礦井人員指紋識(shí)別定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案及應(yīng)用

何漢波HE Han-bo；胡峰平HU Feng-ping

（①?gòu)V西合山新合物資供銷有限責(zé)任公司，合山 546508；②鎮(zhèn)江中煤電子有限公司，鎮(zhèn)江 212016）

（①Guangxi Heshan Xinhe Materials Supply and Marketing Co.，Ltd.，Heshan 546508，China；②Zhenjiang Zhongmei Electron Co.，Ltd.，Zhenjiang 212016，China）

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

首先為公司管理層提供考勤作業(yè)、人員進(jìn)出限制等多方面的信息查詢，加強(qiáng)了礦井領(lǐng)導(dǎo)、管理人員下井值班、跟班的督促管理，防止值班、跟班人員弄虛作假。其次礦井發(fā)生事故時(shí)，為救援人員提供可靠的數(shù)據(jù)、圖形，通過(guò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，正確地反映井下人員活動(dòng)的真實(shí)情況。

2 系統(tǒng)組成及工作原理

2.1 系統(tǒng)組成 人員定位及指紋驗(yàn)證系統(tǒng)由控制主機(jī)（即地面中心站）、指紋采集機(jī)、控制軟件、KJ106-J 一般兼礦用本質(zhì)安全型RS485 傳輸接口、KJ106-F 礦用人員定位通信分站、KJ106-D 礦用本質(zhì)安全型人員定位讀卡器、KJ106-K 礦用本質(zhì)安全型標(biāo)識(shí)卡、隔爆兼本安型不間斷電源箱、電纜、接線盒、485 信號(hào)防雷柵、電源防雷柵和其他必要設(shè)備組成。

2.2 工作原理 ①在井下作業(yè)的區(qū)域和巷道中，安裝KJ106-F 礦用定位通信分站（以下簡(jiǎn)稱KJ106-F）。KJ106-F 通過(guò)RS485 數(shù)據(jù)總線與地面中心站保持通信，接頭處使用礦用本安三通接線盒。②KJ106-D 礦用本質(zhì)安全型定位讀卡器（以下簡(jiǎn)稱KJ106-D）通過(guò)RS485 總線與歸屬的KJ106-F 連接，電源由KJ106-F 提供或本地供電。③下井人員配戴KJ106-K 礦用本質(zhì)安全型識(shí)別卡（以下簡(jiǎn)稱KJ106-K）。工作人員下井時(shí)，配戴的KJ106-K 根據(jù)實(shí)際情況發(fā)出2.4G 無(wú)線電信號(hào)，該無(wú)線信號(hào)是有編碼的，每個(gè)識(shí)別卡的編碼是唯一的。④KJ106-D 人員定位讀卡器到有效測(cè)量范圍內(nèi)KJ106-K 發(fā)送的信號(hào)，并通過(guò)RS485 接口向數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)分站發(fā)送，再由數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)分站送至地面中心站記錄和顯示。⑤指紋采集機(jī)、識(shí)別卡讀卡器連接在控制主機(jī)上，控制軟件采用.NET 平臺(tái)開(kāi)發(fā)，C/S 架構(gòu)，把人員定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入到控制主機(jī)，人員的頭像文件拷貝到主機(jī)，控制軟件驅(qū)動(dòng)讀卡器和指紋采集機(jī)同時(shí)工作。⑥地面中心站根據(jù)安裝的礦井考勤定位管理軟件判斷出KJ106-K 的具體信息（如：是誰(shuí)，在哪個(gè)位置，具體時(shí)間），同時(shí)可將信息顯示在控制中心的大屏幕或電腦顯示屏上，并做好備份。

2.3 KJ106 指紋身份驗(yàn)證系統(tǒng)的使用 ①將KJ106 主機(jī)D:KJ106_MAP 和D:KJ106ZW_PH 目錄拷貝到指紋驗(yàn)證機(jī)上。以后保持KJ106 主機(jī)人員信息設(shè)置有變動(dòng)就拷貝一次目錄。保證KJ106ZW_PH 目錄中的照片符合編碼要求。照片的尺寸是（高600，寬450），可以通過(guò)照片尺寸修改器修改。②將指紋驗(yàn)證主機(jī)的IP 地址改為192.168.1.1，通過(guò)網(wǎng)線把指紋機(jī)與電腦連接。③指紋機(jī)的管理員用戶名：8888，密碼：101101，根據(jù)工人的定位卡的編號(hào)來(lái)錄入指紋信息。操作方法：在指紋機(jī)的用戶管理欄的新增用戶中添加新用戶，工號(hào)為錄入人員的定位卡卡號(hào)，下一步登記指紋，然后保存。④讀卡器連接驗(yàn)證主機(jī)，確定好串口的端口號(hào)，可以修改軟件安裝目錄下SFYZ_INT.TXT 配置文件，文件內(nèi)容為（COM=2,YC=5,&ME）COM 為連接讀卡器串口的端口號(hào)，YC 為人員定位卡被系統(tǒng)認(rèn)可的時(shí)間分鐘值，（5 代表5 分鐘內(nèi)的讀卡數(shù)據(jù)認(rèn)為卡在身邊）。⑤可以通過(guò)WEB 方式，修改用戶信息，如輸入登記用戶的姓名。WEB 用戶名：administrator,密碼：123456。⑥把身份驗(yàn)證軟件安裝到驗(yàn)證主機(jī)上，直接運(yùn)行。

3 系統(tǒng)功能及特點(diǎn)

3.1 系統(tǒng)功能

3.1.1 管理功能

①可對(duì)無(wú)線監(jiān)測(cè)分站位置、坐標(biāo)、類型、禁區(qū)和備注等信息進(jìn)行設(shè)置；②可對(duì)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)分站進(jìn)行斷電復(fù)位、查詢硬件版本設(shè)置；③設(shè)置標(biāo)識(shí)卡與人員之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

3.1.2 監(jiān)測(cè)功能

①各無(wú)線監(jiān)測(cè)分站實(shí)時(shí)采集標(biāo)識(shí)卡發(fā)射的信號(hào)，上報(bào)給數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)分站，數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)分站按輪詢方式經(jīng)RS485 總線將標(biāo)識(shí)卡信息傳輸?shù)降孛嬷行恼尽Ｏ到y(tǒng)可以實(shí)時(shí)顯示各個(gè)監(jiān)測(cè)位置的人員分布、人數(shù)、人員移動(dòng)等信息，以及各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。②識(shí)別卡具備雙向通信功能，識(shí)別卡可以通過(guò)按鈕發(fā)起緊急呼叫，也可以接收從地面監(jiān)控主機(jī)發(fā)出的緊急通知。③定位分站、定位讀卡器兼有報(bào)警功能，無(wú)線分站配有蜂鳴器和告警燈，可以接收地面監(jiān)控主機(jī)發(fā)來(lái)的警報(bào)命令，產(chǎn)生聲光警報(bào)，向無(wú)線分站周邊的人員發(fā)出警示。

3.1.3 安全監(jiān)控功能

①系統(tǒng)對(duì)各個(gè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，定位通信分站、定位讀卡器故障可在軟件界面上及時(shí)顯示。②對(duì)系統(tǒng)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，向監(jiān)控主機(jī)上報(bào)禁區(qū)告警、下井超時(shí)、井下人數(shù)超限等。

3.2 系統(tǒng)性能

3.2.1 識(shí)別性能

①定位讀卡器與標(biāo)識(shí)卡之間無(wú)線傳輸距離：10-60m可調(diào)；②防沖突性（單個(gè)無(wú)線監(jiān)測(cè)分站可最多同時(shí)識(shí)別200 張標(biāo)識(shí)卡）；③識(shí)別穩(wěn)定性（誤碼率小于10-8）。

3.2.2 緊急狀況處理能力

①對(duì)重要數(shù)據(jù)高速緩存，在礦井出現(xiàn)緊急狀況下可以緩存數(shù)據(jù)，以備監(jiān)控主機(jī)查詢；②歷史數(shù)據(jù)查詢功能，在緊急狀況下幫助求援者分析井下人員分布情況；③數(shù)據(jù)恢復(fù)功能，在斷電、通訊中斷后，重啟可以恢復(fù)前一時(shí)刻的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。

4 系統(tǒng)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

4.1 系統(tǒng)組網(wǎng)方式靈活，可靠性高 本系統(tǒng)減少了總線設(shè)備，降低總線鉗位的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)可以保證很高的監(jiān)控設(shè)備數(shù)量，而且組網(wǎng)靈活方便，可以滿足復(fù)雜情況下組網(wǎng)需求。

4.2 與井下無(wú)線通信系統(tǒng)統(tǒng)一組網(wǎng)，平滑融合，完善系統(tǒng)功能 井下通訊和定位系統(tǒng)的軟件服務(wù)器和客戶端都采用相同的軟件，保護(hù)用戶已有的投資，降低成本?？商峁㎡PC 開(kāi)放協(xié)議，接入到綜合自動(dòng)化平臺(tái)。

4.3 功能強(qiáng)大完善的軟件系統(tǒng) 可實(shí)現(xiàn)人員進(jìn)出分站方向的判別；人員軌跡的查詢和模擬動(dòng)畫(huà)顯示；可以實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前井下總?cè)藬?shù)，每個(gè)分站下的人數(shù)，以及由多個(gè)分站組成的區(qū)域內(nèi)的人數(shù)統(tǒng)計(jì)，并可查詢顯示當(dāng)前井下、分站或區(qū)域中人員的詳細(xì)信息，軟件還具有員工考勤功能，可以詳細(xì)列出每個(gè)員工每日、每月的下井情況，還可以按照部門統(tǒng)計(jì)顯示員工入井情況。系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的需求，修改軟件，增加功能。

4.4 強(qiáng)大的分站功能 分站具有緩存數(shù)據(jù)功能，在通信中斷情況下每個(gè)分站均可緩標(biāo)簽軌跡信息，通訊回復(fù)后數(shù)據(jù)仍會(huì)被記錄進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)，避免數(shù)據(jù)丟失；軟件自動(dòng)備份數(shù)據(jù)防止因意外引起的數(shù)據(jù)丟失情況；數(shù)據(jù)處理主機(jī)可以實(shí)現(xiàn)雙機(jī)熱備份功能，一臺(tái)計(jì)算機(jī)故障不影響數(shù)據(jù)的采集和處理過(guò)程，保障系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行。

4.5 完善的安全監(jiān)控功能 系統(tǒng)對(duì)各個(gè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)分站、無(wú)線監(jiān)測(cè)分站故障可在軟件界面上及時(shí)顯示。對(duì)系統(tǒng)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，向監(jiān)控主機(jī)上報(bào)禁區(qū)告警、下井超時(shí)、井下人數(shù)超限等系統(tǒng)告警信息。當(dāng)識(shí)別卡電量過(guò)低時(shí)，系統(tǒng)提示告警，并能通知相關(guān)技術(shù)人員及時(shí)更換電池。井下發(fā)生緊急情況時(shí)，系統(tǒng)可以向下發(fā)出聲光告警，標(biāo)識(shí)卡提供光閃爍報(bào)警，無(wú)線檢測(cè)分站提供聲音及光信號(hào)報(bào)警。井下人員可以通過(guò)緊急呼叫按鈕向上傳輸告警信息。

5 系統(tǒng)方案實(shí)施的效果

5.1 杜絕弄虛作假，確保安全生產(chǎn) 杜絕未經(jīng)過(guò)培訓(xùn)人員入井，入井人員只有培訓(xùn)合格以后才能發(fā)卡并登記指紋，人員信息、指紋、識(shí)別卡一體，根據(jù)指紋的唯一性，一人一卡制，人卡合一，保證入井人員只有正確持卡才能入井。避免一人多卡下井或者無(wú)卡下井。

5.2 計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別入井人員信息 指紋驗(yàn)證系統(tǒng)自動(dòng)讀卡，無(wú)需人員操作。系統(tǒng)自動(dòng)讀卡并比對(duì)讀到識(shí)別卡信息和指紋信息，在終端計(jì)算機(jī)上實(shí)時(shí)直觀的顯示出來(lái)，設(shè)有語(yǔ)音提示，方便檢身員判斷入井人員信息，如有違規(guī)入井人員系統(tǒng)自動(dòng)語(yǔ)音報(bào)警阻止入井。

5.3 有效督促礦領(lǐng)導(dǎo)下井跟班、值班 系統(tǒng)有效地督促了礦領(lǐng)導(dǎo)、管理人員下井值班、跟班的工作，為煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)和日常管理工作提供了安全保障。

6 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明，礦井人員定位及指紋驗(yàn)證系統(tǒng)利用射頻傳輸、數(shù)字編碼識(shí)別技術(shù)和指紋驗(yàn)證技術(shù)，能成功識(shí)別煤礦井下人員及動(dòng)態(tài)目標(biāo)。礦井人員定位及指紋驗(yàn)證系統(tǒng)通過(guò)在六礦的成功應(yīng)用后，現(xiàn)已經(jīng)在廣西合山煤業(yè)有限責(zé)任公司的所有礦井推廣使用，均取得了很好的效果，有效地督促了礦領(lǐng)導(dǎo)、管理人員下井值班、跟班的工作，為煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)和日常管理工作提供了安全保障。

[1]煤礦安全規(guī)程.2009.

[2]GB 50215-2005，煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]AQ 6210－2007，煤礦井下作業(yè)人員管理系統(tǒng)通用技術(shù)條件[S].

[4]GB 9254-88，信息技術(shù)設(shè)備的無(wú)線電干擾極限和測(cè)量方法[S].

[5]煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中心站軟件開(kāi)發(fā)規(guī)范.

[6]計(jì)算機(jī)軟件可靠性和維護(hù)性管理.

[7]計(jì)算機(jī)軟件質(zhì)量保證計(jì)劃規(guī)范.

[8]中華人民共和國(guó)公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).