系統(tǒng)核心功能
井下人員管理實(shí)現(xiàn)的基本功能
一、 通過基于GIS技術(shù)的地理信息實(shí)時顯示、查詢井下情況：
1、 任一時間井下或某個地點(diǎn)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(xiàn)在的實(shí)際位置，方便調(diào)度中心可快速正確的電話聯(lián)系該人員。
4、 查詢有關(guān)人員在任一地點(diǎn)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(shí)重要巡查人員（如：瓦斯檢測人員、溫度檢測人員、排風(fēng)人員等）是否按 時到點(diǎn)的進(jìn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)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(guān)事故。
5、 可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)共享供多個領(lǐng)導(dǎo)同時在不同地點(diǎn)查看。
二、 井下人員每時每刻在坑道的實(shí)時動態(tài)分布，根據(jù)井下的實(shí)際地理情況制作相應(yīng)的動態(tài)圖，使井下情況生動形象一目了然。
三、 自動統(tǒng)計出各類人員下井的各種報表如：
1、 生產(chǎn)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(jù)并可生成工資報表等。
2、 制定和統(tǒng)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(qū)域等。
四、 一旦發(fā)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(shè)備管理實(shí)現(xiàn)的基本功能
一、 車和其他重要設(shè)備的具體實(shí)時位置。
二、 計每一輛礦車每天的運(yùn)輸?shù)拇螖?shù)和出入頻率，便于管理。
系統(tǒng)介紹
1. 系統(tǒng)特點(diǎn)：
高度自動化
先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)
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)分析系統(tǒng)
安全、可靠，在惡劣環(huán)境下24小時正常工作
2、Active RFID的卓越性能
遠(yuǎn)距離，有效識別距離從0~100米可調(diào)。
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(biāo)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(shè)計，無需外接天線或地感。
智能化，RFID與收發(fā)器之間可實(shí)現(xiàn)雙向高速數(shù)據(jù)交換，使應(yīng)用靈活，數(shù)據(jù)安全得到保證。
可實(shí)現(xiàn)有方向性和無方向性的識別。
高可靠，適應(yīng)工礦工作環(huán)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(fèi)。
高抗干擾性，對現(xiàn)場各種干擾源無特殊要求。
3．系統(tǒng)工作原理
首先在井下的各個坑道和所有人員可能經(jīng)過的通道中安裝若干個讀寫器，具體數(shù)量和位置根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際工況和要實(shí)現(xiàn)的功能要求而定，并且將它們通過網(wǎng)絡(luò)布線和地面控制中心的計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)。同時在每個下井人員佩帶一個電子標(biāo)簽，當(dāng)下井人員進(jìn)入井下以后，只要通過或接近放置在坑道內(nèi)的任何一個讀寫器，讀寫器即會馬上感應(yīng)到信號同時立即上傳到控制中心的計算機(jī)上，計算機(jī)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(jù)大屏幕上或電腦上的分布示意圖點(diǎn)擊井下某一位置，計算機(jī)即會把這一區(qū)域的人員情況統(tǒng)計并顯示出來。同時控制中心的計算機(jī)會根據(jù)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(fā)生事故，可根據(jù)電腦中的人員分布信息馬上查出事故地點(diǎn)的人員情況，以便幫助營救人員以準(zhǔn)確快速的方式營救出被困人員。礦車和其他設(shè)備的管理原理大致相同。
4．系統(tǒng)設(shè)計原則
（1） 實(shí)現(xiàn)井下坑道作業(yè)面工作人員進(jìn)出的有效識別，使系統(tǒng)管理充分體現(xiàn)"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(yè)、人員進(jìn)出限制等多方面的信息查詢。
（3） 一旦發(fā)生安全事故，通過該系統(tǒng)立刻可以知道坑道作業(yè)面工作人員的數(shù)量，保證搶險救災(zāi)和安全救護(hù)工作的高效運(yùn)作。
（4） 安全事故發(fā)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(shù)等，便于救護(hù)工作的及時展開。
（5） 系統(tǒng)設(shè)計的安全性、可擴(kuò)容性、易維護(hù)性和易操作性。
5. 系統(tǒng)設(shè)計依據(jù)
（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(chǎn)品通用技術(shù)要求》
6. 系統(tǒng)設(shè)計特點(diǎn)
（1） 高度自動化；系統(tǒng)能自動檢測井下坑道工人經(jīng)過該監(jiān)測點(diǎn)的時間、地點(diǎn)信息，并自動實(shí)現(xiàn)考勤作業(yè)的統(tǒng)計與管理。
（2） 先進(jìn)的通信系統(tǒng)；安裝在井下各通道的識別系統(tǒng)，實(shí)時向網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器傳送相關(guān)人員通過的數(shù)據(jù)，整個過程無需人為干預(yù)。
（3） 完備的數(shù)據(jù)統(tǒng)計與信息查詢軟件；系統(tǒng)軟件具備專用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，包括工人通過坑道的信息采集和統(tǒng)計分析系統(tǒng)，考勤作業(yè)的統(tǒng)計與管理分析系統(tǒng)，顯示并打印各種統(tǒng)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(wù)。
（4） 系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、可靠性設(shè)計；系統(tǒng)產(chǎn)品采用坑道壁掛式設(shè)計，無需在坑道進(jìn)行現(xiàn)場施工，并保證系統(tǒng)在惡劣環(huán)境下24小時連續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)；
（5） 完善的異常情況（包括無效電子標(biāo)簽、失效電子標(biāo)簽進(jìn)入）報警呼叫系統(tǒng)配置。
（6）本系統(tǒng)是目前國內(nèi)唯一一家采用現(xiàn)場工業(yè)總線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的系統(tǒng)。
7. 系統(tǒng)設(shè)計方案
本系統(tǒng)遵循"統(tǒng)一發(fā)電子標(biāo)簽、統(tǒng)一裝備、統(tǒng)一管理"的原則，按準(zhǔn)許上崗人員和班組實(shí)行"一人一電子標(biāo)簽"制，該電子標(biāo)簽可視為"上崗憑證"或"坑道準(zhǔn)入證"。具體方案如下：
（1） 煤礦生產(chǎn)單位在所有坑道中均安裝一定數(shù)量的讀寫器，具體位置根據(jù)現(xiàn)場情況而定，以滿足控制區(qū)域要求為準(zhǔn)。
（2） 煤礦生產(chǎn)單位向有關(guān)人員頒發(fā)并裝備電子標(biāo)簽。
（3） 發(fā)電子標(biāo)簽時將電子標(biāo)簽所對應(yīng)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(wù)、本人照片等登錄在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。
（4） 安全生產(chǎn)部門對該電子標(biāo)簽進(jìn)行授權(quán)后即生效。授權(quán)范圍包括：該員工可以有資格進(jìn)入作業(yè)面的坑道，電子標(biāo)簽的時效、失效、掛失等，以防止無關(guān)人員和非法人員進(jìn)入坑道；
（5） 進(jìn)入坑道的人員必須佩戴電子標(biāo)簽。當(dāng)此人經(jīng)過坑道的識別監(jiān)測點(diǎn)時，立即被系統(tǒng)識別，并通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)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(jiān)控中心記錄，并可同時在地理信息大屏幕墻上出現(xiàn)提示信息，顯示通過人員的姓名。如果感應(yīng)的電子標(biāo)簽號無效或進(jìn)入限制通道，系統(tǒng)將自動報警，安全監(jiān)控中心值班人員接到報警信號，立即執(zhí)行相關(guān)安全工作管理程序。
（6） 坑道一旦發(fā)生安全事故，安全監(jiān)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(hù)工作的安全和高效運(yùn)作。
8. 針對礦井的實(shí)際情況，我們解決了系統(tǒng)產(chǎn)品應(yīng)用于礦井的技術(shù)難題：
一、 設(shè)備本身在井下安全運(yùn)行問題
針對井下的特殊環(huán)境和工作特點(diǎn)，我們的設(shè)備（讀寫器）做到了：采用全金屬外殼，結(jié)構(gòu)牢固，防撞、防震；全密封設(shè)計，防水、防潮、防腐。
二、 設(shè)備的運(yùn)行絕不能影響井下的安全問題
設(shè)備具備超低功耗，峰值功率小于10瓦。
三、 系統(tǒng)在井下的工作電壓小于直流18V的問題
四、 設(shè)備適應(yīng)礦井上和井下各種不同的安裝環(huán)境問題
設(shè)備具有非常高度抗干擾性，對安裝現(xiàn)場基本無要求，即保證設(shè)備運(yùn)行的高可靠性，又大大簡化了安裝和維護(hù)工作量。
五、 整個系統(tǒng)設(shè)計成為"傻瓜型"，對用戶的技術(shù)要求極低，具有簡易可調(diào)的功能、故障的自動巡檢功能等等。
六、 坑道內(nèi)簡易施工和安裝問題
產(chǎn)品采用在井下直接壁掛式，接入直流電源及網(wǎng)線連接頭即可，同樣對今后井下檢測點(diǎn)的變更和添加一樣非常方便輕松。
七、 故障處理的簡單化
當(dāng)有機(jī)器產(chǎn)生故障，用備用機(jī)器直接替換即可。
系統(tǒng)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(biāo)簽，電源
核心硬件――CAN-bus工業(yè)讀寫器
CAN-bus 工業(yè)讀寫器全部采用集成電路設(shè)計而成，高密度，低功耗，加之IP54防護(hù)外殼設(shè)計，符合本安電路標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)運(yùn)用工業(yè)現(xiàn)場總線（CAN-bus）組成局域網(wǎng)，工業(yè)現(xiàn)場總線（CAN-bus）是目前最先進(jìn)的工業(yè)總線，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，實(shí)時性強(qiáng)，通訊速率高，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的通訊，可適應(yīng)多種復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境。與目前煤礦上常用的RS485和調(diào)制解調(diào)技術(shù)相比，具有非常明顯的優(yōu)勢。
CAN-bus 總線特點(diǎn)
1、國際標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)級現(xiàn)場總線，傳輸可靠，實(shí)時性高；
2、傳輸距離遠(yuǎn)（無中繼可達(dá)10Km ），傳輸速率快（最高1Mbps）；
3、單條總線最多可接110 個節(jié)點(diǎn)，并可方便的擴(kuò)充節(jié)點(diǎn)數(shù)；
3、總線上各節(jié)點(diǎn)的地位平等，不分主從，突發(fā)數(shù)據(jù)可實(shí)時傳輸；
4、非破壞總線仲裁技術(shù)，可多節(jié)點(diǎn)同時向總線發(fā)數(shù)據(jù)，總線利用率高；
5、出錯的CAN 節(jié)點(diǎn)會自動關(guān)閉并切斷和總線的聯(lián)系，不影響總線的通訊；
6、報文為短幀結(jié)構(gòu)并有硬件CRC 校驗(yàn)，受干擾概率小，數(shù)據(jù)出錯率極低；
7、對未成功發(fā)送的報文，硬件有自動發(fā)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(xié)議編制；
9、通訊介質(zhì)可用普通的雙絞線、同軸電纜或光纖等；
10、CAN-bus 總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，性價比極高。
CAN-bus 用于煤礦通訊系統(tǒng)當(dāng)中，不僅可以增強(qiáng)系統(tǒng)的通訊可靠性、延長系統(tǒng)的距離、擴(kuò)充系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)，還能增強(qiáng)系統(tǒng)的實(shí)時性，讓管理者和主控設(shè)備能及時了解和處理當(dāng)前的井下情況，發(fā)覺事故隱患，避免事故發(fā)生。
對于煤礦系統(tǒng)的本安要求， CAN-bus 設(shè)備的電源符合本安要求，現(xiàn)場總線CAN-bus 本身也是符合本質(zhì)安全要求的。
附錄
CAN-bus 總線與RS-485 通訊比較
與通常應(yīng)用的RS-485 方式相比，現(xiàn)場總線CAN-bus 具有更多方面的優(yōu)勢，可以完全取代RS-485 網(wǎng)絡(luò)，從而組建一個具有高可靠性、遠(yuǎn)距離、多節(jié)點(diǎn)、多主方式的設(shè)備通訊網(wǎng)絡(luò)。同時，現(xiàn)場總線CAN-bus 可以直接采用RS-485 方式相同的傳輸電纜、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
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
特性 | RS－485方式 | CAN－bus總線 |
拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) | 直線拓?fù)?/p> | 直線拓?fù)?/p> |
傳輸介質(zhì) | 雙絞線 | 雙絞線 |
硬件成本 | 很低 | 每個節(jié)點(diǎn)成本有所增加 |
總線利用率 | 低 | 高 |
網(wǎng)絡(luò)特性 | 單主結(jié)構(gòu) | 多主結(jié)構(gòu) |
數(shù)據(jù)傳輸率 | 低 | 最高可達(dá)1Mbps |
容錯機(jī)制 | 無 | 由硬件完成錯誤處理和檢錯機(jī)制 |
通訊失敗率 | 很高 | 極低 |
節(jié)點(diǎn)錯誤的影響 | 故障節(jié)點(diǎn)有可能導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓 | 故障節(jié)點(diǎn)對整個網(wǎng)絡(luò)無影響 |
通訊距離 | <1.2Km | 可達(dá)10Km（5Kbps） |
后期維護(hù)成本 | 較高 | 很低 |
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