基于工业以太网人员管理系统的应用研究

【摘 要】本文介绍了基于工业以太网的矿井人员管理系统应用。通过该技术，能够使井下及地面信息中心进行联系，实现人员的实时监控，对矿井救援和演习具有积极的实用价值。

【关键词】工业以太网；人员管理系统；人员信息三对照

1前言

义煤公司千秋煤矿建于1955年，设计生产能力为60万吨/年，在1980年核定能力为120万吨/年。至今已开采50余年，众所周知，进入21世纪以来，全球制造业正在进行一场前所未有的数字化、网络化、信息化的改革浪潮。我国能源主体的煤炭行业作为典型的连续流程制造业，在经济形势取得好转以后，也开始了新一代信息化矿井的建设步伐。面对新形势、新机遇和新挑战，国家各级主管部门的领导对安全生产工作提出了很高的要求和期望。“十一五”期间，煤炭工业电子信息化建设在“十五”发展的基础上，围绕煤炭工业改革发展的战略任务，以信息和知识资源的开发利用为核心，结合煤炭工业实际需要，重点进行煤矿生产安全监测监控、自动控制与企业管理系统等方面的信息化建设工作，已纳入安全生产企业的经营管理日程。系统具有多种灵活的配置方式，能够适应各种规模的矿井，系统每一部分均可独立运行，可根据实际需要构成合理、经济的监控系統，并可兼容现有的大多数监控系统。

随着煤矿企业对安全生产的日益重视，入井人员的管理越来越重要。矿井人员管理系统就是为了满足这种需求而专门开发的。系统采用先进的远距离无线射频识别技术和远程通讯技术，由地面管理计算机及软件、人员定位分站、人员标识卡及动态目标识别器等组成。可实现对矿井入井人员的实时监测、跟踪定位、轨迹回放、考勤统计、报表查询等功能。

2系统组成

人员管理系统主要由监控计算机、系统软件、检卡显示器、人员定位分站、动态目标识别器、人员标识卡、避雷器和传输平台等组成。

监控主机：负责整个系统设备及人员检测数据的管理、分站实时数据通讯、统计存储、屏幕显示、查询打印、画面编辑、网络通讯等任务。

系统软件：完成人员信息编码采集、识别、加工、显示、存储、查询和报表打印。

传输平台：系统适应多种传输平台：①适应矿井工业以太冗余环网综合信息传输平台（工业以太环+现场总线）；②RS485/DPSK独立传输平台；③可以兼容用户现有KJ90监控系统传输平台。

人员定位分站：通过与动态目标识别器的有线通讯，实时获取人员编码数据（可本地显示）。

动态目标识别器：接收标识卡发出的无线人员编码信号。

人员标识卡：承载唯一的人员编码信息，当被无线信号激活后，将编码数据发送给动态目标识别器。人员标识卡有矿帽式、矿灯式、胸卡、腰卡等四种方式。根据系统在煤矿的现场使用情况反馈，便于对人员标识卡的管理，本方案推荐选用矿帽式人员标识卡，用户也可根据实际需要进行选择。

3系统原理

人员随身携带的标识卡进入动态目标识别器工作区域被激活后（未进入动态目标识别器工作区域标识卡不工作——处于休眠状态），即将人员编码加密信息发射出去；动态目标识别器接收到标识卡发来的无线信号，经分站接收处理后，提取出人员编码相关信息，经数据传输平台送至地面监控计算机，完成矿井人员自动跟踪定位管理和考勤。

4主要功能

4.1对井下人员可实时跟踪监测，位置自动显示。

4.2可实时跟踪查询、打印当前及某时间段井下人员数量、活动轨迹及分布情况。

4.3在人员出、入井口设置检卡器，用于检测入井人员标识卡的完好性以及每位下井人员携带1张卡唯一性检测功能。

4.4目标识别器和标识卡具有完全独立的发射与接收部件，其核心技术均由嵌入式微处理器和嵌入式软件组成。

4.5标识卡采用高级嵌入式微处理器，在嵌入式软件的控制下，实现睡眠、唤醒、解码、编码、通信及信息碰撞处理等功能。

4.6标识卡超低能耗设计，并采用间歇式工作方式，可使用3年以上。

4.6系统能方便实现识别范围的调整，识别距离0～200米可调。

4.7系统能可靠识别静态或≤80Km/h的高速移动目标。

4.8单台目标识别器可瞬间同时识别200个以上的人员标识卡。

4.9乘车出入的工作人员无需下车，在车辆进入监测区域后，就可自动完成人员定位及考勤功能。

4.10识别区域无方向性、无盲区，对人体没有伤害。

4.11井下人员跟踪定位分站与地面中心站失去联系时，分站仍能独立工作，自动存储人员监测数据，当通讯恢复后监控主机可提取数据自动完成数据修复。

4.12系统在进行实时数据采集时，可进行记录、显示、查询、编辑、人工录入、网络通信等。

4.13系统中心站及网络终端可以联网运行，使网上所有终端在使用权限范围内都能共享监测信息，查询各类数据报表。

4.14门禁功能。根据需要在煤矿井下限制员工进入特殊区域。如果有未经许可人员接近该区域可发出声光报警信号，同时地面监控主机也会发出报警信号。

4.15报警功能。可以对下井人员限制出入时间及地点，如果超过授权时间或进入未经授权的地点都会触发报警设备发出警示，以便控制人员迅速做出反映，采取安全措施。

4.16系统可自动生成人员信息数据库，实现考勤作业的统计与管理等方面的报表资料，提高管理效益。

4.17矿井一旦发生安全事故，监控中心在第一时间内可以知道被困人员的基本情况，便于事故救助工作的开展。

4.18系统具有人员活动轨迹再现功能。

4.19分站具有汉字液晶显示人员编码和时钟功能，可用遥控器查询记录。

5结论

基于工业以太网建成的矿井人员管理系统，使矿井井下的人员信息与地面信息中心实现了远程监控，可以实时掌握井下人员信息分布，对矿井的紧急救援和避灾演练具有积极的作用，值得推广应用。

参考文献：

[1]王丽萍.工业以太网在煤矿井下人员管理系统中的应用[J].信息技术，2013.08.

[2]万国军.基于工业以太网的矿区井下作业人员定位系统设计[J].煤矿安全，2014.01.

[3]李国防.基于以太网的煤矿人员管理系统应用分析[J]工矿自动化，20011.6.

作者简介：

李大锋（1980～），男，2008年7月毕业于厦门大学自动化专业，硕士研究生。研究方向：智能计算、机器学习和数据挖掘；目前在义煤公司千秋煤矿机电科从事矿井自动化工作。endprint