井下人員精準定位系統(tǒng)—煤礦人員定位—礦井人員定位

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　　系統(tǒng)簡介

　　系統(tǒng)采用的ZigBee無線通訊技術,專業(yè)用于井下移動目標的無線定位、路徑跟蹤和考勤管理，為煤礦的安全開采提供了保障，提高了煤礦企業(yè)的生產(chǎn)管理效率。

　　通過建立一個生產(chǎn)調(diào)度中心，在調(diào)度中心能夠做到對井下人員及車輛的集中調(diào)度監(jiān)視，實時動態(tài)顯示其狀況、分布情況和運行軌跡；可對發(fā)生井下人員滯留超時、進入危險區(qū)域或重點防護區(qū)域、礦井發(fā)生事故等情況時進行警示和自動聲光報警；可以顯示井下人員遇到緊急情況發(fā)上來的報警信息，車輛故障是發(fā)送報警信息，以及考勤管理等，實現(xiàn)全礦的管控一體化。

　　中心與井下管理人員、特殊作業(yè)人員短信息交互，實現(xiàn)安全管理和調(diào)度，以及遠程管理。

　　系統(tǒng)功能：

　　系統(tǒng)精確定位誤差3米，準確掌握井下坑道作業(yè)面工作人員的位置，分布情況和每個人員任意時刻所在的位置及各時間段的活動軌跡，為事故處理和救援工作提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)，保證搶險救災和安全救護工作的高效運作。

　　提供井口LED大屏顯示功能：

　　顯示井下人員總數(shù)；

　　各中段人員分布情況；

　　員工出入井時間；

　　滾動顯示井下人員名稱。

　　提供設備鏈路拓撲自檢功能，隨時觀察設備運行情況，準確排查設備故障。提供考勤功能，能夠出具各部門及個人的年、月、日考勤明細報表，為管理層對員工考核提供依據(jù)。

　　支持虹膜考勤功能，通過生物識別技術，有效防止一人帶多卡的現(xiàn)象，同時有效識別卡故障。

　　信息存儲和歷史軌跡回放：系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)存儲和人員活動軌跡回放功能，以便為事故分析提供依據(jù)。

　　定位卡求救功能，井下人員遇到突發(fā)情況（如火災、瓦斯爆炸、冒頂、透水等）可通過礦用本安型定位卡上的求救按鈕進行求救。

　　撤離功能，井上人員一旦知道有險情發(fā)生，可立即通知井下所有人員（只要他們都帶有定位儀（識別卡），為逃生提供寶貴時間。

　　實時報警：超員報警、超時報警、鏈路異常報警、卡低電量報警、電源供電狀態(tài)報警、人員異常報警、井下求救報警、環(huán)境報警、事故報警、撤離確認。

　　重點區(qū)域、限制區(qū)域管理：對重要區(qū)域和限制區(qū)域進行權限管理，非*人員進入，系統(tǒng)自動報警。

　　能實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和傳輸功能，讀卡器可以采集多種和多個類型的傳感器

　　車輛調(diào)度管理及調(diào)度功能，通過主機的系統(tǒng)軟件發(fā)送調(diào)度命令

　　打印：可根據(jù)要求打印考勤報表、歷史記錄等。

　　系統(tǒng)設計原則

　　系統(tǒng)安全性。所有井下設備為本質(zhì)安全型，*符合煤礦安全規(guī)程及規(guī)范標準。

　　系統(tǒng)高可靠性。能在惡劣工業(yè)環(huán)境下可靠工作，抗*力強。各節(jié)點間具備隔離保護能力，不會因局部受損影響整個系統(tǒng)。

　　數(shù)據(jù)完整性。在通信線路遭到破壞和斷電情況下，井下設備能夠獨立工作并保存數(shù)據(jù)，線路恢復后把數(shù)據(jù)完整上傳。

　　及時性和準確性。使用功能強大的ARM處理器、性能安全穩(wěn)定的CAN總線通信技術、*的0.18uM的微波芯片技術，從根本上保證并發(fā)讀卡量和數(shù)據(jù)通信的準確無誤。

　　經(jīng)濟高效性。技術方案設計充分考慮市場經(jīng)濟原則，有利于降低系統(tǒng)投資成本。

　　系統(tǒng)的特點

　　底層控制網(wǎng)絡采用CAN現(xiàn)場總線加ZigBee無線通信

　　由于控制網(wǎng)絡處在礦井這個特殊環(huán)境，所承擔的實時控制任務是普通局域網(wǎng)和以太網(wǎng)技術難以取代的。因此選用在可靠性、實時性和靈活性方面較同類產(chǎn)品有*優(yōu)勢的CAN現(xiàn)場總線。在布線不方便的地方、延伸的地方、讀卡器間距離較近的地方，采用ZigBee無線通信。

　　冗余技術

　　礦井下環(huán)境條件惡劣，尤其是信道的故障率zui高，因此本設計方案在關鍵控制網(wǎng)絡的關鍵地方采用冗余技術，可以大大提供了礦井自動化系統(tǒng)的可靠性。確保在發(fā)生意外的情況下，數(shù)據(jù)能得以保存。

　　網(wǎng)絡的健壯性

　　CAN總線作為工業(yè)數(shù)據(jù)通信的主流技術之一，有著適合本系統(tǒng)的很多優(yōu)點。

　　節(jié)點不分主從、通信方式靈活。

　　節(jié)點信息分成不同的優(yōu)先級，系統(tǒng)可以實現(xiàn)優(yōu)先級高的數(shù)據(jù)優(yōu)先傳輸。

　　CAN總線采用非破壞性總線仲裁技術。當多個節(jié)點同時向總線發(fā)送信息時，優(yōu)先級較低的節(jié)點會主動退出發(fā)送，而zui高優(yōu)先級的節(jié)點可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，大大節(jié)省總線仲裁時間，即使在網(wǎng)絡負荷很重的情況下也不會出現(xiàn)網(wǎng)絡癱瘓的情況。

　　采用短幀結構，傳輸時間短，受干擾概率低，具有*的檢錯效果。

　　CAN節(jié)點在錯誤嚴重的情況下具有自動關閉輸出的功能，以使總線上其他節(jié)點的操作不受影響。

　　在CAN總線局部通信存在問題時，可以啟用ZigBee無線通信的方式，并及時上報故障信息。

　　ZigBee技術

　　ZigBee是一種可靠的無線數(shù)傳網(wǎng)絡，是適應工業(yè)現(xiàn)場自動化控制數(shù)據(jù)傳輸而建立的，使用簡單，使用方便，工作可靠。這些傳感器只需要很少的能量，它們的通信效率非常高。2.4GHz的工作頻率對人體沒有任何傷害。用ZigBee組建的網(wǎng)絡，可以方便安裝、拆除，具有很好的可移植性。

　　系統(tǒng)的可擴展性和可移植性

　　系統(tǒng)的設計采用模塊化設計，具有良好的可擴展性，以及軟件上的配合，可以方便的添加、刪除定位讀卡器、改變定位讀卡器的位置等，這里說的定位讀卡器是指網(wǎng)絡上的有線定位讀卡器。系統(tǒng)也可以在某些地方添加無線基站構建適應新的環(huán)境，這樣增強了系統(tǒng)的延伸性，系統(tǒng)可以隨礦井的開挖，不斷的更新。

　　另外，系統(tǒng)基于ZigBee技術，通信距離遠，識別能力強，組網(wǎng)方便，將來可以增加礦下車輛管理，設備管理，信號燈控制，所有這些功能，都可在這一個系統(tǒng)中實現(xiàn)，無息另外架設系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的擴展性。

　　安全性

　　在Web服務器、數(shù)據(jù)庫以及應用終端中，除了使用在線掃毒防毒軟件和防火墻等防范措施之外，還采用密碼，實行對本地和遠程監(jiān)控用戶身份的認證。

　　升級、維護方便

　　光纖，總線、無線基站和識別卡，在出現(xiàn)問題時，可以通過無線的方式來檢測設備，確認是否通信模塊故障等；在設備需要升級時，可以通過無線的方式直接更新程序固件。

　　系統(tǒng)組成結構

　　移動目標定位系統(tǒng)主要包括：

　　中心站、系統(tǒng)軟件、傳輸平臺、定位讀卡器、定位標識卡、井下環(huán)網(wǎng)交換機及電源、傳輸線路等組成。

　　我們根據(jù)“管控一體化”的思想，采用了企業(yè)網(wǎng)絡系統(tǒng)的三層網(wǎng)絡結構：互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)、底層控制網(wǎng)，并結合自動化、信息、計算機、網(wǎng)絡、通訊的新理論和新技術，利用*的自動化產(chǎn)品、網(wǎng)絡產(chǎn)品，實現(xiàn)信息化，將生產(chǎn)、管理等環(huán)節(jié)統(tǒng)一在一個網(wǎng)絡平臺上，形成統(tǒng)一、完整的有機整體。