基于依雅得RFID井下定位系統(tǒng)方案

方案來(lái)源：上海依雅得軟件科技有限公司（曹東進(jìn)）

　　概述：

　　煤炭工業(yè)是我國(guó)當(dāng)前安全生事故多發(fā)的重點(diǎn)行業(yè)，僅2009年遇難人數(shù)超過(guò)10人以上的事件就有：
　　2009年2月22日，山西西山煤電集團(tuán)屯蘭煤礦南四盤區(qū)發(fā)生瓦斯爆炸事故，78人遇難；
　　2009年4月4日，黑龍江雞西市雞冠區(qū)天源公司金利煤礦井下發(fā)生透水事故，12人遇難；
　　2009年5月30日，重慶市綦江縣同華煤礦發(fā)生特大瓦斯爆炸事故，30人遇難；
　　2009年6月17日，貴州黔西南州晴隆縣中營(yíng)鎮(zhèn)新橋煤礦發(fā)生透水事故，16人遇難；
　　2009年9月8日，河南省靈寶市金源礦業(yè)公司王家峪礦井下發(fā)生火災(zāi)事故，13人遇難；
　　2009年9月9日，河南平頂山新華四礦瓦斯爆炸事故，54人遇難;
　　... ...

　　中國(guó)煤礦的地質(zhì)埋存條件復(fù)雜，高瓦斯礦井?dāng)?shù)量較多，開(kāi)采自動(dòng)化程度低，95%以上要靠井工開(kāi)采，礦難頻頻發(fā)生。以2005年為例，原煤產(chǎn)量21.1億噸，死亡5983人，百萬(wàn)噸死亡率為2.8l，幾乎是美國(guó)的100倍（美國(guó)百萬(wàn)噸死亡率為0.03左右）。隨著安全生產(chǎn)的意識(shí)和監(jiān)控條件大大改善，死亡率呈逐年下降趨勢(shì)，但2009年的百萬(wàn)噸死亡率仍高達(dá)0.892，死亡人數(shù)達(dá)到了2700人，依然是發(fā)達(dá)國(guó)家的幾十倍。如何在提高產(chǎn)能的同時(shí)加強(qiáng)安全生產(chǎn)，一旦出現(xiàn)事故時(shí)能快速高效地進(jìn)行搜救，從而降低死亡率是每一個(gè)礦區(qū)的管理者需要思考的問(wèn)題。

　　目前，我國(guó)大中型煤礦已大量裝備了各種煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的應(yīng)用改善了我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)狀況。但依然還普遍存在入井人員管理困難，井上人員不能及時(shí)了解井下人員的動(dòng)態(tài)分布和作業(yè)情況。一旦事故發(fā)生，就無(wú)法準(zhǔn)確定位井下人員的位置，難以進(jìn)行及時(shí)可靠的搶救，安全救護(hù)的效率低，效果不理想。

　　YYD-TDS102系統(tǒng)是基于最新RFID（Radio Frequency Identification）技術(shù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與傳輸方法，以及先進(jìn)軟件設(shè)計(jì)理念而開(kāi)發(fā)的井下人員跟蹤管理系統(tǒng)。YYD-TDS102通過(guò)建立一個(gè)完整、靈活和實(shí)時(shí)的跟蹤管理體系，對(duì)井下作業(yè)人員的位置與分布、進(jìn)出巷道的權(quán)限管理、生產(chǎn)計(jì)劃的安排、生產(chǎn)物資的安全流動(dòng)等進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤控制，以實(shí)現(xiàn)井下管理的信息化和可視化，提高煤礦開(kāi)采生產(chǎn)管理和作業(yè)安全的水平。YYD-TDS101能夠?qū)崿F(xiàn)：
　　井下生產(chǎn)人員和設(shè)備的跟蹤功能；
　　生產(chǎn)人員的考勤與日常管理功能；
　　生產(chǎn)中的安全監(jiān)控功能。

　　YYD-TDS102井下人員跟蹤管理系統(tǒng)

　　YYD-TDS102是集井下人員考勤、跟蹤定位、災(zāi)后急救、日常管理等一體的綜合性運(yùn)用系統(tǒng)，集合了射頻識(shí)別、無(wú)線傳輸、軟件編程等最新的產(chǎn)品與技術(shù)。

　　YYD-TDS102系統(tǒng)的高精度讀卡器分布井下各主要場(chǎng)所、工作面和巷道等，當(dāng)佩戴有電子識(shí)別卡的生產(chǎn)員工或設(shè)備通過(guò)讀卡器的識(shí)別區(qū)域時(shí)，讀卡器將接收到該電子識(shí)別卡的身份編號(hào)，并將該身份編碼傳輸?shù)骄媳O(jiān)控中心。每個(gè)身份編碼都是獨(dú)一無(wú)二的，通過(guò)該身份編碼，可識(shí)別每個(gè)入井出井員工或設(shè)備的移動(dòng)軌跡，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的跟蹤與管理。YYD-TDS102系統(tǒng)實(shí)行被動(dòng)式監(jiān)測(cè)方式，被測(cè)目標(biāo)無(wú)負(fù)擔(dān)，識(shí)別距離遠(yuǎn)。井下工作人員無(wú)須增加攜帶裝備，無(wú)須主動(dòng)進(jìn)行任何操作。

　　基于如上的技術(shù)設(shè)計(jì)，YYD-TDS102井下人員跟蹤管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)：

　　移動(dòng)目標(biāo)的跟蹤：系統(tǒng)結(jié)合井下電子礦圖，可以實(shí)時(shí)顯示整個(gè)礦井以及各個(gè)盤區(qū)、煤層的人員的數(shù)量和分布；顯示指定人員的移動(dòng)路線；對(duì)指定人員進(jìn)行定位和跟蹤；查詢特定人員在井下的位置?？梢詫?shí)時(shí)顯示定位信息，也可以查詢某一歷史時(shí)刻的定位信息。

　　生產(chǎn)考勤與人員管理：能夠準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)礦工人井、升井時(shí)間，并可按班次按部門生成日考勤、月考勤統(tǒng)計(jì)等報(bào)表。在每一班末，對(duì)當(dāng)班人員進(jìn)行清點(diǎn)，如發(fā)現(xiàn)有人員丟失則報(bào)警，以便值班人員核查；如果發(fā)現(xiàn)人員在井下工作超過(guò)規(guī)定時(shí)間，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警并給出相關(guān)人員的名單等信息，同時(shí)通過(guò)射頻標(biāo)簽報(bào)警以便通知相關(guān)人員。當(dāng)?shù)V井發(fā)生緊急事件時(shí)，可以快速確定人員的位置，及時(shí)開(kāi)展搜救工作。

　　安全監(jiān)控管理：在井下的一些重要地方、危險(xiǎn)場(chǎng)所(如盲巷、水倉(cāng))等禁止進(jìn)入?yún)^(qū)域設(shè)置監(jiān)測(cè)分站，當(dāng)有非受權(quán)人員進(jìn)入時(shí)，系統(tǒng)給出提示和警告，防止危險(xiǎn)情況發(fā)生，同時(shí)將相關(guān)信息記錄保存。

　　YYD-TDS102系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)原理和功能如下：

　　YYD-TDS102系統(tǒng)解決方案技術(shù)原理

　　YYD-TDS102系統(tǒng)采用RFID識(shí)別技術(shù)，識(shí)別載體由電子識(shí)別卡、讀卡器和天線組成，其中：
　　1)    電子識(shí)別卡：識(shí)別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)載體，載有標(biāo)簽的身份編碼（ID）信息；
　　2)    讀卡器：接收電子識(shí)別卡反射回的微波合成信號(hào)后，讀取電子識(shí)別卡中的ID信息，然后將信息發(fā)送到地面監(jiān)控中心；
　　3)    天線：在電子識(shí)別卡和讀卡器間傳遞射頻信號(hào)，控制數(shù)據(jù)的獲取和通訊。
　　

　　YYD-TDS102系統(tǒng)由井下部分和井上部分組成，如圖X所示。井下部分實(shí)現(xiàn)員工或者設(shè)備身份編碼數(shù)據(jù)的讀取，并經(jīng)防爆電纜實(shí)時(shí)傳輸?shù)骄喜糠?；井上部分根?jù)接收的各個(gè)員工和設(shè)備身份編碼，匹配數(shù)據(jù)庫(kù)中各身份編碼對(duì)應(yīng)的身份信息，如姓名、班組、工種等，并實(shí)時(shí)顯示在監(jiān)控屏幕上和存儲(chǔ)在電腦數(shù)據(jù)庫(kù)中備用。YYD-TDS102系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖X所示： 
 

　　YYD-TDS102系統(tǒng)解決方案

　　井下部分以防爆電纜作為主傳輸途徑（CAN總線形式），主要由讀卡分站、電子讀卡器、防爆電源等組成。讀卡分站固定安裝在各主要巷道的進(jìn)出口，匯總該讀卡分站下讀卡器的數(shù)據(jù)信息。電子讀卡器安裝在井下主要位置或危險(xiǎn)位置，如交叉道口、工作面、危險(xiǎn)場(chǎng)所(如盲巷、掘進(jìn)頭等)、地面主要出入口等需要監(jiān)測(cè)的地方安裝，不斷地進(jìn)行數(shù)據(jù)巡檢和信號(hào)采集。整個(gè)井下系統(tǒng)以分布式形式安裝，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。電子識(shí)別卡分為員工識(shí)別卡和設(shè)備識(shí)別卡。員工識(shí)別卡由員工隨身佩戴（如安裝員工的安全帽上、腰帶或礦燈等），不需要附加攜帶設(shè)備，設(shè)備識(shí)別卡安裝上下井需要監(jiān)控的大宗設(shè)備或移動(dòng)目標(biāo)上，如車輛等。

　　井上部分以以太網(wǎng)為主要傳輸?shù)耐緩?，包括位于監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、監(jiān)控電腦、打印機(jī)等設(shè)備。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器存儲(chǔ)了對(duì)應(yīng)電子識(shí)別卡的人員姓名或設(shè)備名稱、編組、班號(hào)、考勤記錄等數(shù)據(jù)信息。通過(guò)實(shí)時(shí)采集到的電子識(shí)別卡信息，匹配記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的個(gè)人和設(shè)備信息，可以實(shí)時(shí)地完成井下人員與設(shè)備的跟蹤定位工作。利用局域網(wǎng)，也可以使安監(jiān)局、礦務(wù)局以及相關(guān)的客戶端（相關(guān)部門），實(shí)時(shí)了解井下人員和設(shè)備情況。

　　基本原理：當(dāng)攜帶電子的員工或設(shè)備通過(guò)讀卡器的識(shí)別區(qū)域時(shí)候，讀卡器將會(huì)被激活，并將該讀卡器的標(biāo)識(shí)信息發(fā)送給讀卡器，讀卡器接受到個(gè)人信息后，經(jīng)處理發(fā)送到上層的讀卡分站。讀卡分站實(shí)時(shí)地將數(shù)據(jù)信息通過(guò)防爆電纜傳輸?shù)骄稀１O(jiān)控動(dòng)態(tài)接收到各個(gè)井下電子讀卡器的信息，提取數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)信息。管理人員可以實(shí)時(shí)看到監(jiān)控目標(biāo)的情況，對(duì)不同區(qū)域或待定目標(biāo)進(jìn)行鎖定式監(jiān)控，對(duì)受控人員與設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理與調(diào)度。確保緊急情況下可以及時(shí)采取相應(yīng)的應(yīng)急措施。煤礦安全信息監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)集采集、輸入、存儲(chǔ)、檢索、查詢與分析空間數(shù)據(jù)于一體。通過(guò)賬號(hào)授權(quán)形式，可以給不同的客戶端進(jìn)行授權(quán)，使各個(gè)相關(guān)部門能夠了解特定組成員的活動(dòng)軌跡。

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　　移動(dòng)目標(biāo)跟蹤功能

　　YYD-TDS102系統(tǒng)結(jié)合井下電子地圖，監(jiān)控中心可以實(shí)時(shí)掌握每個(gè)人在井下的位置和活動(dòng)軌跡，并可動(dòng)態(tài)地顯示來(lái)自各個(gè)目標(biāo)的在井下地圖上的位置，如圖XX所示。此外，監(jiān)控中心能夠?qū)碌V工的分布情況分區(qū)域?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)。能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)井下礦工總數(shù)、采煤工作面礦工總數(shù)、掘進(jìn)工作面礦工總數(shù)以及井下其他區(qū)域礦工總數(shù)。日常生產(chǎn)時(shí)，井下人員及設(shè)備定位系統(tǒng)能夠及時(shí)、準(zhǔn)確的將井下各個(gè)區(qū)域人員及設(shè)備的動(dòng)態(tài)情況反映到地面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，使管理人員能夠隨時(shí)掌握井下人員、設(shè)備的分布狀況和每個(gè)礦工的運(yùn)動(dòng)軌跡，以便于進(jìn)行更加合理的調(diào)度管理；一旦發(fā)生事故時(shí)，救援人員也可根據(jù)井下人員及設(shè)備定位系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)、圖形，迅速了解有關(guān)人員的位置情況，及時(shí)采取相應(yīng)的救援措施，提高應(yīng)急救援工作的效率。 
   

　　人員日常管理與考勤功能

　　YYD-TDS102系統(tǒng)在生產(chǎn)員工實(shí)時(shí)記錄信息中提取每個(gè)下井人員的入、出井時(shí)間，形成考勤記錄，并自動(dòng)完成對(duì)全礦個(gè)人、部門以及干部的考勤信息查詢與統(tǒng)計(jì)，按照要求輸出各種信息報(bào)表，如入井時(shí)間報(bào)表、出勤月報(bào)表等。 
 

　　安全監(jiān)控功能

　　YYD-TDS102系統(tǒng)同時(shí)能夠方便地實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)控功能，包括：
?    
　　區(qū)域禁入管理功
　　當(dāng)有非授權(quán)人員進(jìn)入一些重要峒室、危險(xiǎn)場(chǎng)所（如盲巷）等禁止進(jìn)入?yún)^(qū)域時(shí)，系統(tǒng)給出提示和警告，同時(shí)將相關(guān)信息記錄保存。
?    
　　緊急事件協(xié)助處理功能 
　　當(dāng)?shù)V井發(fā)生緊急事件時(shí)，系統(tǒng)可以及時(shí)對(duì)丟失人員進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，查詢事故現(xiàn)場(chǎng)附近的人員信息，快速確定人員的準(zhǔn)確位置，以便及時(shí)有效地開(kāi)展搜救工作；坑道一旦發(fā)生安全事故，監(jiān)控中心在第一時(shí)間內(nèi)可以知道被困人員的基本情況，便于事故救助工作的開(kāi)展。
?    
　　歷史數(shù)據(jù)的查詢和報(bào)表打印功能 
　　可對(duì)礦井人員定位、人員跟蹤、考勤統(tǒng)計(jì)、安全監(jiān)測(cè)管理、系統(tǒng)運(yùn)行管理等信息進(jìn)行長(zhǎng)期保存，并可方便地查詢歷史記錄。能按時(shí)間、部門等對(duì)信息進(jìn)行查詢和打印；
?    
　　瓦斯巡檢監(jiān)控功能
　　安檢員按計(jì)劃時(shí)間、到計(jì)劃地點(diǎn)檢測(cè)瓦斯?jié)舛?，避免了安全員瓦斯檢驗(yàn)的隨意性。實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)地點(diǎn)、檢驗(yàn)時(shí)刻、人員分布信息同步生成。

　　安全物資管理系統(tǒng)用于管理煤礦中的危險(xiǎn)物資，如炸藥、甘油、脂等。該系統(tǒng)主要有庫(kù)存管理、物料跟蹤2個(gè)功能模塊。庫(kù)存管理主要管理煤礦中危險(xiǎn)物資的出入庫(kù)情況；物料跟蹤用于詳細(xì)記錄井下物資的使用情況。

　　3.5 YYD-TDS102系統(tǒng)的性能特點(diǎn)
 
　　YYD-TDS102的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：
　　全自動(dòng)化：生產(chǎn)人員和移動(dòng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、傳輸與監(jiān)控完全自動(dòng)化模式下進(jìn)行，無(wú)需人工干預(yù)或操作；
　　有效工作距離長(zhǎng)：有效增加識(shí)別距離，在一次通過(guò)讀卡器的視場(chǎng)時(shí)實(shí)現(xiàn)多次閱讀，保證盲讀的可靠性；
　　高速度：每次讀卡僅需 120uS, 每0.7 秒掃描全部視場(chǎng)內(nèi)的卡，在 50 米的讀卡距離內(nèi)可以有效閱讀 50km/小時(shí)移動(dòng)目標(biāo) 3 次以上；
　　性能穩(wěn)定: 采用擴(kuò)頻技術(shù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各種干擾源無(wú)特殊要求，具有高抗干擾性；同時(shí)采用分布式采集方式，保證了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。

　　YYD-TDS102的技術(shù)指標(biāo)：
　　讀卡分站： 
　　電源：220V； 
　　功耗：1W； 
　　頻率：2.45GHz；
　　數(shù)據(jù)接口：RS485、以太網(wǎng)可選；
　　工作溫度：-15~65℃； 
　　識(shí)別區(qū)域：2m-100m可調(diào)； 
　　隔爆兼本質(zhì)安全型。 

　　電子識(shí)別卡：
　　頻率：2.45GHz； 
　　識(shí)別速率：160公里/小時(shí)以內(nèi)；
　　防沖突性：可同時(shí)識(shí)別200張卡；
　　識(shí)別區(qū)域：2-100m可調(diào)； 
　　工作溫度：-15~65℃；
　　使用壽命：3年以上，低電量報(bào)警，電池可換

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