1、kJ128矿用人员监测系统设计方案设计： 审核： 批准： 2013 年 7 月 4 日 矿 KJ128 矿用人员监测系统技术方案 前 言 矿位于 ，设计年生产能力为 100 万吨，采用 井开采，矿井工业广场面积 亩，因矿井生产需要，现建立 KJ128 矿用人员监测系统。根据根据煤炭行业标准 GB3836-2000 和新版煤矿安全规程规定,结合 矿的实际情况和具体需求，本着先进性、经济性、可靠性和可拓展性的原则，制定本方案。 矿 KJ128 矿用人员监测系统技术方案 目 录第一部分 产品概述 .1一、公司及产品介绍 .1二、系统功能介绍 .32.1 系统功能框图 .32.2 特点及功能 42.3
2、 主要电气性能 5三 KJ73 型矿用无线接收分站 .531 用途 532 工作原理 633 分站结构 63.4 使用方法 7四 KGE32 矿用发码器 741 用途 74.2 组成及工作原理 84.3 主要特点及功能 84.4 主要电气性能 84.5 环境条件 84.6 结构 94.7 使用方法和注意事项 9五 系统管理软件 .95.1 信息管理 .105.2 考勤管理 .115.3 系统设置 .17第二部分 工程设计方案 .19一 kj128 矿用人员监测系统综合设计说明 191.1 现状 .191.2. 系统设置 19二 具体案例讲析 .20第三部分 附录 21表 1：三恒产品的使用业绩
3、 21 矿 KJ128 矿用人员监测系统技术方案 二、系统功能介绍2.1 系统功能框图图 1 系统功能框图KJ128 矿用人员监测系统由地面设备和井下设备两部分组成：地面设备主要由监测主机、传输接口、集线器、打印机、避雷器等组成；地面人员监测管理部分由数据通信接口、HUB、监控主机（含监控管理软件） 、UPS电源、打印机、网络终端、防雷设备等组成。其中通信接口是将井下的 RS485或 DPSK 信号转换为监控计算机 RS232 串口信号；HUB 用于地面设备网络连接；监控计算机（含人员监测及安全管理软件）及数据库，实现对信息的自动化管理目标，在计算机屏幕上直观动态显示井下人员的分布情况，使管理
4、层一目了然；UPS 电源主要为了在交流电源停电后继续维持系统设备正常运行；打印机主要用来打印人员监测及安全管理报表；网络终端主要是人员监测及安全信息 矿 KJ128 矿用人员监测系统技术方案 的网上动实现对人员的考勤作业、统计及监测管理。井下设备主要由 KJF73 型矿用无线接收分站、KGE32 矿用发码器、KDW22 型矿用隔爆兼本安电源、分线盒等组成。系统中的 KGE32 型矿用发码器采用微型封装，可方便地安装在矿灯盒侧、安全帽、腰带或衣袋等处，如用于车辆则可选择非金属部分并尽可能高、较为安全的地点安装。发码器使用时不间断发射代表身份特征的无线射频数字编码信号。发码器采用低协耗、半休眠状态
5、工作，发码器有多个工作频道。发码器本身具有抗干扰能力,其通信协议保证了发码器无遗漏现象。扩展性能强，能兼容有线无线多个网络，自身带有 AES 和 CRC 机制，系统保密性能好系统中的 KJF73 型矿用无线接收分站（简称分站） ，采用矿用本安设计，用来接收发码器发射的无线数字编码射频信号并将其解调还原成数字编码，并将数字和接收起始时间存储在数据库中；当发码器离开分站接收范围 10 多秒钟后,分站也会将离开得发码器身份数字和离开时间存储到数据库中。以后可根据地面主机发出的巡检命令，将所存数据通过传输电缆送入地面主机。分站的安装视需要安装于各监控点上，今后亦可根据需要增减分站的设定。本系统可安装大
6、于 64 台分站。井下分站设备由人员信息采集处理模块、人员信息传输处理模块、隔爆电源、备用电池、嵌入式软件等组成。其中隔爆电源为分站工作提供电源；人员信息处理采集模块是完成对人员通行信息的采集、处理；人员信息传输处理模块是将 RS232 信息转换为 RS485 信息，传输距离 10KM，同时将重码的信息进行判定和过滤，接受上位机的轮循访问并向上位机传送所采集到的人员编码信息。2.2 特点及功能分站是智能化装置，具有无线接收、高速数据处理、存储所有发码器的一切数据；当系统出现故障时，分站可存储 60200 个移动目标信息。当故障排除后，自动将所有存储的信息传至地面计算机。系统无线部分采用了射频技
7、术、天线技术、FSK 调制方式，先进的校验技术和无线防冲突算法，保证了数据的可靠性及较高的抗干扰能力。计算机采用 Windows 软平台，用 VB 开发的集数据采集与信息处理的综合数据库管理系统。本系统是以 SQL Server7.0 数据库为主的 C/S 模式开发而成的， 矿 KJ128 矿用人员监测系统技术方案 共有分站实时信息、区域内人员实时信息、分站历史信息、区域内人员历史查询、分站配置、人员配置等功能。所有功能操作具有在线帮助，在中文菜单提示下完成。并方便地点击图形、即点击所需信息，可随时显示动态目标的图形数据。系统采用 485 总线巡检方式，分站实时向地面主机传送人员信息，同时主机
8、通过总线向分站发送命令。人员监测查询功能：a. 可作为下井考勤系统。系统庞大的数据库能存储一年以上系统运行的各种数据，对任一指定月份或任一指定时间段，对井下人员进行下井次数、下井时间等进行分类统计；b. 可查询当前井下人员数量及区域分布情况；c. 任一指定井下人员（车辆）当前或指定时间段内的活动轨迹；d. 查询某一指定分站，可以获得当时区域的人员（车辆）信息；e. 查询某一指定分站、可以获得在某一时间段内由经过该分站的人员车辆信息；f. 对特定的人员（车辆）进行实时跟踪；2.3 主要电气性能(1) 无线工作频率：2.4GHz(2) 发码器发射功率：15dbm(3) 分站无线接收灵敏度：-105
9、dbm(4) 无线数据传输速率：9600bit/s(5) 电缆数据传输速率：1200bit/s(6) 监测动目标数量：16300 个(7) 系统分站容量：64 个(8) 供电电源发码器：工作电压：3VDC（由硅胶封于内部的 CR2450.3V 锂电池供电）工作电流：发 11mA. 守候：200nA连续工作时间：2 年分站：工作电压：12VDC工作电流：200mA（由 KDW22 型隔爆、兼本安电源供电备用本安电池：最高开路电压 Um4.2VDC，最大短路保护电流 IM1.1A） 矿 KJ128 矿用人员监测系统技术方案 三 KJ73 型矿用无线接收分站31 用途KJF73 型矿用无线接收分站和
10、 KGE32 型矿用发码器配套使用。当流动人员携带矿用发码器经过矿用无线接收分站的 A 和 B 二根接收天线时，分站先后接收到发码器发出的身份号码。将根据二根天线收到信号的先后辨别前进方向。分站所接收到的信息进行处理、存贮、并通过 RS-485 接口自动传输给地面计算机。KJF73 型矿用无线接收分站为本质安全型，适用于具有瓦斯、煤尘爆炸危险的矿井中使用。32 工作原理KJF73 矿用无线接收分站由无线接收模块和主 CPU、从 CPU、存储器、RS485 接口、备用电池等组成。如图：主 CPU 用来与上位机进行通讯，并同时处理、存储来自从 CPU 的信息。从CPU 接收、处理二个 A、B 接收
11、模块来的信息，用来识别矿用发码器的前进方向、并传输给主 CPU。存储器用来存储还未向上位机传出的信息。RS485 接口通过传输电缆与上位机进行通信。当交流停电时，备用电池自动投入工作。 矿 KJ128 矿用人员监测系统技术方案 33 分站结构分站机箱为防静电 ABS 注塑而成，有足够的强度，盖和机箱之间采用发泡硅橡胶”O”形密封圈，有效地防水、防尘。机箱防护级为：IP54外形如图四个出线嘴，左右分别为 A、B 二根接收同轴电缆天线。下面两个出线嘴，左边为电源线输入，右边为 RS485 传输电缆输入。3.4 使用方法1.分站安装在流动人员或车辆必经过的岔口处。2.设置、校对所安装分站的地址码3.
12、连接本安全电源及矿用传输电缆。4.将分站的 25m 的同轴电缆天线，安装在流动人员经过的位置。5.用铁丝或尼龙绳将分站、本安电源、矿用通信电缆、电缆天线挂在巷道壁上。使电缆天线的末端约 0.5m 左右，头向下悬挂在巷道空中距离巷道壁大于 30cm，电缆天线尽量避开其他电缆导电物体。6.指示灯状态：左 1 红灯为主从 CPU 通信状态指示，闪亮为出入状态变化。左 3 绿灯为接收发射灯 矿 KJ128 矿用人员监测系统技术方案 四 KGE32 矿用发码器41 用途KGE32 型矿用发码器间断地向空中无线发射代表本身的数字编码，它必须与 KJF73 型矿用无线接收分站配套使用。模块本身为矿用本质安全
13、型，适用于具有瓦斯，煤尘爆炸危险的矿井中使用。人员携带的 KGE32 发玛器具有重量轻、易携带的特点，高度的识别可靠性，识别距离远（识别距离可达 10-30 米以上）超低功耗，方便性、安全性，标签无须外接矿灯电源，无须充电、无辐射，对人体和环境无任何影响，更安全更健康系统处理能力强 高度自动化完善的数据分析通讯距离远，可达 20 公里。4.2 组成及工作原理KGE32 型矿用发码器由高频发射、微控器、电池及天线组成。如图发射器由石英晶体振荡器、锁相环电路 PLL、输出功率放大器和模式逻辑控制所组成。微控器有二级硬件堆栈，1024X12 编程 EPROM，41 字节数据 RAM，8 位可编程定时
14、，上电复位，看门狗定时器，低功耗休眠模式，可编程保护等功能。天线为印制环形天线，尺寸小，受人体影响小。4.3 主要特点及功能1发射模块为硅胶灌封模块、体积小、重量轻、防潮、安装方便，它由CR2450 3V 锂电池供电。2发射频率为 433.92MHz；FSK 调制，抗干扰能力强。3采用微功耗器件，功能耗极抵。4软件采取先进的校验和算法处理，保证无线数据高度可靠。4.4 主要电气性能1发射频率：433.920MHz 矿 KJ128 矿用人员监测系统技术方案 2调制方式：FSK3发射功率：5dBm4工作速率：9.6Kbit/s5工作电压：2.7V-3.2V6工作电流：15mA 持续 10ms 4.
15、5 环境条件发码器在下列条件下能正常工作。1环境温度：0-402平均相对湿度：不大于 95%（25）3大气压力：86Kpa-106Kpa4有瓦斯、煤尘爆炸危险的矿井中使用。4.6 结构KGE32 型发码器为硅胶灌封模块。如图所示4.7 使用方法和注意事项1 KGE32 矿用发码器，其 ID 码都写在各发码器的铭牌上。2从出厂之日起，约 5 个月时由用户更换发码器电池。五 系统管理软件 KJ128 矿用人员监测系统 矿 KJ128 矿用人员监测系统技术方案 KJ128 矿用人员监测系统软件是采用 SQL SERVER2000 数据库来存储数据，以 B/S 模式开发而成的。其中后台程序（数据采集与
16、信息处理）是采用 VB 开发，前台显示程序采用 ASPNET 开发。本系统共有以下几个模块：信息管理、考勤管理、实时数据、图形显示、系统管理。 （如图 1 所示）用户登录信息管理 考勤管理 实时数据 图形显示 系统设置图 1当用户登录(如图 2 所示)后才能操作以下功能:图 25.1 信息管理信息管理模块是对人员信息、部门信息、基站信息进行添加、修改、删 矿 KJ128 矿用人员监测系统技术方案 除功能，操作方法采用手动输入。 （如图 3 所示）图 35.2 考勤管理考勤管理包括人员考勤、部门工作计划、分站工作情况、综合信息显示。2.1 人员考勤是对人员出入井情况记录显示（如图 4 所示） 矿
17、 KJ128 矿用人员监测系统技术方案 图 42.2 部门工作计划是显示各部门当前工作计划并可修改（如图 5 所示）图 5 矿 KJ128 矿用人员监测系统技术方案 分站工作情况是显示各个分站历史故障（如图 6 所示）图 6综合信息显示是显示人员下井信息统计和分站的故障率（如图 7 所示） 矿 KJ128 矿用人员监测系统技术方案 图(7)1实时数据实时数据是显示当前时间下各个人员在井下情况和分站情况。 （如图 8 所示）图 82图形显示4.1 人员定位是在图形上显示各个人员的实时走向。 （如图 9 所示） 矿 KJ128 矿用人员监测系统技术方案 图 94.2 人员轨迹是在图形上显示某个人在
18、一定时间范围内所经过的巷道情况。（如图 10，11 所示） 矿 KJ128 矿用人员监测系统技术方案 图 10图 114.3 人员实时分布是在图形上显示各个基站上有多少人和人员信息（如图12 所示） 矿 KJ128 矿用人员监测系统技术方案 图 125.3 系统设置系统设置是对用户的管理和数据库的连接测试。 （如图 13，14 所示） 矿 KJ128 矿用人员监测系统技术方案 图 13图 14 矿 KJ128 矿用人员监测系统技术方案 第二部分 工程设计方案一 kj128 矿用人员监测系统综合设计说明1.1 现状 矿位于 ，设计年生产能力为 100 万吨，目前矿井地面部分面积 亩。因矿井生产需
19、要，现建立 KJ128 矿用人员监测系统。1.2. 系统设置地面设备主要由监测主机、传输接口、集线器、打印机、避雷器等组成；地面人员监测管理部分由数据通信接口、HUB、监控主机（含监控管理软件） 、UPS电源、打印机、网络终端、防雷设备等组成。井下设备主要由 KJ73 型矿用无线接收分站、KGE32 矿用发码器、KDW22 型矿用隔爆兼本安电源、分线盒等组成。 矿 KJ128 矿用人员监测系统技术方案 二 具体案例讲析根据 矿的具体井下巷道实况，结合矿方提出的要求，KJ128 系统的配置如下：该矿主巷道在 2 万米左右。 按照装一套 KJ128 系统配置：地面主机 2 台（一台备用） 、智能数
20、字传输接口 2 台。井下：分站 45 个及相同数量的隔爆兼本安电源 45 台；矿用发码器按井下人员 1040 人。在下列地点为主要监控点：主井上下井口、副井口、巷道叉道口、支巷道口、采区巷道口、井下电站、煤仓等人员流动较大的地点，必须安装分站。在交叉巷道处为确定人员流向，应在不同方向均设立监控点。其余可在人员车辆相对集中的地点及重要安全控制地点设立监测点。接线盒视频系统传输线布线而定，有 2 通和 3 通两种型号可供选择。KJ128 系统设备配置清单序号 型号名称 防爆型式 数量1 监控主机（工控） 地面一般型 1 台2 监测电脑（联想） 地面一般型 1 台3 EPSON 打印机 地面一般型 1 台4 KJ128 系统软件 1 套5 KJJ17 传输接口 本安型 2 台6 KJF73 矿用无线接收分站 本安型 45 台7 KGE32 矿用发码器 本安型 1500 台8 KDW22 电源 隔爆兼本安 45 个9 PVYV31 主传输电缆 本安型 22km10 KP5001 分线盒（2 通） 本安型 6 只11 KP5001 分线盒（3 通） 39 只12
