2972.井下人员定位毕业论文.doc

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1、目 录概 论- 1 -引 言- 3 -第1章 煤矿信息系统现状- 4 -第2章 RFID的简介- 6 -第3章 RFID应用系统的组成及工作原理- 8 -第1节 RFID应用系统的组成- 8 -第2节 RFID应用系统的工作原理- 9 -第3节 RFID应用系统的可行性分析- 10 -3.3.1频率的选择- 10 -3.3.2安全性分析- 11 -3.3.3设置可行性分析- 11 -3.3.4操作可行性分析- 11 -第4章 井下人员定位系统的设计- 11 -第1节 井下人员定位系统总体设计思路- 11 -4.1.1 井下人员定位系统工作原理- 12 -4.1.2 井下人员定位系统核心部件RF

2、ID监控节点- 13 -4.1.3 井下人员定位系统实现的主要功能- 13 -第2节 井下人员定位系统设计目标- 15 -第3节 井下人员定位系统设计原则- 15 -第4节 井下人员定位系统设计依据- 17 -第5节 井下人员定位系统设计特点- 18 -第6节 井下人员定位系统设计方案- 18 -4.6.1 系统具体方案- 18 -4.6.2系统设备- 19 -4.6.3 系统具体功能- 24 -4.6.4 系统详细布置- 26 -4.6.5 系统设备运行环境- 27 -第7节 井下人员定位系统管理软件- 27 -第8节 井下人员定位系统网络结构- 29 -第5章 井下人员定位系统的应用- 3

3、0 -第1节 管理方面的应用- 30 -第2节 巷道安全、统计考勤和设备管理方面的应用- 31 -第6章 总 结- 32 -参考文献- 33 -概 论煤炭作为基础能源，长期以来为我国的经济增长做出了巨大贡献，我国能源消耗的70%来自煤炭，在整个国民经济发展中一直占据着主导地位。但另一方面，由于煤炭工业本身的产业结构，其采矿设备装置、从业人员素质及科学技术水平等诸多方面与其他行业相比存在着巨大差距。特别是近年来，煤矿事故的数量不断增加，如何加强安全生产，提高搜救工作效率，摆到了国家,各级主管部门和领导的面前。发生这些特大事故的原因主要是：(1)地面与井下人员的信息沟通不及时； (2)地面人员难以

4、及时动态掌握井下人员的分布及作业情况,进行精确人员定位；(3)一旦煤矿事故发生，抢险救灾、安全救护的效率低，搜救效果差。为了维护煤矿安全生产，国家安监总局、国家煤监局等四部委出台了煤矿企业劳动定员管理的若干指导意见。意见规定，在煤矿生产过程中，矿井口要挂牌标明井下实际作业人数。这也是国家相关部门为了在一旦出现煤安事故好及时组织抢险的最低的技术措施底线。煤矿工人作业强度大，工作压力重，加上各种现实的因素存在，很难要求每个下井人员都自觉的在下井前进行身份签到，为此，如何正确处理安全与生产、安全与效益的关系，如何准确、实时、快速履行煤矿安全监测职能，有效进行矿工管理，保证抢险救灾、安全救护的高效运作

5、显得尤为重要和紧迫。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。同时如何改变目前煤矿企业对井下人员落后的管理模式，如何实现管理的现代化、信息化也成为所有煤矿企业关心的问题。我们认为，建立以灾害预防、事故救助、电子信息化管理为主要目标的信息化和智能化建设势在必行。十五期间，煤炭工业电子信息化建设在九五发展的基础上，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。基于RFID(Radio Frequency

6、 Identification)技术的矿井人员井下定位管理系统，就可对煤矿入井人员进行实时监测，随时查看井下人数量。如果发生灾变，还可立即从监控计算机上查询事故现场的人员情况、在软件中可显示被困人员数量，为事故抢险提供科学依据。同时，也可利用系统的日常井下定位管理功能，对矿井人员进行井下定位管理。煤矿安全生产事关人民群众的生命和财产安全，各级政府一贯高度重视煤矿安全生产问题，并采取一系列措施不断加强安全生产工作。通过不断的努力，近一时期煤矿安全生产状况总体上趋于稳定好转，但由于基础薄弱等种种原因，煤矿安全生产状况仍然不容乐观。如何改变目前煤矿企业对井下人员落后的管理模式，如何实现管理的现代化、

7、信息化也成为所有煤矿企业关心的问题，因此建立以灾害预防、事故救助、电子信息化管理为主要目标的信息化和智能化建设势在必行。煤矿井下人员定位系统能够及时、准确的将井下各个区域人员及设备的动态情况反映到地面计算机系统，使管理人员能够随时掌握井下人员、设备的分布状况和每个矿工的运动轨迹，以便于进行更加合理的调度管理。当事故发生时，救援人员也可根据井下人员及设备定位系统所提供的数据、图形，迅速了解有关人员的位置情况，及时采取相应的救援措施，提高应急救援工作的效率。井下人员及设备定位系统是集井下人员考勤、跟踪定位、灾后急救、日常管理等一体的综合性运用系统,集合了国内识别技术、传输技术、软件技术等最顶尖的产

8、品和技术，是目前国内技术最先进、运行最稳定、设计最专业化的井下人员定位系统。这一科技成果的实现，将为煤矿企业的安全生产和日常管理上台阶以及事故急救带来了新的契机。在分析了井下无线资源特点的基础上，本文提出了采用915MHz的RFID(Radio Frequency Identification)技术进行矿井人员实时管理系统的开发。系统可以实现对井下人员进行实时跟踪监测和定位，可为工作人员提供矿井巷道网络、人员位置、危险区域及相应提示的动态信息。如果发生灾变，还可立即从监控计算机上查询事故现场的人员位置分布情况、被困人员数量、遇险人员撤退线路等信息，为事故抢险提供科学依据。引 言目前国际上最先进

9、的RFID技术的井下定位系统。井下人员及设备定位系统能够及时、准确的将井下各个区域人员及设备的动态情况反映到地面计算机系统，使管理人员能够随时掌握井下人员、设备的分布状况和每个矿工的运动轨迹，以便于进行更加合理的调度管理。当事故发生时，救援人员也可根据井下人员及设备定位系统所提供的数据、图形，迅速了解有关人员的位置情况，及时采取相应的救援措施，提高应急救援工作的效率井下定位管理系统技术先进、设计合理、结构新颖、主要技术性能指标符合煤矿实际需要。该系统的成功推出必将为我国煤矿的安全生产和事故后的抢险救灾发挥积极作用。山西柳林煤矿有限公司位于柳林县城西北4km处屈家沟村，离吉公路横穿矿区，距孝柳铁

10、路青龙站和307国道仅4km，交通非常便利。该矿批采4、5号煤层，井田面积8.9446km2,4号煤层平均厚度3.80m，5号煤层平均厚度4.22m，均属全区可采煤层。煤层赋存平缓，结构较简单，顶底板岩性良好，煤层具有爆炸性，4、5号煤自然等级为二级，属自然煤层。矿井地质属一类，地质构造简单，水文地质类型为简单，局部为中等。煤层资源储量为79.11Mt,设计可采储量为24.44Mt，年产1.2 Mt/a。为了防止当瓦斯等地质灾害发生时能及时的保证井下作业人员的安全，提出了基于RFID的新型矿井人员定位跟踪管理系统，可对煤矿入井人员进行实时跟踪监测和定位，可为工作人员提供矿井巷道网络、人员位置、

11、危险区域及相应提示的动态信息。如果发生灾变，还可立即从监控计算机上查询事故现场的人员位置分布情况、被困人员数量、遇险人员撤退线路等信息，为事故抢险提供科学依据。同时，也可利用系统的日常考勤管理功能，对矿井人员进行考勤管理。第1章 煤矿信息系统现状随着光纤，无线，IP等各类通信技术的广泛普及，企业对通信服务内容和质量的要求日益增高。煤矿行业用户不但希望得到优质的服务，同时更强烈要求一个安全、综合、方便维护、价格便宜、功能齐全的通信网络。在现有的煤矿中，主要包括以下信息系统：调度通信系统：主要用于井下和地面的语音通信，使用专门的调度交换机。井下使用大量的隔爆或本安电话机，容量小于200门；但有专门

12、的调度通信台；行政通信系统：主要用于地面的语音通信；也有调度交换和行政交换合一的产品； 井下无线通信系统：目前井下使用无线通信系统的矿井比较少，主要采用漏泄通信，也有部分煤矿采用了小灵通技术来实现井下移动通信。环境监测系统：实现对瓦斯、CO、风速等环境参数的监测，并能提供实时报警功能；设备监控系统：对机电设备、电力系统、管网等的监测监控；电视监控系统：实现对工作现场的图像监控；人员监测系统：目前主要使用的是无接触的读卡器技术，实现对下井人员的定位考勤、以及井下车辆的调度管理。目前煤矿对定位系统的需求日益强烈。经过多年的建设，目前国有大中型煤矿在技术装备水平上都有了较大的提高，建立起多套适合煤矿

13、需求的信息系统。但由于各系统在设计施工时“各自为政”，通讯线路重复投资、重复建设，造成线路管理维护的工作量很大，而且各系统的可靠性也不高。另外，由于各系统的信息不能互通，使信息资源无法得到有效利用。RFID是20世纪90年代兴起的一种非接触式的新型自动识别技术, 它利用无线传输方式进行双向数据通信, 进而达到自动识别并交换信息的目的。近年来, 自动识别技术得到了快速普及和推广, 自动识别方法多种多样: 条形码是一种应用广泛、廉价的自动识别术, 但条形码信息量小, 不能改写; 有触点排的IC卡是电子数据载体最普遍的结构, 但在许多情况下, 机械触点的接通是不可靠的;RFID却可以让物品实现真正的

14、自动化管理, 其优势非常明显: 存储信息量大, 每一个产品拥有独一无二的ID号; 读写不需要光源, 可以透过外部材料读取数据; 使用寿命长,能在恶劣环境下工作; 能够轻易嵌入或附着在不同形状、类型的产品上; 读取距离更远, 可以写入及存取数据, 实现标签的内容动态改变; 能够同时处理多个标签; 标签的数据存取有密码保护, 安全性更高; 可以对RFID标签所附着的物体进行追踪定位。 第2章 RFID的简介RFID(Radio Frequency Identification)技术是直接继承了雷达的原理，并由此发展起来的一种新的自动识别技术。利用反射功率进行通信奠定了RFID的理论基础。RFID标

15、准化问题日趋为人们所重视，RFID产品种类更加丰富，规模应用行业不断扩大，特别是沃尔玛公司和美国军方的使用，极大地推动了RFID的研究与应用。在南非，RFID技术已成功用于矿井管理，成功解决了关于矿井考勤、防盗、安全等矿井管理存在的问题。在国内矿区管理与计算机结合的程度主要限于井上部分，包括日常的企业流程管理、财会管理、运输管理。煤矿井下管理仍以经验管理为核心，随着煤炭行业信息化和网络化的发展，大多数煤矿企业在生产的实际过程中基本都采用了各种各样的煤矿管理系统，并在实际应用中发挥了重要的作用。随着RFID技术的引进，国内煤矿也开始使用RFID技术进行管理也是一种射频识别技术，它是利用射频方式进行非接触双向通信，以达到识别目的并交换数据。与其它接触式识别技术不同，RFID系统的射频卡和读写器之间不用接触就可实现对人员或物体在不同状态(移动、静止)下的自动识别和定位。典型的射频识别系统主要包括射频卡和读写器两部分。 射频卡是将几个主要模块集成到一块芯片中，芯片上有EEPROM用来储存识别码或其它数据。EEPROM容量从几比特到几万比特。芯片外围仅需连接天线(和电池)，完成与读写器的通信3。与条码、磁卡、IC卡等同期或早期的识别技术相比，射频卡具有非接触、工作距离长、适于恶劣环境、可识别运动目标等优点，可以作为人