KJT人员定位管理考勤系统

KJ405T人员定位管理考勤系统

（技术方案）

煤炭科学研究总院沈阳研究院

1概述

近几年，随着经济持续发展，煤炭市场一路攀高，煤炭价格的上涨给煤炭生产企业带来了历史性的发展机遇，但同时，随着国家对煤炭安全生产越来越严格的管理以及市场竞争的不断增加，煤炭生产企业真正要提升企业竞争力，就要不断提高安全生产管理水平，提高生产效率。

要想加强企业安全生产水平，提高管理效率，不仅要有切实可行的安全保障机制和生产管理制度，还要有灵活高效的信息网络将正确决策和指令实时传达到企业各层以便及时执行。因此，在企业规模得到迅速壮大和发展，企业面临更高更快发展的同时，需要建立“Whenever,Wherever,Whoever”式的高效实时的通讯手段和准确、及时的井下人员位置监测系统，提高各部门各工种协作效率和安全生产水平，使运营决策和安全管理指令可以及时传达并有效实施。特别是日常工作中安全管理指令能及时传达到矿井的各个工作地点，确保安全生产，提高生产效率。

“十一五”期间，煤炭工业电子信息化建设在“十五”发展的基础上，围绕煤炭工业改革发展的战略任务，以信息和知识资源的开发利用为核心，结合煤炭工业实际需要，重点进行煤矿生产安全监测监控、自动控制与企业管理系统等方面的信息化建设工作，已纳入安全生产企业的经营管理日程。为此，煤炭科学研究总院沈阳研究院大连分院在总结射频识别技术、无线传感器网络技术、无线通信技术经验的基础上，自主开发了KJ405T井下人员定位管理考勤系统。

KJ405井下人员定位管理考勤系统是集自动控制技术、射频识别技术、无线传感器网络技术、无线通信技术等，多学科综合应用为一体的自动识别信息系统。该系统是通过对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，从而实现系统的自动化管理。

KJ405人员定位管理考勤系统应符合的标准及规程：

GB3836.1-2000 爆炸性气体环境用电气设备第1部分：通用要求

GB3836.2-2000 爆炸性气体环境用电气设备第2部分：隔爆型“d”

GB3836.4-2000 爆炸性气体环境用电气设备第4部分：本质安全型“ī”

MT/T 772-1998煤矿监控系统主要性能测试方法

MT/T 899-2000 煤矿用信息传输装置

GB/T 9813 微型计算机通用规范

GB 9969.1 工业系统使用说明书总则

GB/T14048.1 低压开关设备和控制设备总则

MT 209-1990 煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求

MT 210-1990 煤矿通信、检测、控制用电工电子产品基本试验方法

MT 286 煤矿通信、自动化产品型号编制方法和管理办法

GB191-2000 包装储运图示标志

GB2887 《计算站场地技术要求》

《煤矿安全规程》（2004）

2系统构架

2.1 系统通讯网络的组成

井下人员定位管理考勤系统中的网络主要由ZigBee无线自组网络和CAN总线网络组成。网络可以覆盖整个巷道，前端构建ZigBee网络进行数据的采集和传输，后端由CAN总线构成主要的数据传输骨干通道。

为保证ZigBee网络的稳定和可靠性，在巷道中将由数个ZigBee网络所覆盖，每个ZigBee网络覆盖一定的范围(具体覆盖的范围由现场状况决定，约每100m为一个ZigBee子网)。各个ZigBee网络之间可由两种方法进行区分:网络ID和频段(Channel)。

系统网络拓扑结构如下图所示。网络分为井上和井下两个部分，井上部分是煤矿井下定位管理系统及其相关设备和网络，井下部分是ZigBee无线传感器网络及其相关设备。（如图1所示）

CAN通信分站

ZigBee标签ZigBee标签

图 1 系统结构示意图

2.2 井下人员定位

KJ405T人员定位管理系统可实现井下人员的区域定位。每位下井人员佩带自己唯一的ZigBee定位识别卡，此识别卡定时发出存在信息，由分布于巷道中的某一矿用分站接收并通过CAN总线传输到地面系统。地面系统通过此矿用分站位置来判断人员的当前位置。

图2 井下人员定位无线网络示意图

(1)识别卡：定时发出入网或在网信息。

(2) CAN分站：接收识别卡发出的信息，并将此信息通过以CAN总线发送至上位机系统。

系统工作时，识别卡将其状态信息通过ZigBee网络和CAN总线发送至上位机系统，系统对上传的信息进行分析处理后，清晰的显示出此识别卡的状态及位置信息，

并借助GIS地图将人员的实际位置标示出来。在定位过程中，需要实现以下两个关键技术:

(1) ZigBee节点的标识:每个ZigBee节点都有自己的永久地址，作为其唯一性标识。可以将这个地址映射为对应用层有意义的名字，从而可对每个节点进行身份辩认。

(2)定位判定:在固定好多个CAN分站位置前提下，移动中的定位节点可由一个CAN 分站网络进入另一个CAN分站网络中，由各个分站位置来判断移动节点的移动方向及实际位置。位置判断的精度取决于CAN分站分布的密度，需要根据现场实际情况来判定。

3系统性能特点

1、本系统采用ZigBee无线通信技术，符合IEEE802.15.4国际标准，无线组网灵活，网络容量大，功耗低，抗干扰能力强。

2、通信接口与矿用分站间采用CAN总线通信方式，最远传输距离可达10km。

3、本系统最多可以挂接 127个CAN分站，识别卡容量可达6万以上。

4、远距离识别，识别卡无需靠近基站，识别距离0～100米可调。

5、抗冲突力强，同时200人以5m/s速度通过无漏读, 识别误码率小于10-6,系统巡检周期小于30秒。

6、具有双向通讯功能，便于井上与井下人员及时沟通。

7、可实现网络共享，在不同地点同时查看。

8、采用了2.4G免费的通信频段，无需交纳频率占用费。

9、采用全球最先进的无线射频芯片，具有芯片集成度高、外围器件少、传输距离远、抗干扰能力强、可靠性高等诸多优点。

10、系统可靠性高

系统中各个设备都有存储通信数据的能力，在系统出现故障时可以有效避免数据的丢失，并且在通信过程中采用特殊的手段来提高系统自身的纠错能力，大大提高了数据传输的可靠性。大容量的网络具有强大的数据采集能力，并且个别节点出现故障不会影响整个网络的正常工作。系统中各个设备在动力交流电源停电的情况下仍然可以依靠后备电池正常工作4小时以上。