山西呂梁柳林礦成功應用

KJ-19井下人員及設備定位系統(tǒng)能夠及時、準確的將井下各個區(qū)域人員及設備的動態(tài)情況反映到地面計算機系統(tǒng)，使管理人員能夠隨時掌握井下人員、設備的分布狀況和每個礦工的運動軌跡，以便于進行更加合理的調(diào)度管理。當事故發(fā)生時，救援人員也可根據(jù)KJ-19井下人員及設備定位系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)、圖形，迅速了解有關人員的位置情況，及時采取相應的救援措施，提高應急救援工作的效率。

KJ-19井下人員及設備定位系統(tǒng)是集井下人員考勤、跟蹤定位、災后急救、日常管理等一體的綜合性運用系統(tǒng),集合了國內(nèi)識別技術、傳輸技術、軟件技術等最頂尖的產(chǎn)品和技術，是目前國內(nèi)技術最先進、運行最穩(wěn)定、設計最專業(yè)化的井下人員定位系統(tǒng)。這一科技成果的實現(xiàn)，將為煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)和日常管理上臺階以及事故急救帶來了新的契機。

1         功能及特點

1.1      功能

ü        實時井下人員動態(tài)顯示功能：

l      任一時間井下某個地點究竟有多少人，這些人都是誰

l      查詢一個或多個人員現(xiàn)在的井下實際位置

l      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(shù)據(jù)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

l      可實現(xiàn)多點共享供多個領導同時在不同地點查看

ü        豐富的地圖功能：

具有放大、縮小、移動、標尺測距、視野控制、中心移動、土層控制、地圖打印等功能

ü        禁區(qū)報警功能：

對于指定的禁區(qū)，如果有人員進入，實時聲音報警，并顯示進入禁區(qū)的人員

ü        人員軌跡查詢：

可查找某個人在某個時間段內(nèi)所經(jīng)歷的路徑，并在圖中畫出線路軌跡

ü        豐富的人員下井考勤能力：

可對出入井人員進行統(tǒng)計，實現(xiàn)下井人員考勤記錄，建立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）

ü        災后急救信息：

      一旦發(fā)生各類事故，上位機上立即能顯示出事故地點的人員數(shù)量、人員信息，人員位置等信息，大大提高搶險效率和救護效果

ü        車輛及設備管理：

      車輛的出入統(tǒng)計、定位以及其他重要設備的具體位置

1.2      性能

    強大的系統(tǒng)處理能力：

ü        采用L-H調(diào)度算法優(yōu)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理能力

ü        高度自動化

ü        基于GIS技術的地理信息顯示、查詢系統(tǒng)

ü        完善的數(shù)據(jù)分析能力

ü        通訊距離遠，可達20公里

卓越的識別性能：

ü        高度的識別可靠性，100%的前端識別率

ü        識別距離遠（識別距離可達10-30米以上）

ü        極高的防沖突性（每個檢測點可最多同時識別200個人員）

ü        高度的識別穩(wěn)定性（誤碼率小于10萬分之1）

ü        快速的識別速度（最快可達到200公里/小時的識別速度）

現(xiàn)場優(yōu)勢：

ü        環(huán)境適應性：高抗干擾性，對井下干擾源、周界環(huán)境無特殊要求

ü        安裝方便性：傳感器一體化結(jié)構設計，無需外接天線或地感

ü        運行可靠性：內(nèi)部電路高度集成化，器件故障率最小化

電氣特性：

ü        超低功耗，無線標簽在不更換電池的情況下可連續(xù)正常工作5年

ü        方便性、安全性，標簽無須外接礦燈電源，無須充電、無須更換電池

ü        無輻射，對人體和環(huán)境無任何影響，更安全更健康

2         系統(tǒng)組成及工作原理

2.1   系統(tǒng)組成

KJ-19井下人員及設備定位系統(tǒng)設備主要包括：中心站主機、KJJ-1200型數(shù)據(jù)通訊箱、BFDZ-2型多功能分站、KWB-10型煤礦用無線標識傳感器以及JHWK型煤礦用無線標識卡。

2.2   工作原理

首先在井下需要進行人員跟蹤的區(qū)域和巷道中根據(jù)現(xiàn)場具體需要放置一定數(shù)量的KWB-10型無線標識傳感器，通常情況下一個地點只需要放置一個即可跟蹤此地點進出人員情況。將KWB-10無線標識傳感器與通過傳輸總線與地面計算機連接，同時將BFDZ-2多功能分站與KWB-10無線標識傳感器連接提供工作電源。這樣就完成了一個由井上電腦通過電纜連接井下無線標識傳感器的系統(tǒng)架設。

然后為需要進行人員跟蹤定位的下井人員佩帶一個JHWK無線標識卡，當下井人員進入井下以后，只要通過或接近放置在巷道內(nèi)的任何一個KWB-10無線標識傳感器，KWB-10無線標識傳感器便會馬上感應到信號，并上傳到中心站主機，這樣中心站主機的軟件就可判斷出具體信息（如：是誰，在哪個位置，具體時間），同時可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。

管理者可以根據(jù)大屏幕上或電腦上的分布示意圖查看某一區(qū)域，計算機即會把這一區(qū)域的人員情況統(tǒng)計并顯示出來。中心站主機會根據(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。

3         各設備主要技術指標

3.1      系統(tǒng)技術指標

ü        單線系統(tǒng)容量為42個無線標識傳感器，雙線系統(tǒng)容量為84個無線標識傳感器

ü        最大傳輸距離為20公里

ü        對跟蹤的無線標識卡數(shù)量沒有限制

3.2      KJJ-1200型數(shù)據(jù)通訊箱

KJJ-1200型數(shù)據(jù)通訊箱為礦用本安型數(shù)據(jù)通訊箱，工作時放在地面計算機旁，其主要功能為進行通訊信號的放大，起到增強通訊距離的作用，同時實現(xiàn)地面主機與井下KWB-10無線標識傳感器間的數(shù)據(jù)通訊并發(fā)送控制命令，一般一套系統(tǒng)配置一臺即可。

其防爆標志為ExdibI(150℃)。工作電壓為220V，最大耗電電流100mA。本安端工作電流18mA，短路電流30mA，最大電壓≦15V P-P。傳輸信號為基帶SDLC方式。與井下KWB-10無線標識傳感器聯(lián)絡的通訊電纜參數(shù)：①電纜型號：MHYVRP1×2×7/0.52 ②電纜分布電容：0.06nF/Km ③ 電纜分布電感：0.8mH/Km④電纜直流電阻：13.5Ω/Km。最大傳輸距離為20Km。工作條件要求為：環(huán)境溫度0℃－40℃，相對濕度75％，環(huán)境壓力80－106KPa。

3.3      BFDZ-2型多功能分站

BFDZ-2型多功能分站主要是用作為KWB-10無線標識傳感器提供電源，完全適用于含煤塵和瓦斯等爆炸型氣體環(huán)境中，防爆形式為礦用隔爆兼本質(zhì)安全型，防爆標志為ExdibI(150℃)。

使用條件：環(huán)境溫度0℃－40℃，相對濕度≦96％，環(huán)境壓力80－106Kpa；輸入電壓：～660V/380V，50HZ；輸出電路：三路本安1８V，每路可接兩臺標識傳感器；與KWB-10無線標識傳感器的連接電纜型號/規(guī)格：MHYVR1×2×7/0.52。

3.4      KWB-10型無線標識傳感器

KWB-10型煤礦用無線標識傳感器是一種射頻識別設備，專用于識別人員佩帶的無線標識卡，安裝于巷道中需要檢測人員的地點。

              KWB-10型煤礦用無線標識傳感器的最大特點就是可在較大的范圍內(nèi)同時快速、可靠的識別許多無線標識卡，并具有微功率、識別率高、高抗干擾性、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。而且結(jié)構設計合理、體積小巧，非常便于安裝和維護。

    主要技術指標：

ü        識別距離：10－30m可調(diào)

ü        識別速度：200公里/小時以內(nèi)

ü        防沖突性：可同時識別200張以內(nèi)無線標簽卡

ü        工作頻率：2.4GHz - 2.5GHz ISM微波段，125個頻道，頻道帶寬8MHz

ü        射頻功率：－20dBm – 0dBm可調(diào)，最大峰值功率1毫瓦

ü        接收靈敏度 ：－90dBm

ü        工作環(huán)境溫度：－40℃ - 60℃

ü        供電：18V DC

ü        最大工作電流：< 100mA

3.5      JHWK型煤礦用無線標識卡

JHWK型煤礦用無線標識卡是專用來被無線標識傳感器識別的電子標簽，由礦工下井時隨身佩帶。

它是一種有源射頻標識卡，采用本安電路設計。JHWK型煤礦用無線標識卡也采用秀派公司的SUPER-RFID技術。該產(chǎn)品最大特點是：多個標簽可在較大的范圍內(nèi)同時被識別，并具有無線微功率、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，同時體積小便于攜帶或安置。

主要指標：

ü        標準尺寸：60×35×6mm

ü        識別距離：30－50m可調(diào)

ü        工作頻率：2.4GHz - 2.5GHz ISM微波段，125個頻道，頻道帶寬8MHz

ü        射頻功率：小于-3dBm

ü        接收靈敏度 ：－90dBm

ü        工作環(huán)境溫度：－40℃ - 60℃

ü        工作電流：小于5uA

ü        ID號全球唯一

ü        電池一次性使用壽命5年以上

附件一、系統(tǒng)設計理念

1．系統(tǒng)設計原則
   1-1 實現(xiàn)井下坑道作業(yè)面工作人員進出的有效識別，使系統(tǒng)管理充分體現(xiàn)"  人性化、信息化和高度自動化"

1-2 為高級管理人員提供考勤作業(yè)、人員進出限制等多方面的信息查詢。
   1-3 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，保證搶險救災和安全救護工作的高效運作。
   1-4 安全事故發(fā)生后，通過本系統(tǒng)的移動識別裝置，可在事故現(xiàn)場10米范圍內(nèi)探測到是否有人存在，便于救護工作的及時展開。
   1-5 系統(tǒng)設計的安全性、可擴容性、易維護性和易操作性。

2. 系統(tǒng)設計依據(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)品通用技術要求》      

3. 系統(tǒng)設計特點
   （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)測點的時間、地點信息，并自動實現(xiàn)考勤作業(yè)的統(tǒng)計與管理。
   （2） 先進的通信系統(tǒng)。安裝在井下各通道的識別系統(tǒng)，實時向網(wǎng)絡服務器傳送相關人員通過的數(shù)據(jù)，整個過程無需人為干預。
   （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。

（4） 系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、可靠性設計。系統(tǒng)產(chǎn)品采用坑道壁掛式設計，無需在坑道進行現(xiàn)場施工，并保證系統(tǒng)在惡劣環(huán)境下24小時連續(xù)正常運轉(zhuǎn)；
   （5） 完善的異常情況（包括無效感應器、失效感應器進入）報警呼叫系統(tǒng)配置。
4. 系統(tǒng)設計方案
    本系統(tǒng)遵循"統(tǒng)一發(fā)感應器、統(tǒng)一裝備、統(tǒng)一管理"的原則，按準許上崗人員和班組實行"一人一感應器"制，該感應器可視為"上崗憑證"或"坑道準入證"。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)量的信號收發(fā)器，具體位置根據(jù)現(xiàn)場情況而定，以滿足輻射區(qū)域為準。
   （2） 煤礦生產(chǎn)單位向有關人員頒發(fā)并裝備感應器，感應器安裝在安全帽的合適位置。
   （3） 發(fā)感應器時將感應器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(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。
   （4） 安全生產(chǎn)部門對該感應器進行授權后即生效。授權范圍包括：該員工可以有資格進入作業(yè)面的坑道，感應器的時效、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裝有感應器的安全帽。當此人經(jīng)過坑道的識別監(jiān)測點時，立即被系統(tǒng)識別，并通過系統(tǒng)網(wǎng)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(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。如果感應的感應器號無效或進入限制通道，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)行相關安全工作管理程序。