KJ133C型人员定位安全管理系统介绍

北京天一众合科技股份有限公司
KJ133C型人员定位安全管理系统介绍
TELEZONE
2015.4
目录
1. KJ133C系统应用介绍 (1)
1.1概述 (1)
1.2系统研制背景 (2)
1.2.1 我国严峻的煤炭安全生产形势 (2)
1.2.2 矿用人员定位跟踪系统应用的必要性与迫切性 (2)
1.2.3 既有矿用人员定位跟踪系统的局限性 (3)
1.3矿井定位系统国内外现状 (4)
1.3.1 国外产品现状 (4)
1.3.2 国内产品现状 (4)
1.4系统总体方案 (4)
1.4.1 设计思路 (4)
1.4.2 系统工作原理 (5)
1.4.3 系统构成 (5)
1.4.3.1 中心控制计算机系统 (6)
1.4.3.2 KJF82A型矿用人员定位分站 (7)
1.4.3.3 KJF82A.1型矿用无线收发器 (7)
1.4.3.4 KGE39A型矿用人员定位标识卡 (7)
1.4.3.5 KGE41A型矿用射频定位器 (8)
1.4.3.6 系统传输通道KJJ52A (8)
1.5系统功能 (9)
1.5.1 矿井人员定位、跟踪 (9)
1.5.2 人员无线寻呼 (9)
1.5.3 考勤统计 (10)
1.5.4 安全监测管理 (10)
1.5.5 区域禁入管理 (10)
1.5.6 丢失报警 (10)
1.5.7 紧急事件处理 (10)
1.5.8 系统运行管理 (11)
1.5.9 历史数据的记录与查询 (11)
1.5.10 网络化与信息共享 (11)
1.6系统产品的主要技术指标 (11)
1.6.1 KJ133C型矿用人员定位安全管理系统 (11)
1.6.2 KJJ52A型数据通信接口（KJJ52A） (12)
1.6.3 KJF82A型矿用人员定位分站（KJF82A） (12)
1.6.4 KJF82A.1矿用无线收发器 (13)
1.6.5 KGE39A型矿用人员定位标识卡（KGE39A） (13)
1.6.6 KGE41A型矿用射频定位器（KGE41A） (13)
1.7系统创新与先进性 (13)
1.8系统应用优势 (17)
1.9系统应用前景 (19)
1.9.1 RFID技术特点及发展前景 (19)
1. KJ133C系统应用介绍
1.1 概述
我国煤炭产量居世界首位，煤矿数量超过世界上其他主要产煤国家的煤矿总数，煤炭行业是我国国民经济和社会发展的支柱产业。

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。

近年来，国家针对煤矿安全问题采取了多方面的有力措施，但由于长期以来煤矿安全投入明显不足，煤矿企业安全装备严重缺乏，安全管理手段极其落后，国家煤矿安全形势仍然十分严峻。

因此，加大煤矿安全投入，推广采用先进的煤矿安全装备与手段已成为煤炭行业迫在眉睫的必然需要。

煤矿安全最重要的是保证矿工生命的安全，煤矿安全管理最重要的也是对矿工安全的管理，其中对矿工在井下工作位置的准确监测是实现保证矿工安全目的的基本前提。

为此，国内外很多企业投入大量精力，纷纷研制出一批针对井下人员的考勤定位系统，但从技术和性能等各方面都存在很多问题和缺陷，不能满足对井下人员位置准确监测的要求。

北京天一众合科技股份有限公司面向现代矿井生产企业迫切的安全管理与人员管理需求，应用最先进的射频识别与无线监控技术，历时2年半，潜心研制出具有自主知识产权的、国际领先的、目前国际上唯一一套“第二代”井下目标定位跟踪系统
——KJ133C型矿用人员定位安全管理系统。

该系统的显著特点是可实现井下各种巷道条件下的信号“全覆盖”，实现对井下人员、车辆、设备等目标的“全程的、实时的、连续的、精确的定位跟踪”，同时实现对井下人员的“实时无线寻呼”。

该系统的应用，可极大提高矿井生产企业安全生产管理水平。

目前，公司产品已成功应用于神华集团、铁法煤业集团、龙煤集团等国有大型煤矿企业，并得到用户一致高度认同，为煤矿企业的日常生产调度、安全监管与应
急救援等信息化管理工作提供了重要的有力保障。

1.2 系统研制背景
1.2.1 我国严峻的煤炭安全生产形势
煤矿安全不仅在煤炭生产过程中处于最优先考虑的重要地位，同时也对煤炭生产起着保证、支撑和推动作用。

煤矿的安全生产在国民经济快速发展、社会迅速进步和人民生活质量逐步提高的过程中占据着越来越重要的地位，已经成为国家安全生产的重要组成部分。

资料显示，我国煤矿事故死亡人数是世界上主要采煤国家死亡总人数的４倍，百万吨煤死亡率是美国的近200倍（2002年）、印度的12倍。

煤矿灾害事故的消极影响远远超过了经济范畴，每发生一起事故，都会引起国内外各界的广泛关注，使煤矿企业形象受到巨大损害，企业市场亲和力受到削弱，严重的影响了煤炭企业后续发展的动力。

我国煤矿安全生产所面临的形势已经非常严峻：接连发生的矿难不仅造成巨大的损失，而且随着电视、报纸、网络等新闻媒体对矿难不断的深入报道，使得煤矿安全生产已成为全社会关注的焦点和热点，也引起了国际社会的广泛关注。

在新的世纪里，随着我国综合国力的增强和国际地位的不断提升，以人为本，构建和谐社会不仅成为中国，也将成为新世纪全社会进步的必然趋势。

如何通过科技创新，来提高煤矿的安全管理技术水平、煤矿灾害事故的预警能力和防治水平、煤矿安全生产的监察技术水平，时至今日，上至国家领导人，下至平民百姓莫不深知其痛，首当其冲已成为人们关注的目标。

1.2.2 矿用人员定位跟踪系统应用的必要性与迫切性
长期以来，我国煤矿安全投入明显不足，煤矿企业安全装备严重缺乏，安全管理手段极其落后。

从满足我国经济快速增长对煤炭资源需求不断增长的需要和保障国家能源安全的高度上，
来认识煤矿安全生产的重要性和艰巨性，实施科技兴国、科技兴煤、科技兴安战略，建立煤矿安全生产的有效机制，是我国煤矿安全生产工作的必由之路。

因此，先进的煤矿安全设备与手段已成为煤炭行业迫在眉睫的必然需要。

煤矿安全最重要的是保证矿工生命的安全，煤矿安全管理最重要的也是对矿工安全的管理，其中对矿工在井下工作位置的准确监测是实现保证矿工安全目的的基本前提，在所有矿井生产企业推广使用先进有效的井下人员定位跟踪系统已成为十分必要与迫切的现实需要。

在国家安全生产监督管理总局――国家煤矿安全监察局发表的《国家安全生产科技发展规划――煤矿领域研究报告》中就特别提到：“井下无线通讯、井下人员的跟踪管理、遇险人员定位等技术装备是急需开展攻关研究并产业化的”，由此可以看出，国家相关部门对此类项目的重视及项目开发的紧迫。

1.2.3 既有矿用人员定位跟踪系统的局限性
面向矿井生产企业对井下人员位置监测的紧迫需求，国内外很多企业投入大量精力，纷纷研制出一批针对井下人员的考勤定位系统，这些系统在实现井下人员定位跟踪方面，设计思想、功能各不相同，但与用户的实际需求之间或多或少存在着差距，不能完全适应现场的应用环境条件，因此在推广应用时存在困难。

这些系统存在的问题主要包括：无法实现信号的全矿井覆盖；无法解决弯道、岔路等特殊地形条件下的信号覆盖；信号覆盖范围小（一般为几米到100米），范围较大时无法实现精确定位；定位为单向信号传输、无法实现双向信号传输（如呼叫）；无法实现实时跟踪定位；总线数据传输速度慢（1200～2400bps）；系统功能单一等。

这些问题的存在，使上述系统无法满足用户对定位跟踪系统的实际需要，其推广应用范围受到限制。

1.3 矿井定位系统国内外现状
1.3.1 国外产品现状
国外主要厂商有澳大利亚矿山技术公司（MST）、加拿大矿山通讯公司（MRS）等，基本采用分站加标识卡方式，分站信号覆盖范围±50米，读卡能力为40km/h时速下10个卡，技术和功能与大多数国内企业开发的产品是类似的，价格昂贵，其系统报价是国内系统的2～3倍，售后服务、产品升级、系统扩展等都比较困难。

1.3.2 国内产品现状
国内参与矿井人员定位系统开发的企业很多，一些产品已取得MA证。

很多产品采用的技术方案类似，技术指标、功能、使用方法等也大同小异，有特色的产品不多。

有些产品采用地面现有技术和产品，经过简单防爆处理后应用到井下，因此无法适应井下特殊使用环境。

有些购买现成模块或方案，功能扩展能力差。

此类系统开发的时间不长，多数系统的功能比较简单，即还处于第一代产品的阶段，这其中也包括国外公司所开发的产品。

总体看，目前的矿井人员定位系统，无论从技术、产品，还是应用，无论在国内还是国外，都还处于发展的初期。

1.4 系统总体方案
1.4.1 设计思路
北京天一众合科技股份有限公司研制的KJ133C型矿用人员定位安全管理系统，是面向现代矿井生产企业迫切的安全管理与人员管理需求，从矿井生产企业对矿工在井下工作位置的准确监测需求出发，应用最先进的射频识别与无线监控技术，研制出的具有自主知识产权的、国际领先的、目前国际上唯一一套“第二代”井下目标定位跟踪系统。

本系统可解决既有井下人员考勤定位系统存在的问题，尽可能适应井下各种复杂地形条件，最大限度地满足用户的需要。

本系统的显著特点是可实现井下各种巷道条件下的信号“全覆盖”，实现对井下人员、车辆、设备等目标的“全程的、实时的、连续的、精确的定位跟踪”，同时实现对井下人员的“实时无线寻呼”。

本系统主要设计思想包括：实现全矿井信号覆盖，包括弯道、岔道等复杂地形条件；单台分站的信号覆盖范围大，至少可达500米以上；可以实现精确定位；可以实现实时的人员跟踪定位管理；无线寻呼；无线双向数据通讯；大容量数据传输等。

1.4.2 系统工作原理
KJ133C型矿用人员定位安全管理系统的工作原理是应用射频识别技术及计算机通讯技术，在井上调度室设置中心控制计算机系统，在井下相关位置布置KJF82A型矿用人员定位分站和KJF82A.1矿用无线收发器，同时在需要精确定位的区域布置KGE41A型矿用射频定位器。

定位分站和中心控制计算机系统之间通过光缆或电缆相连接，定位分站和无线收发器之间采用电缆相连接，矿山井下人员、车辆、设备等目标分别携带KGE39A型矿用人员定位标识卡，系统通过定位分站（或无线收发器）与标识卡之间的无线通讯，实现对被识别对象的目标定位和无线寻呼，从而为生产指挥调度、安全监测检查、人员考勤、区域禁入控制、紧急事件处理等工作提供有效手段，系统可同时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。

1.4.3 系统构成
KJ133C型矿用人员定位安全管理系统的构成如图所示，主要包括：井上中心控制计算机系统、井下KJF82A型矿用人员定位分站、KJF82A.1型矿用无线收发器、KGE39A型矿用人员定位标识卡、KGE41A型矿用射频定位器、系统传输通道等部分。

1.4.3.1 中心控制计算机系统
●中心控制计算机系统由中心控制计算机、数据通信接口和打印机等设备组成。

●显示井下各区域目标分布、特定目标所处区域及位置信息，实现目标定位、跟踪、呼
叫控制。

●实现系统配置、维护与管理，查看、记录、打印系统运行信息。

●实现对系统设备的控制与监测，查看、记录、打印系统设备运行信息。

●接收各个监控分站（射频读写器）传回的数据，将信息显示在计算机屏幕上，同时保
存到数据库中，以备随时查询、调阅、回放。

●实现对采集数据的分类、统计、提示、告警功能。

1.4.3.2 KJF82A型矿用人员定位分站
●KJF82A型矿用人员定位分站由监测分机（射频读写器）和分站电源组成。

●标准监测分机即射频读写器，用于读取处在其检测范围内的KGE39A型矿用人员定位
标识卡上的识别信息，并向人员KGE39A型矿用人员定位标识卡发出呼叫信号。

●射频读写器的对KGE39A型矿用人员定位标识卡有效读写范围：500～750米。

●KJF82A型矿用人员定位分站一般安装在矿井巷道的进出口、交叉道口、矿井内各个
关键位置，也可以安装在地面交通道口和重要检测点，安装的位置和数量视具体要求而定，KJF82A型矿用人员定位分站安装数量越多，监控范围越大。

●分站电源：采用KDW16A型矿用隔爆兼本安不间断电源。

1.4.3.3 KJF82A.1型矿用无线收发器
●KJF82A.1矿用无线收发器功能和KJF82A矿用人员定位分站类似，无线收发器对
KGE39A型矿用人员定位标识卡有效读写范围：500～750米。

●无线收发器与读卡分站RS485通信距离最远可以达到2公里，指的是最远一个无线收发
器与分站的距离。

●读卡分站每个无线收发器RS485接口最多可以接两个无线收发器
●读卡分站与无线收发器采用4芯线缆（电源、信号）连接，减少布线量。

●标识卡实时存储量：无线收发器可同时存储识别卡200个；读卡分站可同时存储识别卡
400个。

1.4.3.4 KGE39A型矿用人员定位标识卡
●人员的KGE39A型矿用人员定位标识卡由井下人员随身携带。

●使用标准KGE39A型矿用人员定位标识卡，可以实现移动目标的定位与跟踪。

●系统可通过呼叫型KGE39A型矿用人员定位标识卡，以色、光方式，向井下人员发出
寻呼、提示、告警与紧急撤离等多种信号，可选择单独呼叫、选组呼叫和全体呼叫多种方式。

●KGE39A型矿用人员定位标识卡使用2节7号电池供电，电池可更换，更换一次可保
证KGE39A型矿用人员定位标识卡在正常使用状况下连续工作6个月以上。

1.4.3.5 KGE41A型矿用射频定位器
●KGE41A型矿用射频定位器是射频识别定位系统的一种辅助装备，用于标示KGE39A
型矿用人员定位标识卡－－待定位跟踪人员的精确位置信息。

KGE41A型矿用射频定位器定位精度：标准定位精度±25m(可根据实际情况调整，最大能达到±2)。

●KGE41A型矿用射频定位器使用2节1号电池供电，电池可更换，更换一次可保证
KGE41A型矿用射频定位器连续工作8个月以上。

1.4.3.6 系统传输通道KJJ52A
●地面控制主站与井下控制分站之间通讯，采用矿用信号电缆连接，485总线传输，半
双工、主从工作方式。

也可采用光纤、电缆混合方式传输。

●射频读写器与KGE39A型矿用人员定位标识卡之间，KGE39A型矿用人员定位标识卡
与KGE41A型矿用射频定位器之间，采用射频无线通讯方式。

1.5 系统功能
1.5.1 矿井人员定位、跟踪
在矿井巷道的进出口、交叉道口、工作面、重要峒室、危险场合（如盲巷等）、地面主要出入口等位置安装监测分站。

当携带有射频标签的人员进入监测分站检测范围，或从监测分站附近通过时，监测分站可以将相关人员的身份信息读出并传送回控制中心。

控制中心计算机将收到的信息显示在屏幕上，同时保存到数据库，以备随时查阅。

结合井下电子地图，可以显示某个区域内人员的数量和分布；可以显示指定人员的移动路线；可以对指定人员进行定位和跟踪；可以查询特定人员在井下的位置。

可以实时显示定位信息，也可以查询某一历史时刻的定位信息。

移动目标定位、跟踪技术，可以使地面管理人员全面、及时掌握井下及整个矿区人员的数量和分布情况，做到心中有数。

提高了管理效率，保证井下资源的合理调度和安全生产的顺利进行。

1.5.2 人员无线寻呼
射频标签上可以加装高亮度报警灯，当标签接收到读卡器发出的呼叫信号后，报警灯闪烁提示相关人员。

在需要紧急撤离，或寻找失踪人员时，人员无线寻呼系统将发挥重要作用。

可以呼叫单独一个人员，也可以成组呼叫，可以呼叫某个区域的人员，也可以多个区域或全矿区呼叫。

呼叫信息由计算机控制，通过指定的监测分站发出。

呼叫信息有一般呼叫、紧急呼叫、紧急撤离呼叫等多种类型，通过报警灯的不同颜色来区别。

1.5.3 考勤统计
通过对下井工作人员的入井、升井时间，在井下各区域的停留工作时间的记录与统计，为企业提供考勤管理基础信息。

1.5.4 安全监测管理
跟踪安全监测人员在井下的运动轨迹，记录他们在各区域及各监测点的停留时间，从而保证安全监测工作的严格执行。

1.5.5 区域禁入管理
在井下的一些重要峒室、危险场所（如盲巷等）等禁止进入区域设置监测分站，当有非受权人员进入时，系统给出提示和警告，阻止人员进入，防止危险情况发生，同时将相关信息记录保存。

1.5.6 丢失报警
在每一班末，对当班人员进行清点，如发现有人员丢失则报警，以便值班人员核查；如果发现人员在井下工作超过规定时间，系统自动报警并给出相关人员的名单等信息，同时通过射频标签报警以便通知相关人员。

在检修、报警或事故需撤离时，及时统计人员分布情况，及时发现丢失人员并采取相应措施。

1.5.7 紧急事件处理
当矿井发生紧急事件时，可以及时对丢失人员进行统计，查询事故现场附近的人员信息，查询相关人员的定位信息，快速确定人员的准确位置，以便及时有效地开展搜救工作。

发生紧急情况时，可以在几秒钟内通过紧急告警信号通知井下所有人员紧急撤离危险区域。

发生紧急情况时为指挥人员提供井下各区域人员的实时分布信息，帮助指挥人员制定应急方案。

发生紧急情况且系统通讯不能恢复时，为指挥人员提供井下各区域人员的最近历史分布信息，帮助指挥人员制定应急方案。

1.5.8 系统运行管理
实时监测并记录系统通讯及系统设备的工作状况，对系统异常做出告警，提示维护人员尽快使系统恢复正常。

对需要定期或不定期维护的设备进行统一管理，对定位器及射频标签电量进行低限监测，提示维护人员及时对系统设备进行维护。

1.5.9 历史数据的记录与查询
系统可对上述矿井目标定位跟踪、人员寻呼、考勤统计、安全监测管理、系统运行管理等信息进行长期保存，并可方便地查询历史记录。

1.5.10 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。

1.6 系统产品的主要技术指标
1.6.1 KJ133C型矿用人员定位安全管理系统
中心控制计算机系统与KJF82A型矿用人员定位分站
KJF82A型矿用人员定位分站容量：1台数据通信接口可以连接32台KJF82A型矿用人员定位分站，分站数量可以扩充至128台。

传输距离：不小于10Km，采用光缆时可达100Km以上。

传输速率：1200bps、2400bps、4800bps、9600bps可选，采用光缆时最高可达2Mbps。

传输误码率：小于10－6
巡检周期：小于30s
支持光缆/电缆混合网络。

●KJF82A型矿用人员定位分站可与KJF82A.1无线收发器相连，分站上每个RS485接
口最多可以连接2个无线收发器，功能和定位分站类似
●KJF82A型矿用人员定位分站、KJF82A.1无线收发器与KGE39A型矿用人员定位标
识卡
识别距离：单方向>250m，二方向>500m，三方向>750m
识别数量：1台KJF82A型矿用人员定位分站可同时识别标识卡数量>200个
1.6.2 KJJ52A型数据通信接口（KJJ52A）
●防护等级：不低于IP20
●工作电压：220VAC
●配有光纤和RS485双端口
1.6.3 KJF82A型矿用人员定位分站（KJF82A）
●防护等级：不低于IP54
●电源类型：矿用隔爆兼本安不间断电源
●电源电压：127VAC或660VAC
●支持光纤/RS485两种通讯模式
●内置光中继/RS485中继
1.6.4 KJF82A.1矿用无线收发器
●防护等级：不低于IP54
●电源类型：由KJF82A型矿用分站供电
●电源电压：127VAC或660VAC
●只支持RS485通讯模式
1.6.5 KGE39A型矿用人员定位标识卡（KGE39A）
●防护等级：不低于IP54
●支持双向通讯
●无线寻呼
1.6.6 KGE41A型矿用射频定位器（KGE41A）
●防护等级：不低于IP54
定位精度：标准定位精度±25m。

(可根据实际情况调整，最大能达到±2)
1.7 系统创新与先进性
把RFID技术应用在煤矿行业，国内也有少数厂家推出一些产品，但大都是人员考勤定位等门禁考勤型人员管理系统。

门禁型系统只能记录人员经过信息，实现简单考勤功能，无法实现人员实时跟踪和精确定位。

这些产品功能基本相似，只不过有的分站识别范围从十米至几十
米，有的分站识别范围至上百米；有的识别目标数为几个，有的识别目标数增至十几个。

它们的主要缺陷表现为：
●在各种岔路、弯道，或是狭窄弯曲的工作面等各种复杂地形条件下信号受到阻隔、不
均匀、有盲区，而且受人员、设备、墙壁、拐角等遮挡影响后，信号衰减严重。

●由于分站识别范围小，如果要进行信号全覆盖，则所需分站数量极为庞大、成本巨大；
同时，由于带宽的原因分站过多人员、设备的信息不能及时传送。

因此，采用上述系统只能显示某些人在某一时刻经过KJF82A型矿用人员定位分站所记录的信息，不能实时显示所有井下人员在当前时刻的准确位置信息，只能称之为“路径经过记录系统”。

●上述产品中识别区域小的分站只是门禁，不能定位；识别区域大的分站，定位精度差，
不能实时掌握当前时刻井下每个工作人员、每台带有电子标签设备的动态信息及其在井下的准确位置分布情况，如果信号不能全覆盖的话，无法实现实时人员跟踪和精确定位,还是门禁，所以只能算是监测范围大一些的门禁系统，而非真正意义的人员定位系统。

北京天一众合科技股份有限公司通过对市场状况进行充分的调研，研发人员开发设计产品时，尽量应用最先进的技术，使产品的性能、功能等均达到国际领先水平；研发人员设计时还充分考虑了产品生产的可行性、成本、效率、质量等方面情况；考虑到产品应用的环境、特点、特殊要求、操作维护的方便性等等。

KJ133C型矿用人员定位安全管理系统采用了射频识别领域的高端技术及先进的计算机通讯技术，具有优越的性能，并且具有以下特点：
●全矿井、全覆盖、全员实时精确定位及无线寻呼系统
●任何地形条件下的信号全覆盖，信号覆盖均匀、无阻隔
●实时的人员定位、跟踪，区域人员分布数量统计
●独创的定位方式，覆盖范围大，定位精度高
●人员双向无线寻呼，实时信息传递
●先进的光缆/矿用电缆混合网络结构，组网灵活，系统容量大
●网络化信息管理，实现全新的人员安全管理模式
●专利产品，自主创新，技术领先
全矿井、全覆盖：KJ133C型矿用人员定位安全管理系统可以在无论是竖井、斜井、直巷，还是岔路、弯道，或是狭窄弯曲起伏的工作面等各种复杂地形条件下，均可实现信号连续覆盖，真正实现信号无盲区。

全员实时精确定位：KJ133C型矿用人员定位安全管理系统能够实时显示所有人员在当前时刻的准确位置。

单台分站覆盖范围大：一台分站实际有效覆盖范围可以达到500至750米以上，而且可以保证在各种弯曲、狭窄、复杂的空间内对标识卡进行识别，不受地形条件限制。

实现全覆盖时所需分站数量少，系统成本低。

定位精度高：定位精度可达±10米以内，同时具有大范围和高精度的特点。

(可根据实际情况调整，最大能达到±2)
双向无线寻呼：系统可以向目标发出呼叫信息，如一般呼叫、重要呼叫、紧急呼叫等信息；可以呼叫一个特定目标，也可以呼叫多个目标（群呼）；信息可以在第一时刻立即传达到每一个人，实现实时信息传递。

紧急情款下，井下人员还可以通过标识卡向系统发出呼救信号，从而得到其他人员的及时救助。

携带方便：标识卡小巧，便于携带使用，防水防尘，防护等级IP54。

使用安全：经国家权威部门检测，系统设备发射功率低，安全可靠，对其它设备无干扰。