基于工業以太網人員管理系統的應用研究

【摘 要】本文介紹了基于工業以太網的礦井人員管理系統應用。通過該技術，能夠使井下及地面信息中心進行聯系，實現人員的實時監控，對礦井救援和演習具有積極的實用價值。

【關鍵詞】工業以太網；人員管理系統；人員信息三對照

1前言

義煤公司千秋煤礦建于1955年，設計生產能力為60萬噸/年，在1980年核定能力為120萬噸/年。至今已開采50余年，眾所周知，進入21世紀以來，全球制造業正在進行一場前所未有的數字化、網絡化、信息化的改革浪潮。我國能源主體的煤炭行業作為典型的連續流程制造業，在經濟形勢取得好轉以后，也開始了新一代信息化礦井的建設步伐。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。“十一五”期間，煤炭工業電子信息化建設在“十五”發展的基礎上，圍繞煤炭工業改革發展的戰略任務，以信息和知識資源的開發利用為核心，結合煤炭工業實際需要，重點進行煤礦生產安全監測監控、自動控制與企業管理系統等方面的信息化建設工作，已納入安全生產企業的經營管理日程。系統具有多種靈活的配置方式，能夠適應各種規模的礦井，系統每一部分均可獨立運行，可根據實際需要構成合理、經濟的監控系統，并可兼容現有的大多數監控系統。

隨著煤礦企業對安全生產的日益重視，入井人員的管理越來越重要。礦井人員管理系統就是為了滿足這種需求而專門開發的。系統采用先進的遠距離無線射頻識別技術和遠程通訊技術，由地面管理計算機及軟件、人員定位分站、人員標識卡及動態目標識別器等組成?？蓪崿F對礦井入井人員的實時監測、跟蹤定位、軌跡回放、考勤統計、報表查詢等功能。

2系統組成

人員管理系統主要由監控計算機、系統軟件、檢卡顯示器、人員定位分站、動態目標識別器、人員標識卡、避雷器和傳輸平臺等組成。

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。

系統軟件：完成人員信息編碼采集、識別、加工、顯示、存儲、查詢和報表打印。

傳輸平臺：系統適應多種傳輸平臺：①適應礦井工業以太冗余環網綜合信息傳輸平臺（工業以太環+現場總線）；②RS485/DPSK獨立傳輸平臺；③可以兼容用戶現有KJ90監控系統傳輸平臺。

人員定位分站：通過與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）。

動態目標識別器：接收標識卡發出的無線人員編碼信號。

人員標識卡：承載唯一的人員編碼信息，當被無線信號激活后，將編碼數據發送給動態目標識別器。人員標識卡有礦帽式、礦燈式、胸卡、腰卡等四種方式。根據系統在煤礦的現場使用情況反饋，便于對人員標識卡的管理，本方案推薦選用礦帽式人員標識卡，用戶也可根據實際需要進行選擇。

3系統原理

人員隨身攜帶的標識卡進入動態目標識別器工作區域被激活后（未進入動態目標識別器工作區域標識卡不工作——處于休眠狀態），即將人員編碼加密信息發射出去；動態目標識別器接收到標識卡發來的無線信號，經分站接收處理后，提取出人員編碼相關信息，經數據傳輸平臺送至地面監控計算機，完成礦井人員自動跟蹤定位管理和考勤。

4主要功能

4.1對井下人員可實時跟蹤監測，位置自動顯示。

4.2可實時跟蹤查詢、打印當前及某時間段井下人員數量、活動軌跡及分布情況。

4.3在人員出、入井口設置檢卡器，用于檢測入井人員標識卡的完好性以及每位下井人員攜帶1張卡唯一性檢測功能。

4.4目標識別器和標識卡具有完全獨立的發射與接收部件，其核心技術均由嵌入式微處理器和嵌入式軟件組成。

4.5標識卡采用高級嵌入式微處理器，在嵌入式軟件的控制下，實現睡眠、喚醒、解碼、編碼、通信及信息碰撞處理等功能。

4.6標識卡超低能耗設計，并采用間歇式工作方式，可使用3年以上。

4.6系統能方便實現識別范圍的調整，識別距離0～200米可調。

4.7系統能可靠識別靜態或≤80Km/h的高速移動目標。

4.8單臺目標識別器可瞬間同時識別200個以上的人員標識卡。

4.9乘車出入的工作人員無需下車，在車輛進入監測區域后，就可自動完成人員定位及考勤功能。

4.10識別區域無方向性、無盲區，對人體沒有傷害。

4.11井下人員跟蹤定位分站與地面中心站失去聯系時，分站仍能獨立工作，自動存儲人員監測數據，當通訊恢復后監控主機可提取數據自動完成數據修復。

4.12系統在進行實時數據采集時，可進行記錄、顯示、查詢、編輯、人工錄入、網絡通信等。

4.13系統中心站及網絡終端可以聯網運行，使網上所有終端在使用權限范圍內都能共享監測信息，查詢各類數據報表。

4.14門禁功能。根據需要在煤礦井下限制員工進入特殊區域。如果有未經許可人員接近該區域可發出聲光報警信號，同時地面監控主機也會發出報警信號。

4.15報警功能。可以對下井人員限制出入時間及地點，如果超過授權時間或進入未經授權的地點都會觸發報警設備發出警示，以便控制人員迅速做出反映，采取安全措施。

4.16系統可自動生成人員信息數據庫，實現考勤作業的統計與管理等方面的報表資料，提高管理效益。

4.17礦井一旦發生安全事故，監控中心在第一時間內可以知道被困人員的基本情況，便于事故救助工作的開展。

4.18系統具有人員活動軌跡再現功能。

4.19分站具有漢字液晶顯示人員編碼和時鐘功能，可用遙控器查詢記錄。

5結論

基于工業以太網建成的礦井人員管理系統，使礦井井下的人員信息與地面信息中心實現了遠程監控，可以實時掌握井下人員信息分布，對礦井的緊急救援和避災演練具有積極的作用，值得推廣應用。

參考文獻：

[1]王麗萍.工業以太網在煤礦井下人員管理系統中的應用[J].信息技術，2013.08.

[2]萬國軍.基于工業以太網的礦區井下作業人員定位系統設計[J].煤礦安全，2014.01.

[3]李國防.基于以太網的煤礦人員管理系統應用分析[J]工礦自動化，20011.6.

作者簡介：

李大鋒（1980～），男，2008年7月畢業于廈門大學自動化專業，碩士研究生。研究方向：智能計算、機器學習和數據挖掘；目前在義煤公司千秋煤礦機電科從事礦井自動化工作。endprint