万红煤矿设计方案Word格式文档下载.docx

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3.2山西省煤炭工业局《关于建立长效机制、强化煤矿生产能力监管工作的规定》晋煤行发［2006］409号文（2006年6月2日）。

3.3山西省煤炭工业局《关于规范煤矿入井人员考勤（定位）系统建设的通知》晋煤安发［2006］452号文（2006年7月5日）。

3.4山西省煤炭工业局《关于加快矿井考勤定位系统建设的通知》晋煤安发［2006］583号文（2006年8月29日）。

3.5临汾市煤炭工业局《关于全市煤矿安装入井人员考勤定位系统的通知》临煤工字［2006］386号文（2006年10月18日）。

3.6洪洞县万红煤矿提供的井下采掘平面布置图，矿井在册职工人员数，每班及三班入井人员数等相关资料。

3.7厂家提供的“KJ139型人员考勤定位监测系统”产品技术说明等有关技术资料。

4、入井人员考勤定位监测系统执行技术标准及规范

4.1《中华人民共和国公共安全行业标准》GA/T70-94

4.2《安全防范工程程序与要求》GA/T75-94

4.3《工业企业通信设计规范》GBJ42-81

4.4《建筑电气安装工程质量检验评定标准》GBJ303-88

4.5《中国电器装置安装工程施工及验收规范》GBJ232-82

4.6《工业自动化仪表工程施工及验收规范》FBJ93-86

4.7《电气装置安装工程施工及验收规范》GBJ232-90、92

4.8《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92、GA/T74-94

4.9《安全技术防范规范工程程序技术规范》

5、入井人员考勤定位监测系统设计原则

本设计以行业标准作为设计依据，结合该煤矿的具体情况，用最佳设计方案体现最高的性能价格比，是本方案设计的指导思想，也是本方案设计的基本出发点和追求的目标。

本设计主要贯彻“高质量”及“低价格”两条主线来进行设计的。

根据煤矿井下的采掘平面图，并充分考虑现场实际情况，设计为KJ139型人员考勤定位监测系统，数据传输采用抗干扰高屏蔽矿用信号电缆，确保数据的准确传输。

5.1灵活性和兼容性原则

方案设计充分考虑到系统升级扩容的灵活性和兼容性。

系统是开放式、分布式的系统，使得在不改变原有设备的情况下，能方便的升级、扩容，确保系统的科学合理和先进性。

5.2可靠性原则

从物理上和逻辑上考虑关键设备的数据冗余，确保传输通路、数据服务、监控工作站、供电电源的安全可靠。

5.3易操作和易维护性原则

21世纪是知识经济时代，人力成本大幅度增加，本方案的设计充分考虑到这一点，设备操作和维护非常方便，有利于提高工作效率，降低人力成本和维护成本，提高系统总体性价比。

本系统在使用过程中，除发放识别卡需要人工管理外，正常使用过程中不需要人工干预，为全自动工作方式。

5.4实时性原则

实时显示各分站的当前状态或数据，可分类显示或全部显示。

在数据库服务器中建立历史数据库，为今后的统计分析提供依据。

5.5安全性原则

充分考虑系统和数据的安全性。

系统具有较强的身份认证、授权、加密等机制、完善全面的事件日志、数据备份功能。

一切应从实际出发，使人员定位系统具有较高的实用性能。

这也是人员定位系统在当今之所以能迅速兴起并发展的关键所在。

6、入井人员考勤定位监测系统设计范围及内容

6.1人员考勤定位监测系统设计范围

主要包括副井井口及井底、主井井底、井下回采工作面、工作面掘进头、大巷掘进头、变电站、水泵房、井底煤仓、皮带机头、消防材料库、运输大巷及轨道大巷、瓦监员巡监点等场所。

6.2人员考勤定位监测系统设计内容

6.2.1地面监测站、主副井井口、井下分站及测点等装备与选型配置；

6.2.2系统设计方案说明；

6.2.3设备明细及工程预算

6.2.4井下人员定位监测系统图；

6.2.5监测分站及测点布置图；

二、KJ139型人员考勤定位系统简介

1、系统概述

目前，煤矿井下存在着入井人员管理困难，井上人员难以及时掌握井下人员的动态分布及作业情况，一旦事故发生，对井下人员的抢救缺乏可靠信息，抢险救灾、安全救护的效率低，效果不理想。

开发新型矿井人员跟踪定位及考勤管理系统，就可对煤矿入井人员进行实时跟踪监测和定位，随时清楚掌握每个人员在井下的位置及活动轨迹。

如果发生灾难，还可立即从监控主机上查询事故现场的人员位置分布情况、被困人员数量、遇险人员撤退线路等信息，为事故抢险提供科学依据。

同时，也可利用系统的日常考勤管理功能，对矿井人员进行考勤管理。

矿井人员考勤定位系统是基于无线射频识别（RFID，RadioFrequencyIDentification）技术、计算机网络、数据库等技术为一体的应用系统。

KJ139矿井人员安全管理定位系统由KGE36本安型识别卡、KJF78隔爆兼本安型考勤定位分站、接收传感器、KCT13型调制解调器、工控计算机及系统软件组成。

当持卡人或装有识别卡的移动物体进入分站辐射区范围时，识别卡被激活，识别卡将卡号传回分站，并记录在分站存储器内。

若干个定位分站将各处采集来的人员流动信息通过通讯电缆回传到地面调制解调器，并将解调信号送入中心站计算机数据库。

系统软件经过处理，将进出矿井的人名、时间等信息显示到计算机显示屏，同时将系统定位数据显示到计算机幕、大屏显示系统，并可根据需要统计打印报表。

上级单位可通过局域网远程查询相关信息。

2、矿井人员考勤定位系统管理

2.1考勤管理：

能够准确的对矿井的出入井人员情况进行统计，严格监督，实现本人到岗考勤，杜绝了他人替代考勤的现象。

2.2安全管理：

对一些特殊的人员，瓦检人员，巡检人员等进行监控，了解他们的实际作业情况，加强了他们的职责，减少了发生事故的可能性；

督促检查矿区主要班组长，业务科室的实际的跟班情况，强化整个矿区的现场管理。

2.3灾变救援管理：

由于井下人员的流动情况比较大，当突变情况发生后，整个系统能帮助救援人员了解矿工的具体位置，最大程度的实施救援，减少伤亡；

整个系统全面提升了矿井安全生产管理的水平。

3、KJ139系统主要功能

3.1出入井人员唯一性管理：

通过出入井人员人数和识别卡与人员个人影像资料的对应管理显示，提供了出入井人员身份识别的唯一性管理；

3.2超时未上井人员管理：

通过设定规定的下井时间，可查询出下井时间超过规定时间的人员；

3.3灾害时期的人员搜救：

可提供救护人员便携的识别卡搜寻仪，进行井下矿工的搜救；

3.4井下人员统计列表：

能够列出所有下井人员名单，并可以查询每个人的个人资料详细信息；

3.5人员历史轨迹查询：

可以在矿井图形界面上实时动态闪耀显示这个人经过的分站，活动的方向，并给出通过的分站地点列表，通过时间等信息；

3.6人员出入井情况查询：

通过设置分站天线编号，可以对人员的出入井情况进行确切查询；

3.7人员考勤统计报表：

可对所有下井人员进行时间统计，也可分部门，分岗位对井下人员时间统计；

3.8人员实时追踪：

通过计算机矿井图形界面，实时跟踪井下人员作业的动态情况；

3.9矿井图形编辑：

根据现有矿井巷道的分布绘出矿井巷道分布示意图，并在上面布置考勤定位分站位置图标；

3.10部门人员信息管理：

实现对矿井工作人员资料的录入，并设置人员工号与识别卡号的对应关系；

3.11硬件信息的管理：

主要对考勤定位分站的名称，硬件编码进行管理以及对识别卡信息的录入；

3.12系统操作人员权限管理：

可以给不同的人设置不同的访问权限，保证整个系统的管理；

3.13对下属矿井的查看与维护：

通过网络，可以远程对下属矿井的情况进行查看并维护。

4、KJ139系统技术优势及特点

4.1系统容量大：

本系统最多可以挂接128个分站，适应大、中、小各型矿，识别卡容量可达6万以上；

4.2无误码、无漏卡

对于在瞬间监测人员聚集的情况下，由于人的聚集和重迭而出现监测对象丢失，在这里我们采用了无线射频技术，利用射频的高方向性、高渗透率、高抗干扰性能在对人员重迭的特殊情况下，能一个不漏的检测出所有通过人员，确保了监测的正确性。

系统运行安全稳定可靠传输误码率为零，分站备用电源能支持停电2-4小时工作，分站具有数据存取功能，数据传输至数据库核对后才删除前期分站数据。

分站识别传感器采用双频备份机制，自动跳频实现连续、可靠的运行，从而保证无误码、无漏卡。

从物理和逻辑上考虑关键设备的冗余，确保传输通路、数据服务、监控工作站、供电电源的安全可靠，充分考虑系统和数据的安全，系统具有较强的身份认证、数传、加密等机制，完善全面事件日志和数据备份功能。

4.3系统布置灵活：

采用分站加接受传感器的拓扑结构，使系统布置更加灵活，信号覆盖更广。

4.4双频备份：

接收传感器采用双频备份机制。

4.5防碰撞、防冲突、防数据丢失

在一般的人员监测系统中，最难处理的情况是同一时刻出现多个人员集聚的情况，识别卡在同一时刻发射出无线电波给分站，这就会在这一瞬间造成信息冲突，如处理不好，造成信息丢失，影响监测精度。

而KJ139系统是经射频技术高速模块的处理，能将集聚人员一个不漏的监测出来，KJ139系统同时采用了无线防碰撞、防冲突算法，时域防冲突技术，将冲突信息按时序处理，确保了每个信息的完整收集、处理。

系统前端数据采集具有信息防碰撞功能，读卡速度达到100个识别卡/秒，巡检周期：

≤16S，本系统能可靠识别同时读卡≥100/6m/s。

当携带识别卡人员进入天线工作区，识别卡被激活后发送卡号，分站接收核对后即关闭识别卡，提高了读卡的准确性和读卡速度，延长了电池使用寿命，信号穿透力和绕射力强，系统识别卡可做到无方向性，识别距离最远可达100米（可调）。

系统的正常工作不受环境变化影响，保证在恶劣环境下24小时能够正常运转。

人员信息传输接口是将RS232信息转换成RS485信息，同时将重码的信息进行判别和过滤，接受上位机的轮循访问，并将上位机传送时采集到的人员编码信息随机储存。

井下分站设备的人员信息采集处理单元将（唯一）低频的加密数据载波信号及发射天线向外发送，随身携带的识别卡进入低频的发射天线工作区域后被激活（未进入发射天线工作区域识别卡不工作），同时将加密的载有目标识别码的信息经卡内高频发射模块发射出去，接收天线接收到识别卡发来的载波信号，经分站人员信息采集处理单元接收处理后，提取出目标识别码，并经人员信息传输处理接口送至地面计算机，完成预设的系统功能，从而实现目标的自动化管理。

4.6可同时读卡的数量多：

在正常情况下，系统可同时读卡的数量大于100个，可达到100人/6M/S的识别率；

4.7巡检周期短：

≤16S

4.8定位更精确：

通过给不同的传感器标上序号，使人员流动的情况更加直观的表现出来，能够更加有效的跟踪、定位，更加有效的反映人员的活动情况；

4.9能耗低：

标识卡内的高能电池容量可使用1－2年以上；

4.10识别卡型式多样：

可提供多种形式的标识卡，包括便携卡和矿灯卡，便携卡佩戴灵活、方便；

矿灯卡与矿灯一一对应，便于管理；

4.11分站可以独立工作：

井下人员跟踪定位分站与地面中心通讯中断时，分站仍能独立工作,自动存储人员监测数据。

4.12系统安装、维护方便

4.13确保人身健康和安全

无对人体伤害的电磁辐射污染，信息安全性和保密性性能高，识别卡的发射功率仅190μW，远远小于国家电磁辐射的有关规定。

识别卡可装入现有矿灯的电池盒内，其优点为一方面便于管理，同时又起到了有效屏蔽电磁辐射对人体的影响从而提高了安全性的保证。

此外，也提高了便携性和使用的方便性。

4.14节约投资

系统设计充分考虑到系统升级扩容的灵活性和兼容性，系统是开放式分布式的系统，使得在不改变原有设备的情况下能方便的升级扩容，确保系统科学合理和先进性。

本方案的设计充分考虑到节约人力成本，设备的操作和维护非常方便，有利于提高工作效率，降低人力成本和维护成本，提高系统总体性价比。

本系统在使用过程中除发放识别卡需要人工管理外，正常使用过程中不需要人工干预，为全自动工作方式。

另外，系统的数据接口、接收分站均属免维护产品，性能稳定性极高，首先保证了设备的可靠，又节约了使用、维护成本，识别卡为IP54防护等级产品，即使在煤矿井下恶劣的气候条件下，除了人工损坏以外，不会损耗；

也能保证产品的高可靠性，能够保证个人资料的发射、传递的绝对正确性。

识别卡内高能电池容量可使用2-3年，充放电70万次以上，即2-3年换1次电池，识别卡的寿命周期可超过10年。

还必须提出的是，KJ139系统同其他的系统相比，其分站本身具有传感器的功能又集成了供电模块这一特点，加之一个分站可带四个无线接收器，能明显降低成本，在规模较大的煤矿的考勤定位系统建设中成本优势更加明显。

5、KJ139人员考勤定位系统组成

富力通矿井人员考勤定位系统是基于无线射频识别（RFID，RadioFrequencyIDentification）技术、计算机网络、数据库等技术为一体的应用系统。

KJ139矿井人员考勤定位系统由KGE36本安型识别卡、KJF78隔爆兼本安型考勤定位分站、KJF78-1定位传感器、KCT13型调制解调器、工控计算机及系统软件组成。

识别卡内存有一定格式的电子数据，常以此作为待识别人或车辆的标识性信息。

应用中将识别卡附着在待识别人员矿灯或车体上，作为待识别人员或车辆的电子标记。

分站与识别卡可按约定的通信协议互传信息。

系统软件经过处理，将进出矿井的人名、时间等信息显示到计算机显示屏，同时将系统定位数据显示到计算机屏幕、大屏显示系统，并可统计打印报表。

系统组成见图1-2-1人员考勤定位监测系统图。

图1-2-1入井人员考勤定位监测系统图

富力通人员考勤定位系统由考勤定位分站、传感器、识别卡、传输通信部分和地面中心站软硬件组成，下面分项对各部分设备的功能和工作原理进行说明。

5.1考勤定位分站

分站主要由信息采集处理模块、传输模块、后备电源、嵌入式软件组成。

主要功能是完成对识别卡信号的采集、处理、与地面计算机的双向通讯及供电等。

考勤定位分站布置在井口和井下主要巷道的进、出口位置，分站可以同时连接四个接收传感器。

凡是进出通过的持卡人员，在非接触状态下经过分站都会留有记录。

进井出井判别：

通过对分站上引出的两个接收传感器进行编号，可以根据人员经过接收传感器的先后次序来判断人员是入井还是出井。

动态存储区记录：

存储区最多可记录10000条信息。

上位机来取数据后，存储区全部清零，进入下一个存储周期。

通讯线路故障排除：

分站线路中断后，分站继续工作，并尽可能多的保存记录，直到故障排除后，上位机再次读取数据。

后备电源不间断供电：

井下供电中断的情况下，分站仍然可以不间断的供电4小时以上，包括发生事故后的井下断电期间。

分站主要技术参数：

防爆合格证证号：

1052413

交流电源：

可接入127V、220V、660V交流电源。

通讯接口：

RS232、RS485

通讯速率：

4800bps

信息存储量：

≤10000条记录

后备电源续电能力：

≥4h

传输距离：

≤20km。

读卡周期：

≤16s

分站与接收传感器距离：

≤1km

同时读卡：

≥100个/6m/s

5.2接收传感器

接收传感器与分站相连，主要负责读取接收识别卡上的信息，并将其存储在接收传感器内的存储器内。

然后其信息通过分站上传到地面上工控机的数据库内。

接受传感器是分站功能的延伸，分站加接受传感器的结构使系统布置更加灵活，有利于建立更大的信号覆盖范围，通过给接收传感器设定不同的地址编码可以确切记录识别卡的信息，进而可以更加详细的检测井下人员的具体活动情况。

防爆类型：

矿用隔爆兼本质安全型

交流电源:

5V

≤10000条

感应传输距离：

≥1M－100M可调（建议20M－30M）

≥100个/6M/S

后备电池供电能力：

≥4h

5.3识别卡部分

识别卡主要由嵌入式处理器、信号处理模块和高能电池组成，标识卡一般处于睡眠状态，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。

识别卡为本安型设计，该卡采用有源射频识别技术，无接触式读卡，能耗低，无方向性，穿透力强，灵敏度高。

识别卡分便携卡和矿灯卡两种：

便携卡用于随身携带；

矿灯卡安装在矿灯盒内，与矿灯一一对应。

主要技术参数：

本安型

防爆标志：

ExibI

1054326

工作频率：

433.94±

0.005MHz

1M－100M可调（建议20M－30M）

调制方式：

无线FSK

传输方向：

双向半双工

工作电源：

3v（自供电，带保护）

连续工作时间：

大于2年

5.4通讯传输接口

通讯传输接口主要由信号转换模块组成，完成通讯信号的转换和本安与非本安运行环境的隔离。

调制解调器调输出开路电压≤3.5V，电流0-70mA。

MHYVR2X2矿用阻燃通讯电缆规格：

2-4芯；

直流电阻：

≤12.8Ω/Km；

分布电容：

≤0.06μF/Km；

分布电感：

≤0.8mH/Km。

根据不同的场合布线，自由拓扑通讯距离可达20公里。

一般兼矿用本安型

[ExibI]

1054327

电源电压：

220V

电流环调制

传输方式：

双向主从半双工

4800bps

与上位机通讯：

RS232

5.5地面中心站（机房）部分

地面中心站（机房）是整个系统的控制中枢，通过串行接口（COM1）与调制解调器及井下所有定位分站联接，通过网卡和网络交换机与地面局域网各终端联接。

工控机（上位机）对井下所有定位分站巡回采集记录数据，刷新给定数据。

硬件端口设置：

通过端口设置，使程序与硬件进行通讯，交换数据。

分站工作状况列表：

给出井下分站工作状况列表，并把故障分站特殊显示。

巡回读写下位机数据：

按照考勤定位分站顺序巡回读写各分站上接收传感器的数据，每个接收传感器将数据打包传送，周期循环。

采集各接收传感器的记录数据：

各个接收传感器把接收的数据结果暂存到记录存储区，等待上位机采集。

上位机（工控机）通过分站采集各接收传感器上的数据，存入到上位机的数据库中。

服务器一台，服务器建议配置要求：

PentiumⅣ处理器，CPU主频≥2.8GHz，带1M缓存

DDRSDRAM内存≥512M

≥40G的硬盘

支持USB接口

普通DVD或VCD光驱

配备10/100M自适应网卡

软件要求

Windows2000Server

系统环境：

安全更新：

ServicePack4，及时WindowsUpdate

传输协议：

TCP/IP

IE6.0以上版本

XMLParser：

MSXML3.0以上

WebServer：

IIS5.0以上

5.6数据传输通道

KJ139井下人员管理系统主干数据传输通道支持光纤传输和矿用通信电缆传输。

利用光纤传输网的优点是系统将支持更远的通信距离，但对系统的后期维护带来复杂性；

采用矿用通信电缆传输网络，优点是系统结构简单，不用附加光电转换器和嵌入式PC，信道干扰少，数据可靠；

我们在本系统中采用矿用通讯电缆作为主干传输网络。

立井井筒电缆为MHY321×

4×

1.0，传输接口至分站，分站与分站之间电缆为MHYBV1×

1.0，分站至接收传感器电缆为MHYVRP1×

7/0.43，分线盒采用KP5001系列。

6、KJ139系统软件模块主要功能

井下人员安全管理系统软件是一套集数据采集与信息处理的综合数据库管理系统。

本系统主要包含用户权限权限管理、个人编码器管理、实时数据显示、历史数据查询、人员活动轨迹、数据统计、系统维护等功能，介绍如下：

6.1用户登录

用户登录模块主要完成开机后操作员的密码及权限输入，人员权限情况的校验等功能，操作方法采用手工输入。

该功能作为用户的权限认证，只有授权用户才能登陆系统，有效的增强了信息、数据和系统管理的安全性。

根据用户职能范围的不同，我们给用户分配不同的操作权限，根据用户权限具有相应的操作权力。

图4用户登陆主界面

6.2人员信息实时查询

矿井人员位置信息通过井下人员跟踪定位分站和接受传感器接受后经主要通讯电缆发送到地面监控主机后，由软件进行实时分析处理并在计算机屏幕上实时显示当前矿井下各巷道人员分布情况等。

人员信息实时查询子系统功能包括：

查询当前井下人员的分布情况和数量；

查询任一入井人员当前井下位置；

查询任一指定分站附近的人员情况，并进行实时跟踪显示。

图5下井人员列表

6.3历史数据查询模块

历史数据查询模块主要完成通过各种条件对历史数据进行检索并汇总的功能。

其功能实现主要分为四部分：

历史数据总条件过滤、进一步进行明细条件的查询、对查询结果进行浏览、对符合条件的数据进行汇总。

历史数据查询模块包括：

查询井下人员的动态分布情况和数量；

查询任一下井人员当前位置和所处的位置；

查询任一指定分站附近的人员情况，并进行实时跟踪显示；

人员考勤记录查询；