隆德煤矿井下作业人员管理系统技术方案

隆德煤矿井下作业人员管理系统技术方案神木县隆德矿业有限责任公司

隆德煤矿井下作业人员管理系统技术方案

重庆梅安森科技股份有限公司

2011年9月

目录

一系统概述3

二系统设计5

2.1系统结构5

2.2监控中心站设计6

2.3井口检卡系统7

2.4井下监测监控设备8

2.5数据联网8

三系统优势10

3.1先进性10

3.2兼容性10

3.3稳定性11

3.4扩展性11

3.5耐用性11

3.6安全性11

四系统主要功能12

4.1人员考勤管理12

4.2人员安全管理16

4.3报警功能23

4.4人事系统管理24

4.5系统安全管理24

4.6系统联网25

4.7系统扩展25

五系统主要特点30

六系统关键技术33

七设备技术参数35

1KDW0.3/660型隔爆兼本质安全电源箱35 2KJ237-F型读卡分站36

3KJ237-F-S型动态目标识别器36

4KJ237-K型人员标识卡37

5KJ237-J型数据传输接口38

6KJ53-Q人员考勤机38

7OVR40型电源避雷器39

8KJ73型信号避雷器39

9系统使用条件40

一系统概述

1.1行业现状

随着国家对煤矿安全生产工作的日益重视，以及煤矿生产企业及管理部门自身现代化管理的需求。从技术和管理的角度出发，煤矿企业井下人员定位管理系统的在线监测已是必然趋势。根据煤矿企业的要求，实现煤矿企业矿井下人员定位检测和管理的一体化，完善煤矿企业自动化监控系统，提高煤矿企业的安全生产管理和自动化水平。

在煤矿井下普遍存在入井人员管理困难，尤其是采煤工作面人员进出矿井时间不固定、不集中、分散性极大，给矿井准确掌握出入矿井人员情况造成极大的困难，导致了井上井下难以及时上传下达，给安全和生产管理带来了巨大隐患，极不利于矿井安全管理。《煤矿安全规程》第十条规定“煤矿企业必须建立入井检身制度和出入井人员清点制度”。同时，井上人员难以及[换行]时动态掌握井下人员的分布及作业情况，一旦发生事故，抢险救灾、安全救护的效率低，效果不理想，特别是事故发生后对矿井人员的抢救缺乏可靠信息。

2010年5月19-20日，国家安全监管总局、国家煤矿安监局在山西省潞安矿业(集团)公司召开全国煤矿坚决遏制重特大事故、推广井下救生舱等避险设施现场会。国家安全监管总局副局长、国家煤矿安监局局长赵铁锤出席会议并讲话，并强调要推进煤矿井下救生舱等避险设施建设，建立完善煤矿监测监控、人员定位、紧急避险、压风自救、供水施救和通信联络系统等安全避险“六大系统”，提高煤矿安全保障能力。

1.2系统简介

KJ237型矿井人员管理系统是集计算机软硬件、信息采集处理、无线数据传输、网络数据通讯、自动控制等技术多学科综合应用为一体的自动识别信息技术产品，该系统是通过对煤矿坑道远距离移动目标进行非接触式信息采集处理，实现对人、车、物在不同状态(移动、静止)下的自动识别，从而实现目标的自动化管理。该采用目前最先进的2.4G无线扩频通讯技术，具有很强的抗干扰能力和高速数据传输速率.彻底解决了远距离，大流量，超低功耗，高速移动标识体的识别和数据传输难题。

KJ237型矿井人员管理系统按照“统一发卡、统一装备、统一管理”和“一人一卡”的原则对上岗人员进行管理，实现井下作业人员和重要设备的实时定位和跟踪。通过KJ237管理系统，地面管理人员可以随时掌握井下人员及设备的出入和分布情况，为煤矿生产调度和安全管理提供了有力的技术保障。发生突发灾害时，地面管理人员可以从KJ237监控中心及时获取事故现场的人员分布、被困人员数量、姓名等详细信息，并对事故现场进行多尺度模拟分析，为制定事故应急处理方案提供科学的辅助决策，极大地提高了事故救援的效率。

系统由地面中心站、人员管理分站及电源箱、动态目标识别器和人员标识卡组成，集成了技术含量高的无线射频识别技术，采用专用射频通讯控制芯片实现可靠的无线数据通信，基站及信息机为本质安全型电路，安装方便，作用距离远、识别无"盲区"、信号穿透力强、安全保密性能高、对人体无电磁污染、环境适应性强、可同时识别多人。

该系统以其技术先进性和实用性深受煤矿用户的欢迎，在煤炭行业得到了很好的推广应用并取得了较好的经济效益和社会效益。

1.3建设目标

系统的建设本着“实用、可靠、先进、经济、安全”的指导思想，《煤矿井下作业人员管理系统通用技术条件》AQ6210-2007、《煤矿井下作业人员管理系统使用与管理规范》AQ1048-2007和煤矿的实际情况，我公司采用KJ237型矿井人员管理系统为煤矿井下人员管理作贡献。

系统符合新颁布AQ标准的要求，满足煤矿井下人员的信息化和智能化管理等功能，实现下井人员的下井时间报表、出勤月报表、加班报表、请假或缺勤报表、检查人员、管理人员的情况等。

二系统设计

KJ237型矿井人员管理系统是梅安森[换行]科技完全自主知识产权的产品，是集无线通讯、数据采集及自动控制等多学科综合应用的结晶。是集计算机软硬件、信息采集处理、无线数据传输、网络数据通讯、自动控制等技术多学科综合应用为一体的自动识别信息技术产品,采用先进的分布式处理模式，能充分发挥各部分设备的性能优势，结构简洁，可操作性强，便于系统的日常维护及管理。

根据《AQ1048-2007煤矿井下工作业人员管理系统使用与管理规范》等的相关规定，各个人员出入井口、重点区域出/入口、限制区域等地点应设置分站，并能满足监测携卡人员出/入井、出/入重点区域、出/入限制区域的要求。(如：人员入井、工作面、掘进头、煤仓、其它禁

入区域等)，监测井下人员位置、携卡人员出/入井时刻、重点区域出/入时刻、限制区域出/入时刻、工作时间、井下和重点区域人员数量、井下人员活动路线等。

2.1系统结构

通过本次招标文件的技术要求可确矿井人员定位系统主要由监控中心站、传输网络、前端设备等组成，系统采用先进的工业以太环网结构，现场安装扩展简单方便，集成了技术含量高的无线射频识别技术，信号穿透力强、安全保密性能高、对人体无电磁污染、环境适应性强。

系统结构图如下：

实现功能：负责矿井人员管理系统的数据传输，将前端设备(读卡分站、动态目标识别器)的实时数据高速、稳定、实时的传输监控中心;并将监控中心站的数据传回前端设备。

本人员管理系统采用光纤+工业环网的组网方式;通过矿用环网交换机将人员定位分站数据传输到地面中心站，实现人员管理系统的数据传输。

2.2监控中心站设计

监控中心主要由监控主机、数据服务器、KJ237型矿井人员管理系统软件、监控终端等设备组成。以及相应的UPS、打印机、避雷器等配套设备。

监控主机2台：双机热备，能实现双机故障自动切换，切换时间

小于30s;

数据服务器1台：对系统的定位、考勤数据实时存储，并实现数据联网上传;

系统数据利用工业以太环网作为数据传输平台。

2.3井口检卡系统

本部分由检卡主机、人员考勤机、数据传输接口等设备组成，在矿井出入井口安装检卡系统，其系统连接图如下：

出入井口配置KJ53-Q专用考勤机，实现100%精确考勤，“唯一性”考勤报警功能。

在出入井口规定区域内实现一人单卡信息显示，声音提示;一人多卡声音报警功能。

标识卡状态监测、

KJ53-Q专用考勤机是本公司专为煤矿考勤进行设计，考勤机采用有源方式考勤，识别目标卡的好坏。

入井时，考勤机首先远距离读取标识卡有源信息并进行缓存，当入矿人员在入口考勤机规定范围内，考勤机读取标识卡的无源信息，有源信息进行核对。

当信息完全符合的时候，考勤机将会显示信息和声音提示后将信息上传至系统进行考勤;当读取到无源信息核对后无有源信息匹配，进行报警;或读取不到无源信息则可判断标识卡的好坏。

可配置我公司得即时换卡系统，进行即时换卡，不影响正常下井

时间。

2.4井下监测监控设备

井下安装6台KJ237-F型分站，KDW0.3/660(A)型隔爆电源箱安装位置：

根据实际需要，分站就近接入井下交换机。

25台KJ237-F-S型人员定位识别器安装位置：

主井口、主井底、副井口、副井底;

主要大巷及分支巷道;

每个掘进工作面;

每个工作面的回风顺槽与运输顺槽的入口100米;

井底车场、主要作业点;

井下主要机电硐室;

其他需要进行人员监测的位置。

400张KJ237-K型人员标识卡：

每位下井人员各配备1张。

2.5数据联网

人员系统数据将本地井下人员管理系统通过网络将实时的监测数据上传到集团公司的监控中心，在集团公司的监控中心可以对下属煤矿的人员定位数据进行远程、实时的监看;同时通过网络集团公司所接收到的各个分公司的实时数据可以上传到矿务局的监控中心对集团公司各矿的人员定位数据进行远程、实时的监看。

2.6人员定位系统抗干扰设计

本系统采用的无线射频识别技术中的直接序列扩频技术，将2.4GHz—2.5GHz间的频宽划分成79个通道(Channel)，临近的通道互相独立，数据就是从这79个频段中的一个进行传送，监听到某个通道有干扰时自动选择一个干净通道传输数据。在每个通道中传输的数据都被转化成一个带冗余校验的Chips数据，它和真实数据一起进行传输用来提供错误校验和纠错。

对于直接干扰信号，我们做出以下抗干扰措施：干扰信号不带有扩频因子，所以被过滤掉。只有包含扩频因子的信号才能接收到。通过在发电机房，井下变电站、大功率变频设备旁等环境中测试，通讯完全正常，而普通窄带信号误码严重，甚至无法正常通讯。

对于多方向的反射信号干扰，我们做出以下抗干扰措施：多方向的反射信号对无线通讯的影响很大，尤其是2.4G微波频段。这些折射波到达接收端的时间不同而形成多径干扰。在直序扩频通信中，因信号接收需要扩频编码进行相关解扩处理才能得到，所以即使以同类型信号进行干扰，在不知道信号的扩频码的情况下，由于不同扩频编码之间的不同的相关性，干扰也不起作用。直序扩频是目前唯一能克服多径干扰的无线通讯技术，特别适合在煤矿井下复杂环境中使用。

三系统优势

3.1先进性

重庆梅安森科技公司是专业从事[换行]煤矿安全技术的高科技公

司，有专业的研发中心，在产品的研发时就与煤矿的现代化生产特点、煤矿工人在井下工作的实际情况相结合。产品研发具有独特的技术优势，运用于系统的井下设备在质量及性能方面在国内属一流，而且我们一直在跟踪当今先进技术，不断地完善和发展。

采用先进2.4G的直序扩频通讯技术，(基于IEEE802.11b)、嵌入式16位微处理器和完全自主研发的嵌入式软件保证数据传输可靠性。集人员考勤、定位、快速搜寻、无线通讯、设备收发、车辆管理等功能于一体，系统扩容性强。

KJ237型人员管理系统支持井下车辆管理，在系统升级时只需增加设备和软件模块就能实现。

KJ237型人员管理系统支持矿井设备收发管理，如矿灯、便携仪、放炮器收发管理等。

KJ237型人员管理系统支持放炮闭锁、避灾路线指示、禁入区域语音报警等。

3.2兼容性

KJ237型人员管理系统的所有产品均由公司自主研发，可满足不同用户需求，在产品体积、重量、性能等方面较国内同类产品具有较大优势。所有产品在下线时与数据传输接口组成一个完整的网络进行数据测试，对于外购品也进行联网测试。

KJ237型矿井人员管理系统分站支持RS485通讯协议、TCP/IP协议，可方便与其它系统汇接，兼容性强。

KJ237矿井人员管理系统可外接查询系统，矿井人员可自主查询本人的相关信息。

KJ237矿井人员管理系统可与矿现有的考勤系统、人事管理系统、办公自动化系统等结合，为系统接入提供端口或数据。

3.3稳定性

系统通讯采用了目前高速数据有线通讯中广泛使用的RS485技术，实现了真正的信号无极性二线传输，通讯距离远，抗干扰能力特强。

系统配备的分站和动态目标识别器采用高性能16位单片机，极大地提高了系统的运行速度和稳定性，同时全部具有监测信息“黑匣子”功能，分站存储数据时间大于4h。

3.4扩展性

本系统不仅具有矿井人员定位、矿井人员考勤功能，同时具备矿车定位管理功能、三人联动智能放炮闭锁功能、员工智能发卡功能。充分利用无线射频技术、电子、通讯技术，做到井下的智能化监测与管理。

3.5耐用性

产品在出厂时就经过老化实验、出厂检验等，保证产品经久耐用。

在生产中完全按照ISO9001：2008版为标准的质量管理体系的要求进行监督管理，让产品在出厂时就是一个优等品，保证能长期稳定的工作。

所有外协加工件均为电信和军工企业承担,使外协件质量能得到保

障。让产品能更加耐用。

人员识别卡使用可更换工业电池，一次更换可持续工作1年以上，且具有电池欠压提前报警功能;

3.6安全性

系统软件具有用户认证功能，只有经过系统授权的用户才能对数据进行浏览和修改等。

动态目标识别器和人员标识卡为矿用本质安全型，在井下安装位置不受限制。

系统在矿井下所有设备获得“防爆合格证”和“MA标志证”。

在传输电缆中采用矿用屏蔽线缆,保证了传输过程中的信号抗干扰等能力。

四系统主要功能

4.1人员考勤管理

实时对煤矿人员入井时间、升井时间、工作时长等进行统计、查询;能实时对各单位人员下井班数、班次、迟到、早退等情况进行监测和分类统计;能实时对井下各监测区域工作人员的数量和分布情况进行分类统计。能自动汇总、存储、自动生成报表和打印以上各信息。数据支持实时查询，随时可查询单独人员、班组、井、矿领导或公司领导下井情况。系统可提供两年数据的汇总统计功能，考勤管理可按班组、部门、全矿等分级汇总统计、查询、打印。

提供包含月考勤统计、月班次统计、日考勤查询、下井人数查询、

个人月考勤查询、工作面人员查询、当前井下人员查询、定时定点人员查询、报警历史数据查询、当前超时人员查询等功能。

井口检卡系统支持卡号、入井时间、出井时间、姓名、工作时长等实时显示，对出入井人员进行近距离和远距离的识别，保证考勤的精确性、唯一性。

◆检卡显示：井口考勤机对卡的性能和唯一性检测，可在大屏上显示经过人员姓名、卡号、部门、出入井时间以及井下各部门人员等信息，大屏直接接入即可显示。

◆月考勤统计：可统计全矿或某部门指定一个月(可指定月开始日期)内所有人员的下井信息，包含下井班次，累计下井次数等;可选择打印或导出到EXCEL;

◆月班次统计：可统计全矿或某部门指定一个月内所有人员的下井信息，包含下井班次，每班各下井多少次等;可将查询到的信息直接打印出来，也可导出EXCEL数据用于工资、津贴发放计算之用

◆日考勤查询：可按全矿或某部门、指定某天某个时间段条件来查询人员下井记录;并可按卡号、部门、入井时间、工作时长来排序查询、打印和导出EXCEL等操作

◆下井人数查询：可按条件统计全矿或某部门、某一天或某一个月的下井总人次;便于相关管理部门了解特定时间段的全矿下井情况，方便制定相关[换行]安全等管理规范;在某些矿井可用于班中餐补贴的自动统计发放等

◆个人月考勤查询：方便员工本人或相关管理部门查询该员工某月的下井情况明细，查询时根据权限进行查询管理，权限不同查询内容也不同;

◆工作区域查询：可以任意设置和管理相关工作面或区域，自动进行工作面人数统计或查询工作面人员明细;使管理人员可以方便的知道特定区域的工作人数、人员明细、当前井下人数、今日下井总人数等信息;也可用于后勤部门班中餐发放，该功能给后勤服务提供了及时可靠的信息，能准确知道相应地点的准确人数，保证井下工作人员及时就餐;

◆当前井下人员查询：提供可按行政部门划分的方式统计井下人员总数，也可查询该部门当前井下人员明细;

◆定时定点人员查询：可以查询任一地点任一时间段的人员的流动路线、地点、时间、未到达区域等信息查询;可以实时对瓦斯检查员、安全检查员、跟班领导等安全生产岗位人员进行有效监督;能有效提高安全生产防范能力，有效减少“三违”，促进安全生产;

软件功能：

功能描述：“考勤管理系统”由“班次管理”、“考勤规则”、“班餐规则”、“考勤设置”四部门组成。主要用于系统“班次定义”、“考勤规则定义”、“班餐规则定义”、“人员考勤设置”的数据信息维护操作。

1)、班次管理

功能说明：对班次制式的新增、删除、编辑、刷新及退出的操作

管理;

2)、考勤规则管理

功能说明：对考勤规则的新增、删除、编辑、刷新及退出的操作管理;

3)、班餐规则管理

功能说明：对班餐规则的新增、删除、编辑、刷新及退出的操作管理;

4)、考勤设置管理

功能说明：对考勤设置的新增、删除、编辑、刷新及退出的操作管理;

4.2人员安全管理

◆动态图显示：支持地理信息系统(GIS)、矢量图、位图等多种图形显示方式，根据图形化的信息可以很直观的显示井下巷道分布，设备安装及运行状态、当前各区域人员分布，下井人员的滞留信息等。当有人员滞留超过设定时间或设备运行异常时，动态图采用不同的图标信息模拟显示，并发出声光报警，同时信息栏给出语音和文字双重提示，另可设定多级短信报警，根据具体情况分别报送各级部门。

◆井下人员分布(明细)：通过表格的形式分列出当前井下识别器的运行状态、经过人员、停留人员等相关信息，并对井下各分站人员、异常信息进行统计显示以及定时巡更。WEB软件支持矢量图显示各监测点实时信息，可显示当前站点、区域的人员、设备等情况。

◆历史活动轨迹：根据输入的标识卡号或人员姓名，可查询该员工当天或一定时间段内的下井轨迹详细信息，同时实现轨迹图回放，直观的再现该员工当天的下井情况;可根据用户需求选择直接打印查询信息或转换成EXCEL数据以做它用。

◆实时定位跟踪：可以对任意指定编号或者姓名的员工进行实时跟踪(可同时对多人进行跟踪);可以对特定人员当前井下位置进行迅速定位查询，指定人员一旦在井下移动了位置，可以第一时间进行自动报告;可以帮助调度人员实时跟踪、监督特殊工种人员当前的作业状况，核查相关领导是否进行了跟班作业;事故抢险过程中，地面指挥人员可以在第一时间知道抢险人员与被困人员当前所在位置，为事故的抢险赢得宝贵时间。

◆双向呼叫功能：系统具有自动监测延时呼叫和多次呼叫功能，具有管理中心呼叫和被呼叫时人员及移动目标实时动态显示、告警等功能。

◆门禁功能：具有门禁功能，设定特定区域的限入规则，系统自动识别当前区域人员是否在准入范围内，若超出范围则就地声光报警、中心站语音报警。

◆超时人员查询：可以查询在井下滞留超出某一时间段的人员信息;帮助管理人员了解当前井下人员的滞留情况;

◆区域超员报警：工作面、掘进面、特定区域等超过安全规定人数时，自动声光报警，可有效阻止人员继续进入。

软件功能：

1)、测点人员分布查询

功能：查看井下识别器上的当前采集人数及识别器各个状态参数信息。

说明：【测点人员分布】主要显示所有安装的各个识别器的标识号、安装地址、定义类型、当前人数、异常人数、额定人数、超员人数、通讯状态及井下总人数和井下报警人数。点击识别器标识号可以查看当前识别器的设备运行状态信息，显示如图1-2;点击识别器的当前人数可查看当前识别器上的人员明细。

(图1-1)

(图1-2)

2)、部门井下人数查询

功能:查看全矿在册人数，各班次的当前井下人数，当天的出入井人数等。

说明：【部门井下人数】主要是查询部门当前下井人员信息,点击【在册人数】列中的数字可以查看当前部门的所有在册人员详细信息,如图1-5，点击各班次下面的人数可以查看当前部门各个班次下井人员的详细信息.如图1-6。

(图1-4)

(图1-5)[换行](图1-6)

3)、井下人员查询

功能：查询井下人员的当前位置,来源位置,下井时间等。

说明：【井下人员查询】如果需查询干部,请点击干部前面的框内打勾(同时点击取消工人前面的勾),查询工人也同样操作.如果要查询干部和工人就点击工人和干部前面的方框打勾。明细表与汇总表是两种不同的显示方式，明细表可以直接查看人员具体信息,汇总表是显示各部门井下人数和在册人数信息。

一、单人查询模式：选择查询条件，输入条件值(备注：当条件是员工卡号时可以输入一个员工标示卡号段查询，也可以查询指定的一个卡号)，点击时间图标设定查询时间段，条件设置完成后点击查询按钮就可以查看到符合条件的数据，显示如图1-7。

二、多人查询模式：选择选需要查询的部门，点击辅助条件后面的文件夹图标可设置附加的负责条件，点击时间后面的时间图标可以设定查询时间段，最后点击查询按钮就可以查看到符合条件的数据，显示如图1-8。

三、辅助条件设置：首先在查询类别框中选择一个条件类别，然后在条件框(>、=、<=)选择一个条件，接下来在值方框中选择一个条件的值，接下来选择条件与或(注：与表示并且的意思，或代表或者，例：如果您想查询工种是采煤工或者工种是电工的所有人员，就要选择使用条件或;如果您想查询卡号大于1001并且卡号小于1108的所有人员，就要选择使用条件与)然后点击【添加条件】按钮，最后点击【确定返回】按钮返回。