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KJ349井下人员管理系统

常州迪泰科特测控设备有限公司

2010年10月9日

第一章常州迪泰科特测控设备有限公司

一、公司简介

常州迪泰科特测控设备有限公司成立于2004年，是一个台港澳法人独资企业，注册资金1380万港元。

公司现有职工300人，其中技术人员100人，正高级职称3人，高级职称3人，硕士研究生3人。

公司位于常州高新技术开发区的电子产业园内，占地面积16600多平方米，建筑面积19000多平方米；公司离沪宁高速公路约5分钟车程，交通方便。

公司主要经营：

光电式、电感式、磁感式、压力式等各种传感器；工业电视设备成套及工程服务；工业自动化监测监控软件的开发。

当前公司生产的光电式、电感式等传感器和工业电视设备在冶金工业部门得到了大量的应用，其技术和产品质量国内领先，公司经过不断开发，研制了上百种能直接替代国外产品的检测器，先后被宝钢、武钢、首钢、鞍钢、马钢等100多家钢铁企业选用，并出口美国、印尼、越南等国。

公司本着“质量可靠，价格合理，供货及时，服务完善”的宗旨，赢得了客户的好评。

公司在2006年当年销售额达到1000万元。

在积累了丰厚资金的基础上，公司引进一批从事过多年煤炭安全生产综合监控产品研制、生产及服务，具有丰富的理论基础和实践经验的技术人才，致力于开发煤矿安全和生产监测监控系统及其产品，并将继续拓展到煤矿自动化的其它生产环节，形成一个煤矿自动化设备研发和生产基地。

公司从产品设计到企业各项管理均已进入计算机网络化阶段，加快了产品研发进程；采用先进的生产工艺和装备，确保产品质量。

专业的人才、先进的设备、科学的管理保证了公司产品的优秀品质。

公司全体员工愿为中国煤矿安全事业及提高煤矿自动化水平而不懈努力。

二、公司主要产品介绍

“KJ349煤矿井下作业人员管理系统”该系统是专为矿井设计，用来实时监测流动人员、流动车辆的数量、区域、时间信息等。

能实时了解井下人员的流动情况；了解当前井下人员的数量及分布情况；查询任一指定下井人员当前或指定时刻所处的区域；查询任一指定人员当天或指定日期的活动踪迹。

为人员、车辆的生产管理、考勤统计、安全保障提供可靠的依据。

“KJ350煤矿安全生产监控系统及其全系列配套传感器”是公司的主导产品。

KJ350煤矿安全生产监控系统适用大、中、小型各类煤矿,也是国家安全部门推荐的系统之一。

该系统可连续监测煤矿井下的瓦斯、风速、一氧化碳、温度、负压、水位等安全参数，以及设备开、停、供电状态及煤仓煤位等生产参数，是煤矿安全生产的必要设备。

第二章煤矿井下作业人员管理系统介绍

一、系统概述

安全是煤炭生产的头等大事，安全对煤炭生产起着保证、支撑和推动作用，煤矿安全生产也是国家安全生产的重要组成部分。

随着国家对煤矿安全的日益重视和监管力度的不断加强，我国大中型煤矿及广大乡镇小煤矿已大量装备了煤矿安全生产监控系统，这些安全装备的推广应用大大改善了我国煤矿安全生产状况。

但目前由于煤矿井下作业人员、车辆等动目标流动性大，一旦下井后，就无法确切地知道他们所在的位置，当矿井发生透水、火灾等事故时，对井下人员的抢救缺乏可靠信息，同时矿山机车的实时定位难以确认，不利于矿山机车运作的安全，将给救灾工作带来极大的困难。

为了进一步提升煤矿安全管理自动化水平，促进煤炭工业走新型工业化道路，按照国家安全生产监督管理总局等4部委《关于加强煤矿安全生产工作规范企业劳动定员管理的若干意见》（安监总煤矿[2006]216号）要求，各省煤管局将煤矿井下人员管理系统（以下简称系统）作为煤矿安全生产基本条件之一，率先在省属国有煤矿推广。

我们根据煤矿的实际情况，本着“严格管理、标准统一、重点先行、有序推进”的原则，充分运用现代信息技术，综合考虑井下人员定位系统的实施要求，规划设计集井下人员考勤、实时定位监测、安全警示报警、应急搜救等多功能的新一代的定位跟踪系统，来满足煤矿井下人员监测与管理的自动化和信息化要求，同时系统可将有关数据传至各级管理部门，为各级领导监督指挥决策提供重要依据。

二、设计依据、目标和原则

1、设计依据

《GB3836-2000爆炸性气体环境用防爆电气设备标准》

《AQ6210-2007煤矿井下作业人员管理系统通用技术条件》

《MT1008-2006煤矿安全生产监控系统通用技术条件》

《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求》MT209-90

《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品基本试验方法》MT210-1990

《煤矿用信息传输装置》MT/T899-2000

《煤矿监控系统主要性能测试方法》MT/T772-1998

《信息技术设备的安全》GB4943-90

《电气产品现场工作可靠性、有效性和维修性数据收集指南》GB5081-85

《信息技术设备的无线电干扰极限和测量方法》GB9254-88

《低压电气外壳防护等级》GB/T4208-93

《关于促进煤炭工业信息化建设的建议》

《煤矿安全规程》（2006版）

《智能调度室装备规范》

系统井下设备除满足上述标准及其他相关标准规定要求外，在结构、隔爆接合面、外壳机械强度、坚固件、引入装置及电气安全等均应符合各自产品标准规定的要求。

2、设计目标

总体目标：

构建煤矿井下人员的无线定位、跟踪、考勤系统，且系统支持基于工业以太网平台进行数据传输，为进一步实现数据采集自动化、业务信息集成化、信息管理网络化奠定基础。

3、设计原则

●高可靠性和可用性原则

系统必须能保证持续运行的高可靠性、稳定性。

为此系统将采用先进的层次化设计保证系统能连续稳定的运行。

●先进性原则

当今社会信息技术的发展变化迅速，各种新技术应用层出不穷现有技术也不断提高，为保证建设后系统的技术在目前阶段处于先进地位且能在今后的一段时间内不被淘汰，在系统设计时均使用了世界领先的先进技术和先进的设备。

●标准化、规范化原则

方案所采用的技术和设备材料等，都必须符合相应的国际标准和国家标准，并符合煤炭行业的相关标准，便于系统的升级、扩充，以及与其他系统或厂家的设备互连、互通。

●兼容性、开放性和扩充性原则

本着保护用户投资，最大限度地利用用户已成功使用的系统结构，确保不影响这些系统的正常运行；系统的设计和使用的设备均遵守开放性的电器标准。

系统建设基于矿计算机网络和通信网络，基于Web、B/S结构，构建安全生产综合调度系统，能够与现有综合信息查询软件集成；

●操作简单、易于使用、动静结合、图文并茂。

三、系统组成

KJ349煤矿井下作业人员管理系统由地面设备和井下设备两部分组成：

（一）地面设备

系统的地面管理部分由监测主机、KJ350-J型数据传输接口、UPS电源、打印机、交换机、避雷器组成。

●监测主机

其中监测主机（含人员定位、考勤监测管理软件及数据库），实现对信息的自动化管理，在计算机屏幕上直观动态显示井下人员的分布情况，使管理人员对下井人员情况一目了然。

监测主机应采用工控机：

处理器PentiumⅣ

内存DDR1G

硬盘160G

显示器19〃显示器

10M/100M自适应网卡

显卡具有数字输出（HDMI）接口

●数据传输接口

数据传输接口是地面监测主机与井下人员定位分站等设备之间进行连接的接口，将监测计算机RS232信号转换为本安的RS485信号下井。

传输系统巡检周期不超过30S，地面监测主机与井下分站之间的数据传输距离不小于20公里（电缆传输），不小于40公里（光缆传输）。

网络中的各个工作站做到资源共享，信号传输可靠，传输误码率小于10-9。

打印机主要用来打印人员考勤、监测情况及安全管理报表；网络终端主要是人员监测及安全信息的网上联动实现对人员的考勤作业、统计及监测管理。

●接地及防雷保护措施

监测系统应有单独接地，不允许与其它系统共地。

地面中心站设备的外壳和通讯电缆的屏蔽层应接到安全保护地，接地电阻不应大于4Ω。

其他井下设备的接地要求应满足《煤矿安全规程》第482～487条的规定。

（二）井下设备

主要由矿用本安型传输分站、矿用本安型读卡器、矿用标识卡、矿用隔爆兼本安电源、避雷器、分线盒和通讯电缆组成。

●矿用本安型传输分站

矿用监测分站（简称分站），采用矿用本安设计，用来采集从各个接收器传来的人员监测数据，并上传给地面监测主机。

当地面监测主机发出巡检命令时，各分站会将所存数据通过传输电缆上传给地面主机；分站的液晶模块上显示安装的各个接收器的实时状态、当前时间、分站编号；分站具有逻辑判断、数据处理和存储功能。

当分站与地面主机脱机时，能独立工作，并能实现全部原有功能。

恢复正常后，能将存储的数据补充传送到主机。

分站主要安装在接收器的集中区，系统组态灵活、安装维修方便。

●矿用本安型读卡器

读卡器采用远端供电本安设计，用来采集携带标识卡的人员信息。

当携带标识卡的人员经过覆盖区域时，读卡器会自动记录下人员进入和离开的时间，并上传给分站。

同时读卡器的LCD会显示此人员的编号，蜂鸣器会发出“嘀”的提示音。

当此接收区为禁入区域时，一旦有人员进入，接收器会发出尖锐的“嘀嘀嘀”报警声。

如果读卡器装上长馈线的定向天线，系统可区分出人员行进的方向。

读卡器可根据需要安装于各监控点上，地点以巷道的拐角和巷道的中间处为佳。

●矿用标识卡

矿用标识卡采用微型封装，可方便地安装在腰带处，如用于车辆则可选择非金属部分并尽可能高、较为安全的地点安装。

标识卡使用时不间断发射代表身份的无线射频数字编码信号，并有正常运行指示灯，隔一定时间闪烁一次。

发码器采用低功耗、半休眠状态工作，并具备多个工作频道。

标识卡本身具有抗干扰能力,其通信协议保证了标识卡无遗漏现象。

扩展性能强，能兼容有线无线多个网络，自身带有AES和CRC机制，系统保密性能好。

标识卡采用低发射功率（1mW），对携带人员无身体伤害。

●隔爆兼本安电源

矿用隔爆兼本安电源，采用三路DC18V输出。

●接线盒

采用JHH-4（4通）接线盒。

●通讯电缆

电缆直流电阻≤Ω/Km

电缆分布电容≤μF/Km

电缆分布电感≤Km

●电缆型号规格：

MHYVP1×4×7/

电缆名称：

矿用阻燃信号软电缆

●覆盖区域

井下所有采煤工作面、所有掘进工作面、主要巷道交叉口处、主要风道和井底车场、主要作业地点。

（1）监控系统地面中心站应设在环境相对较好的地方，设监测中心机房，工控机2台、通讯接口1台、UPS电源等。

同时配置最新版本的监控软件等。

（2）从矿调度室到井底中央变电所通过电缆进行信号传输；井下监控基站之间通讯，采用矿用信号电缆连接。

（3）分站与无线收发机之间，采用射频无线通讯方式。

（4）在满足距离的条件下，井下监控基站应尽可能安装在取电容易、位置集中，环境相对较好的地方。

（5）根据井下巷道特点和生产情况，监测点根据矿井巷道布置图布设。

●系统设备运行环境

（1）地面中心站机房设备是保证系统地面中心站设备长期稳定运行的首要条件，机房环境应符合国标GB2887-83“计算机站场地技术”的要求，对系统中心站只要满足这要求即可。

具体表现在动力、温湿、防尘、防静电、防雷击等方面。

（2）系统井下设备均为防隔爆或本质安全型产品，可以运行在有爆炸危险或非危险场地。

但要满足如下条件:

环境温度：

0—+40℃；大气压力：

80-106KPa；相对湿度：

≤96%

井下供电电压等级：

交流：

127V～660V（＋10%～－25%）

地面电源电压：

220VAC50Hz

（3）维护人员配备建议

技术人员2人（计算机、设备各1人）,维修人员2人。

四、系统优点

1）采用无线通讯：

实现井下人员定位，井上可通过多种声、光报警方式主动通知井下人员撤离；

2）集井下人员定位、严格考勤、办公系统管理为一体。

3）目标识别器和标识卡具有完全独立的发射与接收部件，其核心技术均采用

2.4G直接序列扩频技术（基于IEEE）、嵌入式16位微处理器和完全自主研发的嵌入式软件。

4）标识卡采用高级嵌入式16位微处理器，在嵌入式软件的控制下，实现睡眠、唤醒、解码、编码、通信及信息碰撞处理等功能。

5）单台读卡器可瞬间同时识别200个以上的人员标识卡。

标识卡功耗小。

6）乘车出入的工作人员无需下车，在车辆进入监测区域后，就可自动完成人

员定位及考勤功能。

7）识别区域无方向性、无盲区，对人体没有电磁辐射伤害。

8）无线收发机体积小、携带方便，在安全帽、腰带、矿灯上均可放置。

9）违章通行查看，能通过同时查询几个监测分站的经过时间判断人员是否违

章通行（如违章坐皮带、矿车等）。

10）门禁功能，盲巷或一些重要峒室设置门禁，在下井人员接近时有报警提示，同时主机系统记录信息。

11）能动态再现人员的运动轨迹,并能实现多人运动轨迹查看。

12）信息联网功能，可在局域网上查看人员监测信息，可将信息集成到全矿

井自动化系统中。

13）井下人员定位分站与地面中心站失去联系时，分站均能独立工作，自动存储人员监测数据，当通讯恢复后监控主机可提取数据自动完成数据修复。

14）中心站主机双机热备用，配合具有实时数据存储处理、多端口转发功能的智能数据传输接口，实现监测数据信息双机自动备份。

五、系统主要功能

（1）考勤功能

能够准确统计矿工入井、升井时间，并可按班次、按部门、按人员生成日考勤、月考勤统计报表。

能够按人员统计某段时间的下井次数、下井总时间、平均每次下井时间。

（2）定位功能

能够对井下矿工的分布情况分重点、禁止、普通区域实时监测。

能够实时监测全矿井井下矿工总数，能够实时监测采煤工作面矿工总数，能够实时监测掘进工作面矿工总数，以及井下其他区域矿工总数。

实时监测、查询指定员工的位置。

（3）安全管理功能

1.干部跟班下井管理

系统能对干部下井情况（特别是四点班、零点班）进行统计、监督，领导在办公室通过电脑或在调度室大屏幕就可以看到哪些干部在井下；哪些干部已升井；哪些干部该下井未下井；哪些干部未到规定区域等信息。

2.区域超员报警

系统软件可以对某个区域的人员数量进行设定限制，如果超员则可设置报警。

3.矿工进入禁入区告警

对某些特殊区域进行禁区设置，可以有效管理非相关人员进入；当有人员非法进入时，监控软件将立刻报警并显示进入禁区的人员身份，禁区分站如果外接语音终端，会立刻向闯入禁区者发出警告，如：

“禁区，请勿进入”。

4.工作超时、欠时告警

当矿工在井下超出规定时间或没有达到规定工作时间，系统将告警并记录。

5.标识卡好坏识别功能

在使用过程中，为了判断它的好坏，我们在系统中提供了发码器的识别装置，它可以迅速判断发码器的好坏，输入的正确性，将输入讯息直接在显示屏上，并有声音提示。

（4）系统管理功能

系统的管理软件能够实现分配多个不同权限的用户，方便各个用户在网络终端上同时运行软件，查询井下实时情况，并可对软件进行分级别的修改；井下实时数据也可以上传到WEB服务器上，用户可以通过互联网，以网页的形式实时查看井下人员分布情况。

（5）软件管理功能

系统具有携卡人员下井总数及人员、出/入井时刻、下井工作时间等显示、打印、查询等功能，并具有超时人员总数及人员、超员人员总数及人员报警、显示、打印、查询等功能。

系统具有携卡人员出/入重点区域总数及人员、出/入重点区域时刻、工作时间等显示、打印、查询等功能，并具有超时人员总数及人员、超员人员总数及人员报警、显示、打印查询等功能。

系统具有携卡人员出/入限制区域总数及人员、出/入限制区域时刻、滞留时间等显示、打印、查询、报警等功能。

系统具有特种作业人员等下井、进入重点区域总数及人员、出/入时刻、工作时间现实、打印、查询等功能，具有工作异常人员总数及人员、出/入时刻及工作时间等显示、打印、查询、报警等功能。

系统具有携卡人员下井活动线路现实、打印、查询、异常报警等功能。

系统具有携卡人员卡号、姓名、身份证号、年龄、职务或工种、所在区队班组、主要工作地点、每月下井次数、下井时间、每天下井情况等显示、打印、查询等功能。

系统具有按部门、地域、时间、分站、人员等分类查询、显示、打印等功能。

（6）存储和查询功能

1.系统具有存储功能，存储内容包括：

a）出/入井时刻；

b）出/入重点区域时刻；

c）出/入限制区域时刻；

d）出/入分站识别区域时刻；

e）出/入巷道分支时刻及方向；

f）超员总数、起止时刻及人员；

g）超时人员总数、起止时刻及人员；

h）工作异常人员总数、起止时刻及人员；

i）卡号、姓名、身份证号、年龄、职务或工种、所在区队班组、主要工作地点等。

2.系统具有查询功能。

查询类别如下：

a）按人员查询；

b）按时间查询；

c）按地域查询；

d）按分站查询；

e）按超时报警查询；

f）按超员报警查询；

g）按限制区域报警查询；

h）按工作异常报警查询；

i）按人员分类查询；

j）按部门查询；

k）按工种查询等。

3.系统具有防止修改实时数据和历史数据等存储内容（参数设置及页面编辑除外）功能。

4.系统具有数据备份功能。

5.分站具有数据存储功能。

当系统通信中断时，分站存储识别卡卡号和时刻；系统通信正常时，上传至中心站。

（7）显示功能

1.系统具有模拟动画显示功能。

显示内容包括巷道布置模拟图、人员位置及姓名、超时报警、超员报警、进入限制区域报警、特种作业人员工作异常报警等。

具有漫游、总图加局部放大、分页显示等方式。

可以查询指定人员（或多人）的运动轨迹。

2.系统具有列表显示功能，显示内容包括：

井下人员总数及人员、重点区域人员总数及人员、超时报警人员总数及人员，超员报警总数及人员，限制区域报警人员总数及人员、特种作业人员工作异常报警总数及人员等。

（8）打印功能

系统具有汉字报表、初始化参数召唤打印功能。

打印内容包括：

下井人员总数及人员、重点区域人员总数及人员、超时报警人员总数及人员，超员报警人员总数及人员，限制区域报警人员总数及人员、特种作业人员工作异常报警总数及人员、领导干部每月下井总数及时间统计等。

（9）自诊断功能

系统具有自诊断功能。

当系统中读卡器、分站、传输接口等设备发生故障时，报警并记录故障时间和故障设备，以供查询及打印。

（10）备用电源

系统具有备用电源，至少支持2小时。

（11）网络通信功能

系统具有网络接口、将有关信息上传至各级主管部门。

（12）其他功能

1.系统具有软件自监视功能。

2.系统具有软件容错功能。

3.系统具有实时多任务功能，对参数传输、处理、存储和显示等能周期的循环运行而不中断。

（13）其他功能

1、图形显示功能

●可以在矿井巷道图上明确标示出当前井下的人员、车辆﹑设备分布情况，并可通过点击人员、车辆信息查看当日运动轨迹；

●可以根据部门、班次等情况，查看多个人员的历史运动轨迹，能同时在一幅轨迹图上显示多个人的历史运动轨迹。

●可以显示某一历史时刻的人员﹑车辆信息；

●如配备井上GIS电子地图，井下人员的轨迹更加清晰明了。

2、网络化与信息共享

通过网络化可实现矿井目标定位安全管理信息的充分共享，为矿井各部门及上级各层领导及时提供实时监测信息与历史信息，为他们监督指挥决策提供重要依据，并可以给不同的人设置不同的权限，使之能分级分类查询。

同时可以和矿、局、省管理网连接，实现全省井下人员网络化管理。

六、系统主要技术参数

（一）KJ349系统参数

✧操作系统：

WindowsXP/2000/2003

✧无线工作频率：

✧并发识别数量≥200个

✧无线发射功率：

1mW（0dbm）

✧无线接收灵敏度：

-92dB

✧被监测目标允许最大行进速度：

10M/S

✧标识卡与读卡器之间的无线半径传输距离：

≤100m

✧地面中心站至监测分站最大传输距离：

≥20km

✧系统分站容量：

≤128台

✧监测动目标数量（最大）：

≥8000个

✧系统最大巡检周期：

30s

✧传输误码率：

≤10-9

✧地面监测主机保存数据：

2年以上

✧监测分站保存数据（通讯中断）：

2小时以上

（60000条变动数据信息）

✧画面响应时间：

调出整幅画面85%的响应时间：

≤2s

其余画面：

≤5s

✧标识卡电池寿命：

可更换性电池：

不小于10个月

✧电源备用电池工作时间：

不小于2小时

✧远程本安供电距离：

不小于1.5km

✧网络结构：

树型

（二）数据传输接口

KJ350-J型传输接口采用光电隔离技术，实现监测主机（主站）输出的RS232非安信号到远距离传输的RS485本安信号之间的隔离，可以用于地面工业环境。

通过该接口可以实现监控主、备机的双机热备功能。

它是矿井监测、控制系统或设备的配套产品。

主要技术参数：

防爆型式

矿用本安型[Exib]Ⅰ

接口传输方式

主从、半双工、RS232

传输距离

≥10KM

传输接口速率

1200bps

传输误码率

不大于10-8

供电电源

AC220V（波动范围90％-110％）

外形尺寸及重量

258mm×290mm×62mm约2.5kg

（三）KJ349-F矿用本安型传输分站

KJ349-F矿用本安型传输分站与KJ349-D矿用本安型读卡器、KJ349-K标识卡配套使用。

当流动人员携带标识卡经过无线读卡器的接收天线时，分站接收到读卡器发出的身份号码并上传到计算机。

分站所接收到的信息进行处理、存贮、并通过RS-485接口自动传输给地面计算机，分站带有液晶显示功能和为读卡器提供DC18V电源接口，可以为各读卡器校准时间。

主要技术参数：

防爆型式

矿用本安型[Exib]Ⅰ

工作电压

12V

工作电流

≤200mA

分站与传输接口

通讯方式：

RS485、半双工

通讯速率：

1200bps

最大传输距离：

10km

分站与读卡器

通讯方式：

RS485，半双工

通讯速率：

2400bps

最大传输距离：

2km

分站容量

最大挂接读卡器数量：

8台

分站存储数据时间

2h

备用电源

当电网停电后，能连续监测时间不少于2h

外形尺寸及重量

385mm×271mm×67mm约3.5kg

（四）KJ349-D矿用本安型读卡器

KJ349-D矿用本安型读卡器与KJ349-F矿用本安型传输分站、KJ349-K标识卡配套使用。

当流动人员携带标识卡经过读卡器天线时，读卡器记录接收到的标识卡身份信息，并用LED显示和蜂鸣器提示；接收分站的巡检命令后，把存储的标识卡信息上传到分站。

分站把接收到的信息进行处理，通过RS-485总线自动传输给地面接口，同时分站的LCD模块上能实时反映各读卡器的工作状态。

KJ349-D矿用本安型读卡器为本质安全型，适用于具有瓦斯、煤尘爆炸危险的矿井环境中。

主要技术参数：

防爆型式

矿用本安型ExibⅠ

工作电压

18V

工作电流

≤110mA

读卡器与分站的信号传输

通讯方式：

RS485、半双工

通讯速率：

2400bps

最大传输距离：

2km

读卡器与标识卡的信号传输

接收频率：

GHz±GHz

接收信号灵敏度：

≥-85dBm

最大识别距离：

100m

调制方式：

OPSK-QPSK

外形尺寸及重量

228mm×244mm×52mm约1.2kg

（五）KDW660/18B矿用隔爆兼本安直流稳压电源

KDW660/18B矿用隔爆兼本安直流稳压电源（以下简称电源）是一种允许在瓦斯、煤尘等爆炸危险环境中使用的通用隔爆兼本质安全型不间断电源，适用于向各种矿用本质安全型设备提供电源。

本电源采用了电流传输方式，能实时显示电源的供电