礦井人員指紋識別定位系統(tǒng)設計方案及應用

何漢波HE Han-bo；胡峰平HU Feng-ping

（①廣西合山新合物資供銷有限責任公司，合山 546508；②鎮(zhèn)江中煤電子有限公司，鎮(zhèn)江 212016）

（①Guangxi Heshan Xinhe Materials Supply and Marketing Co.，Ltd.，Heshan 546508，China；②Zhenjiang Zhongmei Electron Co.，Ltd.，Zhenjiang 212016，China）

1 系統(tǒng)設計原則

首先為公司管理層提供考勤作業(yè)、人員進出限制等多方面的信息查詢，加強了礦井領導、管理人員下井值班、跟班的督促管理，防止值班、跟班人員弄虛作假。其次礦井發(fā)生事故時，為救援人員提供可靠的數(shù)據(jù)、圖形，通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)，正確地反映井下人員活動的真實情況。

2 系統(tǒng)組成及工作原理

2.1 系統(tǒng)組成 人員定位及指紋驗證系統(tǒng)由控制主機（即地面中心站）、指紋采集機、控制軟件、KJ106-J 一般兼礦用本質(zhì)安全型RS485 傳輸接口、KJ106-F 礦用人員定位通信分站、KJ106-D 礦用本質(zhì)安全型人員定位讀卡器、KJ106-K 礦用本質(zhì)安全型標識卡、隔爆兼本安型不間斷電源箱、電纜、接線盒、485 信號防雷柵、電源防雷柵和其他必要設備組成。

2.2 工作原理 ①在井下作業(yè)的區(qū)域和巷道中，安裝KJ106-F 礦用定位通信分站（以下簡稱KJ106-F）。KJ106-F 通過RS485 數(shù)據(jù)總線與地面中心站保持通信，接頭處使用礦用本安三通接線盒。②KJ106-D 礦用本質(zhì)安全型定位讀卡器（以下簡稱KJ106-D）通過RS485 總線與歸屬的KJ106-F 連接，電源由KJ106-F 提供或本地供電。③下井人員配戴KJ106-K 礦用本質(zhì)安全型識別卡（以下簡稱KJ106-K）。工作人員下井時，配戴的KJ106-K 根據(jù)實際情況發(fā)出2.4G 無線電信號，該無線信號是有編碼的，每個識別卡的編碼是唯一的。④KJ106-D 人員定位讀卡器到有效測量范圍內(nèi)KJ106-K 發(fā)送的信號，并通過RS485 接口向數(shù)據(jù)監(jiān)測分站發(fā)送，再由數(shù)據(jù)監(jiān)測分站送至地面中心站記錄和顯示。⑤指紋采集機、識別卡讀卡器連接在控制主機上，控制軟件采用.NET 平臺開發(fā)，C/S 架構(gòu)，把人員定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫導入到控制主機，人員的頭像文件拷貝到主機，控制軟件驅(qū)動讀卡器和指紋采集機同時工作。⑥地面中心站根據(jù)安裝的礦井考勤定位管理軟件判斷出KJ106-K 的具體信息（如：是誰，在哪個位置，具體時間），同時可將信息顯示在控制中心的大屏幕或電腦顯示屏上，并做好備份。

2.3 KJ106 指紋身份驗證系統(tǒng)的使用 ①將KJ106 主機D:KJ106_MAP 和D:KJ106ZW_PH 目錄拷貝到指紋驗證機上。以后保持KJ106 主機人員信息設置有變動就拷貝一次目錄。保證KJ106ZW_PH 目錄中的照片符合編碼要求。照片的尺寸是（高600，寬450），可以通過照片尺寸修改器修改。②將指紋驗證主機的IP 地址改為192.168.1.1，通過網(wǎng)線把指紋機與電腦連接。③指紋機的管理員用戶名：8888，密碼：101101，根據(jù)工人的定位卡的編號來錄入指紋信息。操作方法：在指紋機的用戶管理欄的新增用戶中添加新用戶，工號為錄入人員的定位卡卡號，下一步登記指紋，然后保存。④讀卡器連接驗證主機，確定好串口的端口號，可以修改軟件安裝目錄下SFYZ_INT.TXT 配置文件，文件內(nèi)容為（COM=2,YC=5,&ME）COM 為連接讀卡器串口的端口號，YC 為人員定位卡被系統(tǒng)認可的時間分鐘值，（5 代表5 分鐘內(nèi)的讀卡數(shù)據(jù)認為卡在身邊）。⑤可以通過WEB 方式，修改用戶信息，如輸入登記用戶的姓名。WEB 用戶名：administrator,密碼：123456。⑥把身份驗證軟件安裝到驗證主機上，直接運行。

3 系統(tǒng)功能及特點

3.1 系統(tǒng)功能

3.1.1 管理功能

①可對無線監(jiān)測分站位置、坐標、類型、禁區(qū)和備注等信息進行設置；②可對數(shù)據(jù)監(jiān)測分站進行斷電復位、查詢硬件版本設置；③設置標識卡與人員之間的對應關(guān)系。

3.1.2 監(jiān)測功能

①各無線監(jiān)測分站實時采集標識卡發(fā)射的信號，上報給數(shù)據(jù)監(jiān)測分站，數(shù)據(jù)監(jiān)測分站按輪詢方式經(jīng)RS485 總線將標識卡信息傳輸?shù)降孛嬷行恼尽Ｏ到y(tǒng)可以實時顯示各個監(jiān)測位置的人員分布、人數(shù)、人員移動等信息，以及各個設備的運行狀態(tài)。②識別卡具備雙向通信功能，識別卡可以通過按鈕發(fā)起緊急呼叫，也可以接收從地面監(jiān)控主機發(fā)出的緊急通知。③定位分站、定位讀卡器兼有報警功能，無線分站配有蜂鳴器和告警燈，可以接收地面監(jiān)控主機發(fā)來的警報命令，產(chǎn)生聲光警報，向無線分站周邊的人員發(fā)出警示。

3.1.3 安全監(jiān)控功能

①系統(tǒng)對各個設備運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，定位通信分站、定位讀卡器故障可在軟件界面上及時顯示。②對系統(tǒng)信息進行實時監(jiān)測，向監(jiān)控主機上報禁區(qū)告警、下井超時、井下人數(shù)超限等。

3.2 系統(tǒng)性能

3.2.1 識別性能

①定位讀卡器與標識卡之間無線傳輸距離：10-60m可調(diào)；②防沖突性（單個無線監(jiān)測分站可最多同時識別200 張標識卡）；③識別穩(wěn)定性（誤碼率小于10-8）。

3.2.2 緊急狀況處理能力

①對重要數(shù)據(jù)高速緩存，在礦井出現(xiàn)緊急狀況下可以緩存數(shù)據(jù)，以備監(jiān)控主機查詢；②歷史數(shù)據(jù)查詢功能，在緊急狀況下幫助求援者分析井下人員分布情況；③數(shù)據(jù)恢復功能，在斷電、通訊中斷后，重啟可以恢復前一時刻的監(jiān)控數(shù)據(jù)。

4 系統(tǒng)特點和優(yōu)勢

4.1 系統(tǒng)組網(wǎng)方式靈活，可靠性高 本系統(tǒng)減少了總線設備，降低總線鉗位的風險，同時可以保證很高的監(jiān)控設備數(shù)量，而且組網(wǎng)靈活方便，可以滿足復雜情況下組網(wǎng)需求。

4.2 與井下無線通信系統(tǒng)統(tǒng)一組網(wǎng)，平滑融合，完善系統(tǒng)功能 井下通訊和定位系統(tǒng)的軟件服務器和客戶端都采用相同的軟件，保護用戶已有的投資，降低成本?？商峁㎡PC 開放協(xié)議，接入到綜合自動化平臺。

4.3 功能強大完善的軟件系統(tǒng) 可實現(xiàn)人員進出分站方向的判別；人員軌跡的查詢和模擬動畫顯示；可以實時顯示當前井下總?cè)藬?shù)，每個分站下的人數(shù)，以及由多個分站組成的區(qū)域內(nèi)的人數(shù)統(tǒng)計，并可查詢顯示當前井下、分站或區(qū)域中人員的詳細信息，軟件還具有員工考勤功能，可以詳細列出每個員工每日、每月的下井情況，還可以按照部門統(tǒng)計顯示員工入井情況。系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的需求，修改軟件，增加功能。

4.4 強大的分站功能 分站具有緩存數(shù)據(jù)功能，在通信中斷情況下每個分站均可緩標簽軌跡信息，通訊回復后數(shù)據(jù)仍會被記錄進數(shù)據(jù)庫，避免數(shù)據(jù)丟失；軟件自動備份數(shù)據(jù)防止因意外引起的數(shù)據(jù)丟失情況；數(shù)據(jù)處理主機可以實現(xiàn)雙機熱備份功能，一臺計算機故障不影響數(shù)據(jù)的采集和處理過程，保障系統(tǒng)連續(xù)運行。

4.5 完善的安全監(jiān)控功能 系統(tǒng)對各個設備運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，數(shù)據(jù)監(jiān)測分站、無線監(jiān)測分站故障可在軟件界面上及時顯示。對系統(tǒng)信息進行實時監(jiān)測，向監(jiān)控主機上報禁區(qū)告警、下井超時、井下人數(shù)超限等系統(tǒng)告警信息。當識別卡電量過低時，系統(tǒng)提示告警，并能通知相關(guān)技術(shù)人員及時更換電池。井下發(fā)生緊急情況時，系統(tǒng)可以向下發(fā)出聲光告警，標識卡提供光閃爍報警，無線檢測分站提供聲音及光信號報警。井下人員可以通過緊急呼叫按鈕向上傳輸告警信息。

5 系統(tǒng)方案實施的效果

5.1 杜絕弄虛作假，確保安全生產(chǎn) 杜絕未經(jīng)過培訓人員入井，入井人員只有培訓合格以后才能發(fā)卡并登記指紋，人員信息、指紋、識別卡一體，根據(jù)指紋的唯一性，一人一卡制，人卡合一，保證入井人員只有正確持卡才能入井。避免一人多卡下井或者無卡下井。

5.2 計算機自動識別入井人員信息 指紋驗證系統(tǒng)自動讀卡，無需人員操作。系統(tǒng)自動讀卡并比對讀到識別卡信息和指紋信息，在終端計算機上實時直觀的顯示出來，設有語音提示，方便檢身員判斷入井人員信息，如有違規(guī)入井人員系統(tǒng)自動語音報警阻止入井。

5.3 有效督促礦領導下井跟班、值班 系統(tǒng)有效地督促了礦領導、管理人員下井值班、跟班的工作，為煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)和日常管理工作提供了安全保障。

6 結(jié)語

實踐證明，礦井人員定位及指紋驗證系統(tǒng)利用射頻傳輸、數(shù)字編碼識別技術(shù)和指紋驗證技術(shù)，能成功識別煤礦井下人員及動態(tài)目標。礦井人員定位及指紋驗證系統(tǒng)通過在六礦的成功應用后，現(xiàn)已經(jīng)在廣西合山煤業(yè)有限責任公司的所有礦井推廣使用，均取得了很好的效果，有效地督促了礦領導、管理人員下井值班、跟班的工作，為煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)和日常管理工作提供了安全保障。

[1]煤礦安全規(guī)程.2009.

[2]GB 50215-2005，煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范[S].

[3]AQ 6210－2007，煤礦井下作業(yè)人員管理系統(tǒng)通用技術(shù)條件[S].

[4]GB 9254-88，信息技術(shù)設備的無線電干擾極限和測量方法[S].

[5]煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中心站軟件開發(fā)規(guī)范.

[6]計算機軟件可靠性和維護性管理.

[7]計算機軟件質(zhì)量保證計劃規(guī)范.

[8]中華人民共和國公共安全行業(yè)標準.