井下人員定位系統(tǒng)原理

1 概述
煤礦安全生產(chǎn)事關(guān)人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全，各級政府一貫高度重視煤礦安全生產(chǎn)問題，并采取一系列措施不斷加強(qiáng)安全生產(chǎn)工作。通過不斷的努力，近一時(shí)期煤礦安全生產(chǎn)狀況總體上趨于穩(wěn)定好轉(zhuǎn)，但由于基礎(chǔ)薄弱等種種原因，煤礦安全生產(chǎn)狀況仍然不容樂觀。面對現(xiàn)實(shí)情況，不斷加強(qiáng)災(zāi)害預(yù)防、事故救助等措施將事故帶來的損失降至最低，已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。
井下人員及設(shè)備定位系統(tǒng)是國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局通信信息中心開發(fā)研制,北京國利安安全生產(chǎn)管理技術(shù)中心與通信信息中心聯(lián)合負(fù)責(zé)該系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。該系統(tǒng)采用國際最新RFID技術(shù)的井下定位系統(tǒng)。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。當(dāng)事故發(fā)生時(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。

2 功能及特點(diǎn)
2.1功能
ü實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示功能：實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示分站、人員的相對位置
ü豐富的地圖功能：具有放大、縮小、移動(dòng)、標(biāo)尺測距、視野控制、中心移動(dòng)、土層控制、地圖打印等功能
ü禁區(qū)報(bào)警功能：對于指定的禁區(qū)，如果有人員進(jìn)入，實(shí)時(shí)聲音報(bào)警，并顯示進(jìn)入禁區(qū)的人員
ü人員軌跡查詢：可查找某個(gè)人在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)所經(jīng)歷的路徑，并在圖中畫出線路軌跡
ü豐富的下井考勤能力：可對出入井人員進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)下井人員考勤，建立人員出入井帳表
2.2 特點(diǎn)
ü 采用L-H調(diào)度算法優(yōu)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理能力
ü 高度自動(dòng)化
ü基于GIS技術(shù)的地理信息顯示、查詢系統(tǒng)
ü完善的數(shù)據(jù)分析能力
ü識別距離遠(yuǎn)（最遠(yuǎn)50米）
ü極高的防沖突性（可同時(shí)識別200個(gè)標(biāo)簽）
ü高度的識別可靠性
ü通訊距離遠(yuǎn)，可達(dá)20公里
ü安裝方便，一體化設(shè)計(jì)，無需外接天線或地感
ü超低功耗，無線標(biāo)簽在不更換電池的情況下可正常工作3年以上

3系統(tǒng)組成及工作原理
3.1 系統(tǒng)組成
井下人員及設(shè)備定位系統(tǒng)設(shè)備主要包括：中心站主機(jī)、數(shù)據(jù)通訊箱、多功能分站、無線標(biāo)識傳感器以及無線標(biāo)簽。
3.2 工作原理
在井下需要進(jìn)行人員跟蹤的區(qū)域和巷道中根據(jù)現(xiàn)場具體需要放置一定數(shù)量的無線標(biāo)識傳感器，通常情況下只需要放置一個(gè)即可跟蹤巷道進(jìn)出人員情況。將KWB-1無線標(biāo)識傳感器與多功能分站連接并通過傳輸總線與地面計(jì)算機(jī)連接。為需要進(jìn)行人員跟蹤定位的下井人員佩帶一個(gè)無線標(biāo)簽，當(dāng)下井人員進(jìn)入井下以后，只要通過或接近放置在巷道內(nèi)的任何一個(gè)無線標(biāo)識傳感器，無線標(biāo)識傳感器便會(huì)馬上感應(yīng)到信號，并上傳到中心站主機(jī)，這樣中心站主機(jī)就可判斷出具體信息（如：是誰，在哪個(gè)位置，具體時(shí)間），同時(shí)可把它顯示在控制中心的大屏幕或電腦顯示屏上，并做好備份。管理者也可以根據(jù)大屏幕上或電腦上的分布示意圖查看某一區(qū)域，計(jì)算機(jī)即會(huì)把這一區(qū)域的人員情況統(tǒng)計(jì)并顯示出來。中心站主機(jī)會(huì)根據(jù)一段時(shí)間的人員出入信息整理出這一時(shí)期的每個(gè)下井人員的各種出勤報(bào)表。

4 主要技術(shù)指標(biāo)
4.1系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)
ü 單線系統(tǒng)容量為42個(gè)無線標(biāo)識傳感器，雙線系統(tǒng)容量為84個(gè)無線標(biāo)識傳感器
ü 最大傳輸距離為20公里
4.2 數(shù)據(jù)通訊箱
數(shù)據(jù)通訊箱為礦用本安型數(shù)據(jù)9 7 3 1 2 4 8 : 來源：湖北安全生產(chǎn)信息網(wǎng)

通訊箱，其防爆標(biāo)志為ExdibI(150℃)。工作電壓為220V，最大耗電電流100mA。本安端工作電流18mA，短路電流30mA，最大電壓≦15V P-P。傳輸信號為基帶SDLC方式。與井下分站聯(lián)絡(luò)的通訊電纜參數(shù)：①電纜型號：MHYRP1×2 ②電纜分布電容：0.06nF/Km ③ 電纜分布電感：0.8mH/Km④電纜直流電阻：13.5Ω/Km。最大傳輸距離為20Km。工作條件要求為：環(huán)境溫度0℃－40℃，相對濕度75％，環(huán)境壓力80－106KPa。
4.3 多功能分站
監(jiān)控分站適用于含煤塵和瓦斯等爆炸型氣體環(huán)境中，防爆形式為礦用隔爆兼本質(zhì)安全型，防爆標(biāo)志為ExdibI(150℃)。使用條件：環(huán)境溫度0℃－40℃，相對濕度≦96％，環(huán)境壓力80－106KPa。
4.4 KWB-1型無線標(biāo)識傳感器
ü識別距離：2－50m可調(diào)
ü識別速度：200公里/小時(shí)以內(nèi)
ü防沖突性：可同時(shí)識別200張無線標(biāo)簽
ü工作頻率：2.4GHz - 2.5GHz ISM微波段，125個(gè)頻道，頻道帶寬8MHz
ü射頻功率：－20dBm – 0dBm可調(diào)，最大峰值功率1毫瓦
ü接收靈敏度 ：－90dBm
ü工作環(huán)境溫度：－40℃ - 60℃
ü供電：18V DC
ü最大工作電流：< 100mA
4.5 無線標(biāo)簽
ü標(biāo)準(zhǔn)尺寸：86×54×7mm，86×54×4.8mm
ü識別距離：2－50m可調(diào)
ü工作頻率：2.4GHz - 2.5GHz ISM微波段，125個(gè)頻道，頻道帶寬8MHz
ü射頻功率：小于-3dBm
ü接收靈敏度 ：－90dBm
ü工作環(huán)境溫度：－40℃ - 60℃
ü工作電流：小于5uA
üID號全球唯一
ü使用壽命3年以上

9 7 3 1 2 4 8 : 來源：湖北安全生產(chǎn)信息網(wǎng)

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