井下系统技术方案

人员定位无线通信监测监控三合
一系统
技
术
方
案
目录
第一章前言 (3)
1.1 矿山现状 (3)
1.2 安全避险“六大系统”的政策支持 (3)
1.3 技术方案的主要内容 (6)
第二章系统简介 (6)
2.1 系统概述 (6)
2.2 系统组成 (7)
2.3 系统基本功能 (7)
2.4 拓展功能 (7)
2.5 系统特点 (8)
第三章三大系统总体设计 (8)
3.1 设计原理 (8)
3.2 设计依据 (9)
3.3 系统设计原则 (11)
3.3.1基站/基站的位置设置原则 (11)
3.3.2电源取电原则 (11)
3.3.3布线的规则 (11)
3.4 人员定位、无线通信、监测和视频监控三合一系统详细设计 (11)
3.4.1设备安装布置图 (11)
3.4.2设计说明 (12)
3.4.3设备清单 (12)
3.5 矿山调度 (12)
3.5.1设计依据 (12)
3.5.2系统功能 (12)
第四章系统技术规格 (13)
4.1 人员定位系统 (13)
4.2 无线通信系统 (14)
4.3 检测监控系统 (15)
第五章系统组成 (17)
5.1 系统示意图 (17)
5.2 主要设备 (17)
5.2.8 避雷器 ................................................................... 错误！未定义书签。

5.2.9网络红外一体化摄像机（只用于井上或非煤矿山）....... 错误！未定义书签。

5.2.10 CO传感器 ............................................................. 错误！未定义书签。

5.2.11 风速传感器 ............................................................ 错误！未定义书签。

5.3 系统软件 (17)
5.3.1 井下人员安全定位管理系统软件 (17)
5.3.2 通信系统软件 (19)
5.3.3 视频监控软件 (22)
第六章工程施工安排 (25)
6.1 施工流程 (25)
6.2 初步工程进度安装表 (26)
6.3 项目执行及管理体系 (26)
6.3.1 工程组织施工 (26)
6.3.2 各项保证措施 (30)
6.3.3 场地及环境准备 (31)
第七章培训及售后服务 (32)
7.1 培训 (32)
7.1.1 培训名额 (32)
7.1.2 产品安装前的培训（技术交底） (32)
7.1.3 调试中的培训 (32)
7.1.4 现场培训 (32)
7.1.5 分层次培训 (33)
7.1.6 长期培训 (33)
7.2 售后服务 (33)
7.2.1 售后服务承诺 (33)
7.2.2 安装后服务 (34)
7.2.3 保修期后服务 (34)
7.2.4 售后服务形式 (35)
7.2.5 设备扩容 (35)
7.2.6 软件升级 (35)
第八章公司简介 (35)
第一章前言
1.1 矿山现状
面对矿山对于安全系统和信息化建设的迫切需要，及时、准确地获取井下人员位置信息，并保持与井下人员的联系以保证高效的指挥调度，突发事故的抢险救灾，对于安全生产来说极为重要。

目前许多矿井的井下通信和定位手段及设备系统存在较多不足，例如：
◆调度室无法知道矿井下人员的实时准确位置，
◆没有合适的无线移动通信设备，
◆矿难发生时无法及时为搜救提供准确的井下全部人员位置和移动路径的数据，
◆如遇突发事故不能及时找到电话向井上汇报，很容易贻误抢险时机。

◆矿井对利用相应的矿井人员跟踪定位设备，全天候对煤矿入井人员进行实时自动跟踪和考勤，随时掌握每个员工在井下的位置及活动轨迹、全矿井下人员的位置分布情况等需求迫切。

1.2 安全避险“六大系统”的政策支持
2010年7月19日，国务院针对国内企业的安全生产形势，下发了23号文“国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知”，对金属和非金属山的安全技术和系统建设问题提出了总体要求。

2010年10月，结合该通知要求，国家安全生产监督管理局发布了“金属非金属地下矿山安全避险‘六大系统’安装使用和监督检查暂行规定”，提出了更有针对性和更详细的指标要求，相关内容如下：
（1）金属非金属地下矿山（以下简称“地下矿山”）安全避险“六大系统”是指监测监控系统、井下人员定位系统、紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统和通信联络系统；
（2）监测监控系统
地下矿山企业应于2011年底前建立采掘工作面安全监测监控系统，实现对采掘工作面一氧化碳等有毒有害气体浓度，以及主要工作地点风速的动态监控；
开采高硫等有自然发火危险矿床的地下矿山企业，还应在采掘工作面设置温度、硫化氢、二氧化硫等有毒有害气体传感器；
存在大面积采空区、工程地质复杂、有严重地压活动的地下矿山企业，应于2012年底前建立完善地压监测监控系统，实现对采空区稳定性、顶板压力、位移变化等的动态监控。

地下矿山企业应采用监测仪器或仪表，对开采范围内地表沉降量进行观测；
地下矿山企业应于2011年底前建立完善提升人员的提升系统的视频监控系统，实现对井口调度室、提升绞车房、提升人员进出场所（井口、井底、中段马头门、调车场等）的视频监控；
监测监控系统要具有数据显示、传输、存储、处理、打印、声光报警、控制等功能。

（3）井下人员定位系统
大中型地下矿山企业应于2012年6月底前，其他地下矿山企业应于2013年6月底前建设完善井下人员定位系统。

当班井下作业人员数少于30人的，应建立人员出入井信息管理系统；
井下人员定位系统应具有监控井下各个作业区域人员的动态分布及变化情况的功能。

人员出入井信息管理系统应保证能准确掌握井下各个区域作业人员的数量。

（4）紧急避险系统
地下矿山企业应于2011年底前在每个中段至少设置一个避灾硐室或救生舱。

独头巷道掘进时，应每掘进500m设置一个避灾硐室或救生舱；
避灾硐室或救生舱应设置在岩石坚硬稳固的地方。

避灾硐室应能有效防止有毒有害气体和井下涌水进入，并配备满足当班作业人员1周所需要的饮水、食品，配备自救器、有毒有害气体检测仪器、急救药品和照明设备，以及直通地面调度室的电话，安装供风、供水管路并设置阀门。

（5）压风自救系统
地下矿山企业应于2011年底前在按设计要求建立压风系统的基础上，按照为采掘作业的地点在灾变期间能够提供压风供气的要求，建立完善压风自救系统；
空气压缩机应安装在地面。

采用移动式空气压缩机供风的地下矿山企业，应在地面安装用于灾变时的空气压缩机，并建立压风供气系统。

井下不得使用柴油空气压缩机；
井下压风管路应采用钢管材料，并采取防护措施，防止因灾变破坏。

井下各作业地点及避灾硐室（场所）处应设置供气阀门。

（6）供水施救系统
地下矿山企业应于2011年底前在现有生产和消防供水系统的基础上，按照为采掘作业地点及灾变时人员集中场所能够提供水源的要求，建立完善供水施救系统；
井下供水管路应采用钢管材料，并加强维护，保证正常供水。

井下各作业地点及避灾硐室（场所）处应设置供水阀门。

（7）井下通信联络系统
地下矿山企业应于2010年底前按照《金属非金属矿山安全规程》的有关规定，以及在灾变期间能够及时通知人员撤离和实现与避险人员通话的要求，建设完善井下通信联络系统；
地面调度室至主提升机房、井下各中段采区、马头门、装卸矿点、井下车场、主要机电硐室、井下变电所、主要泵房、主通风机房、避灾硐室（场所）、爆破时撤离人员集中地点等，应设有可靠的通信联络系统；
矿井井筒通讯电缆线路一般分设两条通讯电缆，从不同的井筒进入井下配线设备，其中任何一条通讯电缆发生故障，另一条通讯电缆的容量应能担负井下各通讯终端的通讯能力。

井下通讯终端设备，应具有防水、防腐、防尘功能；
采用无线通讯系统的地下矿山企业，通讯信号应覆盖有人员流动的竖井、斜井、运输巷道、生产巷道和主要采掘工作面。

该规定同时明确了各系统的使用管理和监督检查办法。

对于在产地下矿山，如未在规定期限内完成安全避险“六大系统”建设要求的，由县级以上安全监管
部门依法依规暂扣安全生产许可证，限期整改，逾期仍未完成的，提请地方政府予以关闭。

1.3 技术方案的主要内容
结合“金属非金属地下矿山安全避险‘六大系统’安装使用和监督检查暂行规定”，以及“金属非金属地下矿山安全避险‘六大系统’建设规范”的要求，在对某某矿业井下生产系统及其图纸进行系统分析的基础上，本技术方案着重以综合数字通讯平台为基础，开展六大系统的建设。

建成基于综合数字通讯平台的井下安全避险六大系统。

本技术方案主要内容有：
（1）建立一个能够覆盖井下重要场所（如提升机房、炸药库、水泵房、风机站、机修硐室、变电室等）的综合通讯平台。

（2）建立矿山地面调度指挥系统，包含机房建设及配套设施。

（3）建立主要作业区域的无线语音通讯、监测监控（含CO监测、通风质量监测、视频监控）、人员定位系统等业务系统的技术解决方案。

第二章系统简介
2.1 系统概述
本系统是一套基于工业以太网技术、WiFi ,ZigBee无线技术、多功能的井下安全综合系统，整个系统通过无线数据传输和有线综合基站紧密相连，大大减少了井下线路的布设，安装和维护非常方便。

该系统是一个可以同时做到全本安、精确定位、综合通信的系统。

整个系统由人员定位系统、无线通讯系统、环境监测系统、视频监控系统四个系统组成。

2.3 系统基本功能
2.3.1人员定位系统
通过给井下人员佩带标识卡，地面监控人员可在GIS井下地图实时观测到所有井下人员的真实分布情况、数量、姓名，可对人员进行精确定位，或回放其活动路线。

同时可进行人员考勤管理，并可收发短信，适时报警。

2.3.2无线通信系统
为井下人员配备手机，实现井下与地面的内部免费通信。

手机之间可互相通话、收发短信，也可井上、井下的固定电话通话。

调度中心可与多部手机同时进行通话，可向手机发送短信。

2.3.3 环境监测系统
使用一氧化碳、风速等环境监测传感器，实时采集环境数据，一旦环境量超标，监测现场与调度中心将同时发出警报。

2.3.4视频监控
使用隔爆摄像仪录像，以图像方式直观实时监控采掘面、皮带运输、斜井提升、选矿厂等关键生产环节工况。

2.3.5 矿山调度指挥系统
调度指挥控制中心是信息化系统中各种信息的集散地，因而它又是一个信息集散中心。

对于信息化的矿山来说，它是一个“管控一体化”中心。

2.4 拓展功能
2.4.1井下广播系统
适用于井下人行巷道、休息点和地面播放安全警示语、应急预案、安全操作规程、音乐歌曲等。

2.4.2 数据共享
可提供接口与矿山现有办公自动化和人事管理系统联机运行。

2.5.1 多网合一、高效灵活
人员定位系统和无信通信系统共用一套主要设备（基站、线缆或光缆、电源等），并可在现有基础上直接扩展环境监测和视频监控系统，同样共用主要设备，节省大量成本。

后续升级扩容也非常方便，只需要增加相应的终端设备。

2.5.2 信号全覆盖
基站无线覆盖距离可达500米，通过若干基站就可以保证井下信号全覆盖。

2.5.3 精确定位
独有的定位技术，保证调度中心随时可以知道每个人的具体位置。

发生事故时可迅速锁定人员遇难地点，为救援赢得时间。

2.5.4 高速不漏卡
ZigBee特殊的碰撞避免策略以及灵活的随机算法保证高速不漏卡。

经煤矿实践证明200张以60km/h的速度同时经过一个基站时不发生漏卡现象。

2.5.5自动无线切换
当基站和基站之间的线缆中断时，系统自动上报链路信息。

并同时将基站和基站之间的传输方式自动切换到无线工作方式。

保证数据信息的及时传输。

2.5.6 紧急情况下达撤离和求救报警
当发生中毒或伤害事故时可以按报警按钮，求救信息随时到达井上。

下达撤离时，撤离信息能及时通知到每个人。

只有全井信号覆盖，求救和撤离才有实际意义。

2.5.7 可以非常方便接入井下环网
如果矿井已建设光纤环网，可使用光纤基站可以非常方便的接入井下环网。

2.5.8单基站即可实现通信和定位
基站只要通电就可以支持基站无线覆盖范围内的手机通信。

第三章三大系统总体设计
3.1 设计原理
首先根据企业实际需要在井下区域和巷道中根据现场具体情况（比如井下主要巷道、交叉道口、必经之路等重要位置）放置一定数量的矿用本安型基站。

典
型情况下每隔500米布置一台基站，可保证网络覆盖范围内无线手机及人员识别卡。

为需要定位的下井人员佩带一个矿用本安型识别卡，当井下人员进入井下以后，只要在井下网络覆盖范围内，在任何时刻任意一点，基站都可以感应到信号，并上传到信息工作站，经过软件处理，得出各具体信息（如：是谁，在哪个位置，具体时间），同时可把它动态显示（实时）在监控中心的大屏幕或电脑上，并作好备份。

井上人员可随时了解井下人员的状态。

管理者也可以根据大屏幕上或电脑上的分布示意图查看某一区域，计算机即会把这一区域的人员情况统计并显示出来。

管理者能实时的观察到井下工作人员的即时位置，实现井下人员定位。

另外一旦井下发生事故，可根据电脑中的人员定位分布信息马上查出事故地点的人员情况，以便帮助营救人员以准确快速的方式营救出被困人员。

一旦井下发生突发情况，井下人员可通过所携带的识别卡发出警报。

井下人员只要按识别卡上的报警按钮即可发出报警。

在井上监控室的动态显示界面会立即弹出红色报警信号。

为井下工作人员（如班组长、安全员等）佩备一部矿用本安型手机，当人员进入井下以后，只要在井下网络覆盖范围内，就可方便地实现井下与井下及井下与地面的语音通话功能。

3.2 设计依据
《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》（国发23号）
《国务院安委会办公室关于贯彻落实国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知精神进一步加强非煤矿山安全生产工作的实施意见》（安委办〔2010〕17号）
《金属非金属地下矿山安全避险…六大系统‟安装使用和监督检查暂行规定》AQ2031-2011《金属非金属地下矿山监测监控系统建设规范》
AQ2032-2011《金属非金属地下矿山人员定位系统建设规范》
AQ2033-2011《金属非金属地下矿山紧急避险系统建设规范》
AQ2034-2011《金属非金属地下矿山压风自救系统建设规范》
AQ2035-2011《金属非金属地下矿山供水施救系统建设规范》
AQ2036-2011《金属非金属地下矿山通信联络系统建设规范》
GB3836.1-2000 爆炸性气体环境用电气设备第1部分：通用要求
GB3836.4-2000 爆炸性气体环境用电气设备第4部分：本质安全型“i”
GB4208-2008 外壳防护等级（IP代码）
GB/T191-2008 包装储运图示标志
GB/T 2423.1-2001 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：低温
GB/T 2423.2-2001 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B：高温
GB/T 2423.4-2008电工电子产品环境试验第2部分: 试验方法试验Db 交变湿热（12h＋12h循环）
GB/T 2423.5-1995 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ea和导则：冲击
GB/T 2423.8-1995 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ed：自由跌落
GB/T 2423.10-2008 电工电子产品环境试验第2部分: 试验方法试验Fc: 振动(正弦)
GB/T10111-2008 随机数的产生及其在产品质量抽样检验中的应用程序
GB/T2829-2002 周期检验计数抽样程序及表(适用于对生产过程稳定性的检验)
GB/T 9969-2008 工业产品使用说明书总则
AQ1043-2007 矿用产品安全标志标识
MT209-90 煤矿通讯、检测、控制用电工电子产品通用技术要求MT210-90 煤矿通信、检测、控制用电工电子产品基本试验方法MT/T286-92 煤矿通信、自动化产品型号编制方法和管理方法
MT 1007-2006 矿用信息传输接口
MT 1005-2006 矿用基站
MT/T 772-1998 煤矿监控系统主要性能测试方法
MT/T899-2000 矿用信息传输装置
AQ 6210－2007 煤矿井下人员作业管理系统通用技术条件
3.3 系统设计原则
3.3.1基站/基站的位置设置原则
一般设置的位置：
●入井口。

●巷道交叉口。

●巷道分支口。

●进入采掘面入口。

●进入危险区域入口。

●进入废弃巷道入口。

●禁止进入区域入口。

特殊设置位置：特定需要的检测位置。

3.3.2电源取电原则
一台本安电源给一台基站供电，在条件允许的情况下就近取电。

3.3.3布线的规则
通讯线采用的最短布线规则。

大巷（指永久要经过的巷）中的线最好布在大巷的顶端，一般的小巷（指煤层采掘后有可能封闭的巷一般把线布在旁边）。

3.4 人员定位、无线通信、监测和视频监控三合一系统详细设计3.
4.1设备安装布置图
6号井985m中段设备分布平面图
6号井945m中段设备分布量平面图
三号井一、二中段设备分布平面图
3.4.2设计说明
地面监控室安放传输接口及工控机。

井下安装定位基站21台，（预留3台）摄像头12台，和各类传感器23台，传感基站12台。

3.4.3设备清单
3.5 矿山调度
3.5.1设计依据
GB 16423-2006 金属非金属矿山安全规程
GB l4161-2008 矿山安全标志
《智能调度室装备规范》
3.5.2系统功能
调度指挥控制中心是信息化系统中各种信息的集散地，因而它又是一个信息集散中心。

对于信息化的矿山来说，它是一个“管控一体化”中心。

矿山调度指挥系统：
——系统构成
NETLAN矿山调度指挥系统主机（KT系列）
调度指挥台
SIP VoIP WIFI手持话机
基站
——功能列表
●单呼功能●强拆功能●强插功能●监听功能
●旁听功能●组呼功能●群呼功能●扩声功能
●会议功能●代接功能●紧急电话●紧急呼叫
●呼叫召回●呼叫转接●分组功能●广播功能
●自动追呼●电话会议●录音功能●通讯录功能
●双通道通话●通话保持功能●用户权限管理●分机状态显示
●一般事件处理和记录功能●自动转接和手动转接功能
●重大事件处理和记录功能●中继状态显示功能
●绝不是简单的B/S结构，及嵌入式交换机，而是IP交换服务器，扩展灵
活，中继丰富，C/S结构的调度台，有自主知识产权。

第四章系统技术规格
4.1 人员定位系统
1)系统具有精确定位功能，在大巷无干扰情况下，定位精度可到±15米；
在有干扰情况下，定位精度可到±50米。

（定位精度有误差，需根据实际巷道情况测试后确定）
2)系统能够覆盖井下所有巷道。

3)对井下人员可实时跟踪监测，自动实时显示人员位置。

4)系统能可靠识别静态或≤80Km/h的高速移动目标。

5)单台基站可同时识别200张以上的人员标识卡。

6)人员定位标识卡采用有源工作方式（独立供电），超低能耗设计，一次性
更换电池免维护使用半年以上，并具有欠压指示功能，出现欠压报警指示后识别卡可以正常工作3天。

7)系统具有强大实用的井下人员应急救援功能：
A、当井下人员遇险时，可触发“求救”按钮，当工人发现井下着火、
透水时，也可通过识别卡按键向地面管理机关发出对应报警信号，地面将及时报警，并可查询显示是谁、在什么时间、什么地点发出的报警
B、在井下某区域有危险需要撤离人员时，在地面调度人员或系统管理
人员可向井下危险区域人员群发紧急撤离通知，井下人员即可通过识别卡震动或指示灯及时收到“撤离”信号；
8)能准确地统计全矿井下及某个区域（如：工作面）的人员数量。

9)可实时跟踪查询、打印当前及某时间段井下人员数量、活动轨迹及分布
情况。

10)基站和人员定位识别卡具有完全独立的发射与接收部件，其核心技术均
由嵌入式微处理器和嵌入式软件组成。

11)人员定位识别卡采用高级嵌入式微处理器，在嵌入式软件的控制下，实
现编码、解码、通信及信息碰撞处理等功能。

12)系统软件具有对人员识别卡电池管理功能。

13)自动识别功能：乘车出入的工作人员无需下车，在车辆进入监测区域后，
就可自动完成人员考勤及定位功能。

14)识别区域内无方向性、无盲区，对人体没有伤害。

15)井下人员定位基站与地面中心站失去联系时，基站仍能独立工作，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，存储数据不小于2小时。

16)系统在进行实时数据采集时，可进行记录、显示、查询、编辑、人工录
入、网络通信等。

17)系统中心站及网络终端可以联网运行, 使网上所有终端在使用权限范围
内都能共享监测信息，查询、打印各类数据报表。

18)报警功能：可以对下井人员限制出入时间及地点，如果超过授权时间或
进入未经授权的地点都会触发报警设备发出警示，以便控制人员迅速做出反映，采取安全措施。

19)系统可自动生成人员信息数据库，实现考勤作业的统计与管理等方面的
报表资料，提高管理效益。

20)系统具有自诊断功能。

当系统中基站、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，可供查询及打印。

4.2 无线通信系统
1)手机与手机之间可以进行通话。

2)手机与井上、井下固定电话之间可以进行通话。

3)手机与手机之间可以相互发送、接收短信。

4)手机可在多个基站之间漫游通信。

5)手机可向地面监控中心发送短信，有预置的短信模板。

6)系统具有实时监控功能，监控界面以不同的图标表示手机的使用状态，
可掌握谁与谁在通话以及通话时长、通话地点。

7)系统可存储所有通话记录（通话号码、时间），并可供查询。

8)系统具有外线拔打、接听权限管理功能。

9)系统能向手机单发短信或群发短信。

10)系统可存储所有短信收、发记录（收发号码、时间、短信内容），并可供
查询。

11)手机具有通讯录功能，可增加、删除电话号码，可存储50条电话号码。

12)手机具有通话记录功能，可查看“未接来电”、“已接来电”、“已拔电话”。

13)手机具有日期/时间设置、显示功能。

14)手机具有信号强度显示功能，超过信号覆盖区域显示无信号。

15)手机具有自动锁键盘功能。

16)手机可以设置背光时间。

17)手机来电提醒方式可设置：铃声、振动。

18)手机可设置信息提示音、铃音及音量。

19)手机具有充电完成和充电提示功能。

20)手机配有充电器，保证充电良好并具有充电指示功能。

21)手机显示屏为彩屏。

4.3 检测监控系统
4.3.1 检测系统
1.实时上传数据，本系统能够兼容不同类型的传感器，如一氧化碳传感器、温度传感器、风速风压传感器，并可扩展监测硫化氢气体、风机开关量等。

2.实时监测，一氧化碳、支持温度、风速风压、风机开关量等环境物理量的动态监测。

监控主机实时显示所有监测点的环境参数。

3.多级报警，当环境参数异常时，传感基站向基站传输报警信号，同时地面监控中心也会报警提示值班人员，确保第一时间发现险情。

4.统计分析，系统对所有环境数据进行存储，提供各种查询统计，并可形成报表打印。

4.3.2监控系统
1）全天候监控功能：通过在重点位置内安装的全天候监控设备，全天候24小时成像，实时监控重点地点安全状况；
2）昼夜成像功能：可见光成像系统的彩色模式非常适合天气晴朗、能见度良好状况下的观察监视识别；黑白模式则具有优良的夜视性能和较高的视频分辨率，对于照度很低的地点具有良好的成像性能；
3）前端设备控制功能：可手动控制镜头的变倍、聚焦等操作，实现对目标细致观察和抓拍的需要；对于室外前端设备，还可远程启动雨刷等辅助功能。

4）集中管理指挥功能：在监控中心采用视频综合管理软件，实现对各监控点多画面实时监控、录像、控制、报警处理和权限分配。

同时可实现与安全监控等矿山专用系统做好系统联动功能，实现报警画面及事件记录、回放和联动上传显示等功能。