山西沁新煤矿井下人员定位考勤系统的应用案例

    沁新煤矿是沁新集团的前身企业，始建于1967年，原属国有县营煤矿，现生产能力为年产原煤90万吨,是长治市最大的优质主焦煤基地，是国家煤炭部认定的部级质量标准化矿井之一。 为保证矿井的安全生产，沁新煤矿引进安装了KJ90井下人员考勤定位管理系统，系统采用实时的网络化拓扑结构，具备完善的井下人员定位考勤管理安全监控、生产监控等功能，可对全矿井上、下环境参数及全矿各主要生产环节的生产过程，进行实时数据采集、传输、处理、显示、打印，并能实现系统进行集中的的监控。

    一、煤矿井下人员考勤定位系统技术方案

    系统总体设计思路：煤矿井下人员考勤定位系统涉及计算机软件、数据库、电子电路、防爆本安电源、数字通讯、无线识别技术等方面。因此，在设计方案时，除了考虑其功能外，在稳定性、可靠性、抗干扰能力、容错能力及异常保护等方面也进行了充分考虑。项目方案由主传输平台、井下人员监测分站、无线编码发射器等设备组成系统，通过井下人员监测分站进行数据采集到主系统SQL SERVER数据库进行后台数据交换，从而实现井下作业人员监测及安全管理。

    系统总体设计主要体现在：

    1、实现煤矿井下作业人员进出的有效识别和监测监控，使管理系统充分体现“人性化、信息化和高度自动化”，实现数字矿山的目标。
    2、为煤矿管理人员提供人员进出限制、考勤作业、监测监控等多方面的管理信息，一旦发生安全事故，通过该系统立刻可以知道该作业面工作人员及其数量，保证抢险救灾和安全救护工作的高效运作。
    3、系统设计的安全性、可扩容性、易维护性和易操作性。

    系统设计方案

    系统遵循“统一发卡、统一装备、统一管理”的原则，按准许上岗人员和班组实行“一人一卡”制，该标识卡可视为“上岗证”或“坑道准入证”。具体方案：煤矿生产单位在井下坑道、作业面的交叉道口安装井下分站设备。煤矿生产单位向下井工作人员颁发并装备标识卡（标识卡装在矿帽内）。系统数据库记录该标识卡所对应人员的基本信息，包括姓名、年龄、性别、所属班组、所属工种、职务、本人照片、有效期等基本信息。生产单位对该标识卡进行授权后即生效。授权范围包括：该员工可以准入的坑道或作业面。为防止无关人员和非法人员进入坑道或作业面，系统设置该卡准入坑道或作业面的时效管理模块及卡的失效、报失等。进入坑道的工作人员必须随身携带标识卡，当持卡人员经过设置识别系统的地点时被系统识别，系统将读取该卡号信息，通过系统传输网络，将持卡人通过的地点、时间等资料传输到地面监控中心进行数据管理；如果采集的卡号无效、或进入限制通道，系统将自动报警，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。坑道一旦发生安全事故，监控中心在第一时间内可以知道被困人员的基本情况，便于事故救助工作的开展。系统可自动生成考勤作业的统计与管理等方面的报表资料，提高管理效益。

    二、系统主要特点（系统的构成和功能）

    系统由软件系统和硬件系统组成，其中软件系统包括应用软件和嵌入式软件两部分组成，用于完成信息采集、识别、加工及其传输，由这两部分软件共同支撑着整个系统的运行。硬件系统由井下分站设备、发射天线、接收天线、天线调谐器、阅读器和标识卡组成，用于完成信息采集和识别，从而实现预设的系统功能和信息化管理目标。其中硬件系统包括：

    井下分站设备：由人员信息采集处理板、人员信息传输处理板、隔爆电源、备用电池、嵌入式软件组成。其主要功能是完成对人员识别编码输出信号的采集、处理、与地面计算机的双向通讯及供电等。
    发射天线：用于发射无线电信号以激活KGE26标识卡。
    接收天线：接收KGE26标识卡发出的无线电信号。
    标识卡：由嵌入式处理器及其软件、卡内发射和接收天线、收发电路和高能电池组成，其工作在两个频点上，全双工通信。作用：KGE26标识卡平时处于睡眠状态，当进入系统工作区后，被发射天线发出的无线电信号激活，发射出唯一的加密识别码无线电信号。卡内高能电池为标识卡正常工作和发射315MHz的电磁波提供能量，卡内电池一次性可使用70万次以上(卡内电池可更换)。
    数传接口：主要由电源板、信号转换板及安全栓组成，完成通讯信号的转换和本安与非本安运行环境的隔离。
    人员定位管理软件：实现对井下人员的监控信息的采集、分析处理、实时显示、数据库存储、报表打印等功能。

    1、系统构成网络连接图

图1 煤矿井下人员考勤定位系统连接示意图

    2、优点

    有自主知识产权和自有技术标准体系。
    远距离识别，无需将标识卡靠近读卡设备读卡。
    标识卡携带方便。
    系统的正常工作不受环境变化的影响，保证在恶劣环境下24小时能够连续正常运转。
    系统运行安全、稳定、可靠、误码率几乎为0。
    具有信息防碰撞功能，可同时识别30个以上的标识卡。
    信号穿透力和绕射力强，系统识别标识卡可做到无方向性。
    识别距离不小于9米，最大可到15米，且识别距离1～15米可以调整。
    无对人体伤害的微波电磁污染，信息的安全性和保密性能高。
    可靠识别快速移动目标（即射频卡）。
    标识卡低电量双重显示，即标识卡低电量时会出现黄色指示灯，同时标识卡低电量的信息将通过系统传送到后台计算机，后台计算机会出现低电量信息提示，便于通知用户更换卡内电池。标识卡内的高能电池容量可使用2.5年，即2.5年更换一次电池，标识卡的寿命周期可超过10年。系统安装、维护方便。

图2煤矿井下人员考勤定位系统网络构成示意图

    3. 煤矿井下人员监测及安全(考勤)管理软件

    煤矿井下人员监测及安全管理系统软件是采用VC开发的集数据采集与信息处理的综合数据库管理系统。本系统是以 SQL Server 7.0数据库为主的Client/Server模式开发而成的，共有操作员登录、实时显示、数据查询、数据统计、个人编码器管理、人员活动轨迹、系统维护七个模块。

    三、 结束语 

    系统采用实时的网络化结构，地面网络采用以太网，井下网络采用本安的数据高速公路网络，具有较强的接口功能和网络功能，为煤矿企业实现信息管理现代化提供了先进的技术手段。沁新煤矿井下人员定位考勤管理系统运行后，对于井下人员的考勤管理、瓦斯巡检员的跟踪、井下人员的搜救工作起到了良好的保证，在煤矿安全生产和现代化管理中发挥了重要的作用。

    参考文献:
    [1]王显政等.煤矿安全新技术[M]，北京:煤炭工业出版社，2002
    ［2］崔景岳.矿山监控技术［M］，北京：煤炭工业出版社.1994
    ［3］孙继平.矿山监测与控制［M］，北京：北京工业大学出版社.1990
    ［4］何立民.单片机应用系统设计[M]，北京:北京航空航天大学出版社，1990