井下人員定位及設(shè)備無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)

　　1、應(yīng)用背景

　　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。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，以及煤礦設(shè)備發(fā)熱不能及時(shí)檢測(cè)的情況。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。

　　2、系統(tǒng)原理

　　井下人員定位及設(shè)備無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)是基于最新ZIGBEE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)的井下人員定位及設(shè)備無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)。井下人員定位及設(shè)備無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)通過(guò)建立一個(gè)完整、靈活和實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)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)及設(shè)備發(fā)熱狀況等進(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。

　　2.1、功能實(shí)現(xiàn)

　　1)井下生產(chǎn)人員和設(shè)備的跟蹤功能

　　井下人員定位系統(tǒng)的高精度監(jiān)測(cè)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)監(jiān)測(cè)器的識(shí)別區(qū)域時(shí)，監(jiān)測(cè)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。井下人員定位系統(tǒng)實(shí)行主動(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)，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。

　　2)生產(chǎn)人員的考勤與日常管理功能

　　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。

　　3)井下設(shè)備無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)

　　井下設(shè)備本身和設(shè)備之間的連接點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象。隨著負(fù)荷的增大，導(dǎo)致連接點(diǎn)發(fā)熱并形成惡性循環(huán)：溫升、膨脹、收縮、氧化，電阻增大、再度升溫直至釀成事故。

　　無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)主要針對(duì)：設(shè)備本身及設(shè)備之間連接點(diǎn)的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。如遇到過(guò)高溫時(shí)，系統(tǒng)將發(fā)出警報(bào)，通知管理者及時(shí)采取措施，以防事故發(fā)生，造成人員及財(cái)產(chǎn)的損失。

　　昊天科技設(shè)備無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)有以下特點(diǎn)：

　　射頻技術(shù)的引入使采集安全可靠

　　計(jì)算機(jī)可根據(jù)溫度探頭的ID號(hào)自動(dòng)確定各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度

　　采用了無(wú)線傳輸方式，安裝維護(hù)方便，成本低，保障電網(wǎng)系統(tǒng)的安全靈活

　　傳感器24小時(shí)自動(dòng)定時(shí)發(fā)射數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)收集并記錄所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)異常立即報(bào)警

　　系統(tǒng)具有預(yù)測(cè)分析功能，可以及時(shí)預(yù)警，把故障消除在萌芽狀態(tài)

　　采用數(shù)字溫度傳感器直接測(cè)量電力接點(diǎn)的溫度，提高了系統(tǒng)的精確度

　　采用看門狗電路和加密單元，電路可以使系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位，使傳輸?shù)臄?shù)據(jù)更加可靠

　　2.2、系統(tǒng)組成

　　井下人員定位系統(tǒng)

　　井下人員定位系統(tǒng)采用ZIGBEE識(shí)別技術(shù)，識(shí)別載體由電子識(shí)別卡、監(jiān)測(cè)器組成。

　　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) 監(jiān)測(cè)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;

原理圖

　　設(shè)備無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)

　　1) 溫度傳感器

　　測(cè)量設(shè)備本身及各設(shè)備間連接點(diǎn)的溫度，每個(gè)傳感讀頭都有唯一的(ID)信息;

　　2) 溫度監(jiān)測(cè)器

　　讀取到溫度監(jiān)測(cè)器的數(shù)據(jù)后及傳感讀頭的ID信息，將信息發(fā)送到地面監(jiān)控中心;

　　3、系統(tǒng)組成

　　3.1井下部分組成

　　井下人員定位系統(tǒng)

　　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喜糠帧?/p>

　　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、電子監(jiān)測(cè)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，匯總該讀卡分站下監(jiān)測(cè)器的數(shù)據(jù)信息。電子監(jiān)測(cè)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。

　　設(shè)備無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)

　　溫度傳感器的讀頭安放在每個(gè)設(shè)備及設(shè)備連接點(diǎn)等需要檢測(cè)溫度的地方，管理人員手持溫度傳感器，讀取傳感器采集的溫度數(shù)據(jù)信息，并將此信息傳遞給數(shù)據(jù)終端，系統(tǒng)中斷可設(shè)定溫度界定值，若出現(xiàn)超出界定值的情況，系統(tǒng)將發(fā)出警報(bào)，通知管理者，以便管理者在第一時(shí)間內(nèi)采取措施。

系統(tǒng)原理

　　3.2井上部分

　　井上部分根據(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。

　　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。

　　4、系統(tǒng)流程

　　井下人員定位系統(tǒng)：

　　當(dāng)攜帶電子標(biāo)簽的員工或設(shè)備通過(guò)監(jiān)測(cè)器的識(shí)別區(qū)域時(shí)候，監(jiān)測(cè)器將會(huì)被激活，并將該監(jiān)測(cè)器的標(biāo)識(shí)信息發(fā)送給監(jiān)測(cè)器;

　　監(jiān)測(cè)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?

　　監(jiān)控動(dòng)態(tài)接收到各個(gè)井下電子監(jiān)測(cè)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。

　　設(shè)備無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)：

　　在每個(gè)需要監(jiān)測(cè)溫度值變化的設(shè)備和設(shè)備連接點(diǎn)上安裝溫度傳感器標(biāo)簽

　　物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線節(jié)點(diǎn)讀取該傳感器標(biāo)簽的ID信息及溫度值，并通過(guò)無(wú)線方式傳遞給系統(tǒng)終端

　　系統(tǒng)終端將對(duì)溫度值進(jìn)行記錄及比對(duì)，如超出界定值，系統(tǒng)將發(fā)出報(bào)警，告知管理員有異?，F(xiàn)象。