人员信息采集、识别、编辑远程数据联网上传网页发布人员定位系统整体结构人员定位系统整体结构v地面监控中心数据传输接口井上的组成部分与井下设备进行通讯人员定位系统整体结构人员定位系统整体结构v井下无线信号及数据采集设备读卡分站矿用电源箱动态目标识别器人员标识卡 人员定位系统整体结构人员定位系统整体结
7、构v井下无线信号及数据采集设备读卡分站 收集识别器采集的数据u四芯电缆上传至地面中心站u两芯电缆相连人员定位系统整体结构人员定位系统整体结构v井下无线信号及数据采集设备矿用电源箱 隔爆兼本质安全 具有备用电源功能的稳压电源人员定位系统整体结构人员定位系统整体结构v井下无线信号及数据采集设备动态目标识别器 采用2.4G无线通讯技术，抗干扰能力强人员定位系统整体结构人员定位系统整体结构v井下无线信号及数据采集设备人员标识卡 采用DSSS直序扩频通讯方式，抗多径干扰能力强具备双向呼叫功能人员定位系统网络结构人员定位系统网络结构人员定位系统网络结构人员定位系统网络结构v总线式电缆独立组网结构v总线式光
8、纤专网组网结构v工业以太环网组网结构KJ237KJ237 人员定位系统网络结构人员定位系统网络结构v总线式电缆独立组网结构KJ237 KJ237 人员定位系统网络结构人员定位系统网络结构v总线式光纤专网组网结构KJ237 KJ237 人员定位系统网络结构人员定位系统网络结构v工业以太环网组网结构系统无线通信技术系统无线通信技术系统无线通信技术系统无线通信技术v射频识别技术v2.4G无线通讯技术v2.4G直序扩频通讯技术系统无线通信技术系统无线通信技术v射频识别技术射频识别(RFID)是20世纪90年代兴起的一种非接触式的新型自动识别技术用无线传输方式进行双向数据通信,进而达到自动识别并交换信息
9、系统无线通信技术系统无线通信技术v射频识别技术组成电子标签(T ag)智能标签射频卡读写器(Reader)阅读器通讯器读出装置u反射无线电射频信号反射无线电射频信号u接收电子标签反射的无线射频信号接收电子标签反射的无线射频信号u处理后获取标签数据信息处理后获取标签数据信息天线天线(Antenna)u传递射频信号传递射频信号系统无线通信技术系统无线通信技术v射频识别技术特点操作简单方便高速移动目标的识别标识卡完全密封,具有良好的防水、防尘、防污损、防磁、防静电性能,适合在井下恶劣环境中工作传输数据经随机序列的加密完善、保密的通信协议通信协议具有防碰撞机制,可实现同时对多个移动目标进行识别信号的穿
10、透能力强墙壁、路面、衣物、人等数据传输量小,抗干扰能力强,感应灵敏易于维护、操作系统无线通信技术系统无线通信技术v2.4G无线通讯技术采用最多、属微波频段主要特点传播距离远数据传输速率高功耗低传播路径主要为反射方式存在多径效应 系统无线通信技术系统无线通信技术v 2.4G直序扩频无线技术性能更优越的无线通讯技术WiFi通讯：主要用于无线以太网Zigbee通讯：主要用于无线传感器网络专用通讯芯片技术：适用于各种特殊用途 系统无线通信技术系统无线通信技术v2.4G直序扩频无线通讯技术原理信号的发端用高码率的扩频码系列，通过调制方式将频率扩展信号的收端用相同的扩频码序去进行解码，把扩展的频率信号还原
11、成原始信息 系统无线通信技术系统无线通信技术v 2.4G直序扩频无线通讯技术原理扩频在发射信号前引入随机扩频码解扩在接收信号时移去扩频码，恢复原始信号系统无线通信技术系统无线通信技术v2.4G直序扩频无线通讯技术特点抗干扰性强多方向的反射信号对无线通讯的影响很大，尤其是2.4G微波频段这些折射波到达接收端的时间不同而形成多径干扰u干扰信号不带有扩频因子被过滤掉u包含括频因子的信号被接收直扩通信速率高 2M、8M、11M安全性好u未授权的用户不知道扩展原始信号的扩频因子，所以他们无法解码人员定位系统建设人员定位系统建设人员定位系统建设人员定位系统建设v中心站建设v传输平台建设v井下监测部分建设人
12、员定位系统建设人员定位系统建设v中心站建设监控主机和数据接口安装过程中需注意给主机提供u不间断电源u电源防雷u信号防雷 机房中设备安装必须符合煤矿安全规程要求人员定位系统建设人员定位系统建设v传输平台建设 总线式电缆独立网络建设网络线缆全部为电缆u主干两芯u支干四芯u电缆敷设和联接须符合煤矿安全规程要求n信号电缆信号电缆不能与不能与动力电缆在同一帮壁吊挂动力电缆在同一帮壁吊挂人员定位系统建设人员定位系统建设v传输平台建设总线式光纤专网建设井下和地面通信均采用光纤传输其余网络采用电缆传输需注意光缆敷设和井下光端机放置要求须按煤矿安全规程要求施工人员定位系统建设人员定位系统建设v传输平台建设工业以
13、太环网建设井下和地面采用交换机进行通讯通过交换机，系统分站就能直接接入环网中和地面中心站通信合理的光缆敷设和环网的选址，就能使整个网络的井下架构更加清晰在其他系统挂接的情况下高质量信息化人员定位系统建设人员定位系统建设v井下监测部分建设定位分站位置合理距离主网近识别器线缆敷设方便取电方便尽量避免有漏水和易塌方的地点符合煤矿安全规程要求人员定位系统建设人员定位系统建设v井下监测部分建设分站电源为分站提供直流电源；断电后能提供两小时的供电设在分站旁边必须接地，避免漏电发生人员定位系统建设人员定位系统建设v井下监测部分建设识别器设置u人员出入井口u重点区域出/入口u限制区域出入口u避难硐室、可移动式
14、救生舱内、外满足以上四个区域监测的要求人员定位系统技术指标人员定位系统技术指标人员定位系统技术指标人员定位系统技术指标v最大位移速度：120km/h(30m/s)v最大并发识别数量：200v漏读率：10-6 误码率:10-8 v传输距离：分站至接口20km v本安供电距离：2kmv监控系统容量：标识卡数量60000张人员定位系统技术指标人员定位系统技术指标v最大巡检周期:25s(总线式),2s(以太网)v存储时间:中心站记录存储可达10年以上 分站存储数据时间 24h v画面响应时间:调出整幅画面85%的响应时间2 s v双击切换时间:即时切换v供电时间:备用电源 2h 标识卡电池寿命:可更换
15、一般6个月 不可更换13年存在问题及解决方案存在问题及解决方案存在问题及解决方案存在问题及解决方案v漏卡问题情况描述 人员定位系统有时发生识别器漏读下井人员情况，导致 地面在统计时候数据不准确原因分析 由于煤矿井下巷道的原因，导致标识卡在传输信号时发生了干扰（如多径干扰），在信号传输时，识别器未收到信号解决方案DSSS直序扩频技术，提高了抗干扰能力，漏读率由原来的10-4提高到10-6时间窗口的退避式防冲突算法，同时识别卡的数量由原来的80张提高到200张，同时识别能力提高了150%，在正常情况下避免了漏卡存在问题及解决方案存在问题及解决方案v定位不准确问题情况描述 煤矿在查询井下人员时候，会发生需查找的人员 不在此区域原因分析 识别器布置太少，有可能此人已经离开此区域但未进入下一区域解决发案 识别器合理布点，一般距离300m存在问题及解决方案存在问题及解决方案v入井唯一性问题情况描述 在人员下井的时候，手工统计下井人数与实际下井人员不符原因分析 一人持多卡下井，导致井下人员统计不准确解决方案虹膜脸型辅助检卡指纹无源和有源双频卡，确保一人只能带一张卡入井谢谢 谢谢v苏文叔 023-65220629