井下人员定位系统与通信联络系统课件

井下人员定位系统与通信联络系统1引言2井下人员定位系统3矿井通信联络系统1引言《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知（国发[2010]23号）》要求煤矿和非煤矿山要安装监测监控系统井下人员定位系统紧急避险系统压风自救系统供水施救系统通信联络系统等技术装备“系统可靠、设施完善、管理到位、运转有效”煤矿井下安全避险“六大系统”中的两个系统井下人员定位系统和矿井通信联络系统。1、系统基本组成结构2、工作原理3、系统作用和功能4、系统装备要求5、相关技术

井下电气设备特殊性：煤矿井下具有瓦斯等易燃易爆气体和煤尘，因此，煤矿用井下人员定位系统和矿井通信联络系统，有电气防爆等特殊要求，应优先采用本质安全型。什么是本质安全电器本质安全型电器设备的特征是其全部电路均为本质安全电路，即在正常工作或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃规定的爆炸性混合物的电路。也就是说该类电器不是靠外壳防爆和充填物防爆，而是其电路在正常使用或出现故障时产生的电火花或热效应的能量小于0.28（B级防爆）,即瓦斯浓度为8.5%（最易爆炸的浓度）最小点燃能量。2井下人员定位系统《国家安全生产监督管理总局国家煤矿安全监察局关于建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知（安监总煤装[2010]146号）》要求建设完善煤矿井下人员定位系统。发挥井下人员定位系统在定员管理和应急救援工作中的作用。煤矿井下人员定位系统又称煤矿井下人员位置监测系统和煤矿井下作业人员管理系统。2.1系统功能煤矿井下人员定位系统具有人员位置、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、存储、查询、异常报警、路径跟踪、管理等功能。(位置监测和管理功能）监测数据种类：人员位置、出入时间、人员数量。系统采集的数据是人员编码、位置编码和时间。2.1系统采用的技术及特点煤矿井下是一个特殊而又恶劣的环境，无线电信号传输衰减大、信号不能覆盖煤矿井下巷道、有甲烷等易燃易爆气体。因此，不能用于煤矿井下。目前煤矿井下人员定位系统主要采用（射频识别）技术，该技术分为主动式和被动式两种。被动式：无源识别卡，识别距离近，单向主动式：有源识别卡，识别距离远，双向部分人员定位系统还采用漏泄电缆、（无线高保真）、（紫峰）等技术，除具有人员位置监测功能外，还具有单向或双向紧急呼叫等功能。和，二者主要业务都在2.4g频段展开，都使用直接序列扩频，所以共存的话，是有冲突的，鉴于目前如此盛行，所以以后的普及还是有一定困难程度的。不过，如果趋势如此的话，相信会抛弃2.4g，转战5g或其他频段，避让的。2.2系统组成及工作原理煤矿井下人员定位系统一般由识别卡、位置监测分站、电源箱（可与分站一体化）、传输接口、主机（含显示器）、系统软件、服务器、打印机、大屏幕、电源、远程终端、网络接口、电缆和接线盒等组成，其结构如图4所示。矿务局（集团公司）服务器电视墙或投影用户重点产煤县、市打印机打印机主机主机交换机防火墙传输接口分站识别卡识别卡分站识别卡识别卡用户服务器路由器图4煤煤矿矿井井下下人人员员定定位位系系统统图4-1煤煤矿矿井井下下人人员员定定位位系系统统人员员定定位位算算法法定位位有有很很多多种种方方法法，，比比如如测测信信号号强强度度()，，信信号号角角度度()，，相相位位()，，时时间间()和和时时间间差差()。。现在在常常用用的的是是信信号号强强度度()检检测测，，因因为为适适用用范范围围广广，，检检测测你你所所接接受受到到的的许许多多接接入入点点()的的信信号号强强度度，，根根据据信信号号强强度度确确定定位位置置。。这这种种方方法法精精度度很很低低，，而而且且应应用用时时会会有有严严重重的的逻逻辑辑错错误误。。现现在在有有通通过过事事先先测测好好的的信信号号强强度度地地图图()来来辅辅助助定定位位，，能能够够提提高高精精度度。。另另外外也也可可以以由由其其他他信信号号比比如如，，，，3G，，蓝蓝牙牙，，红红外外，，等等等等很很多多种种信信号号来来辅辅助助定定位位。。图4-2280煤矿井下下人员定位位系统图4-3石石开网络科技技煤矿井下人人员定位系统统识别卡由下井井人员携带，，保存有约定定格式的电子子数据，当进进入位置监测测分站的识别别范围时，将将用于人员识识别的数据发发送给分站。。位置监测分站站（定位分站站）通过无线线方式读取识识别卡内用于于人员识别的的信息，并发发送至地面传传输接口。电源箱将交流流电网电源转转换为系统所所需的本质安安全型直流电电源，并具有有维持电网停停电后正常供供电不小于2小时的蓄电电池。传输接口接收收分站发送的的信号，并送送主机处理；；接收主机信信号、并送相相应分站；控控制分站的发发送与接收，，多路复用信信号的调制与与解调，并具具有系统自检检等功能。主机主要用来来接收监测信信号、报警判判别、数据统统计及处理、、磁盘存储、、显示、声光光报警、人机机对话、控制制打印输出、、与管理网络络联接等。2.3系系统技术指标标（1）识别区区域。系统能能正确识别识识别卡的无线线覆盖区域。。（2）并发识识别数量。携携卡人员以最最大位移速度度同时通过识识别区时，系系统能正确识识别的最大数数量，不小于于80。（3）最大位位移速度。识识别卡能被系系统正确识别别的最大移动动速度，不小小于5。（4）漏读率率。携卡人员员以最大位移移速度和最大大并发数量通通过识别区时时，系统漏读读和误读的最最大数量与通通过识别区的的识别卡总数数的比值，不不大于10-4。（5）识别卡卡电池寿命及及工作时间。。不可更换电电池的识别卡卡的电池寿命命应不小于2年。可更换换电池的识别别卡的电池寿寿命应不小于于6个月。采采用可充电电电池的识别卡卡，每次充电电应能保证识识别卡连续工工作时间不小小于7d。（6）最大传传输距离。识识别卡与分站站之间的无线线传输距离不不小于10m；分站到传传输接口之间间应不小于10。（7）最大监监控容量。系系统允许接入入的分站数量量宜在8、16、32、、64、128中选取，，被中继设备备分隔成多多段的系统，，每段允许接接入的分站数数量同上。识识别卡数量不不小于8000个。（8）最大巡巡检周期。系系统最大巡检检周期应不大大于30s。。（9）存储时时间。系统中中心主机应对对人员位置、、携卡人员出出入井时刻、、重点区域出出入时刻、限限制区域出入入时刻、工作作时间、井下下和重点区域域人员数量、、人员信息等等记录。保存存3月以上。。当主机发生生故障时，丢丢失上述信息息的时间长度度应不大于5。分站存储储数据时间应应不小于2h。（10）双机机切换时间。。从工作主机机故障到备用用主机投入正正常工作时间间应不大于5。2.4系系统作用煤矿井下人员员定位系统在在遏制超定员员生产、事故故应急救援、、领导下井带带班管理、特特种作业人员员管理、井下下作业人员考考勤等方面发发挥着重要作作用。（1）遏制超超定员生产。。通过监控入入井人数，进进入采区、采采煤工作面、、掘进工作面面等重点区域域人数，遏制制超定员生产产。（2）防止人人员进入危险险区域。通过过对进入盲巷巷、采空区等等危险区域人人员监控，及及时发现误入入危险区域人人员，防止发发生窒息等伤伤亡事故。（3）及时发发现未按时升升井人员。通通过对人员出出/入时刻监监测，可及时时发现超时作作业和未升井井人员，以便便及时采取措措施，防止发发生意外。（4）加强特特种作业人员员管理。通过过对瓦斯检查查员等特种作作业人员巡检检路径及到达达时间监测，，及时掌握检检查员等特种种作业人员是是否按规定的的时间和线路路巡检。（5）加强干干部带班管理理。通过对带带班干部出入入井及路径监监测，及时掌掌握干部下井井带班情况，，加强干部下下井带班管理理。（6）煤矿井井下作业人员员考勤管理。。通过对入井井作业人员，，出/入井和和路径监测，，及时掌握入入井工作人员员是否按规定定出/入井，，是否按规定定到达指定作作业地点等。。（7）应急救救援与事故调调查技术支持持。通过系统统可及时了解解事故时入井井人员总数、、分布区域、、人员的基本本情况的等。。若事事故故时时，，系系统统不不被被完完全全破破坏坏，，还还可可在在事事故故后后2小小时时内内（（系系统统有有2小小时时备备用用电电源源）），，掌掌握握被被困困人人员员的的流流动动情情况况。。在事故后后7天内内（识别别卡电池池至少工工作7天天），若若识别卡卡不被破破坏，可可通过手手持设备备测定被被困人员员和尸体体大致位位置，以以便及时时搜救和和清理。。（8）持持证上岗岗管理。。通过设设置在人人员出入入井口的的人脸、、虹膜等等检测装装置，检检测入井井人员特特征，与与上岗培培训、人人脸、虹虹膜数据据库资料料对比，，没有取取得上岗岗证的人人员不允允许下井井，特殊殊情况（（如上级级检查等等）需经经有关领领导批准准，并存存储纪录录。（9）具具有紧急急呼叫功功能的系系统，调调度室可可以通过过系统通通知携卡卡人员撤撤离危险险区域，，携卡人人员可以以通过预预先规定定的紧急急按钮向向调度室室报告险险情。1.特定定的人员员进行井井下跟踪踪双击当前前位置可可以调出出员工马马亚军的的活动轨轨迹灰色的是是昨天的的活动轨轨迹蓝色的是是当天的的活动轨轨迹2.轨迹迹再现选择一个职工后，程序将以图片的形式再现员工经过的过程。如下图3.井下下员工查查询目前在井井下作业业的所有有职工鼠标停在在表格中中的“在在此停留留”字段段上将显显示下边边的图片片4.员工工分布查查询5.超时时员工查查询单击此处处可以调调出当前前选中职职工的活活动轨迹迹(如下下图)2.5相相关关标准有关煤矿矿井下人人员定位位系统安安装、使使用、维维护与管管理的标标准有《《1048-2007煤矿井井下作业业人员管管理系统统使用与与管理规规范》。。有关煤矿矿井下人人员定位位系统生生产、设设计、测测试与检检验的标标准有:《6210-2007煤矿矿井下作作业人员员管理系系统通用用技术条条件》《1004-2006煤矿安安全生产产监控系系统通用用技术条条件》《1005-2006矿用分分站》《1007-2006矿用信信息传输输接口》》《1008-2006煤矿安安全生产产监控系系统软件件通用技技术要求求》《1081-2008矿用网网络交换换机》《1078-2008矿用本本质安全全输出直直流电源源》《772-1998煤煤矿监控控系统性性能测试试方法》》《899-2000矿矿用信息息传输装装置》等等。2.6系系统统装备（1）各各个人员员出入井井口、采采掘工作作面等重重点区域域出/入入口、盲盲巷等限限制区域域等地点点应设置置分站，，并能满满足监测测携卡人人员出/入井、、出/入入采掘工工作面等等重点区区域、出出/入盲盲巷等限限制区域域的要求求。基于的煤煤矿井下下人员位位置监测测系统，，宜设置置2台以以上分站站或天线线，以便便判别携携卡人员员的运动动方向。。（2）巷巷道分支支处应设设置分站站，并能能满足监监测携卡卡人员出出/入方方向的要要求。巷道分支支的各个个巷道应应设置分分站或天天线，以以便判别别携卡人人员的运运动方向向。（3）下下井人员员应携带带识别卡卡。识别别卡严禁禁擅自拆拆开。（4））工作作不正正常的的识别别卡严严禁使使用。。性能能完好好的识识别卡卡总数数，至至少比比经常常下井井人员员的总总数多多10%。。不固固定专专人使使用的的识别别卡，，性能能完好好的识识别卡卡总数数至少少比每每班最最多下下井人人数多多10%。。（5））矿调调度室室应设设置显显示设设备，，显示示井下下人员员位置置等。。（6））各个个人员员出入入井口口应设设置检检测识识别卡卡工作作是否否正常常和唯唯一性性检测测的装装置，，并提提示携携卡人人员本本人及及有关关人员员。识别卡卡工作作正常常和唯唯一性性检测测可以以采用用机器器与人人工配配合的的方法法，也也可采采用虹虹膜、、人脸脸等自自动检检测方方法。。煤矿井井下人人员位位置监监测系系统识识别卡卡正常常工作作和下下井人人员每每人一一张卡卡，且且仅携携带表表明自自己身身份的的卡，，是遏遏制超超能力力生产产、加加强煤煤矿井井下作作业人人员管管理、、为应应急救救援提提供技技术支支持的的必要要条件件。（7））分站站应设设置在在便于于读卡卡、观观察、、调试试、检检验、、围岩岩稳定定、支支护良良好、、无淋淋水、、无杂杂物的的位置置。（8））设备备使用用前，，应按按产品品使用用说明明书的的要求求调试试设备备，并并在地地面通通电运运行24h，合合格后后方可可使用用。（9））设备备发生生故障障时，，应及及时处处理，，在故故障期期间应应采用用人工工监测测，并并填写写故障障登记记表。。（10））入入井井电电缆缆的的入入井井口口处处应应具具有有防防雷雷措措施施。。（11））设设备备发发生生故故障障时时，，应应及及时时处处理理，，在在故故障障期期间间应应采采用用人人工工监监测测，，并并填填写写故故障障登登记记表表。。（12））系系统统运运行行应应建建立立设设备备、、仪仪表表台台账账，，设设备备故故障障登登记记表表，，检检修修记记录录，，巡巡检检记记录录，，中中心心站站运运行行日日志志，，监监测测日日（（班班））报报表表，，设设备备使使用用情情况况月月报报表表。。3矿矿井井通通信信联联络络系系统统《国国家家安安全全生生产产监监督督管管理理总总局局国国家家煤煤矿矿安安全全监监察察局局关关于于建建设设完完善善煤煤矿矿井井下下安安全全避避险险““六六大大系系统统””的的通通知知（（安安监监总总煤煤装装[2010]146号号））》》要要求求煤煤矿矿要要按按照照在在灾灾变变期期间间能能够够通通知知人人员员撤撤离离和和实实现现与与避避险险人人员员通通话话的的要要求求，，进进一一步步建建设设完完善善矿矿井井通通信信联联络络系系统统。。矿井井通通信信联联络络系系统统又又称称矿矿井井通通信信系系统统，，是是煤煤矿矿安安全全生生产产调调度度、、安安全全避避险险和和应应急急救救援援的的重重要要工工具具。。3.1特特点点煤矿矿井井下下是是一一个个特特殊殊的的工工作作环环境境，，因因此此矿矿井井通通信信系系统统不不同同于于一一般般地地面面通通信信系系统统，，具具有有如如下下特特点点：：（1））电电气气防防爆爆；；（2））传传输输衰衰耗耗大大；；（3））设设备备体体积积小小；；（4））发发射射功功率率小小；；（5））抗抗干干扰扰能能力力强强；；（6））防防护护性性能能好好；；（7）电电源电压压波动适适应能力力强；（8）抗抗故障能能力强；；（9）服服务半径径大；（10））信道容容量大；；（11））移动速速度慢。。3.2分分类矿井通信信系统包包括:(1)矿矿用调度度通信系系统；(2)矿矿井广播播通信系系统；(3)矿矿井移动动通信系系统；(4)矿矿井救灾灾通信系系统等。。3.3矿矿用用调度通通信系统统矿用调度度通信系系统一般般由矿用用本质安安全型防防爆调度度电话、、矿用程程控调度度交换机机（含安安全栅））、调度度台、电电源、电电缆等组组成，如如图1所所示。矿用本质质安全型型防爆调调度电话话实现声声音信号号与电信信号转换换，同时时具有来来电提示示、拨号号等功能能。程控调度度交换机机控制和和管理整整个系统统，具有有交换、、接续、、控制和和管理功功能。…矿用程控调度交换机

调度台广播控制设备矿用本安电话防爆广播设备防爆广播设备矿用本安电话矿用本安电话录音设备防爆显示屏防爆显示屏………图1矿矿用调度度通信系系统和矿矿井广播播通信系系统调度台具具有通话话、呼叫叫、强插插、强拆拆、来电电声光提提示、录录音等功功能。矿用调度度通信系系统不需需要煤矿矿井下供供电，因因此，系系统抗灾灾变能力力强。当井下发发生瓦斯斯超限停停电或故故障停电电等，不不会影响响系统正正常工作作。当发生顶顶板冒落落、水灾灾、瓦斯斯爆炸等等事故时时，只要要电话和和电缆不不被破坏坏，就可可与地面面通信联联络。矿用调度度通信系系统抗灾灾变能力力优于其其他矿井井通信系系统。3.4矿矿井井广播通通信系统统矿井广播播通信系系统一般般由地面面广播录录音及控控制设备备、井下下防爆广广播设备备、防爆爆显示屏屏、电缆缆等组成成，如图图1所示示。地面广播播录音及及控制设设备具有有广播、、录音、、控制等等功能，，一般由由矿用程程控调度度交换机机和调度度台承担担。防爆广播播设备将将电信号号转换为为大功率率声音信信号，及及时广播播事故地地点、类类别、逃逃生路线线等。防爆显示示屏显示示事故地地点、类类别、逃逃生路线线等信息息。3.5矿矿井井移动通通信系统统矿井移动动通信系系统一般般由矿用用本质安安全型防防爆手机机、矿用用防爆基基站、系系统控制制器、调调度台、、电源、、电缆（（或光缆缆）等组组成，如如图2所所示。系统控制制器移动…基站基站调度台…基站……………图2矿矿井移动动通信系系统台移动台移动台移动台移动台移动台矿用本质质安全型型防爆手手机实现现声音信信号与无无线电信信号转换换，具有有通话、、来电提提示、拨拨号、短短信等功功能，部部分本安安防爆手手机还具具有图像像功能。。矿用防爆爆基站实实现有线线/无线线转换、、并具有有一定的的交换、、接续、、控制和和管理功功能。系统控制制器控制制管理整整个矿井井移动通通信系统统的设备备，具有有交换、、接续、、控制和和管理等等功能。。调度台具具有通话话、呼叫叫、强插插、强拆拆、广播播、来电电声光提提示等功功能。矿用防防爆基基站和和防爆爆电源源设置置在井井下，，矿用用本质质安全全型防防爆手手机主主要用用于井井下。。当井下下发生生瓦斯斯超限限停电电或故故障停停电等等，会会影响响系统统正常常工作作。因此，，严禁禁矿井井移动动通信信系统统替代代矿用用调度度通信信系统统。3.6矿矿井井救灾灾通信信系统统矿井救救灾通通信系系统一一般由由矿用用本质质安全全型防防爆移移动台台、矿矿用防防爆基基站（（含话话机））、矿矿用防防爆基基站电电源（（可与与基站站一体体化））、地地面基基站通通信终终端、、电缆缆（或或光缆缆）等等组成成，如如图3所示示。矿用本本质安安全型型防爆爆移动动台实实现声声音信信号与与无线线电信信号转转换，，具有有通话话、呼呼叫、、来电电提示示等功功能。。地面基基站通通信终终端防爆基基站移动台移动台移动台矿用防防爆基基站实实现有有线/无线线转换换、具具有交交换、、接续续、控控制、、管理理、通通话、、呼叫叫、来来电提提示等等功能能。地面基基站通通信终终端具具有通通话、、呼叫叫、来来电提提示等等功能能。图3矿矿井救救灾通通信系系统3.7矿矿用用电话话通信信系统统矿用电电话通通信系系统一一般由由矿用用本质质安全全型防防爆电电话、、矿用用防爆爆交换换机、、矿用用防爆爆电源源（一一般有有维持持系统统工作作2小小时的的备用用电源源，可可与矿矿用防防爆交交换机机一体体化））、调调度台台、地地面普普通交交换机机、光光缆等等组成成。调度台台和地地面普普通交交换机机设置置在地地面。。矿用本本质安安全型型防爆爆电话话和矿矿用防防爆交交换机机设置置在井井下。。当井井下发发生瓦瓦斯超超限停停电或或故障障停电电等，，会影影响系系统正正常工工作。。因此，严禁禁用矿用电电话通信系系统替代矿矿用调度通通信系统。。3.8系系统作用矿井通信系系统的作用用是：（1）煤矿矿井下作业业人员可通通过通信系系统汇报安安全生产隐隐患、事故故情况、人人员情况等等，并请求求救援等。。（2）调度度室值班人人员及领导导通过通信信系统通知知井下作业业人员撤人人、逃生路路线等。（3）日常常生产调度度通信联络络等。（4）矿井井救灾通信信系统主要要用于灾后后救援。3.9救救援案例例2007年年7月29日河南省省陕县支建建煤矿发生生透水事故故，共有69人被困困。被困人员通通过电话及及时将被困困人数、位位置和状况况向地面汇汇报，为救救援提供了了准确信息息，缩短了了救援时间间。同时通过该该电话安抚抚被困人员员，增强了了被困人员员生还信心心。最终被困69人成功功获救。3.10现现存问问题矿井通信系系统是煤矿矿安全生产产、紧急避避险、应急急救援的重重要工具。。但部分煤矿矿没有按照照《煤矿安安全规程》》等有关要要求，装备备矿井通信信系统；矿用本质安安全型防爆爆电话装备备数量和地地点均不符符合《煤矿矿安全规程程》等有关关要求；许多煤矿没没有装备防防爆语音广广播设备。。3.11技技术及及装备要求求煤矿应安装装有线调度度电话系统统。井下电电话机应是是本质安全全型。宜安安装应急广广播系统和和无线通信信系统，安安装的无线线通信系统统应与调度度电话互联联互通。矿矿山救护队队应装备矿矿井救灾通通信系统。。（1）矿井井通信系统统应符合有有关标准要要求，取得得矿用产品品安全标志志准用证和和防爆合格格证。（2）用于于煤矿井下下的通信设设备必须是是防爆型电电气设备，，在电缆和和光缆上传传输的信号号必须是本本质安全型型信号。用用于煤矿井井下的电话话必须是矿矿用本质安安全型防爆爆电话。（3）煤矿矿必须装备备矿用调度度通信系统统。用于煤矿井井下的调度度电话必须须是矿用本本质安全型型防爆电话话。调度电话应应直接连接接设置在地地面的本质质安全型调调度交换机机（含安全全栅），并并由调度交交换机远程程供电。为防止煤矿矿井下因事事故停电，，影响系统统正常工作作，严禁调调度电话由由井下就地地供电，或或经有源中中继器接调调度交换机机。调度电话至至调度交换换机应采用用矿用电缆缆连接。调度电话至至调度交换换机的无中中继通信距距离应不小小于10。。（4）矿井井地面变电电所、地面面通风机房房、主副井井绞车房、、压风机房房、井下主主要水泵房房、井下中中央变电所所、井底车车场、运输输调度室、、采区变电电所、上下下山绞车房房、水泵房房、带式输输送机集中中控制硐室室等主要机机电设备硐硐室、采掘掘工作面、、突出煤层层采掘工作作面附近、、爆破时撤撤离人员集集中地点、、采区和水水平最高点点、井下避避难硐室（（或救生舱舱）等必须须设有直通通矿调度室室的调度电电话。（5））积积极极推推广广应应用用矿矿井井广广播播通通信信系系统统，，当当发发生生险险情情时时，，及及时时通通知知井井下下人人员员撤撤离离。。用于于煤煤矿矿井井下下的的通通信信设设备备必必须须是是防