矿井考勤定位系统

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1 系统简介
本系统采用国际标准ZigBee技术, 集人员定位,考勤管理和安全管理于一体 。系统能够及时、准确地将井下各个区域人员情况动态反映到井上计算机系统，使管理人员能够随时掌握井下人员的总数及分布情况 ，以便于进行更加合理的调度管理 。系统具有强大的考勤能力 ，对每个人员的入井时间 、出井时间都可以准确记录
，并统计生成各种考勤报表，真正实现矿井全自动化考勤 ，从而提高煤矿的生产管理效率
。本系统特有的收发短消息功能极大地方便了井上与井下人员进行及时的沟通。一旦井下发生事故
，救援人员可以根据本系统所提供的数据 、图表，迅速了解井下人员的位置情况 ，从而及时采取相应的救援措施
，提高应急救援工作的效率 。
本系统功能强大，性能卓越 ，是国内第一个采用ZigBee技术的矿井考勤定位系统
。该技术的推广能提高煤矿安全生产和安全管理水平
，保护煤矿职工安全，提高煤矿生产效率 ，具有巨大的社会效益。

2 系统原理
本系统由无线定位子系统
、传输子系统、管理子系统三个部分组成
，如下图所示：

无线定位子系统是本系统的基本单元，它由基站和识别卡组成 ，基站和识别卡内均带有基于ZigBee技术的无线通信模块 。基站根据矿井的地理情况合理布置 ，构成无线定位网
。在井口处 、区域入口处
、工作面等重要地点可以多布置一些基站
，而在矿井巷道中可以少布置一些基站。识别卡由下井人员携带，每个识别卡都有不同的编号 。识别卡中的无线通信模块每隔几秒向外发送一次数据 ，这些数据被周围的基站接收到
，基站经过数据处理后就可以知道它周围有哪些识别卡
。由于识别卡和人员一一对应，从而可以知道在基站附近有哪些人员。根据基站接收到的信号强度RSSI和信号质量LQI ，还可以知道人员离基站大概有多远 。识别卡在发送数据的间歇内会自动进入休眠状态
，从而达到省电的目的
。
基站分布可参照如下示意图。为了实现自动考勤的功能，在各井口应该按顺序分布两个以上基站 ，如图中A、B基站 。当系统检测到某人先到达A基站然后达到B基站即判断为入井
，当系统检测到某人先到达B基站然后达到A基站即判断为出井，系统会自动将入井 、出井信息存入数据库 ，从而达到自动考勤的目的 。


传输子系统将各基站互连
，并通过数据传输接口连接到管理子系统中的计算机，构成计算机与基站之间的通信网
。通过传输子系统 ，既可以收集各基站的数据传输到计算机 ，也可以将计算机发出的控制命令发送到各基站。传输子系统既可以用有线连接
，也可以用基于ZigBee技术的无线连接 。一般骨干网采用有线连接，而在不便于布线的地方可以采用无线连接
。有线连接采用了技术 ，抗干扰能力强
，传输距离远。同时留有TCP/IP通信接口，需要时可采用TCP/IP技术传输数据 。
管理子系统主要由放置在监控室的计算机和运行在其上的管理软件组成 ，它是本系统的接口
。它具有收集定位信息
、数据库存储、实时显示 、统计分析
、报表打印、参数设置等功能。通过它可以在井上清楚地看到井下人员的分布情况
，也可以设置各种参数控制系统的运行 。管理子系统还具有网络功能，可以通过煤矿局域网共享信息 ，实现多人同时查看矿井考勤定位信息
。

3 系统特点
>> 采用北京赫立讯最新的ZigBee无线通信模块
，符合IEEE802.15.4国际标准，无线组网灵活 ，网络容量大
，功耗低，抗干扰能力强。
>> 本系统最多可以挂接 128 个基站 ，识别卡容量可达 6 万以上 。
>> 采用CAN总线半双工通信方式 ，传输距离达10km
，传输速率10kbps
。
>> 远距离识别，识别卡无需靠近基站 ，识别距离10～100米可调。
>> 考勤能力强
，同时100人以10m/s速度通过，漏检率极低 。
>> 具有收发短消息的功能 ，便于井上与井下人员及时沟通 。
>> 可实现网络共享供多个领导同时在不同地点查看
。
>> 基站和识别卡设计严格按照国家矿用本安型产品设计标准
，可以保证系统安全使用。

4 系统功能
4.1 矿井人员定位
在矿井巷道的进出口 、交叉道口
、工作面、重要峒室 、危险场合（如盲巷等） 、地面主要出入口等位置安装基站，在巷道中也可以根据情况安装一些基站 。当携带有识别卡的人员进入基站检测范围时 ，基站可以将相关人员的身份等信息读出并传送回管理中心
。定位信息经过管理软件处理后生成人员分布图和人员分布表
，从而在井上就可以直观地看到井下人员的分布情况。
4.2 路径跟踪
本系统可以跟踪人员在井下的运动轨迹，记录他们经过的监测点和他们在各监测点的停留时间 。特别对瓦斯巡检员等安全检测人员 ，利用此功能地面领导就可以对他们进行监督和调度
，从而保证煤矿安全生产
。
4.3 短消息
井上管理中心可以通过管理软件发送短消息呼叫井下人员，井下人员可以通过带液晶屏的识别卡发送短消息到井上管理中心。
4.4 考勤统计
本系统具有强大的考勤能力 ，人员无需排队靠近基站 ，100人同时快速入井也能正确考勤 。对于有多个井口的煤矿同样可以进行全自动考勤
。系统自动记录人员的入井
、出井时间
，并自动统计生成每日考勤报表、每月考勤报表等，为煤矿提供考勤管理基础信息。
4.5 区域统计
本系统可自动统计出各区域的人数 ，根据不同的情况采用两种区域统计方法 。对于有狭长入口的区域
，可以采用入口统计法，与井口考勤统计方法相同；对于没有狭长入口的区域 ，可以采用基站和统计法
，即将区域中各基站检测到的人数相加得到区域总人数
。
4.6 数据存储
本系统具有长期保存数据的能力，将考勤定位信息存入数据库 ，并随时可以方便地查询到考勤定位历史信息。
4.7 系统自诊断
本系统具有自诊断功能
，可以自动检测基站故障，当基站出现故障时会发出提示信息 。
4.8 出井异常提示
本系统可以自动检测出人员在井下长时间（如12小时以上）未出井的情况 ，并发出提示信息 。
4.9 数据备份
本系统具有方便的数据备份和数据还原功能
。
4.10 操作记录
本系统对管理员的操作进行自动记录
，从而可以监督管理员进行正确管理。
4.11 用户权限管理
本系统具有用户权限管理功能，只有注册用户才能使用本系统 。注册用户分为管理员和普通用户 ，管理员可以进行所有操作 ，普通用户只能浏览考勤定位信息
。
4.12 网络共享
本系统具有网络共享功能
，可以通过局域网访问考勤定位信息，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 ，为他们监督指挥决策提供重要依据。