KJ90人員跟蹤定位系統(tǒng)在馬蹄溝煤礦的應(yīng)用

徐彥偉

（甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校 ，甘肅　白銀　730913）

KJ90人員跟蹤定位系統(tǒng)在馬蹄溝煤礦的應(yīng)用

徐彥偉

（甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校 ，甘肅白銀730913）

華能集團(tuán)華亭馬蹄溝煤礦應(yīng)用了“KJ90礦井人員跟蹤定位系統(tǒng)”，這種技術(shù)和設(shè)備在煤礦投入使用后，可對(duì)全部入井人員進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)和考勤管理。一旦事故發(fā)生，就可立即從監(jiān)控計(jì)算機(jī)上調(diào)閱查詢事故現(xiàn)場(chǎng)的人員位置分布情況、遇險(xiǎn)人員撤退線路等信息，及時(shí)為事故搶險(xiǎn)提供準(zhǔn)確信息。同時(shí)，該系統(tǒng)還具備日常考勤管理功能。

KJ90礦井人員跟蹤定位系統(tǒng)；應(yīng)用

煤礦井下普遍存在入井人員管理困難，井上管理人員難以及時(shí)準(zhǔn)確掌握井下人員的分布及作業(yè)情況，一旦發(fā)生事故，搶險(xiǎn)救災(zāi)、安全救護(hù)的效率低，特別是事故發(fā)生后對(duì)礦井人員的搶救缺乏可靠的位置信息；同時(shí)對(duì)礦井的一些關(guān)鍵工種和崗位也不能有效監(jiān)督，時(shí)有瓦斯檢測(cè)員不按規(guī)定時(shí)間、地點(diǎn)檢測(cè)瓦斯，甚至人為填報(bào)瓦斯數(shù)據(jù)的情況，給煤礦安全生產(chǎn)帶來隱患。隨著煤礦企業(yè)在日常安全管理上的精細(xì)化，對(duì)入井工作人員的有效跟蹤定位顯得越來越來重要。因此，華能集團(tuán)華亭馬蹄溝煤礦應(yīng)用了“KJ90礦井人員跟蹤定位系統(tǒng)”，這種技術(shù)和設(shè)備在煤礦投入使用后，可對(duì)全部入井人員進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)和考勤管理。一旦事故發(fā)生，就可立即從監(jiān)控計(jì)算機(jī)上調(diào)閱查詢事故現(xiàn)場(chǎng)的人員位置分布情況、遇險(xiǎn)人員撤退線路等信息，及時(shí)為事故搶險(xiǎn)提供準(zhǔn)確信息。同時(shí)，該系統(tǒng)還具備日常考勤管理功能。

1　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1硬件結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)采用先進(jìn)的分布式樹型體系結(jié)構(gòu)，能充分發(fā)揮各部門設(shè)備的性能優(yōu)勢(shì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，可操作性強(qiáng)，安裝擴(kuò)展簡(jiǎn)單，便于系統(tǒng)的日常維護(hù)及管理。硬件系統(tǒng)主要由地面監(jiān)控主機(jī)、KDF-3型人員跟蹤定位分站及配套的發(fā)射天線和接收天線、人員標(biāo)識(shí)卡、數(shù)據(jù)傳輸接口、礦用阻燃電纜及接線盒組成。其中：

1）地面監(jiān)控主機(jī)PIV/2.4G/256M/80G/17：是整個(gè)礦井人員跟蹤定位的核心，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備及人員檢測(cè)數(shù)據(jù)的管理、分站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊、統(tǒng)計(jì)存儲(chǔ)、屏幕顯示、查詢打印、畫面編輯、網(wǎng)絡(luò)通訊等任務(wù)；主要有工控機(jī)、數(shù)據(jù)通信接口、打印機(jī)、UPS電源、避雷器等設(shè)備。

2）數(shù)據(jù)傳輸接口KJJ46：用于系統(tǒng)分站與計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)距離通訊、信號(hào)轉(zhuǎn)換及安全隔離。

3）人員分站KDF-3：通過與人員標(biāo)識(shí)卡的無線通訊，實(shí)時(shí)獲取人員編碼數(shù)據(jù)、處理顯示、并通過RS485通訊線傳輸?shù)降孛姹O(jiān)控主機(jī)；發(fā)射天線：用于發(fā)射無線電信號(hào)以激活KGE116A標(biāo)識(shí)卡；接收天線：接收標(biāo)識(shí)卡發(fā)出的無線人員編碼信號(hào)。

4）人員標(biāo)識(shí)卡KGE116A：承載唯一的人員編碼信息，當(dāng)被無線信號(hào)激活后，將編碼數(shù)據(jù)發(fā)送給人員定位分站。

該系統(tǒng)與現(xiàn)有的煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)有很好的兼容性，系統(tǒng)地面監(jiān)控主機(jī)與各遠(yuǎn)程瀏覽終端采用全網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)。便于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息及文件共享。網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成Ethernet以太局域網(wǎng)。與企業(yè)管理網(wǎng)方便連接。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.2系統(tǒng)管理軟件

煤礦井下人員跟蹤定位及考勤管理系統(tǒng)軟件采用面向?qū)ο蟮腣C集成開發(fā)工具進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)是在WINDOWS2000環(huán)境下以SQL Server 7.0數(shù)據(jù)庫為核心并采用 Slient/Server模式開發(fā)而成的具有操作員登錄、人員數(shù)據(jù)庫信息錄入、遠(yuǎn)程通訊、實(shí)時(shí)顯示、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)查詢打印、圖形繪制編輯、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布等 個(gè)模塊系統(tǒng)管理軟件，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，程序數(shù)據(jù)流程如圖3所示。

圖2　管理軟件結(jié)構(gòu)

圖3　程序數(shù)據(jù)流程圖

2　工作原理

KJ90礦井人員跟蹤定位及考勤管理系統(tǒng)采用先進(jìn)的遠(yuǎn)距離射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）、通訊技術(shù)和計(jì)算機(jī)軟件處理技術(shù)，并采用雙頻點(diǎn)長(zhǎng)短波頻率實(shí)現(xiàn)可靠的雙工通信。首先由KDF-3型人員跟蹤定位分站不斷產(chǎn)生132.3KHZ低頻編碼電磁波信號(hào)經(jīng)發(fā)射天線發(fā)射出去，用來激活進(jìn)入該區(qū)域的由入井人員隨身攜帶的KGE116A射頻標(biāo)識(shí)卡 （未進(jìn)入發(fā)射天線工作區(qū)域標(biāo)識(shí)卡不工作）并將加密的載有目標(biāo)識(shí)別碼的信息經(jīng)卡內(nèi)高頻發(fā)射模塊發(fā)射出去；同時(shí)分站把接收天線接收來自 標(biāo)識(shí)卡的高頻載波信號(hào)經(jīng)過放大后，經(jīng)軟件解調(diào)、解碼處理后提取有效的目標(biāo)識(shí)別碼通過 DPSK或RS485通訊線傳輸?shù)降孛姹O(jiān)控主機(jī)，再由主機(jī)運(yùn)行在WINDOWS/2000和SQL Server環(huán)境的人員跟蹤定位及考勤軟件進(jìn)行處理、統(tǒng)計(jì)、存儲(chǔ)、顯示和網(wǎng)絡(luò)共享。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井人員自動(dòng)識(shí)別、跟蹤定位和考勤管理，為事故搶險(xiǎn)救災(zāi)提供技術(shù)支撐。

3　系統(tǒng)安裝

KJ90系統(tǒng)安裝礦井人員跟蹤定位及考勤管理系統(tǒng)的井下設(shè)備安裝簡(jiǎn)單方便，礦井低頻發(fā)射天線的安裝位置和形狀將根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況進(jìn)行調(diào)整，可在沒有屏蔽網(wǎng)的巷道底部、巷道壁或頂部等位置固定。井下人員跟蹤定位分站安裝如圖4所示。

圖4　系統(tǒng)安裝示意圖

4　功能實(shí)現(xiàn)

1）井下人員實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)，位置自動(dòng)顯示。

2）實(shí)時(shí)跟蹤查詢、打印當(dāng)前及某時(shí)間段井下人員數(shù)量、活動(dòng)軌跡及分布情況。

3）入井人員的統(tǒng)計(jì)、存儲(chǔ)、打印。

4）監(jiān)測(cè)圖頁靜態(tài)和動(dòng)態(tài)編輯作圖對(duì)用戶開放，支持多種圖形格式，鼠標(biāo)和鍵盤均可操作，全面支持實(shí)時(shí)多任務(wù)。在系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù) 采集的同時(shí)，系統(tǒng)可進(jìn)行記錄、顯示、查詢、編輯、人工錄入、網(wǎng)絡(luò)通信等。

5）系統(tǒng)中心站及網(wǎng)絡(luò)終端可以局域網(wǎng)方式聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，使網(wǎng)上所有終端在使用權(quán)限范圍內(nèi)都能共享監(jiān)測(cè)信息和系統(tǒng)綜合分析信息、查詢各類數(shù)據(jù)報(bào)表。

6）監(jiān)控軟件具有很強(qiáng)的作圖能力，并提供有相應(yīng)的圖形庫，操作員可在不間斷檢測(cè)的同時(shí)，容易地實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)并完成圖形編輯、繪制和修改。

7）井下人員跟蹤定位分站與地面中心失去聯(lián)系時(shí)，基站仍能獨(dú)立工作，自動(dòng)存儲(chǔ)人員監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

8）分站具有漢字液晶顯示人員編碼和時(shí)鐘功能，可用遙控器查詢記錄。

9）無線人員編碼發(fā)射器采用低功耗設(shè)計(jì)，重量輕，無需外部電源，有多重?cái)y帶方式供選擇。

5　總結(jié)

目前，在華能集團(tuán)華亭馬蹄溝煤礦共安裝20臺(tái)定位分站，發(fā)放1200個(gè)人員標(biāo)識(shí)卡。

安裝初期曾出現(xiàn)漏卡、誤讀卡、考勤天線定位分站超時(shí)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)堵塞等一系列問題，通過與研發(fā)生產(chǎn)廠家的溝通協(xié)調(diào)，采取調(diào)整考勤天線安裝位置、更換考勤天線定位分站電路板、系統(tǒng)軟件升級(jí)等手段，在技術(shù)上解決了多天線、低功耗、遠(yuǎn)距離和漏卡、誤讀卡等問題，該技術(shù)解決了井下人員的出入井定位和搜救安全救災(zāi)管理及車輛流動(dòng)的定位問題。系統(tǒng)安裝投入使用2年多來，運(yùn)行穩(wěn)定，一定程度上滿足了井下人員的跟蹤定位問題，為礦井的安全生產(chǎn)提供了有力的支撐。

［1］ 劉溫暖.礦山通信與監(jiān)控［M］.煤炭工業(yè)出版社.

［2］ 黃強(qiáng).KJ90礦井人員跟蹤定位及考勤管理系統(tǒng)的研制［Z］.煤炭科學(xué)研究總院重慶分院.

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