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一、方案背景及目標：

    隨著智能技術的不斷發(fa)展，礦(kuang)山生(sheng)(sheng)產(chan)模式不斷更新，綠色(se)、生(sheng)(sheng)態、智能逐漸成為(wei)礦(kuang)業(ye)的追求(qiu)。礦(kuang)業(ye)智能化、無人化對于礦山(shan)來說非(fei)常重要(yao)，不(bu)僅可以(yi)帶(dai)

來生產(chan)能力(li)的提高，還(huan)可(ke)以幫助(zhu)降低資本投(tou)入(ru)和生產(chan)成本，提升安(an)全保障(zhang)。因此，發展智能化(hua)、無(wu)人化(hua)采礦技術，革新礦山開采模式、減(jian)少井下工作人

員，是未來全(quan)球礦業(ye)的必(bi)由之路。

    智能礦(kuang)山建(jian)設和(he)應(ying)用(yong)針對井下人員采用(yong)UWB技(ji)術，定位(wei)精度(du)不大(da)于0.3m（最大(da)靜態定位(wei)誤差），實現井下人員和(he)車輛的考勤、定位、報警、軌跡等信(xin)

息(xi)的(de)實時監測、歷史追(zhui)溯(su)與查詢分(fen)析，有效提升礦井人員的(de)調度指揮和(he)應急(ji)管理(li)。

二、礦山UWB系統簡介：

    礦(kuang)山定位(wei)管理(li)系統(tong)是應用UWB技術進行的礦(kuang)山人員定位(wei)管理(li)系統(tong)，集(ji)人員考勤、區域跟蹤定位(wei)、日(ri)常管理(li)、軌(gui)跡追溯、電(dian)子(zi)圍欄為一體(ti)的(de)綜合(he)性(xing)運用(yong)

系統。每個礦工攜帶攜帶一個UWB標簽，在礦山作業(ye)時能為(wei)預先安(an)裝在礦道內的定位基站(zhan)，定(ding)位基站采集人員(yuan)的移動(dong)位置信息，并上傳至定(ding)位引(yin)擎系統

進行(xing)計算(suan)和(he)呈現，使管理人員能夠(gou)隨(sui)時(shi)掌握人員的(de)運動軌跡，以便于進(jin)行合理(li)的調度管理(li)。一旦意味事故發生，救援人員可根(gen)據該(gai)系統所提供(gong)的人員分布

數據(ju)、圖形，迅速了解(jie)有關人員(yuan)的精確位置情況，及時采取相應的救援措施，提高(gao)應急救援工作(zuo)的效率。

三、系統方案設計：   

    礦山人員定(ding)(ding)位(wei)（煤礦定(ding)(ding)位(wei)）管理系(xi)統包括定(ding)(ding)位(wei)標(biao)簽、定(ding)(ding)位(wei)基站(zhan)、UWB標(biao)簽、定(ding)(ding)位(wei)引(yin)擎、大數據平(ping)臺(tai)等(deng)。因此，在設(she)計方案時，除了考慮其功(gong)能外，在(zai)

穩定性(xing)、可靠性(xing)、抗干(gan)擾能(neng)(neng)力、容錯能(neng)(neng)力及異(yi)常保護等方面也進行了充(chong)分(fen)考(kao)慮(lv)。項目(mu)方案采用現(xian)有成熟的以太網和POE供電的方式(shi)為主傳輸(shu)平臺，和相應

的定(ding)位基站、人員UWB定(ding)位標簽等(deng)設備(bei)與系統掛接，通過將采集的定位(wei)標簽的位(wei)置信息(xi)進行后臺數(shu)據交換從而實現作(zuo)業(ye)人員的跟蹤(zong)定位(wei)和(he)安全管理。

  3.1系統總體框架(jia)   

    系統(tong)涉及到無載(zai)波通(tong)信(xin)技術、嵌入式技術、網絡(luo)通(tong)信(xin)技術、數據(ju)庫(ku)技術和計算機(ji)技術等方面。系統(tong)以TCP/IP通(tong)訊網絡(luo)作(zuo)為傳輸介質，通過安(an)裝分站(zhan)實(shi)

現井下全覆蓋，讓監(jian)控(kong)對象(xiang)配備相應的(de)標(biao)識(shi)卡(ka)來實現與系(xi)統的(de)掛接。精確定位系(xi)統主動(dong)獲取各分站上(shang)傳的(de)標(biao)識(shi)卡(ka)動(dong)態數據，通過一系(xi)列的(de)運算(suan)、分析(xi)與比(bi)

較，最終實現人員的(de)精確跟蹤及定位(wei)，同時(shi)將(jiang)數據存儲在應(ying)用(yong)系統(tong)的(de)數據庫中(zhong)，用(yong)戶可以通過可視化的(de)界面對井(jing)下(xia)標識卡實時(shi)監控及管理。系統(tong)總體框架

圖如下：

    3.2系統設計目標

    系統總體設計目標主要體現在：     

    1、實(shi)現(xian)礦山作業人員進出的有效識別和監測(ce)監控(kong)，使管(guan)理(li)系(xi)統充分體現(xian)“人性(xing)化、信息化和高度自動化”，實(shi)現(xian)數字礦山(shan)/隧道人員管(guan)理的(de)目標。

    2、為礦山管理人(ren)員(yuan)提供人(ren)員(yuan)進出(chu)限制、考勤作業、檢測(ce)監控、軌跡圖(tu)、電子圍(wei)欄、位置告警(jing)等(deng)多方(fang)面的管理信息，一旦(dan)發生(sheng)安全事(shi)故，可迅速定(ding)位到

工作(zuo)人員最(zui)后的精(jing)確定位(wei)地點及其數量，保(bao)證(zheng)搶險救災和(he)安全救護(hu)工作(zuo)的高效(xiao)運作(zuo)。

    3、系統設計的安(an)全性、可擴(kuo)容性、易(yi)維護性和易(yi)操作性。

    4、輕(qing)(qing)松聯網，BS結構，輕(qing)(qing)松實現廣闊(kuo)地(di)域聯網監控。 

    3.3系統流程

    礦山人員(yuan)定位（管理(li)系統是由(you)地面監控中心(xin)主(zhu)計(ji)算機(ji)在系統軟(ruan)件支持(chi)下，通(tong)過數據傳輸接口和沿巷道鋪設的通(tong)訊光(guang)/電纜，定(ding)位(wei)對安裝的UWB定(ding)位(wei)基站

進行數據巡檢和信(xin)息采集(ji)，定位(wei)基站將自動采集(ji)有效識別距離(li)內的UWB定位(wei)標簽的細信(xin)息，并根據系統(tong)指令，通過傳(chuan)輸(shu)網絡將相關數據傳(chuan)送至后臺(tai)。數

據信息經分析(xi)處理后，將人員動態分布在(zai)主計算(suan)機界面中(zhong)心得以實(shi)時反映，從而實(shi)現安全狀態在(zai)礦(kuang)井(jing)數(shu)字化管(guan)理中(zhong)的應用。

    ● 遵循“統一(yi)(yi)發卡(ka)、統一(yi)(yi)裝(zhuang)備(bei)、統一(yi)(yi)管理”的原(yuan)則，將(jiang)UWB標簽視為必要裝(zhuang)備(bei)，按準(zhun)許上崗人(ren)員實現“一(yi)(yi)人(ren)一(yi)(yi)卡(ka)”制。

    ● 根據礦井檢測需求，在(zai)坑道、作(zuo)業(ye)面等地點安(an)裝具有進出方向、時間識別能力的定位(wei)基站，并通過(guo)光(guang)纖數據傳(chuan)輸(shu)接口相(xiang)互(hu)連接為高速工業(ye)以太網(wang)，從

而構成(cheng)完整通訊線路。

    ● 礦(kuang)井生產單(dan)位輸入工(gong)作人員相關信息后，向工(gong)作人員頒發UWB標簽卡(ka)。

    ● 系(xi)統記(ji)錄該UWB標(biao)簽卡相應人(ren)員的基本信息，包括姓名(ming)、年齡、性別、所(suo)屬班(ban)組、所(suo)屬工種、職務、本人(ren)照片、有效期等基本信息。

    ● 進入(ru)坑(keng)道的工作人員必須隨(sui)身(shen)定(ding)位標簽，當持(chi)卡人員經過(guo)設置定(ding)位基站(zhan)的地點時被系(xi)統(tong)識別，系(xi)統(tong)將讀取該(gai)標簽號(hao)信息，通過(guo)系統(tong)傳輸網(wang)絡，將(jiang)工作(zuo)

人員(yuan)通過的路段、時間、坐標信息等資(zi)料(liao)傳輸到(dao)地面監控中(zhong)心進行數(shu)據管理(li)(li)，并可(ke)同(tong)時在地理(li)(li)信息大屏幕墻上出現提示(shi)信息，顯(xian)示(shi)通過人員(yuan)的姓名。對進

入(ru)電子圍欄(lan)區域(yu)的工(gong)作人員(yuan)，系統(tong)將自動(dong)報警，安(an)全監控(kong)中心值班人員(yuan)接到(dao)報警信號(hao)，立即執行相關安(an)全工(gong)作管理程(cheng)序。

    ● 生產單位可(ke)根據生產計劃，對該標簽卡進行授(shou)權管理。授(shou)權范(fan)圍(wei)包括(kuo)：該員工(gong)可(ke)以準入的坑道或作業(ye)面(mian)。為防止無關(guan)人員和非法人員進入坑道或(huo)作業(ye)

面，系(xi)統設置該(gai)卡準(zhun)入坑道或作業面時的失效管理模(mo)塊及卡的失效、報(bao)失等(deng)。

    ● 坑道一(yi)旦發(fa)生安全事故(gu)，監(jian)控中心在(zai)第一(yi)時間內可(ke)以知道被困人(ren)員(yuan)的基本情(qing)況，救險隊使用(yong)接受裝(zhuang)置，在(zai)10-30米(mi)的(de)范圍內方便探(tan)測(ce)遇險人員的(de)位

置，便于救(jiu)護工作(zuo)的安全(quan)和高效(xiao)運作(zuo)，便于事故救(jiu)助(zhu)工作(zuo)的開展。

    3.4系統功能

    ● 實時人員動態顯示

    任一時間查詢并顯示某個地點的人數、分布情況及身份。

    查(cha)詢一個或多個人員現在(zai)的實(shi)際位置、活動軌跡。

    記錄有關人員在任一地點的到/離時(shi)間和總工作時(shi)間等一系列(lie)信息(xi)，可以(yi)督促和落實重(zhong)要巡查人員是否按時(shi)、到點的進行實地查看，或進行各(ge)項數據的

檢測和處理，從(cong)跟不(bu)上盡量杜絕因人(ren)為因素而(er)造成(cheng)的(de)相關事(shi)故。

    ● 人員礦井考勤統計功能

    可對(dui)出(chu)入(ru)井(jing)人員進行(xing)統計(ji)，實現礦井(jing)人員考勤記錄，建立并(bing)打印人員出(chu)入(ru)井(jing)的各種信(xin)息報表，如礦井(jing)時間報表、出(chu)勤月報表(biao)(biao)、加班報表(biao)(biao)、缺勤報表(biao)(biao)等

等，方便(bian)管理人員的查詢與管理。

     ● 信息多點共享

     定位平臺和定位基站(zhan)可以局域(yu)網(wang)方式聯(lian)網(wang)運行，使網(wang)上所有(you)終端在使用(yong)權限范圍內(nei)實現信(xin)息多(duo)點(dian)共(gong)享，供(gong)多(duo)個礦井各部(bu)門及領導同(tong)時在不同(tong)地點(dian)共享

監測信(xin)息、系統綜合分析(xi)信(xin)息、查詢各類數(shu)據(ju)報(bao)表(biao)。

     ● 電子圍欄報警功能

     對于指定的(de)電子(zi)圍欄(lan)禁區，如(ru)果有非授權人員(yuan)進入，實時(shi)聲(sheng)音報警(jing)，并顯(xian)示進入禁區的(de)人數(shu)及身份，人員(yuan)軌(gui)跡。 

     ● 災后急救信息

     一旦發生各類事故(gu)，監控中(zhong)心立即能顯(xian)示(shi)出事故(gu)地點(dian)的攜卡人員數量、人員信息、人員位置等信息，大大提高搶險效率(lv)和救(jiu)護效果。一旦井下(xia)發(fa)生緊

急情況(kuang)，井下人員可通過攜帶標簽上(shang)的呼救(jiu)信號通知(zhi)管理中(zhong)心，也可與管理中(zhong)心進行直接(jie)對講，實時(shi)匯報井下情況(kuang)，極大提高了(le)救(jiu)援效率，減少災害損

失。

    ● 標簽應急功能

     UWB標簽與(yu)定位基站失去聯系時，仍(reng)能獨立工作，自動存儲人員檢測數(shu)據。

    3.5系統性能特點

    ● 強大的系統處理能力   

 ;   采用TDOA定位算(suan)法優化(hua)系統數據處理(li)能力；   

    高度自(zi)動(dong)化、自(zi)動(dong)檢測、統計、分析信息，整個過(guo)程無需(xu)人為干涉(she)；   

    基于GIS技術的地(di)理(li)信息顯示、查(cha)詢系統；   

    完善的數據分析能力；    

    ● 卓越的識別性能   

    高度的識別可(ke)靠性，100%的前端識別率；   

    識別距離遠（地面識別距離可達100米）；   

    極(ji)高的防沖(chong)突性（每個監(jian)測(ce)點可最多(duo)同時識別1000個人員(yuan)以上）；   

    高(gao)度的識別穩定性；   

    快(kuai)速(su)(su)的識(shi)別速(su)(su)度；

    定位(wei)精度(du)高，達到50cm；

    ● 現場優勢

    環(huan)境適應性：高抗干擾性，對干擾源、周界環(huan)境無特殊(shu)要求；   

    安裝方便性：定位基(ji)站一體(ti)化結(jie)構設(she)計，采用(yong)POE供電；

    運行可(ke)靠性(xing)：內部電(dian)路高度集(ji)成化，器件故障率最小化；

    ● 電氣特性 

    超低(di)功耗，無(wu)線標簽在(zai)不更換電池(chi)的情況下(xia)可(ke)連續(xu)正常工作半(ban)年以上； 

    方便性(xing)(xing)、安(an)全性(xing)(xing)，定位(wei)標簽無(wu)須外接礦燈電源，超長待(dai)機時間； 

    無輻(fu)射，對人體(ti)和環境無任(ren)何(he)影響，更(geng)加(jia)安全(quan)更(geng)加(jia)健康。設(she)備(bei)技術參數(shu)：

四、設備技術參數

4.1 定位基站

4.2定位標簽

4.3安全帽標簽

4.4腕帶標簽

4.4工牌標簽

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