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(shí)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(chǔ)上再進(jìn)一步以改進(jìn)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(shè)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(dāng)然也可采用全信號(hào)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(gè)區(qū)段，每個(gè)區(qū)段兩端皆設(shè)有一個(gè)讀寫器基站，每一個(gè)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(shè)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(duì)每一個(gè)經(jīng)過或停留在其信號(hào)覆蓋區(qū)內(nèi)的的無線身份卡進(jìn)行讀寫，并通過無線的方式對(duì)附近幾百米范圍內(nèi)的瓦斯，溫度，濕度，風(fēng)速等傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時(shí)通過無線的方式指揮報(bào)警喇叭，廣播傳達(dá)來自監(jiān)控中心的報(bào)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(dòng)（煤礦井下需要使用防暴電池）電池壽命可達(dá)兩年以上。每一個(gè)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(jī)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(gè)報(bào)警按鈕，緊急情況時(shí)，工作人員可按按鈕報(bào)警，報(bào)警信號(hào)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(dòng)（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(shí)間，例如5秒或10秒向讀寫器基站發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)外，當(dāng)傳感器測量的值，超過預(yù)先設(shè)定的限值時(shí)，傳感器將立即向讀寫器連續(xù)發(fā)送預(yù)警或正式報(bào)警信號(hào)；讀寫器：讀寫器通過井下供電系統(tǒng)取電，讀寫器定時(shí)（例如每隔30秒鐘）將所采集到的無線身份卡號(hào)，（還可包括用于進(jìn)一步精確定位所需的信號(hào)強(qiáng)度值）以及傳感器的編號(hào)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(hào)和傳感器的編號(hào)，我們就能確定礦工的位置，以及不同位置，不同時(shí)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(bào)警信號(hào)，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(shí)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(guān)鍵技術(shù)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(shí)經(jīng)過一個(gè)讀寫器基站的80個(gè)礦工的無線身份卡號(hào)，完全記錄下來。這就是說，讀寫器必須要在80個(gè)礦工經(jīng)過其信號(hào)覆蓋區(qū)域的有限時(shí)間內(nèi)，完成所有電子標(biāo)簽ID號(hào)的采集任務(wù)。因而，讀寫器的讀取速度必須要快，同時(shí)讀寫器基站的信號(hào)覆蓋范圍（與電子標(biāo)簽的通信距離）要遠(yuǎn)，讀寫可靠性要高（減少讀寫器讀寫出錯(cuò)時(shí)，重新讀寫的次數(shù)）并能很好地解決信號(hào)碰撞問題。

　　2．電池壽命

　　由于無源電子標(biāo)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(yīng)用場合，而有源電子標(biāo)簽，涉及到電池的使用壽命問題和卡的價(jià)格成本問題，如果使用可充電電池（注意在存在瓦斯爆炸風(fēng)險(xiǎn)的煤礦中，對(duì)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(hù)使用成本，如果使用一次性電池，則對(duì)卡的平均功耗有較高的要求，這就要求無線身份卡實(shí)際工作時(shí)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(shù)有限公司利用自身的技術(shù)優(yōu)勢和專利節(jié)電技術(shù)，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(hào)鋰電池，可以3年不更換（相關(guān)規(guī)定為兩年），這就大大降低了整個(gè)系統(tǒng)的安裝成本和運(yùn)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(jìn)出某個(gè)特定區(qū)域的井下工作人員的辦法，來確定哪些人員某個(gè)時(shí)刻在某個(gè)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(shí)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(gè)問題。

　　一些具體細(xì)節(jié)：

　　1．  讀寫器基站的具體布置，應(yīng)參照國家2007年相關(guān)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(jì)算機(jī)相連接，在個(gè)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(biāo)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(shí)際應(yīng)用時(shí)，當(dāng)無線身份卡采用某些遮擋較強(qiáng)的防暴封裝時(shí)，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(shí)的行走方向），通信距離大于150 米。這樣一個(gè)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(dú)有的節(jié)電專利技術(shù)，無線身份卡的電池使用壽命可達(dá)三年以上，這一點(diǎn)已經(jīng)在我們高速公路上的項(xiàng)目得到證實(shí)。

　　5．  無線身份卡上有一個(gè)報(bào)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(bào)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(yīng)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(guān)的功能保證，我們只保證我們的產(chǎn)品能夠按照客戶預(yù)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(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的集成，系統(tǒng)安裝和系統(tǒng)維護(hù)，模塊的防爆封裝以及申請(qǐng)本安認(rèn)證等工作，都是由用戶自己來承擔(dān)的。在我們產(chǎn)品的價(jià)格中，只包括了對(duì)客戶通過電話，以及在本公司所在地進(jìn)行的技術(shù)培訓(xùn)服務(wù)（但不包括前往用戶所在地進(jìn)行的現(xiàn)場技術(shù)支持的服務(wù)）。

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