矿井人员定位系统教学课件(51p)

1、煤矿井下安全避险“六大系统” 国家安全生产监督管理总局培训中心煤矿井下安全避险“六大系统”技术建设与完善管理培训班主讲 宁尚根全国煤矿生产能力高级核查员国家注册安全工程师、安全评价师中国矿业大学特聘安全教育培训客座教授国家煤炭工业协会培训中心特聘高级培训师国家安全生产监督管理总局培训中心特聘专家煤矿井下安全避险 “六大系统”之人员定位系统1，概述 煤矿安全普遍存在着以下隐患: 1）井上管理人员不能及时与井下工作人员进行即时通信, 2）不能实时掌握井下人员的分布及作业情况, 难以进行人员的精确定位。1.1 六大系统建设要求 2010年5月19-20日，国家安全监管总局、国家煤矿安监局在山西省潞安

2、矿业（集团）公司召开全国煤矿坚决遏制重特大事故、推广井下救生舱等避险设施现场会。国家安全监管总局副局长、国家煤矿安监局局长赵铁锤出席会议并讲话，并强调要推进煤矿井下救生舱等避险设施建设，建立完善煤矿监测监控、人员定位、紧急避险、压风自救、供水施救和通信联络系统等安全避险“六大系统”，提高煤矿安全保障能力。 1.2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和实践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2、系统的AQ标准定义煤矿井下作业人员管理系统 management system for the undergroun

3、d personnel in a coal mine 监测井下人员位置，具有携卡人员出/入井时刻、重点区域出/入时刻、限制区域出/入时刻、工作时间、井下和重点区域人员数量、井下人员活动路线等监测、显示、打印、储存、查询、报警、管理等功能。2、系统的AQ标准 定义主机 host 主要用来接收监测信号、报警判别、数据统计及处理、磁盘存储、显示、声光报警、人机对话、控制打印输出、与管理网络联接等。 传输接口 transmission interface 接收分站发送的信号，并送主机处理；接收主机信号、并送相应分站；控制分站的发送与接收，多路复用信号的调制与解调，并具有系统自检等功能。 2、系统的AQ

4、标准 定义位置监测分站 location monitoring substation 通过无线方式读取识别卡内用于人员识别的信息，并发送至地面传输接口。 识别卡 identification card 由下井人员携带，保存有约定格式的电子数据，当进入位置监测分站的识别范围时，将用于人员识别的数据发送给分站。 3、系统的通用技术介绍系统采用的无线通信技术： 1、射频识别技术 2、2.4G无线通讯技术3、2.4G直序扩频通讯技术3.1 射频识别技术射频识别技术：定义：RFID (射频识别)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, 它利用无线传输方式进行双向数据通信, 进而达到自动识

5、别并交换信息。3.1 射频识别技术组成：射频识别系统主要由Tag(标签)、读写器、天线等组成。 (1) 电子标签( T ag ) : 又称智能标签或称射频卡; (2) 读写器( Reader ) : 有时也被称为阅读器、通讯器或称为读出装置, 用以产生发射无线电射频信号并通过天线接收由电子标签反射回的无线电射频信号, 经处理后获取标签数据信息, 有时还可以写入标签信息的设备, 可设计为手持式或固定式; (3) 天线( Antenna) : 在标签和阅读器间传递射频信号。3.1 射频识别技术RFID 有以下特点: (1)操作简单方便, 可以实现高速移动目标的识别。 (2)无硬件接触, 避免了因机

6、械接触而产生的各种故障, 使用寿命长。 (3)射频识别卡完全密封, 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。 (4)对无线传输的数据都经过随机序列的加密, 并有完善、保密的通信协议。 (5)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。 (6)信号的穿透能力强(可穿透墙壁、路面、衣物、人等), 数据传输量小, 抗干扰能力强, 感应灵敏, 易于维护和操作。 3.2 2.4G无线通讯技术 煤矿井下使用的人员管理系统无线通讯频率采用最多的是2.4GHz。属于微波频段。 2.4GHz微波的主要特点是： 传播距离远 数据传输速率高 超功耗低 传播路径主要

7、为反射方式 存在多径效应 电波穿透力较差3.2 2.4G直序扩频技术 性能更优越的无线通讯技术： 2.4G直序扩频无线技术 采用直序扩频无线的技术： 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：使用于各种特殊应用3.2 2.4G直序扩频技术技术原理 直接序列扩频（DSSS）是直接利用具有高码率的扩频码系列采用各种调制方式在发端与扩展信号的频谱，而在收端，用相同的扩频码序去进行解码，把扩展宽的扩频信号还原成原始的信息 。 3.2 2.4G直序扩频技术 在发射信号前引入相应的伪随机扩频码的过程称为扩频处理；在接收时从信号中移去扩频码，恢复原始数据的

8、过程称为解扩。 3.2 2.4G直序扩频技术技术特点： （1）抗干扰性强 因为干扰信号不带有扩频因子，所以被过滤掉。只有包含括频因子的、有用的信号才能接收到。 （2）直扩通信速率高 直扩通信速率可达 2M，8M，11M。 （3）安全性好 没有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。 （4）抗多径干扰 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。 4、 人员管理系统网络结构 网络结构主要有三种： （1）总线式电缆独立组网结构 （2）总线式光纤专网组网结构 （3）工业以太环网组网结构4.1总线式电缆独立组网结构4.2

9、 总线式光纤专网组网结构4.3工业以太环网组网结构4.4 整体结构介绍 矿井人员管理系统能融合井下人员定位管理和矿井机车管理系统为一体，做到对下井工作人员及车辆的有效监测与科学管理。系统构成： 地面监控中心：包括监控主机，系统软件等 传输平台：包括数据接口，以太网交换机等 无线信号及数据采集设备 移动目标标识卡4.4 整体结构介绍地面监控中心 负责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、网络通讯等任务。 4.4 整体结构介绍矿井人员管理系统 完成人员信息编码采集、识别、编辑、远程数据联网上传、WEB发布等功能。 数据传输接口 数据传输接口是人

10、员管理系统井上的组成部分，与井下设备进行通讯。 4.4 整体结构介绍井下无线信号及数据采集设备 包括人员定位分站、动态目标识别器、人员标识卡、矿用电源箱等作为井下人员信息无线检测处理的基本单元。在井下主巷道、分支巷道和监测点等区域采用人员定位分站+矿用本安电源+动态目标识别器等连接方式监测井下人员的情况。4.4 整体结构介绍读卡分站 收集识别器的采集数据，上传至中心站，与中心站采用两芯电缆相连，与识别器采用四芯电缆相连。 隔爆兼本质安全型电源箱 隔爆兼本质安全型电源箱是为煤矿井下本质安全型设备提供本质安全电源，具有备用电源功能的稳压电源。4.4 整体结构介绍动态目标识别器 采用2.4G无线通讯

11、技术，抗干扰能力强人员标识卡 ：采用DSSS直序扩频通讯方式，抗干扰能力、抗多径效应能力强 具备双向呼叫功能4.5 主流系统技术指标系统技术指标最大位移速度：120km/h(30m/s)最大并发识别数量：200漏读率：10-6 误码率: 10-8 传输距离：分站至接口20km 本安供电距离： 2km监控系统容量：识别卡数量60000张最大巡检周期： 25s（总线式）； 2s （以太网）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 画面相应时间：调出整幅画面85%的响应时间2 s 双击切换时间： 即时切换供电时间：备用电源 8h 标识卡电池寿命：可更换一般6个月 不可更换13

12、年5、系统功能介绍AQ标准规定功能要求系统应具有位置监测功能系统应具有管理功能系统应具有存储、报警、显示、打印、查询等功能。 5、系统功能介绍系统实现功能：监测功能管理功能存储查询功能显示打印功能人机对话功能自诊断功能网络通讯监测功能系统应具有携卡人员出/入井时刻、出/入重点区域时刻、出/入限制区域时刻等监测。系统应具有识卡人员出/入巷道分支方向等功能。系统应具有对乘坐电机车等各种运输工具的携卡人员进行准确识别。系统应具有识别多个同时进入识别区域的识别卡。系统应具有识别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。管理功能 系统应具有携卡人员下井总数、出/入井时刻、下井工作时间等显示、

13、打印、查询等功能，并具有超时人员总数及人员、超员人员总数人员报警、显示、打印、查询等功能。存储查询功能系统应具有存储功能。系统应具有查询功能。系统应具有防止修改实时数据和历史数据等存储内容功能 。系统应具有数据备份功能 。分站应具有数据存储功能。当系统通信中断时，分站存储识别卡卡号和时刻；系统通信正常时，上传至中心站。显示打印功能系统应具有汉字显示和提示功能。系统应具有列表显示功能。 系统应具有模拟动画显示功能。 系统应具有系统设备布置图显示功能。 系统应具有汉字报表、初始化参数召唤打印功能。（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

14、人员、限制区域报警人员总数及人员、特种作业人员工作异常报警总数及人员、领导干部每月下井总数及时间统计等。)人机对话功能系统应具有人机对话功能,以便于系统生成、参数修改、功能调用、图形编辑等。系统应具有操作权限管理功能,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。自诊断功能 系统应具有自诊断功能。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。网络通讯 系统具有网络接口、将有关信息上传至各级主管部门。6、系统的建设 前面已经提到系统主要分三大部分，因此系统建设也

15、包含三大块： （1）、中心站建设 （2）、传输平台建设 （3）、井下监测部分建设6.1 中心站建设 中心站主要包括监控主机和数据接口。在安装过程中需要注意的是给主机提供不间断电源、电源防雷和信号防雷。 机房中设备安装必须符合煤矿安全规程的要求。6.2 传输平台建设传输平台建设有三种方式： 总线式电缆独立网络建设这种网络的全部线缆都是电缆，一般情况主干用两芯，支干用四芯，在建设时候，应注意电缆敷设和电缆续接方面的要求，一定要符合煤矿安全规程的要求，最重要的是信号电缆不应与动力电缆在同一煤壁挂，以防信号干扰，导致数据上传错误。6.2 传输平台建设总线式光纤专网建设此网络井下和地面通信采用光纤传输方

16、式，其余网络采用电缆传输，在建设网络时候需要注意光缆敷设的要求和井下光端机的放置要求，必须严格按照煤矿安全规程施工。6.3 井下监测部分建设工业以太环网建设工业以太环网是井下和地面采用交换机进行通讯，只要在有交换机的地方，系统分站就能直接接入网络中和地面 中心站通信，此网络建设过程中主要涉及井下光缆的敷设、环网交换机的选位，通过合理的选位使整个矿井网络具有更加清晰地井下架构，在其他系统也接入环网的情况下，高质量信息化矿井就应运而生。6.3 井下监测部分建设 井下监测部分主要包括定位分站、分站电源和识别器。 定位分站定位分站要选择何理的位置，最好在离主网比较近的位置，并且使其下带的识别器线缆敷设

17、方便。定位分站选点必须取电方便。定位分站选点应尽量避免漏水和易塌方的地点。定位分站选点最重要的还是必须符合煤矿安全规程的要求。6.3 井下监测部分建设分站电源分站电源主要重用是为分站提供直流电源，并且在断电后提供两小时的供电，因此它肯定是在分站旁边，它的选位和分站是相差无几的，另外必须注意的是它需要接地，以免漏电事故发生。6.3 井下监测部分建设识别器识别器布置需遵循各个人员出入井口、重点区域出/入口、限制区域等地点应设置识别器，并能满足监测携卡人员出/入井、出/入重点区域、出/入限制区域的要求。7、系统应用情况 当前, 国内煤炭行业在井下工作人员管理方面, 出现了大量不同型号的人员定位系统,

18、 对煤矿的安全生产和人员管理发挥了积极作用，虽然煤矿对其作用都给予肯定评价，但是并不代表其十分完善，它也有缺点需要解决。8、系统现有问题及解决方案漏卡问题情况描述：人员定位系统时有发生识别器漏读下井人员情况的，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，导致识别卡在传输信号时发生了干扰问题（如多径干扰），在传输到识别器时，导致其不能识别传来信号，导致漏卡。解决方案：1）增加识别器布置数量实现冗余补漏 2）采用双频卡，确保准确识别 3）采用直序扩频技术减少多径干扰8、系统现有问题及解决方案定位不准确问题情况描述：煤矿在查询井下人员时候，会发生需查找人员不在此区域的问题。原因

19、分析：产生这种情况的原因是识别器覆盖范围太广，有可能此人已经离开此区域但还未进入下一区域。解决发案：增加识别器布点的数量8、系统现有问题及解决方案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：产生此问题的主要原因就是一人持多卡下井，导致井下人员统计不准确。解决方案：建立具有唯一性检测的井口检卡系统，如：虹膜、脸型辅助检卡和采用有源和无源双频卡等方式9、总结 矿井人员定位系统的开发和应用，无疑给矿井的安全生产和各类事故的处理带来极大的方便。由其在考勤，实时统计区域人数，人员行走路线查询等功能上位煤矿带来了方便，为安全带了保证。相信在煤矿的安全生产中，矿井

20、人员定位系统会发挥出更卓著的成效！1、这世上，没有谁活得比谁容易，只是有人在呼天抢地，有人在默默努力。2、当热诚变成习惯，恐惧和忧虑即无处容身。缺乏热诚的人也没有明确的目标。热诚使想象的轮子转动。一个人缺乏热诚就象汽车没有汽油。善于安排玩乐和工作，两者保持热诚，就是最快乐的人。热诚使平凡的话题变得生动。3、起点低怕什么，大不了加倍努力。人生就像一场马拉松比赛，拼的不是起点，而是坚持的耐力和成长的速度。只要努力不止，进步也会不止。4、如果你不相信努力和时光，那么时光第一个就会辜负你。不要去否定你的过去，也不要用你的过去牵扯你的未来。不是因为有希望才去努力，而是努力了，才能看到希望。5、人生每天都

21、要笑，生活的下一秒发生什么，我们谁也不知道。所以，放下心里的纠结，放下脑中的烦恼，放下生活的不愉快，活在当下。人生喜怒哀乐，百般形态，不如在心里全部淡然处之，轻轻一笑，让心更自在，生命更恒久。积极者相信只有推动自己才能推动世界，只要推动自己就能推动世界。6、人性本善，纯如清溪流水凝露莹烁。欲望与情绪如风沙袭扰，把原本如天空旷蔚蓝的心蒙蔽。但我知道，每个人的心灵深处，不管乌云密布还是阴淤苍茫，但依然有一道彩虹，亮丽于心中某处。7、每个人的心里，都藏着一个了不起的自己，只要你不颓废，不消极，一直悄悄酝酿着乐观，培养着豁达，坚持着善良，只要在路上，就没有到达不了的远方！8、不要活在别人眼中，更不要活

22、在别人嘴中。世界不会因为你的抱怨不满而为你改变，你能做到的只有改变你自己！9、欲戴王冠，必承其重。哪有什么好命天赐，不都是一路披荆斩棘才换来的。10、放手如拔牙。牙被拔掉的那一刻，你会觉得解脱。但舌头总会不由自主地往那个空空的牙洞里舔，一天数次。不痛了不代表你能完全无视，留下的那个空缺永远都在，偶尔甚至会异常挂念。适应是需要时间的，但牙总是要拔，因为太痛，所以终归还是要放手，随它去。11、这个世界其实很公平，你想要比别人强，你就必须去做别人不想做的事，你想要过更好的生活，你就必须去承受更多的困难，承受别人不能承受的压力。12、逆境给人宝贵的磨炼机会。只有经得起环境考验的人，才能算是真正的强者。

23、自古以来的伟人，大多是抱着不屈不挠的精神，从逆境中挣扎奋斗过来的。13、不同的人生，有不同的幸福。去发现你所拥有幸运，少抱怨上苍的不公，把握属于自己的幸福。你，我，我们大家都可以经历幸福的人生。14、给自己一份坚强，擦干眼泪；给自己一份自信，不卑不亢；给自己一份洒脱，悠然前行。轻轻品，静静藏。为了看阳光，我来到这世上；为了与阳光同行，我笑对忧伤。15、总不能流血就喊痛，怕黑就开灯，想念就联系，疲惫就放空，被孤立就讨好，脆弱就想家，不要被现在而蒙蔽双眼，终究是要长大，最漆黑的那段路终要自己走完。16、在路上，我们生命得到了肯定，一路上，我们有失败也有成功，有泪水也有感动，有曲折也有坦途，有机遇也

24、有梦想。一路走来，我们熟悉了陌生的世界，我们熟悉了陌生的面孔，遇人无数，匆匆又匆匆，有些成了我们忘不掉的背影，有些成了我们一生的风景。我笑，便面如春花，定是能感动人的，任他是谁。17、努力是一种生活态度，与年龄无关。所以，无论什么时候，千万不可放纵自己，给自己找懒散和拖延的借口，对自己严格一点儿，时间长了，努力便成为一种心理习惯，一种生活方式！18、自己想要的东西，要么奋力直追，要么干脆放弃。别总是逢人就喋喋不休的表决心或者哀怨不断，做别人茶余饭后的笑点。19、即使不能像依米花那样画上完美的感叹号，但我们可以歌咏最感人的诗篇；即使不能阻挡暴风雨的肆虐，但我们可以左右自己的心情；即使无法预料失败

25、的打击，但我们可以把它当作成功的一个个驿站。20、能力配不上野心，是所有烦扰的根源。这个世界是公平的，你要想得到，就得学会付出和坚持。每个人都是通过自己的努力，去决定生活的样子。1、许多人企求着生活的完美结局，殊不知美根本不在结局，而在于追求的过程。2、慢慢的才知道：坚持未必就是胜利，放弃未必就是认输，。给自己一个迂回的空间，学会思索，学会等待，学会调整。人生没有假设，当下即是全部。背不动的，放下了；伤不起的，看淡了；想不通的，不想了；恨不过的，抚平了。3、在比夜更深的地方，一定有比夜更黑的眼睛。4、一切伟大的行动和思想，都有一个微不足道的开始。5、从来不跌倒不算光彩，每次跌倒后能再站起来，才是最大的荣耀。6、这个世界到处充满着不公平，我们能做的不仅仅是接受，还要试着做一些反抗。7、一个最困苦、最卑贱、最为命运所屈辱的人，只要还抱有希望，便无所怨惧。8、有些人，因为陪你走的时间长了，你便淡然了，其实是他们给你撑起了生命的天空；有些