CN203335132U - 一种矿山人员精确定位实时管理系统 - Google Patents

一种矿山人员精确定位实时管理系统 Download PDF

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王存虎
张才俊
李鹏
张文军
陈云侠
张孔
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西安航标机电科技发展有限公司
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Abstract

本实用新型涉及矿山井下管理领域,尤其涉及一种矿山人员精确定位实时管理系统。其包括地面部分和井下部分。地面部分包括:监控主机、备用主机、服务器、打印机及大屏幕显示,其主要作用是对井下人员信息进行实时监管;井下设备部分包括:人员定位分站,对井下人员与地面部分的信息的中继传输;人员标识卡,对井下人员实时精确定位及与地面部分双向语音通讯。本实用新型可以对矿山井下人员及车辆进行精确定位实时管理,且有报警及辅助逃生等功能,还可以对井下员工进行考勤管理,实现全双工语音通讯功能并将其与人员精确定位、考勤管理双系统合二为一。

Description

ー种矿山人员精确定位实时管理系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及矿山井下管理领域,尤其涉及ー种矿山人员精确定位实时管理系统。
背景技术
[0002] 在我国采煤机械化程度不高,不到50%,并且矿エ队伍大部分文化水平较低,接受的专业培训十分有限,使得在煤矿井下安装一套完善的通信监控系统变得尤为重要。最近几年,由于煤矿井下安全事故的频繁发生,引起了社会的广大关注,国家和许多公司都加大了对煤矿监控系统的投入。而作为监控系统重要组成部分的定位系统也取得了快速的发展。随着国家科学技术的进步和国家对煤炭安全生产的高度重视,许多科研単位和生产厂家研制出了自己的功能完善的煤矿井下监控系统。
[0003] 目前国内当前常用的定位系统产品主要基于射频技术(Radio FrequencyIdentification, RFID,俗称电子标签),目前所使用的井下人员车辆定位系统存在着功能単一、组网能力差、通信距离短、无法实现多个快速移动目标的实时可靠监测的缺点。且大都是人员考勤定位等门禁考勤型人员管理系统。门禁型系统只能记录人员经过信息,实现简单考勤功能,无法实现人员实时跟踪和精确定位。
实用新型内容
[0004](一)要解决的技术问题
[0005] 本实用新型主要解决的技术问题是克服井下人员车辆定位系统的功能単一、组网能力差、通信距离短、定位精度低、无法实现多个快速移动目标的实时可靠监测等缺点。
[0006] (ニ)技术方案
[0007] 为了解决上述技术问题,本实用新型提供了ー种矿山人员定位及实时管理系统,其包括地面部分和井下设备部分。
[0008] 其中,地面部分包括监控主机和服务器,其主要作用是对井下人员信息进行实时监管;井下设备部分包括:人员定位分站,对井下人员与地面部分的信息的中继传输;人员标识卡,对井下人员实时精确定位及与地面监控管理人员双向语音通讯。
[0009] 其中,所述人员定位分站分别连接监控主机和人员标识卡。
[0010] 其中,系统还包括UPS电源,用做停电时的备用电源。
[0011] 其中,系统还包括网络终端,用于系统的远程管理。
[0012] 其中,地面部分还包括防雷设备,防止系统被雷击。
[0013] 其中,监控主机有矿用人员管理系统管理软件,对井下人员信息自动化管理。
[0014] 其中,人员定位分站还包括系统电源保护电路和/或备用电池。
[0015] 其中,人员定位分站还包括备用电池保护电路。
[0016] 其中,人员标识卡上有锂电池充放电保护电路。
[0017] 其中,人员标识卡上带有报警按钮。[0018](三)有益效果
[0019] 本实用新型的上述技术方案具有如下优点:可以对井下人员及车辆进行精确定位实时管理,且有报警及辅助逃生等功能,还可以对井下员エ进行考勤管理,实现全双エ语音通讯功能并将其与人员精确定位、考勤管理双系统合ニ为一。
附图说明
[0020] 图1是本实用新型的系统结构图。
具体实施方式
[0021] 下面结合附图和实施例对本实用新型的具体实施方式作进ー步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型,但不用来限制本实用新型的范围。
[0022] 本实用新型是集高精度无线定位技术、无线互感器网络技木、以太网组网技术、无线语音通讯技术、计算机科学技木、软件组态技术等融合为一体,为矿井、矿山隧道等场所的目标(人、车、物)在不同状态(移动、静止)进行实时精确定位、跟踪监控和考勤管理。其显著特点是可实现井下各种巷道条件下的信号“全覆盖”,实现对井下人员、车辆、设备等目标的“全程的、实时的、连续的、精确的定位跟踪”,同时实现对井下人员的“实时双向无线语音通讯”。随时清楚掌握每个人员在井下的位置及活动轨迹。
[0023] 本实用新型ー种矿山人员精确定位实时管理系统,如附图所示,由地面设备和井下设备两部分组成:
[0024] 地面部分包括监控主机、备用主机、服务器、打印机及大屏幕显示,其中监控计算机(含矿用人员管理系统管理软件)及数据库,实现对信息的自动化管理目标,在计算机屏幕上直观动态显示井下人员的分布情况,使管理层一目了然。
[0025] 其中,监控主机有矿用人员管理系统管理软件,对井下人员信息自动化管理。
[0026] 其中,地面部分还可以有UPS电源,用做停电时的备用电源。
[0027] 其中,地面部分还可以有网络终端,网上实现对人员的考勤作业、统计及监测管理,用于系统的远程管理。
[0028] 其中,地面部分还可以有防雷设备,防止系统被雷击。
[0029] 其中,地面部分还可以有打印机,主要用来打印机人员监测及安全管理报表。
[0030] 井下设备主要包括人员定位分站,对井下人员与地面部分的信息的中继传输;人员标识卡,永远井下人员实时定位及与地面部分双向通讯。
[0031] 其中,人员定位分站包括高端CPU、内存、FLASH、高性能2.4G无线模块、以太网控制芯片、以太网光电转换模块和系统电源。
[0032] 其中,系统电源采用本安电源。
[0033] 其中,人员定位分站还可以包括系统电源保护电路和/或备用电池。
[0034] 其中,人员定位分站还可以包括备用电池保护电路。
[0035] 其中,系统中的人员定位分站为矿用本质安全型,用来接收人员标识卡和的无线数字编码射频信号,将其解调还原成数字编码,并将数字编码和接收起始时间存储在数据库中,根据地面主机发出的巡检命令,将所存数据通过传输电缆送入地面主机。
[0036] 其中,人员定位分站有逻辑判断、数据处理功能和存储功能。[0037] 当人员定位分站与地面主机脱机吋,能独立工作,井能实现全部原有功能。恢复正常后,能将存储的数据补充传送到主机。各人员定位分站之间能互相通讯。
[0038] 其中,人员定位分站具有初始化參数掉电保护功能。
[0039] 人员定位分站能显示人员定位分站的工作状态、人员定位分站的自诊断工作状态。所有故障报警以闪烁方式显示。组网灵活、安装维修方便。
[0040] 人员定位分站是环形以太网中的主要节点,主要完成巷道内的无线信号全覆盖和实现网络设备之间无线连接。实现网络的自组织、拓扑构成、中继与路由、无线通讯、与有线互联网互连等功能;人员定位分站之间通过以太网链路相连以自组织方式形成骨干传输网络,在骨干网络传输损坏情况下可通过无线传输,以保证系统数据的可靠传输;采用2路10M/100M自适应多模光纤太网接ロ,1路现井下光纤环形以太网的组建,1路实现与支巷道定位节点的网络组建;采用高性能2.4G无线模块,作为井下无线组网、无线通讯和精确定位同时使用;具有无线组网功能,实现在井下主巷道或支巷道内定位分站之间的无线网络组建,作为备用网络使用;可对其他定位分站和人员标识卡的基本信息进行管理;可完成数据传输、处理、转发和存储;预留接ロ种类丰富,1路隔离TTL串口和1路隔离232串ロ、6个隔离10为备用接ロ,丰富的预留接ロ可方便接入不同通讯类型的第三方设备。
[0041] 其中,人员标识卡为本质安全型的有源设备,采用嵌入式计算机系统构建,包括CPU、内存、FLASH、2.4G无线模块、语音编解码芯片、供电电源和电池充电接ロ。
[0042] 其中,人员标识卡上还有锂电池充放电保护电路。
[0043] 其中,标识卡上帯有报警按钮。
[0044] 其中,人员标识卡有以下功能:
[0045] 采用微型封装,可方便地安装;持卡人员相关信息存储,将持卡人的姓名、年龄、エ作班组、エ龄等信心存储在人员标识卡中;周期发射代表身份特征的无线射频数字编码信号;与定位分站配合完成对人员标识卡的精确定位;紧急情况报警,在紧急情况下可按下人员标识卡上的报警按键,人员标识卡通过无线将报警信息传送给就近的定位分站,定位分站进行转发到监控室,监控室人员可通过语音通话及时了解井下紧急情况;无线语音通话,可以按下通话请求键主动邀请与监控室通话,可按接受通话按键与监控室通话。
[0046] 其中,人员标识卡采用低功耗、半休眠状态工作,有多个工作频道;本身具有抗干扰能力,对人无伤害的优良特性,其通信协议保证了标识卡无遗漏现象。扩展性能强,能兼容有线无线多个网络,自身带有AES和CRC机制,系统保密性能好。
[0047] 本实用新型提供了ー种矿山人员精确定位实时管理系统,该系统具有监测功能和管理功能。
[0048] 其中,监测功能包括:
[0049] 读卡分站与地面中心站失去联系时,仍能独立工作,自动存储人员监测数据;
[0050] 系统应能够实时监测携卡人员出/入井下的时刻、出/入重点区域的时刻、出/入限制限制区域时刻;
[0051] 系统能够识别出携卡人员出/入巷道分支方向,并显示行走路线轨迹;
[0052] 系统能识别大于20m/s运动物体,对于井下乘坐电机车的携卡人员和需要进行定位的矿车可实现准确识别并精确定位;
[0053] 画面响应时间:调出整幅画面的响应时间不大于1 S ;[0054] 系统产品为坑道壁挂式。
[0055] 远距离识别功能,识别距离0〜300米可调,定位精度为± 1.5米。采用跳扩频防碰撞射频技术,可同时监测200个以上目标。灵活的信息采集方式,及时发现安全隐患并报警。上位机系统自动生成最佳撤离路线,并有闪光箭头指示撤离方向。信号穿透力強、安全保密性能高,对人体无电磁污染。标识卡低功耗设计,使用エ业级可充电锂离子电池可连续使用72小时以上。标识卡携帯方便、操作简单,能够适用各种复杂井下条件的矿井。以专业软件为系统图形处理平台,能图形化动态显示人员、机车、设备的位置信息和轨迹信息。
[0056] 其中,管理功能包括:
[0057] 系统设备运行管理:系统设备包括固定定位分站、人员标识卡,系统可以实时监测系统设备通讯状态及工作状況,对出现故障的系统设备进行记录并报警;
[0058] 人员信息和考勤管理:人员基本信息的维护及出勤情况查询统计,并生成报表;
[0059] 实时精确定位功能:在画面上实时跟踪人员、车辆及其它设备的位置,并能画出其活动轨迹,或进行活动轨迹回放。
[0060] 语音广播呼叫功能:主控制室可以与指定的人员进行通话,也可以向指定人员进行语音广播;
[0061] 报警及紧急求救功能:对系统监测到的各种报警情况进行实时报警,一旦发生各类事故,上位机上立即能显示出事故地点的人员数量、人员信息,人员位置等信息,并保存各类报警信息ー语音、设备故障等信息。报警方式包括弹出信息框、画面闪烁、声音等方式,大大提高抢险效率和救护效果;
[0062] 按部门、地域、时间、分站、人员等分类查询、显示、打印等功能。
[0063] 为矿山井下管理人员提拱人员进出限制、考勤作业、监测监控等多方面的管理信息,一旦发生安全事故,通过该系统立刻可以知道该作业面工作人员信息,保证抢险救灾和安全救护工作的高效运作。
[0064] 井下人员定位管理系统性能。支持双向通讯、按钮声光报警功能,无论井下人员身处何方,利用系统的人员跟踪定位功能,实现准确获得其当前位置信息,人员身份信息,运动轨迹信息,各区域留驻时间级出入区域的方向。可在矿井设置以下目标位置识别监测点:矿井巷道的进出口、交叉道ロ、工作面、重要峒室、危险场合(如盲巷等)出入井口等
[0065] 在井下车辆和重要设备上安装标识卡,随时掌握它们在井下的位置和运行路线,从而对车辆设备进行合理调度,提高生产效率。实现无论井下车辆、设备在什么位置,利用系统的机车设备跟踪定位功能,都能准确获得其当前位置信息,车辆、设备信息,历史位置信息,运移轨迹信息,各地点停留时间。
[0066] 利用系统的井下人员考勤统计功能,能准确统计当前的、历史的井下人员的数量和具体准确位置,统计人员日下井时间和次数,月下井时间和次数,准确实现下井人员的エ作出勤和在岗考核。
[0067] 标识卡上带有报警按钮,当井下发生水、火等灾害时,人员可以通过标识卡第一时间通知地面监控中心,以便采取相关措施;标识卡上帯有求援按钮,当人员在井下需要帮助时,可以发送求援信号,地面控制中心通过系统及时通知附近人员按指示路线前往救援点提供帮助。具体的实现功能有:呼叫単独一个人员;成组呼叫;呼叫某个区域的人员;多个区域或全矿区呼叫;呼叫类型;水灾;火灾;救援;搜救工作;及时对丢失人员进行统计;查询事故现场附近的人员信息;查询相关人员的定位信息;快速确定人员的准确位置;应急方案;为指挥人员提供井下各区域人员的实时分布信息;通过紧急告警信号呼叫相关人员紧急撤离危险区域。
[0068] 发生紧急情况且系统通讯不能恢复时为指挥人员提供井下各区域人员的最近历史分布信息,帮助指挥人员制定应急方案。利用手持识别设备在井下帮助寻找失踪人员。
[0069] 跟踪安全监测人员在井下的运动轨迹,记录安全监测人员在各区域及各监测点的停留时间,从而保证安全监测工作的严格执行。
[0070] 利用系统的人员超时工作功能,对在井下工作超时规定时间的人员,进行统计,和相关的警示。在每ー班末,对当班人员进行清点,如发现有人员丢失则报警,以便值班人员核查。利用系统得超员人员报警功能,可实时对井下或重点区域的超员情况进行报警。在检修、报警或事故需撤离时,及时统计人员分布情况,及时发现丢失人员并采取相应措施。对在井下工作超时规定时间的人员,进行统计和相关的警示,从而有效地保证了劳动生产效益,降低了职业事故率。
[0071] 可应用户要求对各类实时信息与历史信息进行有效的统计分析、查询、产生报表、打印等。能够实现对上述矿井目标定位跟踪、人员寻呼、考勤统计、安全监测管理、系统运行管理等信息进行长期保存,并可方便地查询历史记录。
[0072] 利用系统的特殊区域管理功能,设置系统的特殊区域,对进入特殊区域的人员或车辆设备,进行统计,和相关的警示。在井下的ー些重要峒室、危险场所(如盲巷等)等禁止进入区域设置监测分站,当有非授权人员或车辆进入时,系统给出提示和警告,阻止人员、车辆进入,预防危险情况发生,同时系统将自动记录保存相关信息。
[0073] 实时监测并记录系统通讯及系统设备的工作状况,对系统异常做出告警,提示维护人员尽快恢复相关设备,以便系统更好的正常运行。
[0074] 对需要定期或不定期维护的设备进行统ー管理,对定位分站、及人员标识卡等设备进行监测,提示维护人员及时对系统设备进行维护。
[0075] 系统具有〈く〈く工程图进行矢量化和矢量图属性编辑功能,具有放大、缩小和移动功能,井能在矢量图上定位并显示人员的准确位置和基本信息如姓名、性别、年龄、単位、职务、通讯电话等。能对入井人员信息按照工作単位、职务、エ种等情况进行分类检索和报表打印输出。
[0076] 通过网络化可实现矿井目标定位安全管理信息的充分共享,为矿井各部门及上级各层领导及时提供实时监测信息与历史信息,为他们监瞀指挥决策提供重要依据。同时可以和省/市/集团煤矿管理网连接,实现全省/市/集団井下人员网络化管理。
[0077] 本实用新型具有全双エ语音通讯功能并将其与人员精确定位、考勤管理双系统合ニ为一,极大的減少了矿山井下建设费用。
[0078] 系统设计具有安全性、可扩容性、易维护性和易操作性,系统软件界面直观、友好。
[0079] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.ー种矿山人员精确定位实时管理系统,包括地面部分和井下设备部分;所述地面部分包括监控主机和服务器,其主要作用是对井下人员信息进行实时监管;所述井下设备部分包括:人员定位分站,对井下人员与地面部分的信息的中继传输;人员标识卡,对井下人员实时精确定位及与地面监控管理人员双向语音通讯;其中,所述人员定位分站分别连接监控主机和人员标识卡。
2.根据权利要求1所述的矿山人员精确定位实时管理系统,其特征在于,所述系统还包括UPS电源,用做停电时的备用电源。
3.根据权利要求1所述的矿山人员精确定位实时管理系统,其特征在于,所述系统还包括网络终端,用于系统的远程管理。
4.根据权利要求1所述的矿山人员精确定位实时管理系统,其特征在于,所述地面部分还包括防雷设备,防止系统被雷击。
5.根据权利要求1所述的矿山人员精确定位实时管理系统,其特征在于,所述监控主机有矿用人员管理系统管理软件,对井下人员信息自动化管理。
6.根据权利要求1所述的矿山人员精确定位实时管理系统,其特征在于,所述人员定位分站还包括系统电源保护电路和/或备用电池。
7.根据权利要求1所述的矿山人员精确定位实时管理系统,其特征在于,所述人员定位分站还包括备用电池保护电路。
8.根据权利要求1所述的矿山人员精确定位实时管理系统,其特征在于,所述人员标识卡上有锂电池充放电保护电路。
9.根据权利要求1所述的矿山人员精确定位实时管理系统,其特征在于,所述人员标识卡上帯有报警按钮。
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