人员定位及无线通讯系统方案设计1

PAGE某铁矿井下安全避险“六大系统”人员定位及无线通讯系统工程方案设计某设计研究院2015.2目录TOC\o"1-3"\h\u240681工程概况 1208601.1工程名称 199521.2工程概况 115352方案设计 1160462.1设计依据 1303822.2基本原则 2153492.3方案概述 2107493系统组成 4218164系统功能 599205人员定位系统功能 5243076无线通讯系统功能 6319117系统网络及设备 7108997.1系统网络及设备 7158507.2主要设备描述 8220178主要设备布置 12233198.1布置设计原则 12227158.2井下人员识别卡设置 1367308.3井下系统网络设置 13

1工程概况1.1工程名称某铁矿井下安全避险“六大系统”人员定位及无线通讯系统工程。1.2工程概况某铁矿井下设有100米分段、120米分段、130米分段、140米中段、150米中段及采区斜坡道，为了准确的监控井下人员数量及其各个区域人员的动态分布情况，准确统计矿工入井、升井时间，实现井下作业安全生产的管理，出入井人员除在地表井口登记外，设置井下人员定位系统进行人员监控。根据《金属非金属地下矿山人员定位系统建设规范》AQ2032-2001和《金属非金属地下矿山通信联络系统建设规范》AQ2036-2001要求，鼓励有条件的矿山将人员定位系统和通信联络系统（井下无线通信系统）进行总体设计、建设。为此设计井下无线通信和人员定位二合一系统。2方案设计2.1设计依据1、金属非金属地下矿山安全避险“六大系统”安装使用和监督检查暂行规定安监总管一〔2010〕168号2、金属非金属地下矿山人员定位系统建设规范AQ2032—20113、金属非金属矿山安全规程GB16423-20064、矿山安全标志GB14161-20085、安全防范工程技术规范GB50348-20046、金属非金属地下矿山通信联络系统建设规范AQ2036-2001以及中冶京城（秦皇岛）工程技术有限公司关于河北钢铁集团黑山铁矿井下人员定位系统设计资料。2.2基本原则1、井下人员定位及无线通讯系统方案充分考虑现场的安装环境和实际特点，合理设置井下分站，既要保证分站的代表性，又要体现其特殊性，系统要能有效、准确地反映井下工作人员活动情况，实现无线通讯全覆盖。2、井下人员定位及无线通讯系统既要有一定的先进性，又要有良好的实用性和可操作性并要兼顾投资经济性。3、井下人员定位及无线通讯系统要具有及时发现活动异常人员的能力，同时在突发事件时提供及时的救援信息。4、在保证系统稳定可靠的前提下，积极采用自主研发的新技术。2.3方案概述根据某铁矿实际需要，在井下区域和巷道中根据现场具体情况（比如井下主要巷道、交叉道口、必经之路等重要位置）设置一定数量的矿用分站。典型情况下每隔200米放一台分站，可保证网络覆盖范围内无线手机移动通话。而在条件十分恶劣的地区，可适当缩短分站之间的距离，使两分站的通信距离与通信状况调整到最佳状态。为下井人员佩带一个矿用定位卡，当井下人员进入井下以后，只要在井下网络覆盖范围内，在任何时刻任意一点，分站都可以感应到信号，并上传到信息工作站，经过软件处理，得出各具体信息（如：是谁，在哪个位置，具体时间），同时可把它动态显示（实时）在监控中心的大屏幕或电脑上，并作好备份。井上人员可随时了解井下人员的状态。管理者也可以根据大屏幕上或电脑上的分布示意图查看某一区域，计算机即会把这一区域的人员情况统计并显示出来。管理者能实时的观察到井下工作人员的即时位置，实现井下人员定位。另外一旦井下发生事故，可根据电脑中的人员定位分布信息马上查出事故地点的人员情况，以便帮助营救人员以准确快速的方式营救出被困人员。一旦井下发生突发情况，井下人员可通过所携带的定位仪（识别卡）发出警报。井下人员只要按定位仪上的报警按钮即可发出报警。在井上监控室的动态显示界面会立即弹出红色报警信号。为需要人员（如班组长、维修人员等）佩备一部矿用手机，当人员进入井下以后，只要在井下网络覆盖范围内，就可方便地实现井下无线手机通话功能。该系统将无线通信和人员定位跟踪及考勤管理功能合二为一，既方便管理又可以降低系统成本。3系统组成系统由井上部分和井下部分两大部分组成。井上设备是整个系统的核心，主要由电视墙、语音服务器、定位服务器、核心交换机及UPS电源组成，主要负责整个网络的综合管理和监控，以及地面办公区部分的网络通信；井下部分设备由井下二合一人员定位分站、移动手机、人员识别卡及光纤传输网络组成，主要负责整个矿井下的通信和数据传输，信号覆盖。系统组成如下图所示：4系统功能系统整体功能结构如图所示。图4-1系统整体功能结构5人员定位系统功能（1）实时监控井下地图显示，生动再现井下全貌，监控人员可实时观测到所有人员车辆的真实分布情况，所见即所得。（2）精确定位每个井下人员和机车上携有一张定位卡，该卡不断地自动向地面监控中心发送信息，系统据此可准确判断出其当前位置，发生事故时可迅速锁定人员遇难地点，为救援赢得时间。（3）轨迹回放可对人员和机车的运动轨迹进行跟踪回放，掌握其详细工作路线和时间，在进行救援或事故分析时可提供有效的线索或证明。（4）井下报警井下的人员或设备出现异常的情况时，可通过定位卡向系统发出报警求救信号，地面监控界面立即显示出报警提示，对警报发出人和所在地点一目了然。（5）紧急撤离地面人员掌握到异常情况，需要指挥井下人员迅速撤离时，可通过系统向所有人员发出紧急指令，并可动态掌握撤离进行情况。（6）考勤统计系统详尽记录了所有井下人员的工作时间，由此可方便地对个人、班组、部门进行考勤统计，或根据工种、职务等进行统计。（7）远程管理可通过互联网对系统进行操作，实现远程管理和监控，管理人员出差在外也可随时查看井下实况，特别是发生事故时不在现场也可及时掌握第一手情况，进行救援指挥。（8）大屏显示地面监控终端可连接大型屏幕，更加醒目地动态显示井下人车实况，便于监控中心和井口的监控人员掌握井下情况。6无线通讯系统功能（1）无线通话井下手机之间可以互相通话，也可井上、井下的固定电话或井上手机通话。（2）通话监控以不同的图标表示手机的使用状态，并可掌握谁与谁在通话以及通话时长、通话地点。（3）通话查询可对系统内所有通话记录进行查询、统计，包括通话双方号码、使用者姓名、通话时间、通话时长，并可打印为报表。在进行救援或事故分析时，通话查询可提供有效的线索或证明。（4）收发短信监控中心可通过电脑终端向井下手机单发或群发短信，手机与手机之间也可以相互发送。（5）短信查询所有的短信发送记录都保留在系统中。可通过手机号查询谁向谁发过短信，发送时间以及短信内容。（6）调度管理强拆/强插。监控中心可切断手机之间的通话或者插入与双方一起通话。多方通话。监控中心可与多部手机同时通话。7系统网络及设备7.1系统网络及设备系统网络及设备示意图如图所示。7.2主要设备描述（1）定位通信分站KT112-F通信分站安装在巷道或工作面，用来接收定定位卡/手机的无线信息，并将接收到的信息传送至网络系统，也将来自系统的的信息发送至定位卡/手机上。基本性能

1）工作电压：DC12～18V；

2）功率7.5W;

3）基站本体外形尺寸:410mm(L)*375mm(W)*73mm(H)

4）重量:约4.5Kg

5）防护等级IP64.

6）防爆等级ExibI本质安全型.

7）网管型网络交换机.无线接入

1）无线接入数量：共2个；

2）无线工作频率：2400MHz～2483MHz；

3）无线通信协议：IEEE802.11b/g；

4）基站之间支持WDS无线级联；

5）无线通信距离：基站之间1km；基站与手机之间最大500m；基站与定位卡之间最大500m；

6）天线接口：共4个（每个无线接入点有主、副2支天线），可选定向天线和全向天线。有线接入

1）接口数量：4，内置百兆交换功能；

2）传输方式：单模光纤，1310nm；

3）传输速率：100Mbps；

4）光纤和电源均采用即插式接口，施工时无需井下开盖熔接和焊接；

5）基站的电源和光纤线缆可以通过JB系列矿用本安型通信接线盒接续。网络性能

1）支持VLAN；

2）支持QoS；

3）支持STP,可组成环网；

4）支持SNMP;

5）支持Web形式和远程集中管理两种管理模式；（2）矿用定位卡KJ530-K定位卡相当于“井下身份证”，所有下井人员和机车各携一张，该卡不断地自动向通信分站发送信号，遇异常情况时可发送报警信号，也可接收撤离通知。物理特性外形尺寸：62mm*40mm*17mm重量：约35g防爆型式：矿用本安型；防爆标志：ExibI；型式：便携式；防护等级：IP65。电气性能工作频率：2400MHz～2483MHz/125KHz(低频接收)无线工作协议：IEEE802.11b；发射功率：+19dBm；通信距离：≤500米（与KT112-F连接）；工作时间：≥1年；电池：3.6V锂亚柱式1/2AA；（一次性电池）；功能通过定位服务器实现定位；通过标识卡上的按键向定位服务器发出信息（可用于报警）；定位时间间隔：125ms～32s可调；定位精度：30米（直线大巷，信号覆盖好的情况下）；可通过内置低频无线电路实现精确近程定位（5米以内），此功能需要额外增加近程定位器可以实现防撞功能，此功能需要在机车上安装ImPactVIP设备（车载无线数据收发器）图KJ530-K矿用本安型定位标识卡、精确定位器和车载无线设备（3）矿用手机KT112-S矿用手机是专门为矿井设计的无线通话终端设备。通过该手机可方便实现井下与井下、井下与井上通话。该手机具有便捷、可移动性、使用方便等特点。物理参数外形尺寸:153mm(L)*68mm(W)*28mm(H)；重量:约220g；防爆型式:矿用本质安全型；ExiaI；防护等级：IP54；电气性能；设备应能在下列条件下正常工作；通信协议：IEEE802.11b/g；工作频率：2400MHz～2483MHz；待机时间:≥72小时；连续通话时间≥5小时；（在ImPact（KT112/KJ530）网络系统中）；无线通信距离≥500米（与KT112/KJ530-F连接）；电池：锂聚合物电池3.7V/1350mAh；显示屏：320×240TFTLCD音量：最大85分贝（适合高噪音现场）耳麦设备应能承受的最恶劣的贮运条件：高温：＋60℃；低温：－40℃；平均相对湿度：95％（25℃）；振动：20m/s2；冲击：500m/s2。软件功能：与系统内其它手机通话功能，可通过系统内的语音网关等设备实现拨打外线；具有发送、接收短消息功能；一键告警：通过按下告警键强制向网络内的终端发送告警语音；分组对讲：类似对讲机功能；电话本，通话记录等；定位和搜索；定位服务器可以定位手机（等同于定位卡）；可通过手机程序实时查询人员或设备，设备和系统的信息手机和手机之间可实现点对点方式通信（在无基站情况下应急使用）；支持本地设置和远程集中管理两种管理模式；可无线升级程序和参数（电话本等）；通话协议：SIP2.0标准；语音编码：G.711u﹑G.711a﹑G.729；手机在基站之间可自动切换，切换时间≤50ms(KT112-F基站)。8主要设备布置8.1布置设计原则（1）分站的位置设置原则如下：—入井口—巷道交叉口—各中段马头门—斜坡道口—主要机电硐室—井下避灾硐室—巷道分支口—进入采掘面入口—进入危险区域入口—进入废弃巷道入口—禁止进入区域入口（2）系统设备布置一般来说工作面都会要求信号全部覆盖，大巷的话根据情况部分覆盖。工作面因为人多，定位和通话要求较高，而且环境比较恶劣，所以一般每隔150-200米左右安装一个分站，保证定位和通信的要求。设备具体布置如表和如图所示。无线通信与人员定位二合一系统分站布置点和数量表序号安装位置数量备注1120米平硐入口1