山西吕梁柳林矿成功应用

KJ-19井下人员及设备定位系统能够及时、准确的将井下各个区域人员及设备的动态情况反映到地面计算机系统，使管理人员能够随时掌握井下人员、设备的分布状况和每个矿工的运动轨迹，以便于进行更加合理的调度管理。当事故发生时，救援人员也可根据KJ-19井下人员及设备定位系统所提供的数据、图形，迅速了解有关人员的位置情况，及时采取相应的救援措施，提高应急救援工作的效率。

KJ-19井下人员及设备定位系统是集井下人员考勤、跟踪定位、灾后急救、日常管理等一体的综合性运用系统,集合了国内识别技术、传输技术、软件技术等最顶尖的产品和技术，是目前国内技术最先进、运行最稳定、设计最专业化的井下人员定位系统。这一科技成果的实现，将为煤矿企业的安全生产和日常管理上台阶以及事故急救带来了新的契机。

1         功能及特点

1.1      功能

ü        实时井下人员动态显示功能：

l      任一时间井下某个地点究竟有多少人，这些人都是谁

l      查询一个或多个人员现在的井下实际位置

l      记录有关人员在任一地点的到/离时间和总工作时间等一系列信息，可以督促和落实重要巡查人员（如：瓦斯检测人员）是否按时、到点的进行实地查看，或进行各项数据的检测和处理，从根本上尽量杜绝因人为因素而造成的相关事故

l      可实现多点共享供多个领导同时在不同地点查看

ü        丰富的地图功能：

具有放大、缩小、移动、标尺测距、视野控制、中心移动、土层控制、地图打印等功能

ü        禁区报警功能：

对于指定的禁区，如果有人员进入，实时声音报警，并显示进入禁区的人员

ü        人员轨迹查询：

可查找某个人在某个时间段内所经历的路径，并在图中画出线路轨迹

ü        丰富的人员下井考勤能力：

可对出入井人员进行统计，实现下井人员考勤记录，建立人员出入井的各种信息报表（如：下井时间报表、出勤月报表、加班报表、缺勤报表等等）

ü        灾后急救信息：

      一旦发生各类事故，上位机上立即能显示出事故地点的人员数量、人员信息，人员位置等信息，大大提高抢险效率和救护效果

ü        车辆及设备管理：

      车辆的出入统计、定位以及其他重要设备的具体位置

 

1.2      性能

    强大的系统处理能力：

ü        采用L-H调度算法优化系统数据处理能力

ü        高度自动化

ü        基于GIS技术的地理信息显示、查询系统

ü        完善的数据分析能力

ü        通讯距离远，可达20公里

卓越的识别性能：

ü        高度的识别可靠性，100%的前端识别率

ü        识别距离远（识别距离可达10-30米以上）

ü        极高的防冲突性（每个检测点可最多同时识别200个人员）

ü        高度的识别稳定性（误码率小于10万分之1）

ü        快速的识别速度（最快可达到200公里/小时的识别速度）

现场优势：

ü        环境适应性：高抗干扰性，对井下干扰源、周界环境无特殊要求

ü        安装方便性：传感器一体化结构设计，无需外接天线或地感

ü        运行可靠性：内部电路高度集成化，器件故障率最小化

电气特性：

ü        超低功耗，无线标签在不更换电池的情况下可连续正常工作5年

ü        方便性、安全性，标签无须外接矿灯电源，无须充电、无须更换电池

ü        无辐射，对人体和环境无任何影响，更安全更健康

2         系统组成及工作原理

2.1   系统组成

KJ-19井下人员及设备定位系统设备主要包括：中心站主机、KJJ-1200型数据通讯箱、BFDZ-2型多功能分站、KWB-10型煤矿用无线标识传感器以及JHWK型煤矿用无线标识卡。

 

2.2   工作原理

首先在井下需要进行人员跟踪的区域和巷道中根据现场具体需要放置一定数量的KWB-10型无线标识传感器，通常情况下一个地点只需要放置一个即可跟踪此地点进出人员情况。将KWB-10无线标识传感器与通过传输总线与地面计算机连接，同时将BFDZ-2多功能分站与KWB-10无线标识传感器连接提供工作电源。这样就完成了一个由井上电脑通过电缆连接井下无线标识传感器的系统架设。

然后为需要进行人员跟踪定位的下井人员佩带一个JHWK无线标识卡，当下井人员进入井下以后，只要通过或接近放置在巷道内的任何一个KWB-10无线标识传感器，KWB-10无线标识传感器便会马上感应到信号，并上传到中心站主机，这样中心站主机的软件就可判断出具体信息（如：是谁，在哪个位置，具体时间），同时可把它显示在控制中心的大屏幕或电脑显示屏上，并做好备份。

管理者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。中心站主机会根据一段时间的人员出入信息整理出这一时期的每个下井人员的各种出勤报表。

3         各设备主要技术指标

3.1      系统技术指标

ü        单线系统容量为42个无线标识传感器，双线系统容量为84个无线标识传感器

ü        最大传输距离为20公里

ü        对跟踪的无线标识卡数量没有限制

3.2      KJJ-1200型数据通讯箱

KJJ-1200型数据通讯箱为矿用本安型数据通讯箱，工作时放在地面计算机旁，其主要功能为进行通讯信号的放大，起到增强通讯距离的作用，同时实现地面主机与井下KWB-10无线标识传感器间的数据通讯并发送控制命令，一般一套系统配置一台即可。

其防爆标志为ExdibI(150℃)。工作电压为220V，最大耗电电流100mA。本安端工作电流18mA，短路电流30mA，最大电压≦15V P-P。传输信号为基带SDLC方式。与井下KWB-10无线标识传感器联络的通讯电缆参数：①电缆型号：MHYVRP1×2×7/0.52 ②电缆分布电容：0.06nF/Km ③ 电缆分布电感：0.8mH/Km④电缆直流电阻：13.5Ω/Km。最大传输距离为20Km。工作条件要求为：环境温度0℃－40℃，相对湿度75％，环境压力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为KWB-10无线标识传感器提供电源，完全适用于含煤尘和瓦斯等爆炸型气体环境中，防爆形式为矿用隔爆兼本质安全型，防爆标志为ExdibI(150℃)。

使用条件：环境温度0℃－40℃，相对湿度≦96％，环境压力80－106Kpa；输入电压：～660V/380V，50HZ；输出电路：三路本安1８V，每路可接两台标识传感器；与KWB-10无线标识传感器的连接电缆型号/规格：MHYVR1×2×7/0.52。

3.4      KWB-10型无线标识传感器

KWB-10型煤矿用无线标识传感器是一种射频识别设备，专用于识别人员佩带的无线标识卡，安装于巷道中需要检测人员的地点。

             

              KWB-10型煤矿用无线标识传感器的最大特点就是可在较大的范围内同时快速、可靠的识别许多无线标识卡，并具有微功率、识别率高、高抗干扰性、稳定可靠等优点。而且结构设计合理、体积小巧，非常便于安装和维护。

    主要技术指标：

ü        识别距离：10－30m可调

ü        识别速度：200公里/小时以内

ü        防冲突性：可同时识别200张以内无线标签卡

ü        工作频率：2.4GHz - 2.5GHz ISM微波段，125个频道，频道带宽8MHz

ü        射频功率：－20dBm – 0dBm可调，最大峰值功率1毫瓦

ü        接收灵敏度 ：－90dBm

ü        工作环境温度：－40℃ - 60℃

ü        供电：18V DC

ü        最大工作电流：< 100mA

 

3.5      JHWK型煤矿用无线标识卡

JHWK型煤矿用无线标识卡是专用来被无线标识传感器识别的电子标签，由矿工下井时随身佩带。

它是一种有源射频标识卡，采用本安电路设计。JHWK型煤矿用无线标识卡也采用秀派公司的SUPER-RFID技术。该产品最大特点是：多个标签可在较大的范围内同时被识别，并具有无线微功率、稳定可靠等优点，同时体积小便于携带或安置。

主要指标：

ü        标准尺寸：60×35×6mm

ü        识别距离：30－50m可调

ü        工作频率：2.4GHz - 2.5GHz ISM微波段，125个频道，频道带宽8MHz

ü        射频功率：小于-3dBm

ü        接收灵敏度 ：－90dBm

ü        工作环境温度：－40℃ - 60℃

ü        工作电流：小于5uA

ü        ID号全球唯一

ü        电池一次性使用寿命5年以上

 

附件一、系统设计理念

1．系统设计原则
   1-1 实现井下坑道作业面工作人员进出的有效识别，使系统管理充分体现"  人性化、信息化和高度自动化"

1-2 为高级管理人员提供考勤作业、人员进出限制等多方面的信息查询。
   1-3 一旦发生安全事故，通过该系统立刻可以知道坑道作业面工作人员的    数量，保证抢险救灾和安全救护工作的高效运作。
   1-4 安全事故发生后，通过本系统的移动识别装置，可在事故现场10米范围内探测到是否有人存在，便于救护工作的及时展开。
   1-5 系统设计的安全性、可扩容性、易维护性和易操作性。

2. 系统设计依据
   （1） GA/T75《安全防范工程程序与要求》
   （2） MT209-1990《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求》      

3. 系统设计特点
   （1） 高度自动化。系统能自动检测井下坑道工人经过该监测点的时间、地点信息，并自动实现考勤作业的统计与管理。
   （2） 先进的通信系统。安装在井下各通道的识别系统，实时向网络服务器传送相关人员通过的数据，整个过程无需人为干预。
   （3） 完备的数据统计与信息查询软件。系统软件具备专用数据库管理系统，包括工人通过坑道的信息采集和统计分析系统，考勤作业的统计与管理分析系统，显示并打印各种统计报表资料，为高层管理人员的查询与管理提供全方位服务。

（4） 系统的安全、稳定、可靠性设计。系统产品采用坑道壁挂式设计，无需在坑道进行现场施工，并保证系统在恶劣环境下24小时连续正常运转；
   （5） 完善的异常情况（包括无效感应器、失效感应器进入）报警呼叫系统配置。
4. 系统设计方案
    本系统遵循"统一发感应器、统一装备、统一管理"的原则，按准许上岗人员和班组实行"一人一感应器"制，该感应器可视为"上岗凭证"或"坑道准入证"。具体方案如下：
   （1） 煤矿生产单位在所有坑道中均安装一定数量的信号收发器，具体位置根据现场情况而定，以满足辐射区域为准。
   （2） 煤矿生产单位向有关人员颁发并装备感应器，感应器安装在安全帽的合适位置。
   （3） 发感应器时将感应器所对应员工的基本信息，包括姓名、年龄、性别、所属班组、所属工种、职务、本人照片等登录在系统数据库中。
   （4） 安全生产部门对该感应器进行授权后即生效。授权范围包括：该员工可以有资格进入作业面的坑道，感应器的时效、失效、挂失等，以防止无关人员和非法人员进入坑道；
   （5） 进入坑道的人员必须佩戴装有感应器的安全帽。当此人经过坑道的识别监测点时，立即被系统识别，并通过系统网络的信息交换，将此人通过的路段、时间等信息传输至井上安全监控中心记录，并可同时在地理信息大屏幕墙上出现提示信息，显示通过人员的姓名。如果感应的感应器号无效或进入限制通道，系统将自动报警，安全监控中心值班人员接到报警信号，立即执行相关安全工作管理程序。