KJ241型人员管理系统培训教材.docx
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KJ241型人员管理系统培训教材
KJ241煤矿人员管理系统
培
训
教
材
目录
第一章KJ421煤矿人员管理系统介绍
1系统概述
2系统的硬件构成
3系统功能
1根据系统框图对系统进行安装
2系统的调试
第二章系统中的单机设备
1KT128R-F矿用隔爆兼本安型通讯基站………………………………
2KJ19-L通讯线路避雷器
3KJ241-F煤矿用本安型无线读卡器
4KJ241-F（A）煤矿用本安型无线读卡器
5BFDZ-Z2A（N）风电甲烷闭锁装置主机
6KDC-24煤矿用隔爆型电池箱
7KJ241-K（A）本安型无线标识卡
第一章KJ421煤矿人员管理系统介绍
1系统概述
1.1系统简介
KJ241煤矿人员管理系统是采用国际最新RFID技术和zigbee组网技术实现煤矿井下人员管理。
KJ241煤矿人员管理系统能够及时、准确的将井下各个区域人员及设备的动态情况反映到地面计算机系统，使管理人员能够随时掌握井下人员、设备的分布状况和每个矿工的行动轨迹，以便于进行更加合理的调度管理。
当事故发生时，救援人员也可根据KJ241煤矿人员管理系统所提供的数据、图形，迅速了解有关人员的位置情况，及时采取相应的救援措施，提高应急救援工作效率。
1.2系统功能
1）实时动态显示功能：
实时动态显示读卡器以及井下工作人员的相对位置。
2）具有放大、缩小、移动、标尺测距、视野控制、中心移动、图层控制、平面图打印等功能。
3）禁区报警功能：
对于指定的禁区，如果有人员进入，地面监测主机实时声音报警，并显示。
4）丰富的出入井考勤能力：
可对出入井人员进行统计，实现下井人员考勤，建立人员出入井报表。
5）双向呼叫功能：
可以对井下人员进行定点呼叫和广播呼叫，对井下的报警信息实时显示和记录。
2系统的硬件构成
KJ241煤矿人员管理系统设备主要包括：
地面中心站（监控主机、
监控从机、打印设备，UPS电源）、KJ19-J（N）数据传输接口、KJ19-L通讯线路避雷器、BSJY-1型标识卡识别检测仪、BFDZ-Z2A（N）风电甲烷闭锁装置主机、KJ241—F煤矿用本安型读卡器、KJ241-F（A）煤矿用本安型读卡器、KJ241-K标识卡、KJ241-K（A）标识卡。
3系统功能
3.1系统硬件功能
1）监控主机：
用于对整个系统数据的处理和软件功能的实现。
2）监控从机：
当监控主机死机时在5分中内切换到该机完成双机备份功能，使数据不丢失。
3）UPS电源：
当地面电网停电后，UPS电源为监控主机、从机和数据传输接口提供不间断电源。
4）数据传输接口：
利用数据传输接口把井下总线上的数据转换为主机可处理的数据。
5）线路避雷器：
保证设备不被雷击。
6）煤矿用本安型读卡器：
用于读取无线标识卡的信息，通过总线方式把标识卡所标识的人员信息送到监控主机，KJ241-F（A）矿用本质安全型读卡器还具有下发呼叫信息的功能。
7）风电甲烷闭锁装置主机：
利用该装置主机为读卡器提供DC18V本安电源,每台装置主机可为5台读卡器提供电源。
8）电源箱：
当井下主电失电后，电源箱为风电甲烷闭锁装置主机供电，保证读卡器正常工作。
9）标识卡：
KJ241—K标识卡存储人员信息，当人员到达标识区域后，标识卡的信息被读卡器读取，从而反应人员在井下的位置信息。
KJ241—K（A）标识卡还可以向读卡器发送报警信息。
10）标识卡识别检测仪：
用于检测标识卡工作是否正常，同时检测标示卡的识别号。
3.2系统软件功能
完成地面主机和井下读卡器的通信，接收读卡器数据并处理。
3.2.1数据分析功能
对接收到的信息进行分析处理，形成人员井下位置、出入井时间、出入井状态等各种信息。
统计井下人员总数、井下各个区域人数、井下各个部门人员人数等，具有多种显示形式和查询统计功能。
3.2.2显示功能
1）人员实时动态显示：
在煤矿井下工程图上，显示读卡器的相对位置。
实时动态刷新读卡器周围人员数目，显示人员所处的区域及出入时间。
2）数据表格显示：
用表格形式显示井下人员的相对位置和出入井时间、到达读卡器有效区域时间，提供详细的记录。
3）模拟图功能显示：
用于煤矿井下工程图的显示，并可以放大、缩小、移动、打印等。
4）区域和部门人数统计：
实时显示各个部门下井总人数、各个区域内总人数。
5）设备状态显示：
当井下读卡器发生故障时，在模拟图中对应设备会显示故障。
当设备恢复正常时，模拟图中对应设备自动恢复正常状态。
3.2.3查询功能
根据人员编号、姓名、部门、职务、标识卡号、报警、呼叫等进行各项检索。
1）实时人员分布查询：
以一定的时间间隔刷新，在煤矿井下工作图上显示井下人员数目及分布的相对位置。
2）历史人员分布查询：
根据时间、姓名等查询读卡器某段时间内经过的人员历史数据。
3）人员位置查询：
查询某个下井人员当前在井下所处在哪个读卡器位置，何时到达、累计停留、下井时间等信息。
4）人员轨迹查询：
根据时间查询人员下井的行走路线、显示人员编号、姓名、部门、职务、下井时间、经过的读卡器位置、到达各个读卡器的时间、上井时间等信息。
5）提前升井查询：
设定最短入井时间，查询某天内入井未到达指定最短时间的人员信息。
6）未入井人员查询：
设定时间段，查询该段时间内未入井的人员信息。
7）限制区域报警人员查询：
查询报警的读卡器及进入报警读卡器的人员信息。
8）读卡器故障查询：
查询发生故障读卡器的编号、地址、故障时间、恢复时间等。
9）读卡器人员查询：
对于指定读卡器，用表格显示该读卡器处的人员信息，包括编号、姓名、标识卡号、部门、职务、出入井时间等。
10）超时员工查询：
对超过工作时间（时间可以根据用户要求设置）的井下人员进行统计，显示人员编号、姓名、标识卡号、部门、职务、井下累计停留时间等。
11）超员信息查询：
对于超过规定人数下井的部门、区域进行查询。
12）工作异常查询：
对于工作异常报警的信息进行查询。
13）系统日志查询：
查询用户登陆系统后的各项操作。
14）报警人员查询：
对井下人员报警的信息进行查询。
15）被呼叫人员查询：
对井下被呼叫人员的信息进行查询。
3.2.4管理设置功能
1）对煤矿的部门、职务、工种、班次等信息进行管理。
2）对井下读卡器的位置、井下工作面的区域划分进行设置。
3）设置不同用户，限定各个用户对系统的操作权限。
3.2.5人员管理功能
1）对煤矿的下井人员的自然信息进行管理、包括编号、姓名、标识卡号、部门、职务、工种、是否参与考勤、是否是干部等。
2）对人员的提前升井时间、超时下井时间、考勤标准进行设置。
3.2.6报警功能
1）限制区域人员报警：
实时监测人员下井情况，对于指定的限制区域，如果有人员进入，地面监测主机实时声音报警，并弹出报警表格，显示进入限制区域的人员。
2）超员信息报警：
实时监测人员下井情况，对于超过规定人数的部门、井下区域进行报警，并显示超员的人数。
3.2.7出入井考勤
对出入井人员进行统计，实现入井人员考勤，建立人员出入井统计表。
1）员工考勤：
统计人员日和月下井情况。
包括出入井时间、次数、所在班次、下井累计时间等信息。
2）干部考勤：
统计干部日和月下井情况。
包括出入井时间、次数、所在班次、下井累计时间等信息。
3）全矿考勤
a）全矿日考勤：
按班次、部门统计全矿人员的日入井情况。
包括编号、姓名、标识卡号、部门、职务、出入井时间、入井累计时间等信息。
b）全矿月考勤：
统计全矿各个部门月入井情况。
包括部门名称、累计入井次数、入井人数、在册人数。
c）全矿部门月考勤：
统计某个部门所有人员月入井情况。
列出当月中每人每日入井次数，并对各个班次合计。
3.2.8轨迹回放功能
显示人员下井活动路线，从而分析人员出入巷道及行走方向。
3.2.9存储功能
读卡器具有数据存储功能。
当系统通信中断时，读卡器存储标识卡卡号和时刻；
系统通讯正常时，上传至中心站。
3.2.10打印功能
1）人员信息报表打印。
2）考勤、历史轨迹等信息打印。
3）随机召唤打印。
3.2.11人机对话
系统用菜单式人机对话方式完成各种功能的操作。
3.2.12系统软件自监视和诊断功能
系统能正确监视软件中各任务运行状态。
当读卡器发生故障时，自动记录故障时间，当恢复正常时自动记录恢复故障时间，以供查询。
3.2.13双机备份功能
中心站采用双机备份，当主机出现故障影响系统正常运行时，备用机在5分钟内投入工作。
3.2.14软件容错功能
当出现键盘操作错误或打印机没联机等故障时，有故障提示，且不影响整个系统软件的运行。
3.2.15数据备份功能
系统提供数据备份功能，保证数据的完整性和安全性。
3.2.16网络通讯功能
系统具有网络接口，可将有关信息上传至各级主管部门。
第二章系统中的单机设备
KT128R-F矿用隔爆兼本安型通讯基站
1概述
KT128R-F矿用隔爆兼本安通讯基站（以下简称“基站”），井下安装，接收无线信号，并不断向上位机发送数据的设备，当按规定设置的本安手机和基站进入基站范围时，基站收到信号后，通过有线传输并存储于通讯系统计算机中。
基站主要具有以下特点：
a）基站能完成无线通信通信。
b）能存储井下基站上传数据2h。
c）具有备用外接备用电源电源功能。
d）软件系统可以显示基站故障。
2型号及含义
2.1防爆类型
防爆型式为：
隔爆兼本质安全型，防爆标志：
Exd[ib]I。
2.2型号及含义
KT128R-F
基站
人员管理功能
登记序号
矿用通讯设备
3主要用途及适用范围
基站主要用于井下无线信号覆盖，无线数据传输。
4环境条件
4.1环境条件
4.2.1基站应在下列条件下能正常工作：
a）温度：
-5℃～40℃；
b）湿度:
≤95%；
c）大气压力：
80kPa～l10kPa；
d）机械环境：
无显著振动和冲击的场合；
e）煤矿井下有瓦斯或煤尘爆炸性混合物，无破坏绝缘的腐蚀性气体的环境中。
4.2基站能承受最恶劣的贮运条件：
a）高温:
＋60℃；
b）低温:
－40℃；
c）湿度:
≤95%；
d）振动：
50m/s2；
e）冲击：
500m/s2。
5结构特征与工作原理
5.1基站组成
基站由外壳、主电路板、变压器、光纤收发器和天线。
5.2通信原理
井下无线基站主要由12V电源板、2台光纤收发器、无线通讯板、天线隔离器组成。
井下无线基站的核心功能：
将煤矿井下标准SIP协议的无线手机或满足802.11b/g的标识卡通过无线基站接收，并通过光纤收发器进行光电转换通过光交换机口上联地面光交换机将数据上传，并可接入以太网络传输。
6主要技术参数
6.1电气性能
a）额定工作电压：
127/660V.AC中的任意一组（变压器采用抽头方式）；
b）工作频率：
48Hz～52Hz；
c）电源电压失真度：
总的谐波分量≤10%。
6.2信号传输
6.2.1交换机与基站
a）通讯方式：
光纤以太网，全双工；
b）通讯速率：
100Mbps；
c）光发射功率：
≥-15dBm；
d）光接收灵敏度：
≤-35dBm。
6.2.2基站与基站
6.2.2.1有线通讯
a）通讯方式：
光纤以太网，全双工；
b）通讯速率：
100Mbps；
c）光发射功率：
≥-15dBm；
d）光接收灵敏度：
≤-35dBm。
6.2.2.2无线通讯
a）传输方式：
全双工、同步、无线；
b）接入方式：
Wi-Fi；
c）工作频率：
2.4GHz±0.08GHz；
d）调制方式：
DSSS:
CCK（11Mbps,5.5Mbps）/QPSK（2Mbps）/BPSK（1Mbps）/OFDM（54Mbps）；
f）基站发射功率：
≥-30dBm；
g）基站接收灵敏度：
≤-40dBm。
6.2.3基站与手机
a）传输方式：
全双工、同步、无线；
b）接入方式：
Wi-Fi；
c）工作频率：
2.4GHz±0.08GHz；
d）调制方式：
DSSS:
CCK（11Mbps,5.5Mbps）/QPSK（2Mbps）/BPSK（1Mbps）/OFDM（54Mbps）；
e）基站发射功率：
≥-30dBm；
f）基站接收灵敏度：
≤-45dBm；
g）基站最大并发通话容量：
8部手机；
h）手机发射功率：
≥-30dBm；
i）语音通话失真度：
≤10%。
6.2.4基站与识别卡
a）最大位移速度：
5m/s；
b）最大并发识别数量：
80个；
c）漏读率：
≤10-4；
d）接收频率：
2.4GHz±0.08GHz；
e）识别编码范围：
0001～9999；
f）调制方式：
DSSS:
CCK（11Mbps,5.5Mbps）/QPSK（2Mbps）/BPSK（1Mbps）/OFDM（54Mbps）；
g）基站接收灵敏度：
≤-55dBm；
h）识别卡发射功率：
≥-40dBm。
6.3基站数据存储
a）基站可存储数据2h，在通讯中断时，上位机显示通讯基站出错，但各基站此时正常工作，把数据存储在基站内，当数据通信恢复后，基站把识别到的识别卡卡号和读卡时间上传到上位机。
b）最大存储识别卡容量：
1000张。
6.4备用电源
a）在电网停电后，备用电源应能保证系统连续监测时间为：
2h；
b）外接备用电源为：
KDC-24煤矿用隔爆电池箱。
6.5传输距离
a）光交换机到基站之间最大有线传输距离：
20km；
b）基站到基站之间的最大有线传输距离：
20km；
c）基站到基站之间的最大无线传输距离（无遮挡）：
50m；
d）识别卡与基站之间的最大无线传输距离（无遮挡）：
50m；
e）基站到手机之间的最大无线传输距离（无遮挡）：
50m；
f）传输介质：
MGTSV（2～144）B矿用光缆，衰减数：
0.4dBm/km。
6.6功能
4.6.1基站能完成满足802.11b/g无线设备的接入进行有线信号的转换。
4.6.2基站提供KT128R-S手机空间数据交换。
4.6.3基站支持KT128R-S手机的越区切换。
4.6.4基站可以接收KT128R-K识别卡信息，收集并向上传输。
4.6.5基站可以存储识别卡数据。
4.6.7基站能识别多个同时进入识别区域的识别卡。
4.6.8基站能对乘坐电机车等各种运输工具（速度不超过5m/s）的携卡人员进行准确识别。
4.6.9基站能识别识别卡是否正常工作和每位下井人员携带1张卡唯一性检测功能。
2KJ19-L通讯线路避雷器
2.1概述
KJ19-L通讯线路避雷器采用ABS外壳，密封性好、外形美观、安装接线方便，具有防尘、防腐蚀功能。
用于KJ241煤矿人员管理系统通讯设备的浪涌保护，具有多级保护、残压低、传输性能优异、响应快、寿命长等特点。
本产品采用串联方式连接安装。
图二
2.2原理
KJ19-L通讯线路避器应用泄流、限流、钳位、稳压的原理设计制造，当信号线遭受雷电过电压、过电流时将雷电能量或其干扰信号释放入地，过电压限制在设备允许范围之内，确保电气设备安全运行。
2.3主要技术条件
1）冲击耐流：
≤5KA（用8/20μs）
2）工作电压：
30V
3）限制电压：
≤60V
4）适用速率：
≤0～2400bit/s
5）插入损耗：
≤0.5db
6）响应时间：
≤25ns
2.4安装与维修
安装时将避雷器按相应接口接入信号通道和被保护设备之间，避雷器外壳必须接地，防雷接地电阻值不得大于10Ω。
避雷器中元件均经严格检验，平时不用维护，如怀疑产品有故障影响信号传输时，可将其取下，用万用表测量输出、输入端之间阻值应≤8Ω，线对地之间阻值应≥8MΩ.若测得数据不符合上述要求，说明避雷器有故障，及时更换。
若正常，则说明避雷器无故障，可找其它外部原因。
3KJ241-F煤矿用本安型无线读卡器
3.1概述
KJ241—F煤矿用无线读卡器用于识别煤矿井下的无线标识卡。
它是一种射频电子标识卡的识别设备，采用本安电路设计。
该仪器最大特点是：
可在较大的范围内同时识别多个标识卡。
并具有无线微功率、识别率高、稳定可靠等优点。
图三
3.1.1防爆型式：
矿用本质安全型，防爆标志[ExibI]。
3.1.2关联设备
该仪器的关联设备见下表
序号
设备名称
防爆标志
生产厂家
1
BFDZ—Z2A（N）型风电甲烷闭锁装置主机
[ExibI]
长春东煤高技术股份有限公司
2
KJ19-J（N）型数据通讯接口
[ExibI]
长春东煤高技术股份有限公司
3.1.3配套设备
该仪器配套设备为KJ241-K标识卡。
防爆标志[ExibI]。
生产厂家长春东煤高技术股份有限公司
3.1.4配接设备
KJ19-L通讯线路避雷器，防爆标志[ExibI]，生产厂家长春东煤高技术股份有限公司。
3.2使用条件
1）环境温度：
0～40℃
2）平均相对湿度：
≤95%
3）大气压力：
80～106Kpa
4）允许在沼气、煤尘爆炸危险环境中使用。
5）储存温度为-40℃—60℃
3.3主要技术指标
1）无遮挡的情况下与KJ241标识卡的最大识别距离：
30米。
2）同时识别标识卡信号的数量：
≥200个。
3）与KJ241-K标识卡的传输速率：
2.402GHz±100ppm和2.410GHz±100ppm，接收灵敏度小于-50dBm。
4）电源供电方式:
由BFDZ-Z2A（N）型风电甲烷闭锁装置主机供电。
Ui：
DC≤18.5V；Ii：
≤65mA。
5）数据通讯箱与读卡器通讯：
a）信号为本质安全型，FSK。
b）传输速率：
1200bps。
c）传输方式：
主从、FSK、半双工、串行异步。
6）与数据通讯箱通讯端电气参数：
本安通讯参数：
电压峰-峰值：
AC≤3V；电流峰值：
≤5mA。
7）BFDZ-Z2A（N）型风电甲烷闭锁装置主机至读卡器电缆最长为
2km,电缆型号MHYVR1×2，电缆分布电容：
≤60nF/km，电缆
分布电感：
≤0.8mH/km，电缆分布电阻：
≤13.5Ω/km。
8）与通讯接口间最大传输距离：
10km，电缆型号MHYVRP1×2，
电缆分布电容：
≤60nF/km，电缆分布电感：
≤0.8mH/km，电缆分
布电阻：
≤13.5Ω/km。
9）整机尺寸：
230mm×113mm×55mm。
10）整机重量：
1kg。
3.4仪器结构（详见图四）
3.5仪器的连接
3.5.1本仪器由P20航空插头座与BFDZ-Z2A（N）型风电甲烷闭锁装置主机连接,接线方式如图五:
端号
功能
1
电源负端（黑）
2
电源正端（红）
3
空
4
空
图五
3.5.2本仪器由P20航空插头座与KJ19-J（N）数据通讯接口连接,接线方式如图六:
端号
功能
1
空
2
通讯线
3
通讯线
4
空
图六
3.6电路原理
原理图见本章附录2
读卡器原理图解析：
本仪器由无线标识识别电路板、稳压电源、单片机电路、通讯电路等部分组成。
3.6.1供电电源
闭锁装置主机提供的是DC18V，通过读卡器主板上的开关电源MC34062转化为DC5V为主板上的大部分元器件供电，电路板的电流小于50mA。
LM1117则将主板上的DC5V电源转化成为DC3.3V为无线标识识别电路板供电。
3.6.2无线标识识别电路板
无线标识识别电路板的原理框图见图七。
标识卡识别电路
输入输出电路
单片机
稳压电源电路
图七电路原理框图
无线标识识别电路以射频电路和高性能CPU为核心，CPU采用功能强大的8位超低功耗单片机。
使本电路的集成度大大提高，提高了可靠性。
本电路工作在3.3V，工作时最大电流小于50mA，还包括了外部实时钟和存储器。
输入输出电路为串行通讯口及其电平转换电路。
无线标签识别电路自动识别无线标签的ID号并产生中断，CPU读取ID后，读取实时钟时间，形成对应ID号的记录信息并暂存。
CPU同时可对上位机的各种命令产生响应，实现上位机各种请求，以完成数据传送、参数设置等功能。
4KJ241-F（A）煤矿用本安型无线读卡器
4.1概述
KJ241—F（A）煤矿用本安型读卡器用于识别煤矿井下的标识卡。
它是一种射频电子标识卡的识别设备，采用本安电路设计。
该仪器最大特点是：
可在较大的范围内同时识别许多标识。
并具有无线微功率、识别率高、稳定可靠等优点。
防爆型式：
矿用本质安全型，防爆标志[ExibI]。
图八
4.2使用条件
1）环境温度：
0～40℃
2）平均相对湿度：
不大于95%（+25°）
3）大气压力：
86～106Kpa
4）允许在甲烷、煤尘爆炸危险环境中使用
5）储存温度为-40℃—60℃
4.3主要技术指标
1）无遮挡的情况下与KJ241-K（A）标识卡的最大识别距离：
30米。
2）同时识别标识卡信号的数量：
≥80个。
3）电源供电方式:
由BFDZ-Z2A（N）风电甲烷闭锁装置主机供电。
4）KJ19-J（N）数据传输接口与煤矿用本安型读卡器通讯：
a）信号为本质安全型，FSK。
b）传输速率：
1200bps。
c）传输方式：
主从、FSK、半双工、串行异步。
5）与KJ19-J（N）数据传输接口通讯端电气参数：
本安通讯参数：
电压峰-峰值：
（1～3）V；电流峰值：
≤2mA。
6）BFDZ—Z2A（N）风电甲烷闭锁装置主机至煤矿用本安型读卡器电缆最长为2km,电缆型号MHYVR1×2，电缆分布电容：
≤60nF/km，电缆分布电感：
≤0.8mH/km，电缆分布电阻：
≤13.5Ω/km。
7）与KJ19-J（N）数据传输接口及线路避雷器间最大传输距离：
10km，电缆型号MHYVRP1×2，电缆分布电容：
≤60nF/km，电缆分布电感：
≤0.8mH/km，电缆分布电阻：
≤13.5Ω/km。
8）整机尺寸：
310mm×140mm×77mm。
9）整机重量：
1kg。
4.4仪器的连接
与上述KJ241-F煤矿用本安型读卡器一致。
4.5工作原理
本仪器由无线标识识别电路板、稳压电源、单片机电路、通讯电路等部分组成。
4.5.1供电电源
无线通讯主板通过开关电源lm2575供给CPU及无线收发等电路以DC5V，电路板的电流小于130mA。
经过lm1117-3.3和lm1117-1.8位单片机LPC2114提供DC3.3V和DC1.8V电源。
4.5.2无线标识识别电路板
a）无线标识识别电路板的原理框图见图九。
标识卡识别电路
输入输出电路
32位单片机
稳压及复位电路
图九电路原理框图
b）无线标识识别电路以2.4GHz射频电路和ZigBee专用芯片为核心，2.4GHz射频电路集成了Zigbee物理层和高级数据链协议，ZigBee专用芯片内嵌功能强大的超低功耗单片机。
使本电路的集成度大大提高，提高
升级会员 