KJ2232J煤矿井下人员定位系统

概述：

为进一步加强企业安全生产，国家安全监管总局、国家煤矿安监局研究颁发《煤矿安全规程》及《煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善基本规范》，明确提出需要建设人员定位系统。建立一套煤矿井下人员定位管理系统，搭建完善的井下人员管理生态平台，有效提高应急救援工作效率，为井下作业人员提供全方位的安全保障。

KJ2232J煤矿井下人员定位系统，基于高精度的UWB定位技术，典型定位静止时定位误差不大于0.3m。通过矿用本安型分站、本安型基站、标识卡、引擎软件等核心模块搭建煤矿“六大系统”之一的人员定位系统。通过人员佩戴多种形式的定位标签，实现井下人员实时的高精度定位。井口通过唯一性检测装置，检测下井人员佩戴唯一一张与自身身份匹配的标识卡，从而对人员进行各项安全监管。

系统结构

人员管理系统主要由监控计算机、系统软件、井口大屏幕LED检卡显示系统、环网交换机、人员定位分站、人员标识卡、信息化矿灯、手持检卡器、避雷器、员工自助查询终端和传输平台等组成。

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：基于三维GIS系统，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：矿井光纤工业以太网综合信息传输平台、光缆或电缆。

人员定位分站：接收标识卡发出的无线人员编码信号并计算出通讯距离，能就地滚动显示所监测到的标识卡卡号，动态存储24小时内监测到的所有标识卡卡号，具备“黑匣子”功能，具有声光报警功能。定位分站同时支持WIFI6信号覆盖，支持IEEE802.11b/g/n/ac/ax协议，可选双定向天线或四定向天线。

人员标识卡：承载唯一的人员编码信息，将编码数据发送给人员定位分站。人员标识卡有矿灯绳式和腰卡等多种方式，支持通用充电接口，单次充电使用时间一个月以上。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，本方案推荐选用矿灯绳式和腰卡式人员标识卡，用户也可根据实际需要进行选择。

信息化矿灯：具有矿灯和人员标识卡的功能，支持双向通信和定位；内置磷酸铁锂电池。

手持检卡器：手持便携式读卡终端，支持激光甲烷监测功能，用于检卡、搜救、离线考勤等功能。

井口检卡系统：包括井口智能检测门，检测一人是否多带卡；同时由控制计算机、检卡器和LED大屏幕组成的井口检卡显示系统，能实时显示下井人员的卡号、姓名和班次等信息。

员工自助查询系统：独立的操作简便的查询界面，支持触摸屏方式。可查询个人信息、下井情况、各种补贴发放情况等。

系统组成

系统图

系统工作原理

KJ2232J矿用人员精确定位系统采用的超宽带(UWB)技术是一种全新的、与传统通信技术有极大差异的通信新技术。它不需要使用传统通信体制中的载波，而是通过发送和接收具有纳秒或纳秒级以下的极窄脉冲来传输数据，从而具有GHz量级的带宽。超宽带系统与传统的窄带系统相比，具有穿透力强、功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点。因此，超宽带技术可以应用于室内静止或者移动物体以及人的定位跟踪与导航，且能提供十分精确的定位精度，本系统通过现场实测静态定位精度小于0.5米，动态定位精度小于3米，通讯距离大于400米。

本系统支持TOF和TDOA两种工作模式，UWB的测距原理为双向飞行时间法，每个模块从启动开始即会生成一条独立的时间戳 。模块A的发射机在其时间戳上的Ta1发射请求性质的脉冲信号，模块B在Tb2时刻发射一个响应性质的信号，被模块A在自己的时间戳Ta2时刻接收。有次可以计算出脉冲信号在两个模块之间的飞行时间，从而确定飞行距离S。S=Cx[(Ta2-Ta1)-(Tb2-Tb1)](C为光速)

知道了UWB的测距原理，再实现UWB的定位原理就很容易了。UWB的室内定位功能和卫星原理很相似，就是通过布置多个(2个以上)已知坐标的定位基站，需要定位的人员或设备携带定位标签，标签按照一定的频率发送脉冲信号，不断和多个已知位置的基站进行测距，通过一定的精确算法定出标签的位置。

TDOA模式定位工作流程：

（1）  每个定位标签以UWB脉冲重复不间断发送数据帧；

（2）  定位标签发送的UWB脉冲串被定位基站接收；

（3）  每个定位基站利用高敏度的短脉冲侦测器测量每个定位标签的数据帧到达接收器天线的时间；

（4）  定位基站通过WIFI或者以太网实现与后台服务器通信；

（5）  定位引擎参考标签发送过来的校准数据，确定标签达到不同定位基站之间的时间差，并利用TDOA算法来计算标签位置；

（6）  最后，终端设备（应用软件）显示出定位标签的位置。

TOF模式功耗高定位精度高，TDOA模式功耗低同时定位精度略低，本系统可以软件设置TOF和TDOA工作模式，根据用户需求实现功耗和定位精度的动态调整。

本系统产品已根据煤矿安全生产的技术要求和国家安全标准进行独立设计，完全可以满足煤矿井下人员监测与考勤管理的自动化和信息化管理要求，同时可充分利用矿井已有煤矿监控系统平台资源联网运行，有效节约投资。

KJ2232J矿用人员精确定位系统是集计算机软硬件、信息采集处理、无线数据传输、网络数据通讯、自动控制等技术多学科综合应用为一体的自动识别信息技术产品，该系统是通过对煤矿坑道远距离移动目标进行非接触式信息采集处理，实现对人、车、物在不同状态（移动、静止）下的自动识别，从而实现目标的自动化管理。

该系统集成了技术含量很高的超宽带(UWB)通讯识别技术，采用专用通讯控制芯片实现可靠的无线数据通信，基站及信息机为本质安全型电路，安装方便，作用距离远、识别无"盲区"、信号穿透力强、安全保密性能高、对人体无电磁污染、环境适应性强、可同时识别多人。

当井下人员随身携带人员标识卡进入读卡分站信号覆盖区域后标识卡立即被激活（未进入信号覆盖区时标识卡处于休眠状态不工作），经信号冲突检测后无须人员动作自动发射加密数据载波信号，将人员信息发送给读卡分站。

读卡分站收到标识卡发送来的信息处理后直接传送到地面，或通过矿用环网交换机接入矿井工业以太网发给地面中心站完成矿井人员自动跟踪定位。地面控制中心计算机将收到的信息结合井下电子地图(GIS)显示在屏幕上，同时保存到数据库，以备随时查阅。可以实时显示某个区域和巷道内人员的数量和分布情况；可以显示指定人员的移动路线；可以对指定人员进行实时定位和跟踪；可以查询特定人员在井下的实时位置。可以实时显示定位信息和查询某一历史时刻的人员作业信息。地面管理人员可以全面、准确的掌握井下人员的数量和分布情况。

系统功能

1、实时定位

人员定位系统通过二维/三维电子地图实时显示在岗工人、运输叉车、厂区车辆等位置，可查看定位人员、车辆详细信息，实现工厂人、车、物位置管理。

2、区域管理

实时统计进矿各区域人员、车辆的数量，实现下矿人员位置的动态管理及物资设备的有效监控。

3、安全管理

能够现场实时对进入装置内的人员进行人脸识别和定位标签卡识别，实现双重身份验证，只有当两种身份匹配，且仅携带一张与被检测人员相对应的标识卡时才通过。通过出入井唯一性检测，系统可实时监控井下人数变化，当人数超载时，系统自动报警，提醒管理者及时调度处理，消除安全隐患。

4、考勤管理

矿井人员定位系统可自动生成人员考勒信息，记录打卡时间及位置，并自动统计各时间段内的个人或部门工作时长信息。

5、禁区报警

警示报警:工作超时、区域超时、不动、井下超员等情况报警

寻呼报警: 通过系统主动下指定标识卡下发报警信息并生成记录

SOS报警:人员主动触发SOS报警后生产记录

设备故障报警:设备掉线、失电等情况报警

唯一性检测装置报警:设备异常离线报警

工作面接近保护装置交瓦:对接矿共现有接近保护装置，自主设定人员-工作面液压支架安全距离，小于安全距离触发告警，并控制支架运行状态，保障人身安全视频联动

6、历史轨迹回放

支持对矿井下单人或多人的历史轨迹查询及回放，为事件处理提供直观、可视化的决策依据。

7、SOS一键报警

提供SOS按钮主动报警，管理人员收到信息后，可快速定位报警工人位置，联动监控视频查看现场情况，做出紧急应对措施。

实物系统图

系统优势：

具体参数

KJ2232-F矿用本安型读卡分站

KJ2232-F1矿用本安型基站

KJ2232-K矿用本安型标识卡

KJ2232-S矿用本安型搜索仪