1、應用背景

　　煤炭工業是我國當前安全生事故多發的重點行業，僅2009年遇難人數超過10人以上的事件就有：

　　2009年2月22日，山西西山煤電集團屯蘭煤礦南四盤區發生瓦斯爆炸事故，78人遇難;

　　2009年4月4日，黑龍江雞西市雞冠區天源公司金利煤礦井下發生透水事故，12人遇難;

　　2009年5月30日，重慶市綦江縣同華煤礦發生特大瓦斯爆炸事故，30人遇難;

　　2009年6月17日，貴州黔西南州晴隆縣中營鎮新橋煤礦發生透水事故，16人遇難;

　　2009年9月8日，河南省靈寶市金源礦業公司王家峪礦井下發生火災事故，13人遇難;

　　2009年9月9日，河南平頂山新華四礦瓦斯爆炸事故，54人遇難;

　　... ...

　　中國煤礦的地質埋存條件復雜，高瓦斯礦井數量較多，開采自動化程度低，95%以上要靠井工開采，礦難頻頻發生。如何在提高產能的同時加強安全生產，一旦出現事故時能快速高效地進行搜救，從而降低死亡率是每一個礦區的管理者需要思考的問題。

　　目前，我國大中型煤礦已大量裝備了各種煤礦安全生產監控系統，這些系統的應用改善了我國煤礦安全生產狀況。但依然還普遍存在入井人員管理困難，井上人員不能及時了解井下人員的動態分布，以及煤礦設備發熱不能及時檢測的情況。一旦事故發生，就無法準確定位井下人員的位置，難以進行及時可靠的搶救，安全救護的效率低，效果不理想。

　　2、系統原理

　　井下人員定位及設備無線測溫系統是基于最新ZIGBEE技術、實時數據采集與傳輸方法，以及先進軟件設計理念而開發的井下人員定位及設備無線測溫系統。井下人員定位及設備無線測溫系統通過建立一個完整、靈活和實時的監測管理體系，對井下作業人員的位置與分布、進出巷道的權限管理、生產計劃的安排、生產物資的安全流動及設備發熱狀況等進行動態跟蹤控制，以實現井下管理的信息化和可視化，提高煤礦開采生產管理和作業安全的水平。

　　2.1、功能實現

　　1)井下生產人員和設備的跟蹤功能

　　井下人員定位系統的高精度監測器分布井下各主要場所、工作面和巷道等，當佩戴有電子識別卡的生產員工或設備通過監測器的識別區域時，監測器將接收到該電子識別卡的身份編號，并將該身份編碼傳輸到井上監控中心。每個身份編碼都是獨一無二的，通過該身份編碼，可識別每個入井出井員工或設備的移動軌跡，從而實現目標的跟蹤與管理。井下人員定位系統實行主動式監測方式，被測目標無負擔，識別距離遠。井下工作人員無須增加攜帶裝備，無須主動進行任何操作。

　　基于如上的技術設計，井下人員跟蹤管理系統可以實現：

　　移動目標的跟蹤：系統結合井下電子礦圖，可以實時顯示整個礦井以及各個盤區、煤層的人員的數量和分布;顯示指定人員的移動路線;對指定人員進行定位和跟蹤;查詢特定人員在井下的位置?？梢詫崟r顯示定位信息，也可以查詢某一歷史時刻的定位信息。

　　2)生產人員的考勤與日常管理功能

　　生產考勤與人員管理：能夠準確統計礦工人井、升井時間，并可按班次按部門生成日考勤、月考勤統計等報表。在每一班末，對當班人員進行清點，如發現有人員丟失則報警，以便值班人員核查;如果發現人員在井下工作超過規定時間，系統自動報警并給出相關人員的名單等信息，同時通過射頻標簽報警以便通知相關人員。當礦井發生緊急事件時，可以快速確定人員的位置，及時開展搜救工作。

　　3)井下設備無線測溫系統

　　井下設備本身和設備之間的連接點會出現發熱現象。隨著負荷的增大，導致連接點發熱并形成惡性循環：溫升、膨脹、收縮、氧化，電阻增大、再度升溫直至釀成事故。

　　無線測溫系統主要針對：設備本身及設備之間連接點的溫度進行監測。如遇到過高溫時，系統將發出警報，通知管理者及時采取措施，以防事故發生，造成人員及財產的損失。

　　昊天科技設備無線測溫系統有以下特點：

　　射頻技術的引入使采集安全可靠

　　計算機可根據溫度探頭的ID號自動確定各監測點的溫度

　　采用了無線傳輸方式，安裝維護方便，成本低，保障電網系統的安全靈活

　　傳感器24小時自動定時發射數據，計算機實時收集并記錄所有監測點的溫度數據，發現異常立即報警

　　系統具有預測分析功能，可以及時預警，把故障消除在萌芽狀態

　　采用數字溫度傳感器直接測量電力接點的溫度，提高了系統的精確度

　　采用看門狗電路和加密單元，電路可以使系統自動復位，使傳輸的數據更加可靠

　　2.2、系統組成

　　井下人員定位系統

　　井下人員定位系統采用ZIGBEE識別技術，識別載體由電子識別卡、監測器組成。

　　1) 電子識別卡

　　識別系統的數據載體，載有標簽的身份編碼(ID)信息;

　　2) 監測器

　　接收電子識別卡反射回的微波合成信號后，讀取電子識別卡中的ID信息，然后將信息發送到地面監控中心;

原理圖

　　設備無線測溫系統

　　1) 溫度傳感器

　　測量設備本身及各設備間連接點的溫度，每個傳感讀頭都有唯一的(ID)信息;

　　2) 溫度監測器

　　讀取到溫度監測器的數據后及傳感讀頭的ID信息，將信息發送到地面監控中心;

　　3、系統組成

　　3.1井下部分組成

　　井下人員定位系統

　　井下部分實現員工或者設備身份編碼數據的讀取，并經防爆電纜實時傳輸到井上部分。

　　井下部分以防爆電纜作為主傳輸途徑(CAN總線形式)，主要由讀卡分站、電子監測器、防爆電源等組成。讀卡分站固定安裝在各主要巷道的進出口，匯總該讀卡分站下監測器的數據信息。電子監測器安裝在井下主要位置或危險位置，如交叉道口、工作面、危險場所(如盲巷、掘進頭等)、地面主要出入口等需要監測的地方安裝，不斷地進行數據巡檢和信號采集。整個井下系統以分布式形式安裝，以保證系統的穩定性與可靠性。電子識別卡分為員工識別卡和設備識別卡。員工識別卡由員工隨身佩戴(如安裝員工的安全帽上、腰帶或礦燈等)，不需要附加攜帶設備，設備識別卡安裝上下井需要監控的大宗設備或移動目標上，如車輛等。

　　設備無線測溫系統

　　溫度傳感器的讀頭安放在每個設備及設備連接點等需要檢測溫度的地方，管理人員手持溫度傳感器，讀取傳感器采集的溫度數據信息，并將此信息傳遞給數據終端，系統中斷可設定溫度界定值，若出現超出界定值的情況，系統將發出警報，通知管理者，以便管理者在第一時間內采取措施。

系統原理

　　3.2井上部分

　　井上部分根據接收的各個員工和設備身份編碼，匹配數據庫中各身份編碼對應的身份信息，如姓名、班組、工種等，并實時顯示在監控屏幕上和存儲在電腦數據庫中備用。

　　井上部分以以太網為主要傳輸的途徑，包括位于監控中心的數據庫服務器、監控電腦、打印機等設備。數據庫服務器存儲了對應電子識別卡的人員姓名或設備名稱、編組、班號、考勤記錄等數據信息。通過實時采集到的電子識別卡信息，匹配記錄在數據庫服務器的個人和設備信息，可以實時地完成井下人員與設備的跟蹤定位工作。利用局域網，也可以使安監局、礦務局以及相關的客戶端(相關部門)，實時了解井下人員和設備情況。

　　4、系統流程

　　井下人員定位系統：

　　當攜帶電子標簽的員工或設備通過監測器的識別區域時候，監測器將會被激活，并將該監測器的標識信息發送給監測器;

　　監測器接受到個人信息后，經處理發送到上層的讀卡分站;

　　讀卡分站實時地將數據信息通過防爆電纜傳輸到井上;

　　監控動態接收到各個井下電子監測器的信息，提取數據庫中存儲信息。管理人員可以實時看到監控目標的情況，對不同區域或待定目標進行鎖定式監控，對受控人員與設備進行動態管理與調度。確保緊急情況下可以及時采取相應的應急措施。

　　煤礦安全信息監控系統是一個集采集、輸入、存儲、檢索、查詢與分析空間數據于一體。通過賬號授權形式，可以給不同的客戶端進行授權，使各個相關部門能夠了解特定組成員的活動軌跡。

　　設備無線測溫系統：

　　在每個需要監測溫度值變化的設備和設備連接點上安裝溫度傳感器標簽

　　物聯網無線節點讀取該傳感器標簽的ID信息及溫度值，并通過無線方式傳遞給系統終端

　　系統終端將對溫度值進行記錄及比對，如超出界定值，系統將發出報警，告知管理員有異?，F象。