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一、人员定位系统
物联网是以感知为目的,实现人与人、人与物、物与物全面互联的网
络。自2009年8月温家宝总理提出“感知中国”以来,物联网被正式列
为国家新兴战略性产业之一,写入“政府工作报告”。中国矿业大学张山教
授随后提出了“感知矿山物联网”,立即感知技术、传输技术、智能技术、
信息技术、现代操纵技术等与现代采矿及矿物加工技术紧密相结合,构成
矿山人与人、人与物、物与物相联的网络,动态详尽地描述并操纵矿山安
全生产与运营的全过程。郑煤集团超化煤矿始终坚持以科技提高装备水平
为核心,以综合自动化系统平台为基础,安装了人员及矿车定位系统,初
步对物联网开始了应用实践。
2009年12月,我矿选择郑州海纳电子设备生产的KJ211A型井下人
员定位系统,共安装30台KJ211A-F型人员位置监测分站,发放人员定位
卡3000余张,实现了下井人员数量统计、人员实时跟踪、采区人力资源分
布在线监测等功能,对我矿人力资源的治理提供了快捷和方便,同时为我
矿安全避难治理提供了又一重要的手段。
2010年国家安监总局要求煤矿必须建设完善安全避险“六大系统”,
2010年12月1日集团公司安全监察局下发了“六大系统”的排查整改通
知,要求煤矿必须建立健全“矿井六大避难系统”,人员定位系统正式纳入
“六大避难系统”建设、治理范畴。
2011年5月,为建设完善人员定位系统,我们依照相关国家规定及集
团公司要求对人员定位系统进行了二期扩容改造,井下增加安装了人员定:.
位分站60台,信号覆盖了井下要紧采区巷道、巷道交叉口及工作面,大大
提高了人员定位系统稳固性及避难辅助功能。
二、相关规定及国家标准
1、《关于加快推进全省煤矿井下安全避险六大系统建设完善工作的
意见》(豫政办[2010]141号):建设完善井下人员定位系统。煤矿必须按
照《煤矿井下作业人员治理系统使用规范(AQ1048—2007)》要求建设完
善井下人员定位系统。所有入井人员必须佩带识别卡或携带具有定位功能
的无线通讯设备,确保井下各个作业区域人员的动态分布和变化情形能够被
实时把握。2010年年底前,省骨干煤炭企业所属所有煤矿(不包括省骨干煤
炭企业正在整合的矿井)要完成井下人员定位系统建设完善工作;2011年年
底前,其他所有煤矿要完成井下人员定位系统建设完善工作。
2、《AQ6210-2007煤矿井下作业人员治理系统通用技术条件》:本
标准规定了系统的专业术语、定义、产品分类、技术要求、试验方法和检
验规则,要紧针对生产厂家。
3、《AQ1048-2007煤矿井下作业人员治理系统使用与治理规范》:
规范系统的安装、使用、爱护,充分发挥系统的安全保证作用。要紧针对
系统安装、爱护、治理者。
三、专业术语定义
1、煤矿井下作业人员治理系统定义
监测井下人员位置,具有携卡人出/入井时刻、重点区域出入/井时刻、
限制区域出/入井时刻、工作时刻、井下和重点区域人员数量、井下人员活
动路线等监测、显示、打印、储备、查询、报警、治理等功能。:.
2、识别卡
由于井下携带、储存有约定格式的电子数据,当进入位置检测分站的
识别范畴时,将用于人员识别的数据发送给分站。
3、位置检测分站
通过无线方式读取识别卡内用于人员识别的信息,并发送至地面传输
接口。
4、传输接口
接收分站发送的信号,并送主机处理;接收主机信号,并送相应分站;
操纵分站的发送与接收,多路复用信号的调制与解调,并具有系统自检等
功能。
5、主机
要紧用于接收监测信号、报警判定、数据统计及处理、磁盘储备、显
示、声光报警、人机对话、操纵打印输出、与治理网络联接等。
四、系统结构
人员及矿车定位系统基于无线射频识别技术,选用KJ211A-F型位置
监测分站,用于识别煤矿井下KJ211A-K型无线识别卡。
1、RS485总线结构
系统由主机、传输接口、分站、识别卡、电源箱、电缆、接线盒、避
雷器和其他必要设备组成。
结构如图所示::.
在井下各要紧行人巷道、分支巷道、车场等监测地点安装KJ211A-F
位置监测分站,井下作业人员矿帽及矿车内安装识别卡(具有唯独编号)。
佩戴或装有识别卡的人或车到达监测地点,分站自动检测识别卡,并把数
据传给地面主机,运算机软件能够准确确定该人员及矿车所在的区域,以
及该区域的人员及车辆信息。且射频卡可不更换电池连续工作2年以上,
位置监测分站检测距离在1~80m内可调。
2、环网+RS485总线结构
系统由环网交换机、RS485转RJ45接口模块、核心交换机、RS485
通信接口、主机、分站、识别卡、电源箱及其他必要组成设备。
结构如图所示::.
超化煤矿环网采纳1000M交换式环网为载体,井下交换机内自带
RS485转RJ45接口模块,可搭载RS485通信,扩展性强,大大的减少了
系统扩容的线路,灵活性强,系统更安全、稳固。
3、中心站系统设备供电系统图
系统工控机、接口箱、服务器、交换机等核心设备采纳UPS不间断电
源供电,保证了系统的稳固可靠,24小时不间断跟踪监测,同时市电采纳
双回路自动切换装置供电,最大限度的保证了中心站的稳固。:.
五、系统功能
1、系统应具有位置监测功能:
a)系统应具有携卡人员出/入井时刻、出/入重点区域时刻、出/入限制
区域时刻等监测功能;
b)系统应具有识别携卡人员出/入巷道分支方向等功能;
c)系统应能对乘坐电机车等各种运输工具的携卡人员进行准确识别;
d)系统应能识别多个同时进入识别区域的识别卡。
2、系统应具有治理功能:
a)系统应具有携卡人员入井总数及人员、出/入井时刻、下井工作时
刻等显示、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;
b)系统应具有携卡人员出/入重点区域总数及人员、出/入重点区域时
刻、工作时刻等显示、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;
c)系统应具有携卡人员出/入限制区域总数及人员、出/入限制区域时
刻、滞留时刻等显示、打印、查询、报警等功能;
d)系统应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、工作时刻显示、打印、查询等功能,具有工作专门人员总数及人
员、出/入时刻及工作时刻等显示、打印、查询、报警等功能;
e)系统应具有携卡人员下井活动路线显示、打印、查询、专门报警等
功能;
f)系统应具有携卡人员卡号、姓名、身份证号、出生年月、职务或工:.
种、所在区队班组、要紧工作地点、每月下井次数、下井时刻、每天下井
情形等显示、打印、查询等功能;
g)系统应具有按部门、地域、时刻、分站、人员等分类查询、显示、
打印等功能。
3、系统应具有储备、报警、显示、打印、查询等功能。
六、技术参数要求
1、最大位移速度不小于5m/s。
2、并发识别数量不小于80张。
3、漏读率不大于万分之一。
4、识别卡与分站之间的无线传输距离不小于10m,分站至传输接口
之间的距离不小于10km。
5、识别卡识别数量许多于8000张。
6、系统最大巡检周期不大于30ms。
7、不可更换电池的识别卡电池使用寿命不低于两年。
七、工作原理
1、无线标签识别电路模块
无线标签识别电路模块输入工作电压DC9V-24V,由由稳压器输出5V
电压,,电路板
的电流小于200mA。
,射
频电路集成了蓝牙物理层和高级数据链协议,自动识别无线标签的ID号并
产生中断,CPU读取ID号,读取实时时钟时刻,形成对应ID号的记录并:.
暂存。CPU同时对上位机的各种命令产生响应,实现上位机各种要求,以
完成数据链传送、参数设置等功能。无线标签识别电路模块采纳功能强大
的16位超低功耗单片机,使本电路的集成度大大提高,提高了设备的可靠
性。
2、天线
,并通过馈线送到无线卡识别电路
模块,。
八、相关设备技术参数及原理
(一)KJ211A-F型位置监测分站
1、简介:一种射频电子标签的识别设备,采纳本安电路设计,特点是
可在较大范畴内能同时识别多个卡,具有识别距离远、识别率高、稳固可
靠等优点。
2、用途:,
将接收的信号数据进行识别后通过KJ211-J型数据传输接口上传到监控中
心主机。
3、技术特点
1)、额定工作电压:DC12V工作电流≤200mA。
2)、储备容量:400条信息。
3)、储备时刻:主通信断开后,可存2小时。
4、安装及使用
1)、分站内接线图::.
通信线接线说明:分站出厂时差不多
配有MHYVRP1*4*7/
米,由于此类通信线直径小,因此每个分
站都必须用接线盒,接线盒内接线方法
是:蓝黄---蓝绿(通信)、红白---红白(电源)。
2)拨码开关示意图
拨码说明:如图所示面对拨码开关,“1”为波特率调剂,拨码拨到“ON”
位置波特率为2400,拨到图中所示位置,波特率为1200。“2”~“8”号
为地址位,是用二进制表示的,“8”为低位。“2”~“8”号拨码开关拨到
"ON"位置分别对应的10进制数是64,32,16,8,4,2,1否则均为0。如十进制的
87=64+16+0+4+2+1,则拨码“2”、“4”、“6”、“7”、“8”分别拨到“ON”
位置。:.
(二)
1、要紧技术参数
输入电压127V
输出电压DC12V/18V
输出电流600mA
2、爱护说明
电压箱共两路输出电压12V/18V,可保证断电后2台分站2小时供电,
200m内分站用12V,超过200m用18V供电。注意分站线路检修时,插
上电源箱内的一个电池插口。
九、系统爱护
一对485通信线上理论上最多可让127台分站实现通信,一台电源箱
最多可接3台分站。
1)、严格按照我矿机电设备治理制度进行爱护。
2)、使用中应经常检查分站的电源连接是否可靠,箱盖是否压紧、盖
板螺丝是否紧固。
3)、分站严禁被水打湿。
4)、分站发生故障时,应先切断电源,然后按三大规程要求处理。:.
故障分析与排除:
故障现象故障缘故处理方法
设备不工作1、本安电源容量小1、供电电源电流调到大于
2、分站电缆接头接触150mA
不行、电缆超长(<432、处理电缆接头或减少电缆
Ω)长度。
设备无法传输RS485AB接反AB两线对调
主机读不到信息拨码开关设定错误按照说明书设定
卡识别率低或无识别1、识别区域未对准1、检查分站的安装是否对准
2、标签识别电路故障识别区域。
2、更换标签识别电路。
十、项目推广效益
该系统可使治理人员方便地了解各区域的保有车辆数及人员出入井信
息,准确把握全矿井矿车的分布人员井下作业线路,从而科学、合理、有
效地调度使用,减少了经济投入,节约了成本,提高了经济效益,同时也
大大提高了运输治理水平和生产效率,取消了专人定期清查工作,也节约:.
了人力资源,对提高整个煤矿的生产效率和治理水平具有重要的意义。