KJ157人员管理系统
一、产品介绍
1、产品概述
煤矿井下人员跟踪定位管理系统是集计算机软硬件、信息采集处理、无线数据传输、网络数据通讯、自动控制等技术多学科综合应用为一体的自动识别信息技术产品，该产品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目标的自动化管理。
该产品集成了技术含量很高的射频识别技术，并采用跳频点或者固定频点频率实现可靠的半双工通信，分站设备和无源本质安全型标识卡采用全新的嵌入式微处理器和嵌入式软件进行设计，具有隔爆兼本质安全型设计系统作用距离远、可任意调整系统的识别范围、识别无“盲区”、信号穿透力强、安全保密性能高、对人体无电磁污染、环境适应性强可、同时识别众多目标、便于网络连接等性能优点，目前这种崭新的信息采集、存贮、传递和处理技术，已迅速得到国内外同行的广泛关注，它将为煤矿井下人员定位跟踪管理起非常重要的作用。
该产品是“杰讯电子”公司在总结射频识别技术（RFID）的基础上结合煤矿井下安全生产的特点，通过自身的技术力量，在我公司远距离射频识别技术系统产品专利产品的基础上开发成功的高新技术产品，拥有自主知识产权，填补了国内信息技术领域的一项空白。该系统产品已根据煤矿安全生产企业的技术要求和安全标准进行独立设计，完全可以满足煤矿井下人员跟踪定位的自动化管理要求。同时可充分利用矿井已有煤矿监控系统平台资源联网运行，有效节约投资。
2、产品组成及其功能
该产品由软件系统和硬件系统组成，其中软件系统包括应用软件和嵌入式软件两部分组成，用于完成信息采集、识别、加工及其传输，由这两部分软件共同支撑着整个系统的运行。硬件系统由井下分站设备，天线、阅读器和标识卡组成，用于完成信息采集和识别，从而实现预设的系统功能和信息化管理目标。其中硬件系统包括：
井下分站设备：由读卡器、通讯板、隔爆兼本安电源、备用电池、嵌入式软件组成。其主要功能是完成对人员标识卡输出信号的采集、处理、与地面计算机的双向通讯及供电等。
天线：用于发射无线电信号以激活无源标识卡和接收无源标识卡发出的无线电信号。
标识卡：由处理器、存储器、卡内天线、调制解调电路组成。其工作在 902～928MHz 频点上，半双工通信。作用：无源标识卡平时处于睡眠状态，当进入系统工作区后，被天线发出的无线电信号激活，发射出唯一的加密识别码无线电信号。阅读器天线发出的无线电信号为无源标识卡正常工作和发射 902～828MHz 的电磁波提供能量。
数据传输接口：主要由本安电源、单片机、信号转换及信号放大组成，完成通讯信号的转换和本安与非本安运行环境的隔离。
人员定位管理软件：用户管理、基本设定、资料管理、考勤管理、安检管理、设备点检、数据读取工具、数据查询、日志查询、地图编辑、数据备份（自动备份）、使用帮助等。实现对井下人员的跟踪定位信息的采集、分析处理、实时显示、数据库存储、报表打印等功能。
3、系统构成简图
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计算机,KJJ60数据传输接口,KJF97.1井下分站,KJF97.2天线,KGE50信息化头盔.
4、系统工作原理
KJF97.1井下分站设备的读卡器将超高频的查询载波信号经天线向外发送；随身携带的无源标识卡进入高频的天线工作区域后被激活（未进入天线工作区域标识卡不工作），把射频信号转换成电能量同时将载有目标识别码的信息反射回读卡器；天线接收到标识卡发来的载波信号，经分站读卡器接收处理后，提取出目标识别码，并经读卡器到通讯板送至地面计算机，完成预设的系统功能，从而实现目标的自动化管理。隔爆电源及备用电池完成供电、断电、短路保护功能。
5、主要技术指标
● 分站电源：AC127V
● 功 耗：<12W
● 工作频率：902～928MHz
● 数据传输接口：本安异步半双工RS485信号，传输距离不小于10千米。
● 工作温度： -20℃～+55℃
● 识别区域：≮5m(1m-10m可调)
● 隔爆兼本质安全型
6、主要性能指标
● 识别距离不小于5米，识别距离10米可调。
● 能可靠识别快速移动目标。
● 可同时识别多张不同号码的射频卡。
● 无对人体伤害电磁污染。
● 识别区域无方向性、无盲区。
● 信号穿透力和绕射力强。
● 信息的安全性和保密性能高。
● 集成度高、兼容性好、通信简单快捷。
● 性价比高，便于安装和维护。
7、与其它产品相比较的优点
● 拥有自主知识产权和自有技术标准体系。
● 远距离识别，无需将标识卡靠近读卡设备读卡。
● 标识卡携带方便。
● 系统的正常工作不受环境变化的影响，保证在恶劣环境下24小时能够连续正常运转。
● 系统运行安全稳定可靠误码率几乎为0。
● 具有信息防冲撞功能，可同时识别多个标识卡。
● 信号穿透力和绕射力强，系统识别标识卡可做到无方向性。
● 识别距离不小于5米，最大可到10米，且识别距离1~10米可以调整。
● 无对人体伤害的微波电磁污染，信息的安全性和保密性能高。
● 可靠识别快速移动目标（即射频卡）。
●标识卡的寿命周期可超过10年。
● 系统安装维护方便。
8、产品证书
KJF97.1隔爆兼本安型动态目标识别器及无源标识卡执行如下技术标准：Q/JX001.2-2006
KJF97.1隔爆兼本安型工作站矿用产品安全标志证书编号：200610852。
KJF97.1隔爆兼本安型工作站防爆合格证号：2062994。
KJF97.2隔爆兼本安型天线矿用产品安全标志证书编号：200610851。
KJF97.2隔爆兼本安型天线防爆合格证号：2064131。
KGE50无源标识卡煤矿矿用产品安全标志证书编号：200610853。
KGE50无源标识卡防爆合格证号：2064132。
KJJ60数据传输接口煤矿矿用产品安全标志证书编号：200610850。
KJJ60数据传输接口防爆合格证号：2064130。
KJ157井下人员管理系统矿用产品安全标志证书编号：200610849。
KJ157井下人员管理系统防爆合格证号：2064170。
二、矿井人员定位跟踪管理系统技术方案
1、系统设计原则
● 实现煤矿井下作业人员进出的有效识别和监测监控，使管理系统充分体现“人性化、信息化和高度自动化”，实现数字矿山的目标。
● 为煤矿管理人员提供人员进出限制、考勤作业、监测监控等多方面的管理信息，一旦发生安全事故通过该系统立刻可以知道该作业面工作人员及其数量，保证抢险救灾和安全救护工作的高效运作。
● 系统设计的安全性、可扩容性、易维护性和易操作性。
2、系统设计依据
1) GB3836.1/ GB3836.2/ GB3836.4
2) MT209-1990《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求》
3) Q/JX001.2-2006《莱芜市杰讯电子有限公司企业标准》
3、系统设计特点
1) 高度自动化。系统能自动检测井下坑道人员经过该监测点的时间、地点信息，并自动实现对人员的考勤作业、统计及监测管理。
2) 先进的通信系统。安装在煤矿井下各通道的无线信息采集设备，实时将采集到的信息传送到井下专用处理传输分站，并通过井下现场总线（RS485或光纤）实时向地面的网络服务器传送相关人员通过的数据，整个过程无需人为干预。
3) 完备的数据统计与信息查询软件。系统软件具备专用数据库管理系统包括工人通过坑道的信息采集和统计分析系统，考勤作业的统计与管理分析系统，显示并打印各种统计报表资料，为高层管理人员的查询与管理提供全方位的服务。
4)系统的安全、稳定、可靠性设计。系统产品采用坑道壁挂式设计，保证系统在恶劣的环境下能连续正常运转，并提供断电后2小时以上供电电源。
5) 完善的异常情况（包括无卡非法进入、无效卡、失效卡、黑名单卡进入）报警呼叫系统配置。
4、系统设计方案
本系统遵循“统一发卡、统一装备、统一管理”的原则，按准许上岗人员和班组实行“一人一卡”制，该标识卡可视为“上岗证”或“坑道准入证”具体方案：
1) 煤矿生产单位在井下坑道、作业面的交叉道口安装井下分站设备。
2) 煤矿生产单位向下井工作人员颁发信息化头盔（标识卡与安全帽结合一体）。
3) 系统数据库记录该标识卡所对应人员的基本信息，包括姓名、年龄、性别、所属班组、所属工种、职务、本人照片、过敏史、有效期等基本信息。
4) 生产单位对该标识卡进行授权后即生效。授权范围包括：该员工可以准入的坑道或作业面。为防止无关人员和非法人员进入坑道或作业面，系统设置该卡准入坑道或作业面的时效管理模块及卡的失效、报失等。
5) 进入坑道的工作人员必须随身带好信息化头盔，当持卡人员经过设置识别系统的地点时被系统识别，系统将读取该卡号信息，通过系统传输网络，将持卡人通过的地点、时间等资料传输到地面监控中心进行数据管理；如果采集的卡号无效、或进入限制通道，系统将自动报警，监控中心值班人员接到报警信号，立即执行相关安全工作管理程序。
6) 坑道一旦发生安全事故，监控中心在第一时间内可以知道被困人员的基本情况，便于事故救助工作的开展。
7) 系统可自动生成考勤作业的统计与管理等方面的报表资料，提高管理效益。
5、系统的基本构成及组件的功能
KJF97.1工作站（井下分站设备）：
井下分站设备由读卡器、通讯板、隔爆电源备用电池、嵌入式软件、天线和射频电缆，以及矿用阻燃电源电缆、矿用阻燃双绞线通信电缆、接线盒等组成。其中隔爆电源接入AC127V，为分站工作提供电源；读卡器是完成对人员通行信息的采集、处理；通讯板是采集到的数据进行缓存等待计算机的命令读取数据，将RS232信息转换为RS485信息。接受上位机的轮循访问并向上位机传送所采集到的人员编码信息；不间断电源是停电后提供2小时以上的供电电源（设计的蓄电池为2.2安时）；矿用阻燃电源电缆主要是为分站的隔爆腔提供井下AC127V电源；矿用阻燃双绞线通信电缆主要是完成井下网络的连接，为现场RS485或光纤方式。
地面设备：
地面人员监测管理部分由数据传输接口、HUB、监控主机（含监控管理软件）、UPS电源、打印机、网络终端、防雷设备等组成。其中数据传输接口是将井下的RS485（或光纤信号）转换为监控计算机RS232串口信号；监控计算机（含人员监测管理软件）及数据库，实现对信息的自动化管理目标，在计算机屏幕上直观动态显示井下人员的分布情况，使管理层一目了然；UPS电源主要为了在交流电源停电后继续维持系统设备正常运行；打印机主要用来打印机人员监测管理报表；网络终端主要是人员监测信息的网上共享。
6、系统网络构成示意图
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7、系统技术参数
地面监控软件：
系统容量：不小于32台分站
通讯方式：RS485（或光纤）
传输波特率：1200bps
通讯距离：不小于10Km
巡检周期：小于30S
处理内容：煤矿井下人员定位跟踪管理
网络平台：以太网
操作系统：WIN2000/XP
数据库：SQL SERVER 2000
数据传输接口：
电源电压： 220VAC/50Hz
通讯方式：RS485
传输波特率：1200bps
通讯距离：10Km
与计算机通讯：RS232
隔离电压:≥1500V
防爆型式：矿用本质安全型
KJF97.1工作站（井下分站）：
输入电压： 127 VAC
工作频率：902～928MHz
工作温度：-20℃～+55℃
识别区域：≮5m(1m-10m可调)
1秒同时识别井下人员通过数量：20个
通讯方式：RS485（或光纤）
传输波特率：1200bps
通讯距离：不小于10Km
备用电源：断电后可连续工作2小时以上
防爆型式：隔爆兼本安型
三、系统特点
1. 体积小，安装方便，并采用了无源RFID无源电子标签。
本系统完全按照“煤安”标准设计制造，结构设计合理，并对天线部分进行适应化改进，采用无源电子标签设计制造信息化头盔，这在国内外还属首创，此信息化头盔使人员监测系统更加方便和灵活。
2.完备的数据统计与信息查询软件：
系统软件具备专用数据库管理系统，包括工人通过坑道的信息采集和统计分析系统，考勤作业的统计与管理分析系统，显示并打印各种统计报表资料，为高层管理人员的查询与管理提供全方位的服务。
3.高度自动化：
本系统采用RFID(射频识别)技术研发而成，它不仅能实现对人员的安全控制、考勤的监测，同时也可以实现对物体的运动轨迹的监测、区域的进入许可，特别是对危险及重要场所的监控，人员的运行轨迹、危险场所的禁入、警告等。
4.采用了可选择的两种通讯方式：
本系统考虑到不同使用单位的要求有差异，在读写器内部的微处理单元增加了存贮功能。在PC机与读写器的通讯上可以有两种可选择模式：一种是光纤传输模式，读写器接收到目标信号，经处理后直接传输到PC机；另一种是RS485半双工通讯模式，读写器收到目标信号后，经内部微处理器识别后，暂时缓存起来，后通过RS485半双工方式传输给PC机。组网方式灵活，可以适用于多种环境。
5.完善的异常情况（包括无卡非法进入、无效卡、失效卡、黑名单卡进入）报警呼叫系统配置。
四、系统功能
1. 显示、查询井下情况：
任一时间井下或某个地点人数，及每个人的身份；
查询一个或多个人现在的实际位置及某个人在任一时间的活动轨迹；
查询有关人员在任一地点的到达、离开时间和总工作时间等等一系列信息，可以督促和落实重要巡查人员（如：瓦斯监测人员、安全监测人员及管理人员等）是否按照规定的时间、地点的进行各项检查工作，减少事故发生因素；
对某些危险及重要场所的禁入、警告；
可实现网络共享,对多个用户通过权限设置,可查看权限内信息；
具备考勤功能,可查询一个或多个人每天入井次数,在井下工作时间等；
2. 随时查看井下人员在坑道内的实时动态分布，根据井下的实际情况制作相应的动态图，使井下人员分布情况一目了然；
3. 遇突发事故,可随时查询事故区域的人员分布及人员身份,能及时调动相关人员处理事故及撤离,可为抢险救灾提供准确资料。
4. 抢险时更准确快速识别遇险人员具体地点和位置，提高抢险效率和救护效果。
五、总结
将射频卡识别技术应用于井下人员管理系统，是通过建立一个完整、灵活和实时的井下人员管理系统，包括井下作业工人的计划安排、工人进出巷道的权限管理、巷道人员分布、作业工人资料、安全物资流动等进行管理，来实现井下管理信息化，同时提高矿井开采生产管理和作业安全的水平。这种智能化监控系统是以矿井安全生产为基础，射频识别模块（RFID）为主要设备，有线通信网络为纽带，监管中心的PC为中枢的新型智能化计算机管理系统，综合运用了多种通信技术，突破了传统矿井安全管理模式，是矿井安全生产管理系统的新趋势。
