虹膜識別技術和人員定位系統(tǒng)在礦山人員管理方面的應用

◆李建忠

（烏拉特后旗紫金礦業(yè)有限公司 內蒙古 015543）

近一個時期以來，礦山安全問題越來越受到社會各界重視，如何加強勞動紀律、防止員工代打卡現(xiàn)象以及實時掌握井下人員動態(tài)信息和出勤情況成為企業(yè)管理人員、安檢人員共同關心的問題。然而如何切斷事故的致因鏈，減少人的不安全行為也是安全工作的一個重點。在虹膜考勤的同時顯示全家福圖片，打出親情提示及安全寄語，可以引起職工心靈的感動，這無疑是最好的安全教育方式。結合人員定位系統(tǒng)對重要區(qū)域的人員定位標識卡，可以幫助管理人員實時了解入井人員在井下的分布情況。烏拉特后旗紫金礦業(yè)有限公司井下作業(yè)和管理人員約1000 余人，每天三班倒作業(yè)，每班約300 余人，人員出入井通道有副井井口和斜坡道井口兩個。虹膜識別技術和人員定位系統(tǒng)正是烏后紫金領導在這種背景下提出的。

1 虹膜識別技術的應用

身份識別主要分為介質識別和生物識別。過去，身份或認證是根據(jù)介質（鑰匙、卡片或身份證）或一些問題（密碼或PIN）來確認身份或授予特權。然而，這些約定可能因為擁有了錯誤的個人令牌或所需知識（密碼或PIN）而存在安全漏洞。為了更緊密地綁定個人身份和更適當?shù)氖跈啵粋€新的身份約定變得越來越普遍，其并不是基于一個人有或知道什么，而是基于物理特性或表現(xiàn)出的個人生物特征如聲音、指紋、面部結構、虹膜或靜脈圖案等。

虹膜特點如下：

穩(wěn)定：人類虹膜的獨特圖案在10 個月大的時候形成，并且終生保持不變。

獨特：兩個人產生相同虹膜圖案的概率為零。

靈活：虹膜識別技術可以輕松集成到現(xiàn)有的安全系統(tǒng)或作為一個獨立的系統(tǒng)使用。

可靠：一個獨特的虹膜圖案不容易被盜、丟失或外借。

非接觸性：虹膜識別不用接觸采集設備即可快速識。

廣泛：很少人不能使用該技術，因為大多數(shù)人至少有一只眼睛。

虹膜識別技術系統(tǒng)架構對于烏后紫金的出入考勤管理系統(tǒng)來講，最重要的是在人員及權限等基礎數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理的前提下，保證整個系統(tǒng)長時間、不間斷的穩(wěn)定運行，不能因為網絡環(huán)境或數(shù)據(jù)服務器故障導致系統(tǒng)非正常運行。

針對上述問題，解決方案是構建一套分布式的系統(tǒng)架構，除了在調度室配置數(shù)據(jù)服務器以外，還要在各個出入口配置分數(shù)據(jù)服務器，它們之間在權限模型體系下互相備份，而數(shù)據(jù)同步的過程無須人為干預，因此能夠減少出錯的概率。

分布式架構可以帶來以下幾個顯著好處：

（1）人員基礎信息統(tǒng)一管理。如統(tǒng)計報表、權限管理等。

（2）出入口與調度室之間不會因網絡故障而影響系統(tǒng)正常運行。即使是距離調度室較遠的出入口也完全可以不受網絡環(huán)境的影響。

（3）分散服務器壓力，對于不需要統(tǒng)一管理的數(shù)據(jù)，可以存儲在出入口數(shù)據(jù)服務器，以減少服務器故障對數(shù)據(jù)完整性造成的系統(tǒng)風險。

（4）更容易實現(xiàn)個性化的服務定制。各個出入口可以定制自己的考勤算法或管理策略。

（5）保護已有投資。因為分布式管理降低了對網絡帶寬、服務器硬件需求，進而更合理地運用現(xiàn)有硬件，降低硬件的升級費用。

2 出入管理系統(tǒng)系統(tǒng)架構

我們采用雙向感應式翼閘方案，員工入井時經過虹膜考勤機識別，將其同之前采集至后臺管理主機的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進行比對，經識別確認身份后，控制器驅動打開閘道放行，并記錄進門時間。員工離開時，同樣要經過虹膜考勤機識別，經識別確認身份后，控制器驅動打開閘道放行，并記錄出門時間。

在有效地防止外來人員的非法進入同時，還增加了出入記錄的管理及查詢等功能。

圖1 虹膜考勤現(xiàn)場安裝圖

圖2 虹膜考勤系統(tǒng)管理軟件

3 人員定位系統(tǒng)的應用

首先據(jù)實際需求，于井下區(qū)域與巷道位置根據(jù)需要（如，井下主要巷道、必經之路等）放一定數(shù)量的定位分站。

管理人員也亦可以通過分析大屏幕或電腦中的分布示意圖，對某個區(qū)域進行查詢。管理主機將統(tǒng)計這一區(qū)域內人員的情況，管理人員便可借此實時觀察井下人員的位置，以達到精準定位。此外，一旦出現(xiàn)井下事故，可依據(jù)管理主機內的人員定位情況即時查詢到相關信息，以減少無用功，精準判斷人員被困位置，對其及時進行救援。

人員定位系統(tǒng)工作原理如下圖所示，定位分站可以直接接到環(huán)網交換機處，也可以相互串聯(lián)起來，但第一臺定位分站必須要接入環(huán)網交換機，以保證傳輸?shù)膸捄蛡鬏數(shù)乃俾省?/p>

圖3 人員定位系統(tǒng)工作原理圖

僅需為下井人員佩帶定位標識卡，地面管理人員便可以通過管理主機中的GIS 地圖實時監(jiān)測下井人員的情況，包括：人員數(shù)量、姓名等，以達到精準定位的目的。同時還可以支持回放活動路線或實施考勤管理功能，亦可以支持短信群發(fā)，編輯短信、報警等。

總結而言，定位系統(tǒng)主要具備如下功能：

1）精準定位功能，理論定位精度可達±15 米，不過由于大巷干擾的存在，導致實用時精度偏差會加大到±50 米。因此，需要通過巷道測試對偏差進行修正。

2）能夠對攜卡人員出/入井時刻、重點區(qū)域出/入時刻、工作時間、井下和重點區(qū)域人員數(shù)量、井下人員活動路線等信息進行監(jiān)測、顯示、打印、儲存、查詢、報警、管理等；

3）對下井人員實現(xiàn)實時跟蹤監(jiān)測，并顯示相應的人員位置；

4）系統(tǒng)可以良好地識別靜態(tài)速度≤80Km/h 的移動目標；

5）單臺分站支持同步識別超過200 張的人員定位標識卡；

6）人員定位標識卡具有液晶顯示屏，具有收發(fā)中文短消息的功能；

7）人員定位標識卡主要是通過有源工作方式（獨立供電），其能耗較低，一次更換電池可使用超過半年的時間。同時，人員定位標識卡還擁有欠壓指示功能，在發(fā)生欠壓報警后，標識卡仍然可延續(xù)工作3 天。

8）系統(tǒng)具備強大的井下人員應急救援功能：一旦井下人員遇險，可即時觸發(fā)“報警”按鈕，若發(fā)生著火、透水等情況，亦可通過標識卡按鍵向地面機關發(fā)出報警信號。進而據(jù)此查詢報警人員的詳細資料，包括：遇難時間、地點、人員姓名等信息。

9）可精準統(tǒng)計整個礦下?lián)艋蚰硡^(qū)域（如，某個工作面）的人員數(shù)量；

10）可予以實時跟蹤查詢、打印當前或某段下井下人員數(shù)量、活動軌軌跡和人員分布情況；

11）定位分站及人員定位標識卡擁有獨立的發(fā)射和接收部件，其中包含了嵌入式微處理器和軟件兩部分重要技術；

12）人員定位標識卡是通過高級嵌入式微處理器進行工作的，基于嵌入式軟件的控制，達到了編、解碼的要求，實現(xiàn)通信和信息處理的功能；

13）系統(tǒng)軟件還擁有管理人員定位標識卡電池的功能；

14）自動識別功能：乘車出入的工作人員在進入區(qū)域后，無須下車打卡，而是通過系統(tǒng)識別技術，識別車輛從而完成對工作人員的考勤和定位；

15）識別區(qū)域不會受限于方向影響，亦不存在盲區(qū)，且其對人體不會帶來任何損傷；

16）定位分站和地面中心站失聯(lián)后，分站仍可以獨立工作，自動存儲相應的監(jiān)督數(shù)據(jù)。在通訊恢復后，管理主機可及時提取數(shù)據(jù)完成修復，數(shù)據(jù)存儲時間在2 小時以上；

17）系統(tǒng)開展實時數(shù)據(jù)采集時，可支持記錄、顯示、查詢、編輯、網絡通信等功能；

18）系統(tǒng)中心站、網絡終端支持聯(lián)網運行，可使網上所有終端基于使用權限范圍內達到共享、查詢信息和打印數(shù)據(jù)報表目的；

19）報警功能：可對下井人員設定出入時間、出入地點等，若超出授權時間或誤入未授權地點，則予以報警，以提醒控制人員作出迅速反映，采取相應的安全措施；

20）系統(tǒng)自動生成信息數(shù)據(jù)庫，達到統(tǒng)計考勤作業(yè)和有效管理、促進管理效率提升的目的；

21）系統(tǒng)擁有良好的自診斷功能。在系統(tǒng)內定位分站、傳輸接口等出現(xiàn)故障后，予以及時報警并記錄在案，以便管理人員查詢、打印；

4 結束語

通過將虹膜識別技術和人員定位系統(tǒng)的結合應用，可以避免下井人員忘帶、錯帶或攜帶無效的人員定位識別卡下井，同時烏后紫金管理人員能夠隨時了解下井人員總數(shù)和人員動態(tài)信息。萬一出現(xiàn)事故或災害時，其將為營救人員搶救員工生命提供第一手的寶貴資料。