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2.1 系統介紹
煤礦人員傳感定位管理系統集無線數據傳輸、井下人員考勤、跟蹤定位監測、安全生產事故預防、災后急救預案、日常工作管理為一體的物聯網應用管理系統。
系統實施目標：智慧礦山 、礦井人員物聯網。
RFID傳感芯片(3D圖)
2.2 系統方案設計規劃
煤礦人員傳感定位管理系統涉及計算機信息系統、數據庫、電子電路、防爆電源、數字通訊、無線感應識別技術等。
在設計方案時，結合礦井特殊運行環境，我們除了考慮其功能外，還在穩定性、可靠性、抗干擾能力、容錯能力及異常保護等方面也進行了充分考慮。
項目方案利用現有成熟的煤礦高速工業以太網加現場總線系統作為主傳輸平臺，開發相應的RFID采集基站、FRID芯片等設備與系統，通過RFID采集基站及礦工信息管理專用系統與主系統以標準的專用數據庫進行后臺數據交換，從而實現井下作業人員的跟蹤定位、安全管理和考勤管理。
系統總體設計主要體現： 實現煤礦井下作業人員進出的有效身份識別和監測監控，使管理系統充分體現“人性化、信息化和高度自動化”，實現數字化、智能化礦山的目標。
為煤礦管理人員提供人員進出限制、考勤作業、定位監測監控等多方面的管理信息，一旦發生安全生產事故，通過該系統可探測事故現場具體作業人員及其數量，為搶險救災和安全救護工作的高效運作提供保障。
管理系統可輕松聯接互聯網，B/S結構的系統管理平臺，同步實現縣、市、省及更廣闊地域物聯網監控和管理。
2.3 系統原理
煤礦人員傳感系統是由地面監控中心主計算機在信息管理系統支持下，通過數據傳輸接口和沿巷道鋪設的通訊光纖或電纜，在有效識別距離內，由井下安裝的RFID采集基站定時進行數據巡檢和信息采集， RFID采集基站將自動采集的礦工佩戴的FRID芯片的信息，并根據系統指令，通過傳輸網絡將相關數據傳送至地面中心站。數據信息經分析處理后，將井下人員（或機車等移動目標）動態分布在主計算機界面中得以實時反映，從而實現井下安全狀態在井上數字化信息管理。
煤礦生產企業在信息管理系統中輸入工作人員相關信息后，向下井工作人員裝備FRID芯片。
地面生產指揮和控制核心部門系統數據庫將記錄該FRID芯片相對應人員的基本信息，包括姓名、年齡、性別、所屬班組、所屬工種、職務、本人照片、有效期等基本信息。
進入坑道的工作人員必須隨身攜帶FRID芯片，當下井人員經過設置識別系統的地點時被系統識別，系統將讀取該FRID芯片上的信息，然后通過系統傳輸網絡，將下井人員通過的路段、時間等資料傳輸到地面監控中心進行數據管理，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FRID芯片上的信息無效或進入了限制通道，系統將自動報警，安全監控中心的值班人員接到報警信號，立即執行相關安全工作管理程序。
生產單位可根據生產計劃，對該FRID芯片進行授權管理。授權范圍包括：該員工可以準入的坑道或作業面等。
如果坑道一旦發生安全生產事故，地面生產指揮部門和監控中心將會在第一時間內可以知道被困人員的基本情況，救險隊可以通過系統遠距離識別裝置，確認遇險人員的大概位置，便于救護工作的安全和高效運作，便于事故救助工作的開展。
系統同時可以自動生成考勤作業的統計與信息管理等方面的報表數據，提高煤炭企業管理能力和生產效益。
2.4 系統設計依據
（1） AQ6210—2007 《煤礦井下作業人員管理系統通用技術條件》
（2） GA/T75《安全防范工程程序與要求》
（3） MT209-1990《煤礦通信、檢測、控制用電工電子產品通用技術要求》
（4） 《國家安全生產監督管理總局煤礦人員管理系統通用技術條件和使用管理規范》
2.5 系統拓撲結構圖
2.6 系統功能及特點
2.6.1 實時顯示井下人員動態
? 任一時間查詢并顯示井下某個地點的人數、分布情況及身份。
? 查詢一個或多個人員現在的井下實際位置、活動軌跡。
? 記錄有關人員在任一地點的到/離時間和總工作時間等一系列信息，可以督促和落實重要巡查人員（如：瓦斯檢測人員）是否按時、到點的進行實地查看，或進行各項數據的檢測和處理，從根本上盡量杜絕因人為因素而造成的相關事故。
2.6.2 下井人員智能考勤
可對出入井人員進行統計，實現下井人員考勤記錄，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。
2.6.3 安全生產事故應急
一旦發生各類生產事故，上位機立即能顯示出事故地點的人員數量、人員信息，人員位置等信息，為后續救援工作提供主要依據，能在最短的時間內作出準確判斷，減少盲目性。
2.6.4 信息數據多點共享
系統控制中心及網絡終端可以局域網方式聯網運行，使網上所有終端在使用權限范圍內實現信息多點共享，供多個礦井各部門及領導同時在不同地點共享監測信息、系統綜合分析信息、查詢各類數據報表。
也可以通過網絡化可實現礦井目標定位安全管理信息的充分共享，為礦井各部門及上級各層領導及時提供實時監測信息與歷史信息，為他們監督指揮決策提供重要依據。同時可以和全省煤礦管理網連接，實現全省井下人員網絡化管理。
2.6.5 GIS 的地圖功能
支持多種圖形格式。全面支持實時多任務。
2.6.6 禁區報警功能
對于指定的禁區，如果有非授權人員進入，實時聲音報警，并顯示進入禁區的人數及身份。
2.6.7 后備電力
系統產品的坑道壁掛式設計，保證系統在惡劣環境下能連續運轉，并提供斷電后2小時的供電電源。
2.6.8 獨立應急功能
RFID采集基站與地面中心站如果失去聯系時，仍能獨立工作，自動存儲人員監測數據。
2.7 系統設備
2.7.1 本安型RFID采集基站
? RFID采集基站用于現場識別信號數據的采集基站，它作為CAN總線的一個節點掛接在CAN總線上進行通信。
? RFID采集基站將接收RFID芯片發射出的ID碼，并主動將此ID碼連同自己的節點地址一起向監控機發送。
? RFID采集基站為本質安全型設備。
2.7.2 地面監控中心
2.7.3 RFID 芯片
Rfid芯片卡用于射頻數據收發，被受監控的移動目標攜帶。
芯片不斷發送一個唯一的識別碼ID碼，這一ID碼隱含了該目標的特征等相關數據。
下井工作人員必須隨身攜帶RFID芯片。（一般嵌在安全帽內）
RFID芯片包含一片430單片機和微功率2.4GHz無線射頻芯片。
標識卡為本質安全型設備。
2.8 系統管理界面（C / S ）
3 系統設計實施
3.1 RFID 采集基站安裝
下圖所示為RFID采集基站側裝方式，適于出入口沒有門型裝置或者不便架設門型裝置等
RFID采集基站安裝方式（側裝）
如下所示為RFID采集基站頂裝方式，適合于有門型裝置的出入口。
RFID采集基站方式 (頂裝)
3.2 系統實施準備
3.2.1 實施、安裝設計圖紙及必要的技術文件必須齊全，施工方案和安裝程序必須符合最新煤礦安全的相關要求。
3.2.2 人員組織，現場了解，圖紙資料熟悉，設計人員進行徹底交底，現場人員應具備電氣專業施工、安裝技能等專業知識的培訓，經相關機關審查合格，持證上崗。能在各自的工作崗位上保證工程質量，完成各自的任務。同時現場人員要對用戶負責，保守系統秘密（如密碼、口令等），將保密人員限制在最小范圍。
3.2.3 管線埋設與管道布線應符合最新的煤礦安全規程以及國家現行的《電氣裝置安裝工程施工及驗收規范》及綜合布線規范的規定。如對設計圖紙、器材型號等有所變更，必須經雙方共同批準后方可實施。
3.2.4 設備的安裝應符合設計圖紙和產品使用安裝的要求。
3.3 系統實施
3.3.1 據礦山實際需求進行礦圖研究，實地調研考察，并與礦山主管人員確定本安型RFID采集基站安裝數量、相應安裝位置等基本要求。
3.3.2 確定主干網絡結構及相應的數據傳輸接口數量和安裝位置。
3.3.3 鋪設物理鏈路及光纜、電纜等，如已有光纜，可利用此光纜的剩余芯數搭建。豎井或斜井電纜應采用鎧裝加強光纜或電纜，固定敷設在井壁上。
3.4 系統試運行及驗收
3.4.1 系統試運行
系統實施調試完畢后即進入試運行階段，試運行是為了檢測系統工作穩定性，同時驗證系統實現的功能，試運行完畢后即進入系統驗收階段。
3.4.2 系統驗收
系統經測試考核合格后，提供系統驗收報告后，公司雙方代表應在驗收證書簽字確認，進入系統運營維護期。
3.4.3 維護期要求
系統運營維護期期間，我公司負責合同范圍內設備、軟件系統維護工作。
4 系統運行和售后保障
4.1.1 系統多種保障運行措施
? 供電電源電壓變化范圍在6～12V；頻率變化范圍在2.4～2.48GHz(全范圍)之內系統均可正常工作。
? 該系統具有防水、防爆、耐鹽霧、抗風沙、防塵等性能，適應室外惡劣條件下不間斷工作，系統能夠適應環境溫度為 - 40℃～ + 80℃，在國內北方南方大部分高溫和低溫地區都能可靠運行。
? 系統中使用的電子設備內部漏電及短路保護裝置、避雷裝置、熔斷裝置均符合國家有關電氣安全標準要求。 系統具有自診斷、自恢復功能；
? 對于設備斷電后重新來電，系統能自動啟動運行并自動加載已設定的工作參數。標識卡電量不足時能夠自動報警。
4.2 售后服務的形式
4.2.1 電話咨詢
我公司提供每周5天，每天8小時不間斷的電話支持服務，解答煤炭企業在系統使用、維護過程中遇到的問題，及時提出解決問題的建議和操作方法。
4.2.2 現場響應
自收到煤炭企業服務請求起二十四小時內，若以上服務形式不能解決問題，公司將立即派技術人員到現場進行故障處理。
4.2.3 技術培訓
? 技術培訓工作的好壞，直接關系到企業是否能夠熟練掌握和使用整個系統，因此我公司非常重視培訓工作。
? 合同簽定后，我公司將組織相關人員確定培訓實施方案及內容，對企業員工進行技術培訓。
5 礦用產品安全認證
圖一：RFID芯片 圖二：本安型RFID采集基站
圖三： 本安型數據通訊接口 圖四：礦用隔爆兼本案型光端機
6 系統硬件防爆認證
圖一：RFID采集基站 圖二：RFID芯片
圖三：RFID礦用數字接口 圖四：礦用光端機
7 成功案例
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