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1 系統(tǒng)簡介
本系統(tǒng)采用國際標(biāo)準(zhǔn)ZigBee無線通訊技術(shù), 集人員定位,考勤管理和安全管理于一體。系統(tǒng)能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地將井下各個(gè)區(qū)域人員情況動(dòng)態(tài)反映到井上計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，使管理人員能夠隨時(shí)掌握井下人員的總數(shù)及分布情況，以便于進(jìn)行更加合理的調(diào)度管理。系統(tǒng)具有強(qiáng)大的考勤能力，對(duì)每個(gè)人員的入井時(shí)間、出井時(shí)間都可以準(zhǔn)確記錄，并統(tǒng)計(jì)生成各種考勤報(bào)表，真正實(shí)現(xiàn)礦井全自動(dòng)化考勤，從而提高煤礦的生產(chǎn)管理效率。本系統(tǒng)特有的收發(fā)短消息功能極大地方便了井上與井下人員進(jìn)行及時(shí)的溝通。一旦井下發(fā)生事故，救援人員可以根據(jù)本系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)、圖表，迅速了解井下人員的位置情況，從而及時(shí)采取相應(yīng)的救援措施，提高應(yīng)急救援工作的效率。
本系統(tǒng)功能強(qiáng)大，性能卓越，是國內(nèi)第一個(gè)采用ZigBee技術(shù)的礦井考勤定位系統(tǒng)。該技術(shù)的推廣能提高煤礦安全生產(chǎn)和安全管理水平，保護(hù)煤礦職工安全，提高煤礦生產(chǎn)效率，具有巨大的社會(huì)效益。

2 系統(tǒng)原理
本系統(tǒng)由無線定位子系統(tǒng)、傳輸子系統(tǒng)、管理子系統(tǒng)三個(gè)部分組成，如下圖所示：

無線定位子系統(tǒng)是本系統(tǒng)的基本單元，它由基站和識(shí)別卡組成，基站和識(shí)別卡內(nèi)均帶有基于ZigBee技術(shù)的無線通信模塊。基站根據(jù)礦井的地理情況合理布置，構(gòu)成無線定位網(wǎng)。在井口處、區(qū)域入口處、工作面等重要地點(diǎn)可以多布置一些基站，而在礦井巷道中可以少布置一些基站。識(shí)別卡由下井人員攜帶，每個(gè)識(shí)別卡都有不同的編號(hào)。識(shí)別卡中的無線通信模塊每隔幾秒向外發(fā)送一次數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)被周圍的基站接收到，基站經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后就可以知道它周圍有哪些識(shí)別卡。由于識(shí)別卡和人員一一對(duì)應(yīng)，從而可以知道在基站附近有哪些人員。根據(jù)基站接收到的信號(hào)強(qiáng)度RSSI和信號(hào)質(zhì)量LQI，還可以知道人員離基站大概有多遠(yuǎn)。識(shí)別卡在發(fā)送數(shù)據(jù)的間歇內(nèi)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài)，從而達(dá)到省電的目的。
基站分布可參照如下示意圖。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)考勤的功能，在各井口應(yīng)該按順序分布兩個(gè)以上基站，如圖中A、B基站。當(dāng)系統(tǒng)檢測到某人先到達(dá)A基站然后達(dá)到B基站即判斷為入井，當(dāng)系統(tǒng)檢測到某人先到達(dá)B基站然后達(dá)到A基站即判斷為出井，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將入井、出井信息存入數(shù)據(jù)庫，從而達(dá)到自動(dòng)考勤的目的。


傳輸子系統(tǒng)將各基站互連，并通過數(shù)據(jù)傳輸接口連接到管理子系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)，構(gòu)成計(jì)算機(jī)與基站之間的通信網(wǎng)。通過傳輸子系統(tǒng)，既可以收集各基站的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，也可以將計(jì)算機(jī)發(fā)出的控制命令發(fā)送到各基站。傳輸子系統(tǒng)既可以用有線連接，也可以用基于ZigBee技術(shù)的無線連接。一般骨干網(wǎng)采用有線連接，而在不便于布線的地方可以采用無線連接。有線連接采用了CAN總線技術(shù)，抗干擾能力強(qiáng)，傳輸距離遠(yuǎn)。同時(shí)留有TCP/IP通信接口，需要時(shí)可采用TCP/IP技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)。
管理子系統(tǒng)主要由放置在監(jiān)控室的計(jì)算機(jī)和運(yùn)行在其上的管理軟件組成，它是本系統(tǒng)的人機(jī)界面接口。它具有收集定位信息、數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)顯示、統(tǒng)計(jì)分析、報(bào)表打印、參數(shù)設(shè)置等功能。通過它可以在井上清楚地看到井下人員的分布情況，也可以設(shè)置各種參數(shù)控制系統(tǒng)的運(yùn)行。管理子系統(tǒng)還具有網(wǎng)絡(luò)功能，可以通過煤礦局域網(wǎng)共享信息，實(shí)現(xiàn)多人同時(shí)查看礦井考勤定位信息。

3 系統(tǒng)特點(diǎn)
>> 采用北京赫立訊最新的ZigBee無線通信模塊，符合IEEE802.15.4國際標(biāo)準(zhǔn)，無線組網(wǎng)靈活，網(wǎng)絡(luò)容量大，功耗低，抗干擾能力強(qiáng)。
>> 本系統(tǒng)最多可以掛接 128 個(gè)基站，識(shí)別卡容量可達(dá) 6 萬以上。
>> 采用CAN總線半雙工通信方式，傳輸距離達(dá)10km，傳輸速率10kbps。
>> 遠(yuǎn)距離識(shí)別，識(shí)別卡無需靠近基站，識(shí)別距離10～100米可調(diào)。
>> 考勤能力強(qiáng)，同時(shí)100人以10m/s速度通過，漏檢率極低。
>> 具有收發(fā)短消息的功能，便于井上與井下人員及時(shí)溝通。
>> 可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)共享供多個(gè)領(lǐng)導(dǎo)同時(shí)在不同地點(diǎn)查看。
>> 基站和識(shí)別卡設(shè)計(jì)嚴(yán)格按照國家礦用本安型產(chǎn)品設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，可以保證系統(tǒng)安全使用。

4 系統(tǒng)功能
4.1 礦井人員定位
在礦井巷道的進(jìn)出口、交叉道口、工作面、重要峒室、危險(xiǎn)場合（如盲巷等）、地面主要出入口等位置安裝基站，在巷道中也可以根據(jù)情況安裝一些基站。當(dāng)攜帶有識(shí)別卡的人員進(jìn)入基站檢測范圍時(shí)，基站可以將相關(guān)人員的身份等信息讀出并傳送回管理中心。定位信息經(jīng)過管理軟件處理后生成人員分布圖和人員分布表，從而在井上就可以直觀地看到井下人員的分布情況。
4.2 路徑跟蹤
本系統(tǒng)可以跟蹤人員在井下的運(yùn)動(dòng)軌跡，記錄他們經(jīng)過的監(jiān)測點(diǎn)和他們?cè)诟鞅O(jiān)測點(diǎn)的停留時(shí)間。特別對(duì)瓦斯巡檢員等安全檢測人員，利用此功能地面領(lǐng)導(dǎo)就可以對(duì)他們進(jìn)行監(jiān)督和調(diào)度，從而保證煤礦安全生產(chǎn)。
4.3 短消息
井上管理中心可以通過管理軟件發(fā)送短消息呼叫井下人員，井下人員可以通過帶液晶屏的識(shí)別卡發(fā)送短消息到井上管理中心。
4.4 考勤統(tǒng)計(jì)
本系統(tǒng)具有強(qiáng)大的考勤能力，人員無需排隊(duì)靠近基站，100人同時(shí)快速入井也能正確考勤。對(duì)于有多個(gè)井口的煤礦同樣可以進(jìn)行全自動(dòng)考勤。系統(tǒng)自動(dòng)記錄人員的入井、出井時(shí)間，并自動(dòng)統(tǒng)計(jì)生成每日考勤報(bào)表、每月考勤報(bào)表等，為煤礦提供考勤管理基礎(chǔ)信息。
4.5 區(qū)域統(tǒng)計(jì)
本系統(tǒng)可自動(dòng)統(tǒng)計(jì)出各區(qū)域的人數(shù)，根據(jù)不同的情況采用兩種區(qū)域統(tǒng)計(jì)方法。對(duì)于有狹長入口的區(qū)域，可以采用入口統(tǒng)計(jì)法，與井口考勤統(tǒng)計(jì)方法相同；對(duì)于沒有狹長入口的區(qū)域，可以采用基站和統(tǒng)計(jì)法，即將區(qū)域中各基站檢測到的人數(shù)相加得到區(qū)域總?cè)藬?shù)。
4.6 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
本系統(tǒng)具有長期保存數(shù)據(jù)的能力，將考勤定位信息存入數(shù)據(jù)庫，并隨時(shí)可以方便地查詢到考勤定位歷史信息。
4.7 系統(tǒng)自診斷
本系統(tǒng)具有自診斷功能，可以自動(dòng)檢測基站故障，當(dāng)基站出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)發(fā)出提示信息。
4.8 出井異常提示
本系統(tǒng)可以自動(dòng)檢測出人員在井下長時(shí)間（如12小時(shí)以上）未出井的情況，并發(fā)出提示信息。
4.9 數(shù)據(jù)備份
本系統(tǒng)具有方便的數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)還原功能。
4.10 操作記錄
本系統(tǒng)對(duì)管理員的操作進(jìn)行自動(dòng)記錄，從而可以監(jiān)督管理員進(jìn)行正確管理。
4.11 用戶權(quán)限管理
本系統(tǒng)具有用戶權(quán)限管理功能，只有注冊(cè)用戶才能使用本系統(tǒng)。注冊(cè)用戶分為管理員和普通用戶，管理員可以進(jìn)行所有操作，普通用戶只能瀏覽考勤定位信息。
4.12 網(wǎng)絡(luò)共享
本系統(tǒng)具有網(wǎng)絡(luò)共享功能，可以通過局域網(wǎng)訪問考勤定位信息，為礦井各部門及上級(jí)各層領(lǐng)導(dǎo)及時(shí)提供實(shí)時(shí)監(jiān)測信息與歷史信息，為他們監(jiān)督指揮決策提供重要依據(jù)。