虹膜识别技术和人员定位系统在矿山人员管理方面的应用

◆李建忠

（乌拉特后旗紫金矿业有限公司 内蒙古 015543）

近一个时期以来，矿山安全问题越来越受到社会各界重视，如何加强劳动纪律、防止员工代打卡现象以及实时掌握井下人员动态信息和出勤情况成为企业管理人员、安检人员共同关心的问题。然而如何切断事故的致因链，减少人的不安全行为也是安全工作的一个重点。在虹膜考勤的同时显示全家福图片，打出亲情提示及安全寄语，可以引起职工心灵的感动，这无疑是最好的安全教育方式。结合人员定位系统对重要区域的人员定位标识卡，可以帮助管理人员实时了解入井人员在井下的分布情况。乌拉特后旗紫金矿业有限公司井下作业和管理人员约1000 余人，每天三班倒作业，每班约300 余人，人员出入井通道有副井井口和斜坡道井口两个。虹膜识别技术和人员定位系统正是乌后紫金领导在这种背景下提出的。

1 虹膜识别技术的应用

身份识别主要分为介质识别和生物识别。过去，身份或认证是根据介质（钥匙、卡片或身份证）或一些问题（密码或PIN）来确认身份或授予特权。然而，这些约定可能因为拥有了错误的个人令牌或所需知识（密码或PIN）而存在安全漏洞。为了更紧密地绑定个人身份和更适当的授权，一个新的身份约定变得越来越普遍，其并不是基于一个人有或知道什么，而是基于物理特性或表现出的个人生物特征如声音、指纹、面部结构、虹膜或静脉图案等。

虹膜特点如下：

稳定：人类虹膜的独特图案在10 个月大的时候形成，并且终生保持不变。

独特：两个人产生相同虹膜图案的概率为零。

灵活：虹膜识别技术可以轻松集成到现有的安全系统或作为一个独立的系统使用。

可靠：一个独特的虹膜图案不容易被盗、丢失或外借。

非接触性：虹膜识别不用接触采集设备即可快速识。

广泛：很少人不能使用该技术，因为大多数人至少有一只眼睛。

虹膜识别技术系统架构对于乌后紫金的出入考勤管理系统来讲，最重要的是在人员及权限等基础数据统一管理的前提下，保证整个系统长时间、不间断的稳定运行，不能因为网络环境或数据服务器故障导致系统非正常运行。

针对上述问题，解决方案是构建一套分布式的系统架构，除了在调度室配置数据服务器以外，还要在各个出入口配置分数据服务器，它们之间在权限模型体系下互相备份，而数据同步的过程无须人为干预，因此能够减少出错的概率。

分布式架构可以带来以下几个显著好处：

（1）人员基础信息统一管理。如统计报表、权限管理等。

（2）出入口与调度室之间不会因网络故障而影响系统正常运行。即使是距离调度室较远的出入口也完全可以不受网络环境的影响。

（3）分散服务器压力，对于不需要统一管理的数据，可以存储在出入口数据服务器，以减少服务器故障对数据完整性造成的系统风险。

（4）更容易实现个性化的服务定制。各个出入口可以定制自己的考勤算法或管理策略。

（5）保护已有投资。因为分布式管理降低了对网络带宽、服务器硬件需求，进而更合理地运用现有硬件，降低硬件的升级费用。

2 出入管理系统系统架构

我们采用双向感应式翼闸方案，员工入井时经过虹膜考勤机识别，将其同之前采集至后台管理主机的数据库数据进行比对，经识别确认身份后，控制器驱动打开闸道放行，并记录进门时间。员工离开时，同样要经过虹膜考勤机识别，经识别确认身份后，控制器驱动打开闸道放行，并记录出门时间。

在有效地防止外来人员的非法进入同时，还增加了出入记录的管理及查询等功能。

图1 虹膜考勤现场安装图

图2 虹膜考勤系统管理软件

3 人员定位系统的应用

首先据实际需求，于井下区域与巷道位置根据需要（如，井下主要巷道、必经之路等）放一定数量的定位分站。

管理人员也亦可以通过分析大屏幕或电脑中的分布示意图，对某个区域进行查询。管理主机将统计这一区域内人员的情况，管理人员便可借此实时观察井下人员的位置，以达到精准定位。此外，一旦出现井下事故，可依据管理主机内的人员定位情况即时查询到相关信息，以减少无用功，精准判断人员被困位置，对其及时进行救援。

人员定位系统工作原理如下图所示，定位分站可以直接接到环网交换机处，也可以相互串联起来，但第一台定位分站必须要接入环网交换机，以保证传输的带宽和传输的速率。

图3 人员定位系统工作原理图

仅需为下井人员佩带定位标识卡，地面管理人员便可以通过管理主机中的GIS 地图实时监测下井人员的情况，包括：人员数量、姓名等，以达到精准定位的目的。同时还可以支持回放活动路线或实施考勤管理功能，亦可以支持短信群发，编辑短信、报警等。

总结而言，定位系统主要具备如下功能：

1）精准定位功能，理论定位精度可达±15 米，不过由于大巷干扰的存在，导致实用时精度偏差会加大到±50 米。因此，需要通过巷道测试对偏差进行修正。

2）能够对携卡人员出/入井时刻、重点区域出/入时刻、工作时间、井下和重点区域人员数量、井下人员活动路线等信息进行监测、显示、打印、储存、查询、报警、管理等；

3）对下井人员实现实时跟踪监测，并显示相应的人员位置；

4）系统可以良好地识别静态速度≤80Km/h 的移动目标；

5）单台分站支持同步识别超过200 张的人员定位标识卡；

6）人员定位标识卡具有液晶显示屏，具有收发中文短消息的功能；

7）人员定位标识卡主要是通过有源工作方式（独立供电），其能耗较低，一次更换电池可使用超过半年的时间。同时，人员定位标识卡还拥有欠压指示功能，在发生欠压报警后，标识卡仍然可延续工作3 天。

8）系统具备强大的井下人员应急救援功能：一旦井下人员遇险，可即时触发“报警”按钮，若发生着火、透水等情况，亦可通过标识卡按键向地面机关发出报警信号。进而据此查询报警人员的详细资料，包括：遇难时间、地点、人员姓名等信息。

9）可精准统计整个矿下击或某区域（如，某个工作面）的人员数量；

10）可予以实时跟踪查询、打印当前或某段下井下人员数量、活动轨轨迹和人员分布情况；

11）定位分站及人员定位标识卡拥有独立的发射和接收部件，其中包含了嵌入式微处理器和软件两部分重要技术；

12）人员定位标识卡是通过高级嵌入式微处理器进行工作的，基于嵌入式软件的控制，达到了编、解码的要求，实现通信和信息处理的功能；

13）系统软件还拥有管理人员定位标识卡电池的功能；

14）自动识别功能：乘车出入的工作人员在进入区域后，无须下车打卡，而是通过系统识别技术，识别车辆从而完成对工作人员的考勤和定位；

15）识别区域不会受限于方向影响，亦不存在盲区，且其对人体不会带来任何损伤；

16）定位分站和地面中心站失联后，分站仍可以独立工作，自动存储相应的监督数据。在通讯恢复后，管理主机可及时提取数据完成修复，数据存储时间在2 小时以上；

17）系统开展实时数据采集时，可支持记录、显示、查询、编辑、网络通信等功能；

18）系统中心站、网络终端支持联网运行，可使网上所有终端基于使用权限范围内达到共享、查询信息和打印数据报表目的；

19）报警功能：可对下井人员设定出入时间、出入地点等，若超出授权时间或误入未授权地点，则予以报警，以提醒控制人员作出迅速反映，采取相应的安全措施；

20）系统自动生成信息数据库，达到统计考勤作业和有效管理、促进管理效率提升的目的；

21）系统拥有良好的自诊断功能。在系统内定位分站、传输接口等出现故障后，予以及时报警并记录在案，以便管理人员查询、打印；

4 结束语

通过将虹膜识别技术和人员定位系统的结合应用，可以避免下井人员忘带、错带或携带无效的人员定位识别卡下井，同时乌后紫金管理人员能够随时了解下井人员总数和人员动态信息。万一出现事故或灾害时，其将为营救人员抢救员工生命提供第一手的宝贵资料。