井下人员跟踪定位管理及考勤管理系统方案

    一、系统概述

    由于矿山生产的特殊性，水、火、瓦斯、煤尘、顶板等自然灾害时刻都在威胁矿井工作人员的生命安全，矿井重大灾害及伤亡事故随时都有可能发生。目前，矿山井下普遍存在入井人员管理困难，难以及时掌握井下人员的动态分布及作业情况，一旦事故发生，对井下人员的抢救缺乏可靠信息，抢险救灾、安全救护的效率低。因此矿山行业迫切需要井下人员跟踪定位管理系统，实时掌握每个人在井下的位置及活动轨迹，对矿山的安全生产将有积极作用，在一定程度上减少人员伤亡。同时，上传的位置信息也可以用做工作人员的考勤记录。我们在分析一些矿山发生的特大事故时发现：

    （1）地面与井下人员的信息沟通不及时；
    （2）地面人员难以及时动态掌握井下人员的分布及作业情况，难以对人员进行精确定位；
    （3）一旦矿山事故发生，抢险救灾、安全救护的效率低，搜救效果差。
    （4）不能准确把握安全监察人员到位状况。

    井下人员跟踪定位管理及考勤管理系统可以实现对矿山井下人员全方位安全生产管理。该系统是由矿井地面监控中心主计算机在软件数据库的支持下，通过传输接口和巷道铺设的有线传输系统，定时对井下通讯基站进行数据巡检和信号采集，将其接收到的基站区间内的人员信息收发卡发射的数字信号，经软件数据处理，将井下人员（含机车等移动目标）动态分布在井上监控中心的电子地图上，使得管理人员可以动态掌握井下人员的分布状况，特别是在事故情况下可以非常清晰知道遇困人员的位置，方便快速施救。系统可以实现井下井上人员双向报警，井上指挥中心也可以对井下人员进行点名呼叫或广播呼叫，达到双向通讯。

    矿山井下人员定位考勤及管理系统是在对现有较先进的矿山监控设施集成的基础上，对井下人员跟踪、定位、考勤及双向通讯，从而实现矿山井下人员的安全生产管理功能。该系统是由矿井地面监控中心主计算机在服务器软件的支持下，通过传输接口和巷道铺设的有线传输系统，定时对井下通讯基站进行数据巡检和信号采集，经过软件数据处理后将井下人员（含机车等移动目标）动态分布在井上监控中心得以实时反映，从而达到井下人员情况在井上实时监控和双向通讯管理的目的。井下人员定位系统能通过电子地图，将人员情况反映到井下巷道图中。

    二、系统功能及特点

    “精确时间定位，精确空间定位”是本系统设计的宗旨。系统对每一个下井人员的时间，以及某个时间点、某个时间段在某个位置，都给予精确定位。系统提供多项查询功能。

    井下人员定位跟踪及考勤管理系统涉及计算机软件、数据库、电子电路、防爆本安电源、数字通讯、无线识别RFID技术、井下工业以太网、井下施工等方面。因此，在设计方案时，除了考虑其功能外，在稳定性、可靠性、抗干扰能力、容错能力及异常保护等方面也进行了充分考虑。项目方案确定利用现有成熟的高速工业以太网系统作为主传输平台，开发相应的井下人员跟踪定位基站、人员无线编码发射器等设备与系统挂接，通过自主开发的井下人员跟踪定位管理及考勤管理专用软件与主系统的标准专用数据库进行后台数据交换从，而实现井下作业人员的跟踪、定位和安全管理。

    （一） 网络功能

    通过方便灵活的用户管理功能和各种权限的设置，使用户在局域网内任意一台电脑上都可进行信息查看和操作管理。

    1、在矿内、集团内、局内可进行联网监测，可供矿领导在其办公室内直观了解井下各类人员动态信息。
    2、设置了管理权限,只有专业管理人员才能对管理数据进行增、删、改等操作。

    （二）设备功能

    1、实现井上与井下的双向通讯（呼叫及寻呼功能）：分为普通寻呼和紧急寻呼。具备寻呼延时功能，如果当前寻呼人员未在基站信号范围内，则寻呼会在人员到达基站信号范围内进行，保证寻呼的有效性。被寻呼人员是否响应呼叫信号，系统给与提示并保存记录，以供查询。
    井下人员可以向井上紧急报警（含报警确认功能），为紧急救助提供信息。井上对井下人员的点名寻呼及广播寻呼，点名寻呼包括普通呼叫和紧急呼叫。
    广播寻呼：对某基站内或则井下所有人员进行寻呼，并启动该基站配置的声光报警器，用于突发事件处理和特殊管理功能的需要。系统自动保存记录，以供查询。
    2、可监控动态目标的最大移动速度15米/秒。
    3、整个系统可容纳最大基站数量不小于64个，每个基站能够同时接收的人员信息收发卡的数量大于100个。
    4、井下基站与人员信息卡的无线通讯距离
    地面开阔地带：最大160m
    井下：最大80m
    5、定位功能：人员定位：通过实时分布、历史分布、轨迹回放和人员跟踪等功能快速确认井下人员目前和历史分布情况。如果被跟踪人员在检测范围内，则通过其卡号定位其目前的位置，如果被检测人员没有在检测范围内，系统则自动定位到其最后被检测到的位置。

    （三）、管理功能

    1、井下人员分布管理

    实时分布：能显示当前井下人员每时每刻在巷道的实时动态分布情况及人员数量。
    实时跟踪：能够实时的对井下人员位置进行跟踪监测。直观地反映出井下特定人员的分布位置。
    历史分布：能显示过去某时刻的井下人员分布位置。
    轨迹回放：能够对某一历史时段的任意人员的移动过程通过动画的方式显示出来。

    2、禁区管理功能

    能进行禁区的设置，并对违章进入禁区人员进行声光报警，井上管理部门也同时报警并进行记录和考核。分为单站禁区管理和区域禁区管理。可以设置某一类工种或则某一类卡号人员禁止进入某一个设定的禁区范围，也可以设定某一个特定的人禁止进入设定的禁区范围。在单站禁区管理中，如果有被设定未允许人员进入禁区基站信号范围，则对进入人员进行报警提示；系统保存记录，以供查询。在区域禁区管理中，可根据进入和离开区域的人员数量自动开启和停止报警，主要适用于井下行车不行人的车道以及规定禁止进入场所的安全管理，也可以用于实现对重要区域的监管。

    3、矿车运行管理统计功能：可以根据需要实现车辆的出入管理、运行统计、动态跟踪。

    4、考勤和报表：能对员工的出勤进行考核，并生成考勤报表。可对各类数据进行统计汇总，并生成矿方管理需要的各类报表。可生成任意日期范围、任意人员属性（工种、卡号、职务等）的下井人员考勤信息报表，并可根据矿山内部管理需要灵活定制。可以生成日、月、季度、年等报表。生成的报表可以打印或则存为电子文档。

    5、突发事件管理功能：一旦发生各类事故，能立即查出井下人员分布、姓名，遇险人员具体位置。并能收取未断线基站的实时数据，提高抢险效率和救护效果。

    6、报警功能：系统具有完善的监测识别能力，能够对多种事先设定的违禁行为进行动态报警，并且保存记录。

    7、双向呼叫功能：系统根据需要（特别是紧急情况下）可以对井下工作人员进行个别和集体呼叫；井下人员也可以通过随身携带的RFID卡呼叫地面主机。（注此功能指的是手持式定位芯片，如放在矿灯内，矿灯内没有另外的外接开关，则不太好实现）

    8、 超时报警：井下人员工作时间超时报警，可分类设置也可以单独设置下井工作人员的工作时间上限，超过设定的工作时间，系统则自动给其本人发报警信号，同时系统也会弹出提示对话框，并且保存记录，以供查询。

    9、 超员报警：对下井工作人员数量进行实时监控，系统自动监测当前下井的人数是否合符设定的下井人数，如果超过事先设定的下井人数，系统给与报警提示。

    10、测距功能：根据需要，系统可以自动测量任意两点之间的距离，此距离是矿井的实际距离。

    (四)、 系统特点

    设计井下坑道地理信息地形图，可放大、查询坑道各处的各种资料、信息，如放火及救援、生产设备分布信息、坑道环境信息、人员分布信息等。根据需要主要坑道安装监控设备，也可以将提前拍下的坑道环境的实图存储到地形图上，为管理人员提供信息查询资料。

    如果发生安全事故，查询系统可知坑道内人员的数量名单、进出口位置、事故发生位置，久远设备位置等信息，保证抢险救灾的高效运作。系统的特点主要体现到以下几个方面：

    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。安装在矿山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小时的供电电源。
    5、完善的异常情况报警功能。系统能够自动识别非法人员进入，包括无卡非法进入、无效卡、失效卡、黑名单卡进入。
    6、监控范围灵活。可根据矿山的实际情况、技术要求及重点监控的范围和区域来确定通讯基站的间距与数量。
    7、多种高新技术集成。本系统集成了无线数据传输、CAN总线有线传输、微波通讯、微电脑技术、在线编程和多层次软件技术。在微电脑技术 中，采用了高度功能集成，使系统具有了模数转换、输入识别、滤波、存储、巡检、传输、在线写入等多种功能。更主要是能进行井上与井下的双向寻呼，井上与井下某人员的寻呼和井下人员向井上紧急报警。如矿领导需要紧急呼叫井下一位员工，可点击软件双向通信按钮，出现一菜单，输入人员信息收发卡号，确认后发出信息，员工识别卡发出信号,员工收到信息后可以通过井下电话同地面联系
    8、投资少收益大。根据矿井目前状况，进行相关设备的增添和改造，使各级管理人员具备查询、统计、控制等管理手段，实现远距离信息化管理。与国内外类似设备相比较，该设备成本低,传输距离长,集成度较高，可节省投资50%以上。
    9、多功能：实现了井下人员实时监控定位，轨迹回放，井上对井下传呼、报警，井下向井上报警，考勤，超时，超员及禁区管理等多项管理功能。 
    10、安全性：本系统中采用的所有设备，均是符合国家安标的产品，防爆、阻燃、抗干扰。
    11、抗强电压大电流：本系统采用多重逼雷措施，避雷器采用法国欧申电气的产品。同时在每个基站及本安电源内采用了专用电路防患措施。
    12、高容量：一个中心站主机容纳64个通信基站,最多可容纳6400个信息卡；每站可同时监控100个以上的信息卡，满足大中型矿山的需要。整个系统低电压、低工耗、本质安全型，确保了矿山井下使用的安全性。
    13、 自动检测：系统自动检测基站运行状态，便于出现故障及时维护。
    14、 监控范围灵活：可根据矿山的实际情况、技术要求及重点监控的范围和区域来确定基站的间距。
    15、 多种高新技术集成：本系统集成了无线数据传输、CAN总线有线传输、微波通讯、微电脑技术、在线编程和多层次软件技术。在微电脑技术中，采用了高度功能集成，使系统具有了模数转换、输入识别、滤波、存储、巡检、传输、在线写入等多种功能。井上与某井下人员的寻呼和井下人员向井上紧急报警。
    16、 系统界面合理：系统界面以简单美观操作方便为主题，只需要简单设置就可以实现复杂的功能。