CN105809759A - 井下作业安全保障与考勤平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井下作业安全保障与考勤平台，安全答题系统连接上指纹考勤系统中指纹验证服务器的Socket，并一直保持连接；员工在安全答题系统的答题机上按下指纹，安全答题系统捕获指纹数据，并使用与指纹验证服务器一直保持连接的Socket进行数据发送；指纹验证服务器收到指纹数据，进行指纹匹配判断操作，当员工在安全答题系统的答题机上答题正确时，该员工才能通过指纹和井下人员定位系统中的定位卡通过下井闸机；员工通过下井闸机后，通过井下人员定位系统对员工进行实时定位。达到规范工作流程，加强员工安全防范意识，提高企业安全管理水平的目的。

Description

井下作业安全保障与考勤平台

技术领域

本发明涉及安全设备领域，具体地，涉及一种井下作业安全保障与考勤平台。

背景技术

指纹考勤系统通过特殊的光电转换设备和计算机图像处理技术，对指纹进行采集、分析和比对，可以迅速、准确地鉴别出个人身份，主要由指纹验证服务器、中心数据库服务器、指纹采集仪、指纹识别考勤机、网络设备等硬件组成。现有的指纹考勤系统主要用于员工考勤，在管理实践中，仍然存在一些问题：如上下井管理存在漏洞，按了下井指纹登记人却不下井，到时间后再按上井指纹登记，以骗取井下津贴。并且因井下工作的危险性，需要时刻对员工进行安全教育，而现在的井下系统并不能时刻加强员工的安全防范意识。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种井下作业安全保障与考勤平台，以实现规范工作流程，加强员工安全防范意识且提高企业安全管理水平的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种井下作业安全保障与考勤平台，包括指纹考勤系统、井下人员定位系统和安全答题系统，所述指纹考勤系统、井下人员定位系统和安全答题系统互相通信连接；

安全答题系统连接上指纹考勤系统中指纹验证服务器的Socket，并一直保持连接；

员工在安全答题系统的答题机上按下指纹，安全答题系统捕获指纹数据，并使用与指纹验证服务器一直保持连接的Socket进行数据发送；

指纹验证服务器收到指纹数据，进行指纹匹配判断操作，并将匹配到的员工信息返回给安全答题系统；

安全答题系统根据返回的员工信息调出相应的题库给员工，当员工在安全答题系统的答题机上答题正确时，该员工才能通过指纹和井下人员定位系统中的定位卡通过下井闸机；

员工通过下井闸机后，通过井下人员定位系统对员工进行实时定位。

优选的，所述员工信息，包括员工编号或员工姓名。

优选的，所述井下人员定位系统，包括实时监测单元、人员当前位置查找单元和安全管理单元；

所述实时监测单元：对井下人员的分布情况以及分布区域进行实时监测，实时监测全矿井井下人员总数，实时监测重点区域人员总数，并根据井下实际情况绘制井下巷道和采区图，该井下巷道和采区图随着井下人员的移动显示的各区域人数实时更新；

所述人员当前位置查找单元：通过员工信息，实时显示相应员工的当前所在位置区域；

所述安全管理单元：对井下井下安全管理。

优选的，所述安全管理单元，包括区域安全管理模块、禁入区告警模块、工作超时或欠时告警模块、行进轨迹异常告警模块和呼救模块；

所述区域安全管理模块：对某个区域的人员数量进行限制，如果超员则告警；

所述禁入区告警模块：当员工进入禁区时，则告警，并提示管理人员采取相应措施；

所述工作超时或欠时告警模块：当员工在井下停留超出规定时间或没有达到规定时间时，告警并记录；

所述行进轨迹异常告警模块：当员工未按规定的行进路线行走，或者在规定的时间未到达规定的地点，则告警并给予相应员工提示；

所述呼救模块：当员工在井下发生突发情况时，通过员工身上佩戴的定位卡进行呼救。

优选的，所述安全答题系统与定位卡采用UDP协议进行数据交互，定位卡只做发送数据操作，不接收数据；

定位卡与安全答题系统数据通讯具体如下：

配置好定位卡连接安全答题系统UDP的端口和IP地址；

当员工进行刷定位卡的时候，定位卡会使用UDP协议并指定UDP端口发送此员工的编号至安全答题系统；

安全答题系统接收到定位卡发送的员工编号时，保存员工编号至设定的有效的时间；

员工开始下井时，当安全答题系统接收到定位卡发送的员工编号时，自动检测此员工当天是否已完成答题，如果没有完成，则不允许该员工下井。

优选的，所述设定的有效的时间为8个小时。

本发明的技术方案具有以下有益效果：

本发明的技术方案，针对指纹考勤系统存在管理漏洞，将指纹考勤系统和井下人员定位系统相结合，从而弥补人员考勤系统的不足，同时，在突发紧急情况下，井下人员定位系统也为矿井员工提供井下定位的功能，为应急救援提供技术支持。安全答题系统一方面可以检验下井员工是否掌握下井作业的必备专业知识，另一方面也能巩固日常工作的安全知识和规章制度。三者集成应用，达到规范工作流程，加强员工安全防范意识，提高企业安全管理水平的目的。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明实施例所述的井下人员定位系统的结构框图；

图2为本发明实施例所述的指纹验证架构的结构框图；

图3为本发明实施例所述的指纹考勤系统的硬件系统架构框图；

图4为本发明实施例所述的安全答题系统的拓扑架构框图；

图5为本发明实施例所述的答题流程图；

图6为本发明实施例所述的安全答题系统的触摸屏答题界面示意图；

图7为本发明实施例所述的下井答题与指纹考勤的集成流程图；

图8至图15为本发明实施例所述的手机答题界面示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

一种井下作业安全保障与考勤平台，包括指纹考勤系统、井下人员定位系统和安全答题系统，指纹考勤系统、井下人员定位系统和安全答题系统互相通信连接；

安全答题系统连接上指纹考勤系统中指纹验证服务器的Socket，并一直保持连接；

员工在安全答题系统的答题机上按下指纹，安全答题系统捕获指纹数据，并使用与指纹验证服务器一直保持连接的Socket进行数据发送；

指纹验证服务器收到指纹数据，进行指纹匹配判断操作，并将匹配到的员工信息返回给安全答题系统；

安全答题系统根据返回的员工信息调出相应的题库给员工，当员工在安全答题系统的答题机上答题正确时，该员工才能通过指纹和井下人员定位系统中的定位卡通过下井闸机；

员工通过下井闸机后，通过井下人员定位系统对员工进行实时定位。

优选的，员工信息，包括员工编号或员工姓名。

优选的，井下人员定位系统，包括实时监测单元、人员当前位置查找单元和安全管理单元；

实时监测单元：对井下人员的分布情况以及分布区域进行实时监测，实时监测全矿井井下人员总数，实时监测重点区域人员总数，并根据井下实际情况绘制井下巷道和采区图，该井下巷道和采区图随着井下人员的移动显示的各区域人数实时更新；

人员当前位置查找单元：通过员工信息，实时显示相应员工的当前所在位置区域；

安全管理单元：对井下井下安全管理。

优选的，安全管理单元，包括区域安全管理模块、禁入区告警模块、工作超时或欠时告警模块、行进轨迹异常告警模块和呼救模块；

区域安全管理模块：对某个区域的人员数量进行限制，如果超员则告警；

禁入区告警模块：当员工进入禁区时，则告警，并提示管理人员采取相应措施；

工作超时或欠时告警模块：当员工在井下停留超出规定时间或没有达到规定时间时，告警并记录；

行进轨迹异常告警模块：当员工未按规定的行进路线行走，或者在规定的时间未到达规定的地点，则告警并给予相应员工提示；

呼救模块：当员工在井下发生突发情况时，通过员工身上佩戴的定位卡进行呼救。

优选的，安全答题系统与定位卡采用UDP协议进行数据交互，定位卡只做发送数据操作，不接收数据；

定位卡与安全答题系统数据通讯具体如下：

配置好定位卡连接安全答题系统UDP的端口和IP地址；

当员工进行刷定位卡的时候，定位卡会使用UDP协议并指定UDP端口发送此员工的编号至安全答题系统；

安全答题系统接收到定位卡发送的员工编号时，保存员工编号至设定的有效的时间；

员工开始下井时，当安全答题系统接收到定位卡发送的员工编号时，自动检测此员工当天是否已完成答题，如果没有完成，则不允许该员工下井。

优选的，设定的有效的时间为8个小时。

下文结合铜陵东瓜山铜矿井的应用对本发明技术方案进行具体说明：

（一）、井下人员定位系统：

1、系统的组成：

系统主要由监控主机、服务器、客户端电脑、识别主站、环网交换机、人员标识卡、监控软件、显示单元等组成。系统的容量：识别主（子）站数量303台，识别卡3120张。

系统采用双机备份，确保了整个系统的稳定性与可靠性。

2、系统架构：

系统应具有极大的灵活性，井下读卡分站有多种组网方式，可以根据实际情况和需要，选择不同的组网方式，构建成不同的系统架构，从而满足不同规模用户的要求。冬瓜山矿采用井下以太网环网形式，读卡分站采用CAN总线方式，系统结构图如图1所示：

3、系统的工作原理：

冬瓜山铜矿人员定位系统：一种集无线数据传输、信息采集与网络传输、自动控制等技术为一体的动态目标监控定位系统。该系统可以实时观察动态目标的移动情况、查询目标的历史数据、确定动态目标的当前位置等，有利于加强矿山管理层对井下人员的管理。

基站：移动通信系统中，连接固定部分与无线部分，并通过空中的无线传输与移动台相连的设备。

人员标识卡即定位卡：是一种允许在瓦斯、煤尘爆炸危险环境中使用的本质安全型标识卡，具有双向通信功能，可以实现井下人员身份识别、定位，且在发生危险时能够向地面计算机管理系统发出求救信号。

根据需要在井下区域和巷道中每隔两百米以内放置一个定位分站，为下井的人员佩带一块人员标识卡，当下井人员进入井下基站的信号覆盖范围以后，基站就可以感应到人员标识卡的信号，并上传到服务器，经过软件处理，得出各具体的实时信息（如：姓名，位置以及人员的运动轨迹等），井上人员可随时了解井下人员的状态，实现井下人员定位。

4、系统的功能：

1）、定位功能：

（1）、实时监测：

对井下人员的分布情况分区域实时监测。实时监测全矿井井下人员总数，实时监测重点区域人员总数。根据冬瓜山铜矿实际情况绘制井下巷道、采区图，该图是动态的，随着井下人员的移动，该图显示的各区域人数会随时更新。在该图上用鼠标点击，可以显示某个选定区域的人员名单；进一步点击还可以显示某个选定人员下井后的行踪。

（2）、查找人员当前位置：

输入任意人员的姓名或编号，可以立即以图形方式或表格方式显示此人当前所在位置区域；也可以同时输入多个人员，以文字方式显示这些人各自在井下的当前位置，在井下巷道图上实时动态地显示他们的行踪。

2）、考勤功能：

能够准确统计矿工入井、升井时间，并可按班次、按部门生成日考勤、月考勤统计报表。

3）、安全管理功能：

（1）、区域安全管理：

对某个区域的人员数量进行限制，如果超员则告警。

（2）、矿工进入禁入区告警：

当矿工进入禁区时，系统会告警，提示管理人员采取相应措施。

（3）、工作超时、欠时告警：

当矿工在井下停留超出规定时间或没有做够规定时间，系统将告警并记录。

（4）、行进轨迹异常告警：

当特种人员未按规定的行进路线行走，或者在规定的时间未到达规定的地点，系统将告警并给予提示。

（5）、呼救功能：

下井人员在井下发生突发情况时，只需长按人员标识卡的红色按钮（5秒）即可发出求救信息，地面监控室的动态显示界面会立即弹出红色报警信号。

（二）、指纹考勤系统：

1、系统功能：

通过指纹考勤系统实现冬瓜山铜矿考勤以及下井人员身份的真实、有效管理，从而让管理部门通过真实的出勤数据对矿内人员福利性就餐、洗衣、洗澡、津贴等待遇的享受权利进行有据监管。具体功能包括考勤管理和下井人员追踪管理。

1）、指纹验证架构如图2所示，

2）、硬件系统架构如图3所示，

硬件系统由指纹验证服务器、中心数据库服务器（可与验证服务器复用）、指纹采集仪、指纹识别考勤机、网络设备等硬件组成。网络部分采用双链路，验证服务器采用交错验证，数据库服务器采用备份同步，通过这些措施来保证整个管理系统的不间断可靠运行。

2、指纹考勤系统的组成：

1）、下井指纹考勤系统：

用于所有井下作业人员（必须有井下“安全作业证”）的上下井考勤与安全管理。其中，包括本矿人员和外协单位人员的指纹考勤。

（1）、本矿下井指纹考勤：用于本矿下井人员的上下井考勤与安全管理；

（2）、外协单位下井指纹考勤：用于外协单位下井人员的上下井考勤与安全管理；

2）、地表指纹考勤系统：

用于所有本矿职工的上下班考勤。

3）、服务器的布置：

信息网络中心安装2台指纹信息数据库服务器（一主一备，可与验证服务器复用）信息网络中心安装10台指纹信息验证服务器（每台验证服务器对应5~8台指纹机）网络。

4）、软件系统设计架构：

软件系统组成：操作系统：采用WINDOWS2008SERVER。

数据库：采用MSSQLSERVER2008作为数据存储。

验证服务程序：负责指纹机设备和数据库之间的通讯，并完成指纹信息的对比验证。

用户与设备管理控制台：负责用户资料与指纹信息采集、考勤机远程设置。

考勤管理程序：人员及排班、出勤统计管理。

下井人员安全追踪管理程序：实时了解当前井下人员的数量、身份。

（三）下井答题系统：

1、系统架构如图4所示，

2、系统功能：

1）、规章制度查询：

用户可查询规章制度，无需进行指纹验证直接进入查询，根据分类查看相关分类下的制度文档。

2）、下井答题：

下井人员必须在F1处答题正确，前往F2再次进行指纹验证下井。

3）、考勤时效机制：

一次答题8小时内有效，即井下员工在答题正确后，8小时内到F2可通过验证通过后下井工作；超过8小时，员工需在F1处重新答题完成验证方可下井。答题流程，如图5所示：

4）、安全学习考试：

功能介绍员工在任何时间段都可通过该功能进行题库练习、模拟考试（管理员可批量导入、删除、编辑）。

5）、违章查询：

功能介绍查询员工违章信息,违章答题完成情况。

6）、违章答题：

功能介绍员工如果有违章记录，且未完成当日违章答题，“违章答题”按钮为白色，“下井答题”按钮此时为灰色，必须完成当日违章答题后，方可进入下井答题。

（四）下井答题与指纹考勤的集成：

1、触摸屏技术：如图6所示。

1）、流程：

员工在答题终端（设在各单位派班室）验证指纹，终端显示安全考题，完成答题且正确后，到井口指纹考勤机再次验证指纹，确认后通过闸机；如图7所示；

2）、系统组成：

系统由后台管理电脑、答题终端、考勤机、闸道组成，开发后台管理软件，答题终端，考勤机为F2，已经和闸道连接，F2验证指纹为后台验证，目前可以实现F2验证通过开闸；

3）、后台管理程序：

原有标准考勤系统（ZKTime5.0），添加新界面，实现管理员管理题库，录入、删除、编辑考题；

4）、题库分类：

题库数据库管理暂分为地表、井下2大类，以单位对应相关的题库，人员对应单位。答题者先进行指纹验证，确认身份后进入答题界面，答题完成后，待判断答案正确后，将此人答题正确的状态存储于公共表内，答题通过此人将处于放行状态。答题者正确答题后，到F2考勤机器上进行考勤，后台验证服务程序收到指纹验证申请，先到公共表内进行查询，如果有此人当天的答题记录，则正常进行指纹验证，验证通过开闸放行，如果没有此人当天的答题记录，则放弃此次指纹验证申请，不予处理。

2、手机答题：

作为安全答题的补充，开发了一套手机答题系统，实现：每日答题、违章答题、安全培训考试、安全规章查询等。手机答题界面如图8至图15所示。

（五）人员定位与指纹考勤的集成：

1、硬件方案：

在控制逻辑上，限定每张人员标识卡在8小时内仅能成功验证一次。本方案简单，便于实现。在井口闸机内设立一人员定位读卡器，对读卡器进行判断逻辑进行修改，设定每张人员定位标识卡在8小时内仅能被成功验证一次，这样就能保证标识卡不会被冒用。

2、软件系统集成：

指纹考勤、下井答题和人员定位进行软件集成，实现三者“与”的逻辑关系——其中一项不满足便下不了井！其系统架构如下：

1）、系统主要分为答题客户端、答题后台管理端、下井指纹验证服务器和人员定位卡验证服务器；

2）、系统是采用Java、C#（WindowsForm）开发语言，数据库采用：SQLServer2008,服务器部署环境：WindowServer2008或以上；

3）、答题系统与指纹验证系统数据通信，是使用成熟稳定的Socket的技术进行数据交换，通讯具体基本流程如下：

（1）、答题系统连接上指纹验证服务器的Socket，并一直保持连接。

（2）、员工在答题机上按下指纹，答题系统捕获指纹数据，并使用与指纹验证服务器一直保持连接的Socket进行数据发送。

（3）、指纹验证服务器收到指纹数据，进行指纹匹配判断操作，并将匹配到的员工信息返回给答题系统，员工信息包括：员工编号、员工姓名

4）、答题系统控制下井闸机，是答题系统与指纹验证服务器共同协商一个协议，当此协议达到可下井的状态时（即当天答题成功），即可按下指纹并刷定位卡进行下井。

5）、答题系统与定位卡是采用UDP协议进行数据交互，定位卡一方只做发送数据操作，没有接受数据的功能，即只是单向的发送数据。通讯基本流程如下：

（1）、定位卡硬件配置，需配置好连接答题系统UDP的端口和IP地址

（2）、答题系统配置供以外部连接的UDP端口以及IP地址，IP地址一般默认采用所部署服务器的IP地址。

（3）、当员工进行刷定位卡的时候，定位卡会使用UDP协议并指定UDP端口向外发送此员工的编号。

（4）、答题系统接受到定位卡发送的员工编号时，会进行保存直到有效的时间，此有效时间可进行人工手动配置。

6）、答题系统、定位卡与指纹系统的完整的交互流程如下：

（1）、员工开始进行答题，答题成功后，答题系统将保存此员工今天答题的状态。

（2）、员工开始下井，当答题系统接受到定位卡发送的员工编号时，系统会自动检测此员工当天是否已完成答题，如果没有完成，则系统将不允许进行下井，即不会向与指纹验证服务器协商的协议中记录一条可下井的状态。

Socket作为BSDUNIX的进程通信机制用于描述IP地址和端口，是一个通信链的句柄，可以用来实现不同虚拟机或不同计算机之间的通信。在Internet上的主机一般运行了多个服务软件，同时提供几种服务。每种服务都打开一个Socket，并绑定到一个端口上，不同的端口对应于不同的服务。

综上所述，本发明具有以下效果：

通过下井指纹考勤、安全答题、人员定位系统三者的系统集成，可以实现下井人员入井与升井、人员定位、人员井下工作时间、区域逗留时间等管理功能，从而提升矿山安全管理水平；

杜绝了工区小机关、后勤及维修等辅助人员弄虚作假，扰乱工作秩序、骗取井下津贴的不正行为；

保证了每名井下工人，每天下井前均答对一道安全题，更新了安全教育的模式，也保障了安全教育的效果；

保证了下井人员信息的完整、有效，并具有可追溯性；

确保了下井人员下井必然携带人员定位卡，使井下人员定位系统得以有效地运行，也更有利于对井下人员全过程的实时管控；

建立了一个安全管理全新的平台（在触摸屏上进行安全学习、答题、违章教育和安全法规的查询等），创新了安全教育与安全管理的模式。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种井下作业安全保障与考勤平台，其特征在于，包括指纹考勤系统、井下人员定位系统和安全答题系统，所述指纹考勤系统、井下人员定位系统和安全答题系统互相通信连接；

安全答题系统连接上指纹考勤系统中指纹验证服务器的Socket，并一直保持连接；

员工在安全答题系统的答题机上按下指纹，安全答题系统捕获指纹数据，并使用与指纹验证服务器一直保持连接的Socket进行数据发送；

指纹验证服务器收到指纹数据，进行指纹匹配判断操作，并将匹配到的员工信息返回给安全答题系统；

安全答题系统根据返回的员工信息调出相应的题库给员工，当员工在安全答题系统的答题机上答题正确时，该员工才能通过指纹和井下人员定位系统中的定位卡通过下井闸机；

员工通过下井闸机后，通过井下人员定位系统对员工进行实时定位。

2.根据权利要求1所述的井下作业安全保障与考勤平台，其特征在于，所述员工信息，包括员工编号或员工姓名。

3.根据权利要求1或2所述的井下作业安全保障与考勤平台，其特征在于，所述井下人员定位系统，包括实时监测单元、人员当前位置查找单元和安全管理单元；

所述实时监测单元：对井下人员的分布情况以及分布区域进行实时监测，实时监测全矿井井下人员总数，实时监测重点区域人员总数，并根据井下实际情况绘制井下巷道和采区图，该井下巷道和采区图随着井下人员的移动显示的各区域人数实时更新；

所述人员当前位置查找单元：通过员工信息，实时显示相应员工的当前所在位置区域；

所述安全管理单元：对井下井下安全管理。

4.根据权利要求3所述的井下作业安全保障与考勤平台，其特征在于，所述安全管理单元，包括区域安全管理模块、禁入区告警模块、工作超时或欠时告警模块、行进轨迹异常告警模块和呼救模块；

所述区域安全管理模块：对某个区域的人员数量进行限制，如果超员则告警；

所述禁入区告警模块：当员工进入禁区时，则告警，并提示管理人员采取相应措施；

所述工作超时或欠时告警模块：当员工在井下停留超出规定时间或没有达到规定时间时，告警并记录；

所述行进轨迹异常告警模块：当员工未按规定的行进路线行走，或者在规定的时间未到达规定的地点，则告警并给予相应员工提示；

所述呼救模块：当员工在井下发生突发情况时，通过员工身上佩戴的定位卡进行呼救。

5.根据权利要求1或2所述的井下作业安全保障与考勤平台，其特征在于，所述安全答题系统与定位卡采用UDP协议进行数据交互，定位卡只做发送数据操作，不接收数据；

定位卡与安全答题系统数据通讯具体如下：

配置好定位卡连接安全答题系统UDP的端口和IP地址；

当员工进行刷定位卡的时候，定位卡会使用UDP协议并指定UDP端口发送此员工的编号至安全答题系统；

安全答题系统接收到定位卡发送的员工编号时，保存员工编号至设定的有效的时间；

员工开始下井时，当安全答题系统接收到定位卡发送的员工编号时，自动检测此员工当天是否已完成答题，如果没有完成，则不允许该员工下井。

6.根据权利要求5所述的井下作业安全保障与考勤平台，其特征在于，所述设定的有效的时间为8个小时。