應用背景

    隨著國家對煤礦安全的日益重視和監管力度的不斷加強，各級領導越來越重視職工的工作環境和工作效率，由于過去的管理軟件和管理技術，尤其是計算機技術沒有得到廣泛應用，形成了管理水平的瓶頸。

    為此，如何正確處理安全與生產、安全與效益的關系，如何準確、實時、快速履行煤礦安全監測職能，有效進行井下職工管理，保證搶險救災、安全救護的高效運作顯得尤為重要和緊迫。面對新形勢、新機遇和新挑戰，國家各級主管部門的領導對安全生產工作提出了很高的要求和期望。我們認為提升安全生產信息化管理水平，加強以災害預防、搜救為主要目標的安全生產長效機制，是我國安全生產工作的必由之路。鑒于此我礦在集團公司的領導下與上海博軟機電有限公司合作安裝了KJ249型礦井人員井下人員考勤定位系統。

    一、選擇安裝人員定位考勤系統的原則及目標

    1、設計安裝原則

    ⑴ 實現我礦目前下井職工的定位和考勤需求，系統具有可擴展性
    ⑵ 所有識別設備基于現有計算機局域網建設，保證該系統在十年內不被淘汰
    ⑶ 井下人員定位考勤系統的設計要實現各部門的查詢、打印等功能
    ⑷ 可對特定的人員進行實時跟蹤；
    ⑸ 井下人員定位考勤的當前識別記錄可實時存入數據庫中；
    ⑹ 配備UPS電源，保證礦檢修停電時，井下設備及地面服務器至少可運行2小時以上；
    ⑺ 系統具有應付網絡癱瘓、服務器故障的能力，所有井下人員定位設備具備單機獨立運行能力。

    2、設計安裝目標

    ⑴ 使用先進的標準化網絡設備，實現全面精確實時的人員井下定位管理要求；
    ⑵ 終端設備直接連接到礦局域網，使得整個系統基于先進的網絡結構，實現更多管理、查詢、 維護功能；
    ⑶ 網絡斷開時，井下定位終端機可完全單機運行，待網絡恢復后可自動上傳井下定位記錄；
    ⑷ 整個管理系統包括井下定位管理、考勤管理、職工建檔、記錄查詢、報表匯總等應用模塊，能為礦在職工考勤、井下人員定位等日常管理方面進行全面的管理和服務
    ⑸ 井下定位軟件允許集中授權、分散管理；
    ⑹ 具有靈活、全面的報表系統，用戶可自定義報表格式，適用于各種需求；
    ⑺有單獨的報表顯示出下井人員的詳細信息、下井的時間、上井的時間。實時自動統計出下井人員的詳細資料以及下人員的日報表及月報表。一旦發生事故可即時顯示出未上井人員的數量及資料。

    經集團公司和礦領導認真分析、研究后，決定選用上海博軟機電有限公司的KJ249型礦井人員井下人員考勤定位系統。該系統技術先進、設計合理、結構新穎、主要技術性能指標符合井下工業的安全標準和各項要求，性能穩定、質量可靠、簡便操作，為提高現代井下工作環境的安全性和有效性做出了杰出的貢獻。該系統入井人員進行實時監測，隨時查看井下人數量。如果發生災變，還可立即從監控計算機上查詢事故現場的人員情況、在軟件中可顯示被困人員數量，為事故搶險提供科學依據。該系統的成功推出必將為我國煤礦的安全生產和事故后的搶險救災發揮積極作用。

    二、KJ249型人員定位考勤系統系統概述

    KJ249型礦井人員井下人員考勤定位系統集成了技術含量很高的無線射頻識別技術，采用雙頻點長短波頻率實現可靠的全雙工無線數據通信，分站設備、控制設備、通信接口和RFID標識卡采用隔爆兼本質安全型設計，具有作用距離遠、可任意調整系統的識別范圍、識別無“盲區”、信號穿透力強、安全保密性能高、對人體無電磁污染、環境適應性強、可同時識別多人、便于井下網絡連接及數字傳輸等性能優點，目前這種嶄新的信息采集、存貯、傳遞和處理技術，將為煤礦井下人員監測、控制和監測和跟蹤管理起非常重要的作用。

    KJ249型礦井人員井下人員考勤定位系統實現了井下人員及設備定位系統能夠及時、準確的將井下各個區域人員及設備的動態情況反映到地面計算機系統，使管理人員能夠隨時掌握井下人員、設備的分布狀況和每個礦工的運動軌跡，以便于進行更加合理的調度管理。當事故發生時，救援人員也可根據井下人員及設備定位系統所提供的數據、圖形，迅速了解有關人員的位置情況，及時采取相應的救援措施，提高應急救援工作的效率。同時，礦井井下人員考勤定位系統是集人員管理、井下定位管理、下井考勤管理功能于一體的數據庫應用系統。功能強大，使用方便，適用于煤礦企業進行井下定位管理。系統應用軟件，實現了井下定位數據管理、報表、與井下定位通訊等；.軟件提供了與井下定位設備的通訊功能，通過軟件可遠程監測井下定位設備；軟件還設置了用戶權限，系統管理員可隨時添加/刪除用戶，分配權限。不同權限的用戶所允許使用的功能不同，這樣既便于管理用戶，又保證了系統可靠、安全。

    三、KJ249型人員定位考勤系統工作原理及系統結構簡圖

    工作原理

    KJ249-F型動態目標識別器通過集成在電路板上的發射天線隨時發射加密數據載波信號；人員隨身攜帶的KJ249-K型人員標識卡進入KJ249-F型動態目標識別器工作區域被激活后（未進入發射天線工作區域標識卡處于休眠狀態不工作），經KJ249-K型人員標識卡集成的防 算法將人員信息發送給KJ249-F型動態目標識別器，KJ249-F型動態目標識別器收到KJ249-K型人員標識卡發送來的信息處理后或者發給讀卡分站由讀卡分站發給地面中心站，或者由KJ249-F型動態目標識別器直接發送給地面中心站完成礦井人員自動跟蹤定位管理。

    四、KJ249人員考勤定位系統特點及組成

    系統特點

    1、設備適應性強、無阻礙通過：能夠對煤礦巷道遠距離移動目標進行非接觸式信息采集，有識別無“盲區”、信號穿透力強、安全保密性能高、對人體無電磁污染、環境適應性強、可同時識別多人等特點，且通行方式無限制，允許多人 “成群接隊”、 “成組成群”通過，通過時不作任何操作，不影響井下人員的正常通行、作業。
    2、結構簡單、可擴展性強、維護方便：系統采用四級模式，動態目標識別器可根據用戶需求靈活配置，并可隨開拓進度隨時擴容。配置分站及動態目標識別器越多定位區域越多，人員定位的位置越準確。設備采用模塊化設計管理維護方便。
    3、設備可復用，減少投資：該系統可以和安全生產監控系統共網復用。也可以在該系統中加各種類型的傳感器，構成多功能的綜合監測系統。

    系統的組成

    KJ249型礦井人員管理系統分地面和井下兩部分:

    地面部分——人員信息采集處理中心，也稱監控中心站。主要以通訊接口、專用人員監測管理軟件和監控主機、環網接入裝置、打印機、監視器、避雷器等組成。

    井下部分以人員定位分站、動態目標識別器、人員信息卡、礦用電源箱、斷電儀主機作為井下人員編碼信息無線檢測處理的基本單元。在監測點比較集中的區域可采用礦用本安電源+人員定位分站+動態目標識別器的連接方式；對于比較分散的監測點直接采用動態目標識別器+斷電儀主機的方式，組網方便靈活。

    井上井下是通過一根二芯礦用信號電纜相連，完成監控主機與井下人員定位分站或動態目標識別器之間的雙向實時同訊任務，同時可與現有的煤礦安全監控系統并網。

    1、系統主要技術指標

    系統容量：64臺分站或直接掛接64臺KJ249-F型動態目標識別器
    每臺分站可掛接動態目標識別器：8個
    管理員工數：65535人
    分站通訊方式：RS485、DPSK或光纖
    通訊距離：大于15Km
    系統最大巡檢周期：小于26s
    處理內容：煤礦人員考勤定位管理
    網絡平臺：以太網
    操作系統：WIN XP/2000/2003
    數據庫：SQL SERVER 2000

    2、監控主機 ：負責整個系統設備及人員檢測數據的管理、分站實時數據通訊、統計存儲、屏幕顯示、查詢打印、畫面編輯、網絡通訊等任務。

    3、傳輸平臺：支持各種通訊模式，包括光纖、電纜構成的以太網、工業總線等。

    4、KDW220（A）隔爆兼本安電源箱及KJ220-F型信息傳輸分站 ：通過與各動態目標識別器的有線通訊，實時獲取人員編碼數據（可本地顯示）。

    輸入電壓：127/220/380/660VAC
    與動態目標識別器之間的傳輸速率：2400bps
    與地面中心站之間的傳輸速率：2400bps
    分站可掛接的動態目標識別器的數量：≤8個
    傳輸距離：與動態目標識別器之間的距離：2公里范圍內可調（MHYVRP電纜）；與1000兆光纖骨干網交換機的距離：100米以內；
    電源類型：礦用隔爆兼本安不間斷電源 ，在滿負載的情況下，供電時間不少于2小時。 

    5、KJ249-K型人員信息標識卡：下井人員安裝在安全帽上佩戴。

    KJ220-J數據傳輸接口
    防爆標志：[Exib]I
    安全標志編號：200613373
    防爆合格證編號：1054585G
    工作電壓：3.3V～3.6V；
    工作頻率：2.40±0.08GHz；
    最大無線傳輸距離：井下50m。
    防護等級：IP54（防水、防潮、防煤塵）

    6、KJ249-F型動態目標識別器：

    KJ249-F型動態目標識別器(以下稱“識別器”)，用于煤礦井下人員信息的跟蹤，實現與無線標識卡之間進行通訊。接收標識卡發出的無線人員編碼信號，能就地滾動顯示所監測到的標識卡卡號，動態存儲24小時內監測到的所有標識卡卡號，具備“黑匣子”功能，具有聲光報警功能。

    該識別器允許安裝在煤礦井下有煤塵和瓦斯爆炸的危險氣體環境中。

    防爆型式：本質安全型
    防爆等級：ExibI
    關聯設備：KDW220（B）型隔爆兼本安電源箱：
    防爆型式：礦用隔爆兼本質安全型
    安全標志編號：20069697
    防爆合格證編號：1062564
    配接設備：YHT1型通用遙控器：
    防爆型式：礦用本質安全型
    防爆標志：ExibI
    工作電壓：18V；工作電流： ≤90mA
    與信息傳輸分站之間的通訊：通訊方式：RS485；傳輸速率：2400bps；
    到接口的最大傳輸距離：15 km；(MHYVRP電纜)；
    與標識卡之間的通訊：工作頻率：2.40±0.08GHz；
    最大無線傳輸距離： 井下80m。

    識別器適應條件：

    1）環境溫度：0℃～+40℃；
    2）平均相對濕度：≤ 95（+25℃）；
    3）大氣壓力：80kPa～110 kPa；
    4）無顯著振動和沖擊的場所；
    5）煤礦井下，有瓦斯或煤塵爆炸性混合物的場所。

    識別器與上位機之間的通訊：

    1) 通訊方式：RS485
    2) 工作方式：主從半雙工
    3) 傳輸方式：有線傳輸傳輸速率：2400bit/s
    4) 到接口的最大傳輸距離：1.5 km；(MHYVRP電纜，截面積：1.5mm2 ，電纜分布參數：分布電容：≤0.06μF/km；分布電感：≤0.8mH/ km；直流電阻：≤12.8Ω/km)；識別器與識別卡之間的通訊：

    1)調制方式：FM
    2)傳輸方式：無線同頻異步半雙工
    3)工作頻率：2.40±0.08GHz
    4）接受靈敏度：≤-65dBm
    5)發射場強：≥-40dBm
    6)同時識別能力： 100個
    7)最大傳輸距離：50m內可調
    8)存儲量：640個

    五、KJ249型人員定位考勤系統軟件及主要功能簡介

    KJ249型井下人員考勤和定位系統主要包括：文件、動目標檢測、考勤統計、模擬圖設置、動目標管理、數據維護、綜合設置、用戶信息、幫助等幾個菜單功能模塊。 系統能夠記錄工作人員卡號信息，能夠識別有源ID卡，讀取卡號，聲光提示，數據記錄存儲處理，具有組網通訊功能的井下工作人員考勤與跟蹤管理系統。

    井下人員定位系統，是由礦井地面監控中心主計算機在軟件數據庫的支持下，通過傳輸接口和巷道鋪設的通訊光纜，對井下員工進行實時跟蹤，由數據信息經軟件處理轉換成數字信號，使井下人員動態分布或環境安全狀態在主計算機中得以實時反映，從而實現井下安全狀態在井上數字化管理的目的。

    系統主要功能

    1、動態目標的實時定位跟蹤查詢：能實時跟蹤、回訪人員的移動信息，能查詢井下人員的動態分布情況和數量，能查詢任一井下人員的當前位置、指定時間所處的位置、情況，并進行實時跟蹤顯示。

    2、人員跟蹤功能：是本套系統定位部分的核心功能，本功能可以實時跟蹤到特定人員的當前井下位置、當天上班途經的地點和時間、在各位置的滯留時間，并可對其運行軌跡在巷道分布圖上進行形象直觀的回放。本功能可以對特定人員進行迅速定位，核查相關領導是否進行了跟班作業和監督特殊工種。對于井下特定位置財物遺失和損壞可以圈定相關責任人。

    3、查詢統計：包括井下員工查詢、員工分布查詢、井下人數統計、區域人數統計、未到達區域查詢、超時員工查詢、上下井人數查詢、分站信息查詢、分站異常查詢、人員歷史軌跡查詢及各類數據的報表打印。

    4、考勤管理功能：可以自動統計下井人員的上下井時間，有效防止早升現象；可以實時反映井下人員的流動路線、地點，對瓦檢員、安檢員等安全生產崗位人員進行有效監督；能有效提高安全生產防范能力，有效減少“三違”，促進安全生產。

    5、救護功能：當發生災害時，可以實時顯示災區人員的數量、身份、位置等數據，為搶險救災迅速提供確切的決策依據。

    6、聯網功能：軟件提供多客戶端查詢功能，可以通過連入該自動化平臺網絡的計算機進行監控，并提供OPC接口，可與OPC客戶端軟件進行數據交換。

    7、安全監測管理：跟蹤單獨作業人員在井下的運動軌跡，記錄他們在各區域及各監測點的停留時間 。

    8、丟失報警：如發現人員在井下工作超時，系統自動報警并給出相關人員的名單等信息。

    9、緊急情況處理：發生緊急情況時可查詢事故現場附近的人員信息，為指揮人員提供井下各區域人員的分布信息。發生緊急情況且系統通訊不能恢復時，能夠為指揮人員提供井下各區域人員的最近（30s前）歷史分布信息幫助指揮人員制定應急方案。

    10、系統運行管理：實時監測并記錄系統通訊及系統設備的工作狀況，對系統異常做出告警。

    11、權限管理：能夠設定不同權限，只允許專業管理人員進行各種允許的權限操作，非專業管理人員只允許瀏覽，非本部門人員則無權進入系統。具有網絡節點權限設置功能，能夠限制不同節點操作站的操作權限。

    12、管理設置：專門為維護礦上人事結構和組織結構服務，為考勤和定位功能進行基本信息提供。管理項目包括：部門管理、職務管理、職稱管理、工種管理、采面管理、班次設置、津貼管理。

    13、安全管理：對一些特殊的人員、瓦查人員、巡檢人員等進行監控，了解他們的實際作業情況，加強了他們的職責，減少了發生事故的可能性；督促檢查礦區主要班組長，業務科室的實際跟班情況，強化整個礦區的現場管理。

    14、出入井人員唯一性管理：通過出入井人員人數和識別卡與人員個人影像資料的對應管理顯示，可查詢出入井時間超過規定時間的人員。

    15、礦井圖像管理：根據現有礦井巷道的分布，繪出礦井巷道分布示意圖，并在上面位置考勤定位分站位置圖標。

    16、部門人員信息管理：實現對礦井工作人員資料的錄入，并設置人員工號與識別卡號對應關系。

    17、硬件信息的管理：主要對考勤定位分站的名稱、硬件編碼進行管理以及對識別卡信息的錄入。

    六、KJ249型人員定位考勤系統在我礦的應用及體會

    我礦于2008年6月安裝了KJ249礦井人員考勤定位系統。該系統的使用大大加大了我礦對井下職工的管理力度，主要是出勤率和職工安全管理。系統運行后當持卡人進入分站輻射區范圍內，識別卡被激活，識別卡將卡號傳回分站，并記錄在分站存儲器內。若干個定位分站將各處采集來的人員流動信息通過通訊光纜、調制解調器、交換機、網線等設備后傳入計算機系統，管理人員通過KJ249礦井人員定位考勤系統查詢井下人員的分布、出勤、工時等情況

    1、人員定位考勤系統的應用，領導的重視，政府推動是關鍵。我礦從2000年開始，就高度重視并著手推動煤炭工業新型化建設，在全省乃至全國煤礦中，率先建立了煤礦安全生產“數字化”監測監控系統。政府嚴格規定，要把煤礦井下人員考勤定位系統建設當作考核單位負責人年度工作的一條重要依據，對不能在限期內完成任務的煤礦，要嚴肅追究所屬鄉煤礦礦長的責任。領導重視，政府推動，為我礦順利完成煤礦井下人員考勤定位系統建設任務提供了強有力的組織保證。

    2、人員定位考勤系統的應用，必須認識到位，措施得力。我們當初建立瓦斯監測監控系統與現在安裝煤礦井下人員考勤定位系統的根本區別在于，前者主要是為了監測監控瓦斯，有效防止瓦斯事故的發生，而后者雖然也是為了煤礦安全生產，但由于涉及到煤礦入井人數這個“敏感”問題，大多數人一開始往往容易產生抵觸情緒。為了從思想上解決問題，我礦除召開動員大會外，還分片、分層次召開座談會、討論會，有的甚至個別進行溝通交流。在不厭其煩又合情合理的講解下，抵觸情緒逐漸消除，贊成的聲音越來越多，煤礦井下人員考勤定位系統建設得到了保障。

    在此基礎上，我們采取了四條措施予以推動。首先是責任到人。實行了科室人員包片包區的責任制，并制定了明確的獎懲辦法。其次是按部就班。就是分批、分期排進度，定期限。其三是適時指導。為了保證按期完成系統的試運行工作，礦領導組成巡視督查組，進行適時指導。其四是重視協調。責成一名副副科級領導專門負責協調與廠家關系，及時解決各種矛盾和問題，促進了安裝工作的順利進行。到目前，全礦-150水平、-250水平、-430水平的所有地點均與調度室的監控中心聯網。成功實現了井下人員的準確調度和考勤。

    3、人員定位考勤系統的應用，講求實效，在“管”字上狠下功夫，實現了煤炭工業新型化建設。

    白莊煤礦在多年的煤炭工業新型化建設實踐過程中，深切體會到，要使新技術、新設備真正發揮作用，必須在管理上狠下功夫。為此，我礦采取了四條措施。一是完善制度。在原有監測監控管理制度的基礎上，又重新制定了《白莊煤礦井下人員定位監測與管理系統實時數據格式規范與要求》《白莊煤礦井下全員身份識別卡使用管理辦法》和《白莊煤礦井下人員考勤定位系統運行臺賬》等管理制度。二是加強培訓。全礦所有監控管理人員要分期接受專門培訓，合格后方可上崗。三是嚴格檢查。就是把煤礦井下人員考勤定位系統的運行使用情況作為安全檢查的一項主要內容，要求監測維修工下井必須檢查系統運行情況，必須填寫檢查卡片。四是嚴肅查處。把人員考勤定位系統不能正常運行當作重大安全隱患，明確規定要嚴肅查處相關責任人。

    通過采取以上措施，白莊煤礦井下人員考勤定位系統在試運行中，就顯現出七個方面的優越性。第一，能有效控制入井人數。第二，能有效控制超時生產。第三，監控系統能隨時查詢井下特殊工種人員和跟班領導的行動軌跡，有利于促進特種人員盡職盡責。第四，有利于企業內部考勤管理。第五，有利于限制工人進入盲巷、采空區等禁止區域。第六，礦領導隨時可以在監控系統上查詢到井下的人數和分布情況，有利于提高煤礦安全監管水平。第七，監控系統歷史數據可以保存一年以上，煤礦安全生產事故查處有了“黑匣子”。

    白莊煤礦在積極應用KJ249型礦井人員定位考勤系統，推動煤炭工業新型化建設中得到了經驗和實惠，礦井人員定位系統的安裝與運行將人本管理推向更高一個層次。該系統能實現井下區域性的準確定位、職工活動軌跡回放、職工考勤、正工統計等功能。不僅為各級管理者提供了新的管理方法，也為其獎懲制度的制定提供了新的思路，大大加強了安全生產的管理力度和人性化管理的深度。

    作者簡介：趙樹華 男 漢族 1961年6月出生，2007年山東科技大學研究生畢業，現任肥城礦業集團公司白莊礦礦長、高級工程師。