概述：

為進(jìn)一步加強(qiáng)企業(yè)安全生產(chǎn)，國家安全監(jiān)管總局、研究頒發(fā)《煤礦安全規(guī)程》及《煤礦井下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”建設(shè)完善基本規(guī)范》，明確提出需要建設(shè)人員定位系統(tǒng)。建立一套煤礦井下人員定位管理系統(tǒng)，搭建完善的井下人員管理生態(tài)平臺，有效提高應(yīng)急救援工作效率，為井下作業(yè)人員提供的安全保障。

KJ2232J煤礦井下人員定位系統(tǒng)，基于高精度的UWB定位技術(shù)，典型定位靜止時定位誤差不大于0.3m。通過礦用本安型分站、本安型基站、標(biāo)識卡、引擎軟件等核心模塊搭建煤礦“六大系統(tǒng)”之一的人員定位系統(tǒng)。通過人員佩戴多種形式的定位標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)井下人員實(shí)時的高精度定位。井口通過性檢測裝置，檢測下井人員佩戴一張與自身身份匹配的標(biāo)識卡，從而對人員進(jìn)行各項(xiàng)安全監(jiān)管。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

人員管理系統(tǒng)主要由監(jiān)控計(jì)算機(jī)、系統(tǒng)軟件、井口大屏幕LED檢卡顯示系統(tǒng)、環(huán)網(wǎng)交換機(jī)、人員定位分站、人員標(biāo)識卡、信息化礦燈、手持檢卡器、避雷器、員工自助查詢終端和傳輸平臺等組成。

監(jiān)控主機(jī)：負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)設(shè)備及人員檢測數(shù)據(jù)的管理、分站實(shí)時數(shù)據(jù)通訊、統(tǒng)計(jì)存儲、屏幕顯示、查詢打印、畫面編輯、網(wǎng)絡(luò)通訊等任務(wù)。

系統(tǒng)軟件：基于三維GIS系統(tǒng)，完成人員信息編碼采集、識別、加工、顯示、存儲、查詢和報(bào)表打印。

傳輸平臺：礦井光纖工業(yè)以太網(wǎng)綜合信息傳輸平臺、光纜或電纜。

人員定位分站：接收標(biāo)識卡發(fā)出的無線人員編碼信號并計(jì)算出通訊距離，能就地滾動顯示所監(jiān)測到的標(biāo)識卡卡號，動態(tài)存儲24小時內(nèi)監(jiān)測到的所有標(biāo)識卡卡號，具備“黑匣子”功能，具有聲光報(bào)警功能。定位分站同時支持WIFI6信號覆蓋，支持IEEE802.11b/g/n/ac/ax協(xié)議，可選雙定向天線或四定向天線。

人員標(biāo)識卡：承載的人員編碼信息，將編碼數(shù)據(jù)發(fā)送給人員定位分站。人員標(biāo)識卡有礦燈繩式和腰卡等多種方式，支持通用充電接口，單次充電使用時間一個月以上。根據(jù)系統(tǒng)在煤礦的現(xiàn)場使用情況反饋，便于對人員標(biāo)識卡的管理，本方案推薦選用礦燈繩式和腰卡式人員標(biāo)識卡，用戶也可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇。

信息化礦燈：具有礦燈和人員標(biāo)識卡的功能，支持雙向通信和定位；內(nèi)置磷酸鐵鋰電池。

手持檢卡器：手持便攜式讀卡終端，支持激光甲烷監(jiān)測功能，用于檢卡、搜救、離線考勤等功能。

井口檢卡系統(tǒng)：包括井口智能檢測門，檢測一人是否多帶卡；同時由控制計(jì)算機(jī)、檢卡器和LED大屏幕組成的井口檢卡顯示系統(tǒng)，能實(shí)時顯示下井人員的卡號、姓名和班次等信息。

員工自助查詢系統(tǒng)：獨(dú)立的操作簡便的查詢界面，支持觸摸屏方式?？刹樵儌€人信息、下井情況、各種補(bǔ)貼發(fā)放情況等。

系統(tǒng)組成

系統(tǒng)圖

系統(tǒng)工作原理

KJ2232J礦用人員精確定位系統(tǒng)采用的超寬帶(UWB)技術(shù)是一種全新的、與傳統(tǒng)通信技術(shù)有極大差異的通信新技術(shù)。它不需要使用傳統(tǒng)通信體制中的載波，而是通過發(fā)送和接收具有納秒或納秒級以下的極窄脈沖來傳輸數(shù)據(jù)，從而具有GHz量級的帶寬。超寬帶系統(tǒng)與傳統(tǒng)的窄帶系統(tǒng)相比，具有穿透力強(qiáng)、功耗低、抗多徑效果好、安全性高、系統(tǒng)復(fù)雜度低、能提供精確定位精度等優(yōu)點(diǎn)。因此，超寬帶技術(shù)可以應(yīng)用于室內(nèi)靜止或者移動物體以及人的定位跟蹤與導(dǎo)航，且能提供十分精確的定位精度，本系統(tǒng)通過現(xiàn)場實(shí)測靜態(tài)定位精度小于0.5米，動態(tài)定位精度小于3米，通訊距離大于400米。

本系統(tǒng)支持TOF和TDOA兩種工作模式，UWB的測距原理為雙向飛行時間法，每個模塊從啟動開始即會生成一條獨(dú)立的時間戳 。模塊A的發(fā)射機(jī)在其時間戳上的Ta1發(fā)射請求性質(zhì)的脈沖信號，模塊B在Tb2時刻發(fā)射一個響應(yīng)性質(zhì)的信號，被模塊A在自己的時間戳Ta2時刻接收。有次可以計(jì)算出脈沖信號在兩個模塊之間的飛行時間，從而確定飛行距離S。S=Cx[(Ta2-Ta1)-(Tb2-Tb1)](C為光速)

知道了UWB的測距原理，再實(shí)現(xiàn)UWB的定位原理就很容易了。UWB的室內(nèi)定位功能和衛(wèi)星原理很相似，就是通過布置多個(2個以上)已知坐標(biāo)的定位基站，需要定位的人員或設(shè)備攜帶定位標(biāo)簽，標(biāo)簽按照一定的頻率發(fā)送脈沖信號，不斷和多個已知位置的基站進(jìn)行測距，通過一定的精確算法定出標(biāo)簽的位置。

TDOA模式定位工作流程：

（1）  每個定位標(biāo)簽以UWB脈沖重復(fù)不間斷發(fā)送數(shù)據(jù)幀；

（2）  定位標(biāo)簽發(fā)送的UWB脈沖串被定位基站接收；

（3）  每個定位基站利用高敏度的短脈沖偵測器測量每個定位標(biāo)簽的數(shù)據(jù)幀到達(dá)接收器天線的時間；

（4）  定位基站通過WIFI或者以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與后臺服務(wù)器通信；

（5）  定位引擎參考標(biāo)簽發(fā)送過來的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，確定標(biāo)簽達(dá)到不同定位基站之間的時間差，并利用TDOA算法來計(jì)算標(biāo)簽位置；

（6）  最后，終端設(shè)備（應(yīng)用軟件）顯示出定位標(biāo)簽的位置。

TOF模式功耗高定位精度高，TDOA模式功耗低同時定位精度略低，本系統(tǒng)可以軟件設(shè)置TOF和TDOA工作模式，根據(jù)用戶需求實(shí)現(xiàn)功耗和定位精度的動態(tài)調(diào)整。

本系統(tǒng)產(chǎn)品已根據(jù)煤礦安全生產(chǎn)的技術(shù)要求和國家安全標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)，可以滿足煤礦井下人員監(jiān)測與考勤管理的自動化和信息化管理要求，同時可充分利用礦井已有煤礦監(jiān)控系統(tǒng)平臺資源聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，有效節(jié)約投資。

KJ2232J礦用人員精確定位系統(tǒng)是集計(jì)算機(jī)軟硬件、信息采集處理、無線數(shù)據(jù)傳輸、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊、自動控制等技術(shù)多學(xué)科綜合應(yīng)用為一體的自動識別信息技術(shù)產(chǎn)品，該系統(tǒng)是通過對煤礦坑道遠(yuǎn)距離移動目標(biāo)進(jìn)行非接觸式信息采集處理，實(shí)現(xiàn)對人、車、物在不同狀態(tài)（移動、靜止）下的自動識別，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的自動化管理。

該系統(tǒng)集成了技術(shù)含量很高的超寬帶(UWB)通訊識別技術(shù)，采用專用通訊控制芯片實(shí)現(xiàn)可靠的無線數(shù)據(jù)通信，基站及信息機(jī)為本質(zhì)安全型電路，安裝方便，作用距離遠(yuǎn)、識別無"盲區(qū)"、信號穿透力強(qiáng)、安全保密性能高、對人體無電磁污染、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、可同時識別多人。

當(dāng)井下人員隨身攜帶人員標(biāo)識卡進(jìn)入讀卡分站信號覆蓋區(qū)域后標(biāo)識卡立即被激活（未進(jìn)入信號覆蓋區(qū)時標(biāo)識卡處于休眠狀態(tài)不工作），經(jīng)信號沖突檢測后無須人員動作自動發(fā)射加密數(shù)據(jù)載波信號，將人員信息發(fā)送給讀卡分站。

讀卡分站收到標(biāo)識卡發(fā)送來的信息處理后直接傳送到地面，或通過礦用環(huán)網(wǎng)交換機(jī)接入礦井工業(yè)以太網(wǎng)發(fā)給地面中心站完成礦井人員自動跟蹤定位。地面控制中心計(jì)算機(jī)將收到的信息結(jié)合井下電子地圖(GIS)顯示在屏幕上，同時保存到數(shù)據(jù)庫，以備隨時查閱?？梢詫?shí)時顯示某個區(qū)域和巷道內(nèi)人員的數(shù)量和分布情況；可以顯示人員的移動路線；可以對人員進(jìn)行實(shí)時定位和跟蹤；可以查詢特定人員在井下的實(shí)時位置。可以實(shí)時顯示定位信息和查詢某一歷史時刻的人員作業(yè)信息。地面管理人員可以全面、準(zhǔn)確的掌握井下人員的數(shù)量和分布情況。

系統(tǒng)功能

1、實(shí)時定位

人員定位系統(tǒng)通過二維/三維電子地圖實(shí)時顯示在崗工人、運(yùn)輸叉車、廠區(qū)車輛等位置，可查看定位人員、車輛詳細(xì)信息，實(shí)現(xiàn)工廠人、車、物位置管理。

2、區(qū)域管理

實(shí)時統(tǒng)計(jì)進(jìn)礦各區(qū)域人員、車輛的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)下礦人員位置的動態(tài)管理及物資設(shè)備的有效監(jiān)控。

3、安全管理

能夠現(xiàn)場實(shí)時對進(jìn)入裝置內(nèi)的人員進(jìn)行人臉識別和定位標(biāo)簽卡識別，實(shí)現(xiàn)雙重身份驗(yàn)證，只有當(dāng)兩種身份匹配，且僅攜帶一張與被檢測人員相對應(yīng)的標(biāo)識卡時才通過。通過出入井性檢測，系統(tǒng)可實(shí)時監(jiān)控井下人數(shù)變化，當(dāng)人數(shù)超載時，系統(tǒng)自動報(bào)警，提醒管理者及時調(diào)度處理，消除安全隱患。

4、考勤管理

礦井人員定位系統(tǒng)可自動生成人員考勒信息，記錄打卡時間及位置，并自動統(tǒng)計(jì)各時間段內(nèi)的個人或部門工作時長信息。

5、報(bào)警

警示報(bào)警:工作超時、區(qū)域超時、不動、井下超員等情況報(bào)警

尋呼報(bào)警: 通過系統(tǒng)主動下標(biāo)識卡下發(fā)報(bào)警信息并生成記錄

SOS報(bào)警:人員主動觸發(fā)SOS報(bào)警后生產(chǎn)記錄

設(shè)備故障報(bào)警:設(shè)備掉線、失電等情況報(bào)警

性檢測裝置報(bào)警:設(shè)備異常離線報(bào)警

工作面接近保護(hù)裝置交瓦:對接礦共現(xiàn)有接近保護(hù)裝置，自主設(shè)定人員-工作面液壓支架安全距離，小于安全距離觸發(fā)告警，并控制支架運(yùn)行狀態(tài)，保障人身安全視頻聯(lián)動

6、歷史軌跡回放

支持對礦井下單人或多人的歷史軌跡查詢及回放，為事件處理提供直觀、可視化的決策依據(jù)。

7、SOS一鍵報(bào)警

提供SOS按鈕主動報(bào)警，管理人員收到信息后，可快速定位報(bào)警工人位置，聯(lián)動監(jiān)控視頻查看現(xiàn)場情況，做出緊急應(yīng)對措施。

實(shí)物系統(tǒng)圖

系統(tǒng)優(yōu)勢：

具體參數(shù)

KJ2232-F礦用本安型讀卡分站

KJ2232-F1礦用本安型基站

KJ2232-K礦用本安型標(biāo)識卡

KJ2232-S礦用本安型搜索儀