井下人员管理系统

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一、引言
近年来，全国矿井事故不断发生，如何加强安全生产，提高搜救工作效率，摆到了国家各级主管部门和领导的面前。我们在分析近期几个矿井发生的特大事故时发现：地面与井下人员的信息沟通不及时；地面人员难以及时动态掌握井下人员的分布及作业情况，进行精确人员定位；一旦矿井事故发生，抢险救灾、安全救护的效率低，搜救效果差。
为此，如何正确处理安全与生产、安全与效益的关系，如何准确、实时、快速履行矿井安全监测职能，有效进行矿工管理，保证抢险救灾、安全救护的高效运作显得尤为重要和紧迫。如何改变目前矿井企业对井下人员落后的管理模式，如何实现管理的现代化、信息化成为所有矿井企业关心的问题。
目前，随着计算机技术的发展，基于远距离微波射频识别技术的工作站开始得到应用，在矿井安全检测系统中引入井下人员检测系统将是一种趋势。莱芜市杰讯电子公司率先在国内采用RFID(射频识别)技术，开发了KJ157井下人员管理系统，这一科技成果的实现，将为矿井企业的安全生产和经营管理带来了新的契机。
我公司研发的KJ157井下人员管理系统有效地实现对井下人员的实时监测、跟踪，杜绝人为误差以及各种危险情况的发生，保证原始数据采集的准确性，提高管理水平、减少经济损失。成为企业信息化管理的重要组成部分。本系统通过对软件的开发，适应了不同通信方式的选择和不同领域的扩展应用，同时创造性地研制了信息化头盔，此系统在应用和功能上具有更宽、更广的优越性。

二、系统组成及结构



KJ157井下人员管理系统由三部分组成：
1、信息化头盔：
由矿工帽和智能卡构成，智能卡由耦合元件及芯片组成，每个智能卡具有全球唯一的编码，附着在头盔上标识目标对象；智能卡能够贮存有关人员的数据信息。在自动识别管理系统中，每一个智能卡中保存着一个人员的信息。智能卡通常安装在头盔表面，具有一定的无金属遮挡的视角。
2、工作站：
读取、写入智能卡信息的设备，其主要功能是：
查阅智能卡中当前贮存的数据信息；
向空白智能卡中写入欲贮存的数据信息；
修改（重新写入）智能卡中的数据信息。
3、天线：
智能卡和工作站间传递射频信号。


三、井下人员管理系统的功能
1) 实现矿井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) 为矿井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，一旦发生矿井安全事故，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等搜救工作的高效运作。
3) 系统设计的安全性、可扩容性、易维护性和易操作性。

四、系统工作原理
当装有智能卡的头盔在距离0~6米范围内靠近工作站时，工作站受控发出微波查询信号，安装在头盔表面的智能卡收到工作站的查询信号后，将此信号与智能卡中的数据信息合成一体反射给工作站。反射回来的微波信号，已携带有智能卡数据信息。工作站接收到智能卡反射回的微波合成信号后，经工作站内部微处理器处理后即可将智能卡贮存的识别代码等信息分离读取出来。

五、系统性能指标
工作频率： 902 ~ 928MHZ
工作方式： 广譜跳频
输出功率： 27～32dBm
天线数量： 2个
工作温度： -10℃～+50℃
读卡距离： 0~4米(根据用户要求可增加读取距离)
系统传输速率： 1200bit/s；
传输方式： 本质安全型异步RS485
传输接口工作方式： 半双工；
数据传输距离： 不小于10Km；
传输误码率： 不大于10-8；
传输接口节点容量： 不小于16台分站；

六、系统特点
1、体积小，安装方便，并采用了无源RFID智能卡。
本系统完全按照“煤安”标准设计制造，结构设计合理，并对天线部分进行适应化改进，采用无源智能卡设计制造信息化头盔，这在国内外还属首创，此信息化头盔使人员检测系统更加方便和灵活。
2、 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，为管理人员的查询与管理提供全方位的服务。
3、高度自动化：
本系统采用RFID（射频识别）技术研发而成，它不仅能实现对人员的安全控制、考勤及违章违纪的监测，同时可以实现对人员的运动轨迹的检查、区域的进入许可，特别是对危险及重要场所的监控，以及危险场所的禁入、警告等。
4、采用了可选择的两种通讯方式：
本系统考虑到不同使用单位的要求有差异，在工作站内部微处理单元增加了存贮功能。在系统管理终端与工作站的通讯上可以有两种可选择模式：一种是光纤传输模式，工作站接收到目标信号，经处理后直接传输到系统管理终端；另一种是RS485半双工通讯模式，工作站收到目标信号后，经内部微处理器识别后，暂时缓存起来，后通过RS485半双工方式传输给系统管理终端。组网方式灵活，可以适用于多种环境。
5、完善的异常情况（包括无卡非法进入、无效卡、失效卡、黑名单卡进入）报警呼叫系统配置。

七、系统功能
1、显示、查询井下人员情况：
（1）任一时间井下或某个地点人数，及每个人的身份；
（2）查询一个或多个人现在的实际位置及某个人在任一时间的活动轨迹 ；
（3）查询有关人员在任一地点的到、离时间和总工作时间等等一系列信息，可以督促和落实重要巡查人员（如：瓦斯检测人员、安全检测人员及管理人员等）是否按照规定的时间、地点的进行各项检查工作，减少事故发生因素；
（4）对某些危险及重要场所的禁入、警告；
（5）可实现网络共享，对多个用户通过权限设置，可查看权限内信息；
(6) 具备考勤功能，可查询一个或多个人每天下井次数，在井下工作时间等。
2、随时查看井下人员在坑道内的实时动态分布，根据井下的实际情况制作相应的动态图，使井下人员分布情况一目了然；
3、如遇突发事故，可随时查询事故区域的人员分布及人员身份，能及时调动相关人员处理事故及撤离，可为抢险救灾提供准确资料。
4、抢险时更准确快速识别遇险人员具体地点和位置，提高抢险效率和救护效果。

八、总结
将智能卡识别技术应用于矿井井下人员管理系统，是通过建立一个完整、灵活和实时的井下人员管理系统，包括井下作业工人的计划安排、工人进出巷道的权限管理、巷道人员分布、作业工人资料、安全物资流动等进行管理，来实现井下管理信息化，同时提高矿井开采生产管理和作业安全的水平。这种智能化监控系统是以矿井安全生产为基础，射频识别模块（RFID）为主要设备，有线通信网络为纽带，监管中心系统管理终端的新型智能化计算机管理系统，综合运用了多种通信技术，突破了传统矿井安全管理模式，是矿井安全生产管理系统的新趋势。