礦山井下人員定位及井下工作環(huán)境監(jiān)控方案 
      
　　總體考慮：

　　以盡可能低的成本，先有效可靠地實現(xiàn)井下人員定位和工作環(huán)境監(jiān)控的基本功能，在此基礎上再進一步以改進和增加系統(tǒng)的功能。因而，本方案將盡可能利用井下現(xiàn)有的通信設施和條件。另外，為了減少讀寫定位基站的使用數(shù)量以降低成本，人員定位采用了分區(qū)段考勤定位的方式（這也是目前煤礦井下人員定位普遍采用的方式）當然也可采用全信號覆蓋的精確定位方式（需要更多的讀寫器基站）。

　　系統(tǒng)的總體方案和功能：

　　根據(jù)井下的具體情況，將井下分為若干個區(qū)段，每個區(qū)段兩端皆設有一個讀寫器基站，每一個基站通過現(xiàn)有井下通信電纜和礦山通信系統(tǒng)與監(jiān)控中心相連，在沒有鋪設通信電纜的地方，使用無線中繼的方式與井下通信系統(tǒng)相連；讀寫器基站對每一個經(jīng)過或停留在其信號覆蓋區(qū)內(nèi)的的無線身份卡進行讀寫，并通過無線的方式對附近幾百米范圍內(nèi)的瓦斯，溫度，濕度，風速等傳感器進行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時通過無線的方式指揮報警喇叭，廣播傳達來自監(jiān)控中心的報警和呼叫（參見附圖）：
無線身份卡：使用一節(jié)一次性5# 鋰電池驅(qū)動（煤礦井下需要使用防暴電池）電池壽命可達兩年以上。每一個無線身份卡可以有不同的封裝外型，例如別在腰帶上的BB機式，非煤礦礦山還可考慮安裝在頭盔上，無線身份卡上還可安裝一個報警按鈕，緊急情況時，工作人員可按按鈕報警，報警信號將通過讀寫器基站傳往管理控制中心；傳感器：傳感器也使用電池驅(qū)動（非金屬礦可使用1 -2 節(jié) 一次性5#鋰電池），除了每隔一定時間，例如5秒或10秒向讀寫器基站發(fā)送數(shù)據(jù)信號外，當傳感器測量的值，超過預先設定的限值時，傳感器將立即向讀寫器連續(xù)發(fā)送預警或正式報警信號；讀寫器：讀寫器通過井下供電系統(tǒng)取電，讀寫器定時（例如每隔30秒鐘）將所采集到的無線身份卡號，（還可包括用于進一步精確定位所需的信號強度值）以及傳感器的編號及物理量信息，打包傳往監(jiān)控中心，或采用由控制中心輪巡的方式來讀取。通過發(fā)送數(shù)據(jù)包的讀寫器基站的編號和傳感器的編號，我們就能確定礦工的位置，以及不同位置，不同時間的瓦斯?jié)舛?，溫度，濕度等信息。讀寫器一接收到來自礦工或傳感器的報警信號，將立即轉(zhuǎn)發(fā)給監(jiān)控中心。

　　原則上，現(xiàn)有井下的通信系統(tǒng)可以不變，我們所提供的人員定位和環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，只不過通過現(xiàn)有的井下通信系統(tǒng)，向礦井管理監(jiān)控中心定時提供了人員的位置信息，和井下不同位置的工作環(huán)境條件信息而已。

　　關鍵技術問題：

　　1．讀寫距離

　　按照2007年國家頒布的煤礦井下人員定位系統(tǒng)的最新規(guī)定：要求能將以5米/秒速度，同時經(jīng)過一個讀寫器基站的80個礦工的無線身份卡號，完全記錄下來。這就是說，讀寫器必須要在80個礦工經(jīng)過其信號覆蓋區(qū)域的有限時間內(nèi)，完成所有電子標簽ID號的采集任務。因而，讀寫器的讀取速度必須要快，同時讀寫器基站的信號覆蓋范圍（與電子標簽的通信距離）要遠，讀寫可靠性要高（減少讀寫器讀寫出錯時，重新讀寫的次數(shù)）并能很好地解決信號碰撞問題。

　　2．電池壽命

　　由于無源電子標簽系統(tǒng)只能使用方向性要求極高的近距離讀寫方式，顯然不適用于這種應用場合，而有源電子標簽，涉及到電池的使用壽命問題和卡的價格成本問題，如果使用可充電電池（注意在存在瓦斯爆炸風險的煤礦中，對所使用的電池的種類還有一定的要求），則無疑將增加無線身份卡的生產(chǎn)成本和維護使用成本，如果使用一次性電池，則對卡的平均功耗有較高的要求，這就要求無線身份卡實際工作時間越少越好，這也就增加了滿足前述要求的難度。成都西谷曙光數(shù)字技術有限公司利用自身的技術優(yōu)勢和專利節(jié)電技術，不僅能夠完全滿足以上讀寫速度的要求，而且能夠做到使用一節(jié)一次性5號鋰電池，可以3年不更換（相關規(guī)定為兩年），這就大大降低了整個系統(tǒng)的安裝成本和運營成本，并方便了使用。

　　3．礦工行走方向判別

　　由于國家在井下人員定位管理系統(tǒng)的規(guī)定中，表述的是分區(qū)段定位的方式，即采用記錄進出某個特定區(qū)域的井下工作人員的辦法，來確定哪些人員某個時刻在某個區(qū)域內(nèi)的定位方法，因而，這就要求讀寫器基站能夠判別井下工作人員經(jīng)過基站時的行走方向。使用我公司自己研制生產(chǎn)的袖珍定向天線，可以很容易解決這個問題。

　　一些具體細節(jié)：

　　1．  讀寫器基站的具體布置，應參照國家2007年相關文件中的規(guī)定來執(zhí)行。

　　2．  在有通信線攬的地方，讀寫器基站直接通過線纜與系統(tǒng)計算機相連接，在個別沒有通信線纜的地方，可以利用基站讀寫器的無線中繼功能，來與井下通信系統(tǒng)相連接。我們的讀寫器基站都具有RS232接口或RS485接口，或者可以通過RS232/RS485 轉(zhuǎn)以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換接器，與以太網(wǎng)相連接。

　　3．  我們讀寫器與無線身份卡電子標簽在井下的可靠通信距離為100 - 150米左右，視井下的具體情況而定，在實際應用時，當無線身份卡采用某些遮擋較強的防暴封裝時，不低于80米，采用袖珍定向天線（便于判別礦工經(jīng)過基站時的行走方向），通信距離大于150 米。這樣一個讀寫器可以覆蓋150 – 200米的通信距離；在可視情況下，讀寫器與傳感器之間的通信距離大于500米；讀寫器與讀寫器之間的通信距離大于1000米。

　　4．  由于采用了我們獨有的節(jié)電專利技術，無線身份卡的電池使用壽命可達三年以上，這一點已經(jīng)在我們高速公路上的項目得到證實。

　　5．  無線身份卡上有一個報警按鈕，身份卡平常處于周期性工作狀態(tài)；在緊急情況下，礦工也可通過連續(xù)按壓按鈕發(fā)送報警信息。

　　6．  需要說明的是：我們向客戶提供的僅僅是通信模塊和讀寫器基站，和相應的人員定位以及傳感器數(shù)據(jù)采集軟件，以及與此模塊相關的功能保證，我們只保證我們的產(chǎn)品能夠按照客戶預先提出的人員位置信息采集，和傳感器數(shù)據(jù)采集方式工作，并不負責整個系統(tǒng)的集成，系統(tǒng)安裝和系統(tǒng)維護，模塊的防爆封裝以及申請本安認證等工作，都是由用戶自己來承擔的。在我們產(chǎn)品的價格中，只包括了對客戶通過電話，以及在本公司所在地進行的技術培訓服務（但不包括前往用戶所在地進行的現(xiàn)場技術支持的服務）。

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