集團(tuán)總工程師
正高級工程師
摘要：建立先進(jìn)的煤礦井下人員定位考勤系統(tǒng)，對于煤礦的安全生產(chǎn)有著重要的意義；本文介紹了山西沁新煤礦井下人員定位考勤系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成、特點、功能，以及在現(xiàn)場中的應(yīng)用情況，為煤礦企業(yè)選擇、應(yīng)用井下人員考勤定位系統(tǒng)提供了較好的實踐經(jīng)驗。
關(guān)鍵詞：煤礦安全；井下人員定位系統(tǒng)；監(jiān)控；數(shù)據(jù)采集。
沁新煤礦是沁新集團(tuán)的前身企業(yè)，始建于1967年，原屬國有縣營煤礦，現(xiàn)生產(chǎn)能力為年產(chǎn)原煤90萬噸,是長治市最大的優(yōu)質(zhì)主焦煤基地，是國家煤炭部認(rèn)定的部級質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化礦井之一。 為保證礦井的安全生產(chǎn)，沁新煤礦引進(jìn)安裝了KJ90井下人員考勤定位管理系統(tǒng)，系統(tǒng)采用實時的網(wǎng)絡(luò)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，具備完善的井下人員定位考勤管理安全監(jiān)控、生產(chǎn)監(jiān)控等功能，可對全礦井上、下環(huán)境參數(shù)及全礦各主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)過程，進(jìn)行實時數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理、顯示、打印，并能實現(xiàn)系統(tǒng)進(jìn)行集中的的監(jiān)控。
系統(tǒng)總體設(shè)計思路：煤礦井下人員考勤定位系統(tǒng)涉及計算機軟件、數(shù)據(jù)庫、電子電路、防爆本安電源、數(shù)字通訊、無線識別技術(shù)等方面。因此，在設(shè)計方案時，除了考慮其功能外，在穩(wěn)定性、可靠性、抗干擾能力、容錯能力及異常保護(hù)等方面也進(jìn)行了充分考慮。項目方案由主傳輸平臺、井下人員監(jiān)測分站、無線編碼發(fā)射器等設(shè)備組成系統(tǒng)，通過井下人員監(jiān)測分站進(jìn)行數(shù)據(jù)采集到主系統(tǒng)SQL SERVER數(shù)據(jù)庫進(jìn)行后臺數(shù)據(jù)交換，從而實現(xiàn)井下作業(yè)人員監(jiān)測及安全管理。
系統(tǒng)總體設(shè)計主要體現(xiàn)在：
1、實現(xiàn)煤礦井下作業(yè)人員進(jìn)出的有效識別和監(jiān)測監(jiān)控，使管理系統(tǒng)充分體現(xiàn)“人性化、信息化和高度自動化”，實現(xiàn)數(shù)字礦山的目標(biāo)。
2、為煤礦管理人員提供人員進(jìn)出限制、考勤作業(yè)、監(jiān)測監(jiān)控等多方面的管理信息，一旦發(fā)生安全事故，通過該系統(tǒng)立刻可以知道該作業(yè)面工作人員及其數(shù)量，保證搶險救災(zāi)和安全救護(hù)工作的高效運作。
3、系統(tǒng)設(shè)計的安全性、可擴容性、易維護(hù)性和易操作性。
系統(tǒng)遵循“統(tǒng)一發(fā)卡、統(tǒng)一裝備、統(tǒng)一管理”的原則，按準(zhǔn)許上崗人員和班組實行“一人一卡”制，該標(biāo)識卡可視為“上崗證”或“坑道準(zhǔn)入證”。具體方案：煤礦生產(chǎn)單位在井下坑道、作業(yè)面的交叉道口安裝井下分站設(shè)備。煤礦生產(chǎn)單位向下井工作人員頒發(fā)并裝備標(biāo)識卡（標(biāo)識卡裝在礦帽內(nèi)）。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫記錄該標(biāo)識卡所對應(yīng)人員的基本信息，包括姓名、年齡、性別、所屬班組、所屬工種、職務(wù)、本人照片、有效期等基本信息。生產(chǎn)單位對該標(biāo)識卡進(jìn)行授權(quán)后即生效。授權(quán)范圍包括：該員工可以準(zhǔn)入的坑道或作業(yè)面。為防止無關(guān)人員和非法人員進(jìn)入坑道或作業(yè)面，系統(tǒng)設(shè)置該卡準(zhǔn)入坑道或作業(yè)面的時效管理模塊及卡的失效、報失等。進(jìn)入坑道的工作人員必須隨身攜帶標(biāo)識卡，當(dāng)持卡人員經(jīng)過設(shè)置識別系統(tǒng)的地點時被系統(tǒng)識別，系統(tǒng)將讀取該卡號信息，通過系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)，將持卡人通過的地點、時間等資料傳輸?shù)降孛姹O(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)管理；如果采集的卡號無效、或進(jìn)入限制通道，系統(tǒng)將自動報警，監(jiān)控中心值班人員接到報警信號，立即執(zhí)行相關(guān)安全工作管理程序?？拥酪坏┌l(fā)生安全事故，監(jiān)控中心在第一時間內(nèi)可以知道被困人員的基本情況，便于事故救助工作的開展。系統(tǒng)可自動生成考勤作業(yè)的統(tǒng)計與管理等方面的報表資料，提高管理效益。
二、系統(tǒng)主要特點（系統(tǒng)的構(gòu)成和功能）
系統(tǒng)由軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)組成，其中軟件系統(tǒng)包括應(yīng)用軟件和嵌入式軟件兩部分組成，用于完成信息采集、識別、加工及其傳輸，由這兩部分軟件共同支撐著整個系統(tǒng)的運行。硬件系統(tǒng)由井下分站設(shè)備、發(fā)射天線、接收天線、天線調(diào)諧器、閱讀器和標(biāo)識卡組成，用于完成信息采集和識別，從而實現(xiàn)預(yù)設(shè)的系統(tǒng)功能和信息化管理目標(biāo)。其中硬件系統(tǒng)包括：
井下分站設(shè)備：由人員信息采集處理板、人員信息傳輸處理板、隔爆電源、備用電池、嵌入式軟件組成。其主要功能是完成對人員識別編碼輸出信號的采集、處理、與地面計算機的雙向通訊及供電等。
發(fā)射天線：用于發(fā)射無線電信號以激活KGE26標(biāo)識卡。
接收天線：接收KGE26標(biāo)識卡發(fā)出的無線電信號。
標(biāo)識卡：由嵌入式處理器及其軟件、卡內(nèi)發(fā)射和接收天線、收發(fā)電路和高能電池組成，其工作在兩個頻點上，全雙工通信。作用：KGE26標(biāo)識卡平時處于睡眠狀態(tài)，當(dāng)進(jìn)入系統(tǒng)工作區(qū)后，被發(fā)射天線發(fā)出的無線電信號激活，發(fā)射出唯一的加密識別碼無線電信號。卡內(nèi)高能電池為標(biāo)識卡正常工作和發(fā)射315MHz的電磁波提供能量，卡內(nèi)電池一次性可使用70萬次以上(卡內(nèi)電池可更換)。
數(shù)傳接口：主要由電源板、信號轉(zhuǎn)換板及安全栓組成，完成通訊信號的轉(zhuǎn)換和本安與非本安運行環(huán)境的隔離。
人員定位管理軟件：實現(xiàn)對井下人員的監(jiān)控信息的采集、分析處理、實時顯示、數(shù)據(jù)庫存儲、報表打印等功能。
1、系統(tǒng)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)連接圖
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圖1 煤礦井下人員考勤定位系統(tǒng)連接示意圖
有自主知識產(chǎn)權(quán)和自有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。
遠(yuǎn)距離識別，無需將標(biāo)識卡靠近讀卡設(shè)備讀卡。
標(biāo)識卡攜帶方便。
系統(tǒng)的正常工作不受環(huán)境變化的影響，保證在惡劣環(huán)境下24小時能夠連續(xù)正常運轉(zhuǎn)。
系統(tǒng)運行安全、穩(wěn)定、可靠、誤碼率幾乎為0。
具有信息防碰撞功能，可同時識別30個以上的標(biāo)識卡。
信號穿透力和繞射力強，系統(tǒng)識別標(biāo)識卡可做到無方向性。
識別距離不小于9米，最大可到15米，且識別距離1～15米可以調(diào)整。
無對人體傷害的微波電磁污染，信息的安全性和保密性能高。
可靠識別快速移動目標(biāo)（即射頻卡）。
標(biāo)識卡低電量雙重顯示，即標(biāo)識卡低電量時會出現(xiàn)黃色指示燈，同時標(biāo)識卡低電量的信息將通過系統(tǒng)傳送到后臺計算機，后臺計算機會出現(xiàn)低電量信息提示，便于通知用戶更換卡內(nèi)電池。標(biāo)識卡內(nèi)的高能電池容量可使用2.5年，即2.5年更換一次電池，標(biāo)識卡的壽命周期可超過10年。系統(tǒng)安裝、維護(hù)方便。
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圖2煤礦井下人員考勤定位系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成示意圖
煤礦井下人員監(jiān)測及安全管理系統(tǒng)軟件是采用VC開發(fā)的集數(shù)據(jù)采集與信息處理的綜合數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)是以 SQL Server 7.0數(shù)據(jù)庫為主的Client/Server模式開發(fā)而成的，共有操作員登錄、實時顯示、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、個人編碼器管理、人員活動軌跡、系統(tǒng)維護(hù)七個模塊。
圖3 大屏幕顯示
三、 結(jié)束語
該系統(tǒng)采用實時的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)，地面網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)，井下網(wǎng)絡(luò)采用本安的數(shù)據(jù)高速公路網(wǎng)絡(luò)，具有較強的接口功能和網(wǎng)絡(luò)功能，為煤礦企業(yè)實現(xiàn)信息管理現(xiàn)代化提供了先進(jìn)的技術(shù)手段。沁新煤礦井下人員定位考勤管理系統(tǒng)運行后，對于井下人員的考勤管理、瓦斯巡檢員的跟蹤、井下人員的搜救工作起到了良好的保證，在煤礦安全生產(chǎn)和現(xiàn)代化管理中發(fā)揮了重要的作用。
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作者簡介：劉西青（1966-），女，北京市人，太原科技大學(xué)畢業(yè)，工程師、講師，從事煤礦計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用課程教學(xué)研究和計算機校園網(wǎng)絡(luò)管理工作。太原 030031
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