1 系統(tǒng)簡介
本系統(tǒng)采用國際標準ZigBee無線通訊技術(shù), 集人員定位,考勤管理和安全管理于一體。系統(tǒng)能夠及時、準確地將井下各個區(qū)域人員情況動態(tài)反映到井上計算機系統(tǒng)，使管理人員能夠隨時掌握井下人員的總數(shù)及分布情況，以便于進行更加合理的調(diào)度管理。系統(tǒng)具有強大的考勤能力，對每個人員的入井時間、出井時間都可以準確記錄，并統(tǒng)計生成各種考勤報表，真正實現(xiàn)礦井全自動化考勤，從而提高煤礦的生產(chǎn)管理效率。本系統(tǒng)特有的收發(fā)短消息功能極大地方便了井上與井下人員進行及時的溝通。一旦井下發(fā)生事故，救援人員可以根據(jù)本系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)、圖表，迅速了解井下人員的位置情況，從而及時采取相應(yīng)的救援措施，提高應(yīng)急救援工作的效率。
本系統(tǒng)功能強大，性能卓越，是國內(nèi)第一個采用ZigBee技術(shù)的礦井考勤定位系統(tǒng)。該技術(shù)的推廣能提高煤礦安全生產(chǎn)和安全管理水平，保護煤礦職工安全，提高煤礦生產(chǎn)效率，具有巨大的社會效益。
2 系統(tǒng)原理
本系統(tǒng)由無線定位子系統(tǒng)、傳輸子系統(tǒng)、管理子系統(tǒng)三個部分組成，如下圖所示：
無線定位子系統(tǒng)是本系統(tǒng)的基本單元，它由基站和識別卡組成，基站和識別卡內(nèi)均帶有基于ZigBee技術(shù)的無線通信模塊。基站根據(jù)礦井的地理情況合理布置，構(gòu)成無線定位網(wǎng)。在井口處、區(qū)域入口處、工作面等重要地點可以多布置一些基站，而在礦井巷道中可以少布置一些基站。識別卡由下井人員攜帶，每個識別卡都有不同的編號。識別卡中的無線通信模塊每隔幾秒向外發(fā)送一次數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)被周圍的基站接收到，基站經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后就可以知道它周圍有哪些識別卡。由于識別卡和人員一一對應(yīng)，從而可以知道在基站附近有哪些人員。根據(jù)基站接收到的信號強度RSSI和信號質(zhì)量LQI，還可以知道人員離基站大概有多遠。識別卡在發(fā)送數(shù)據(jù)的間歇內(nèi)會自動進入休眠狀態(tài)，從而達到省電的目的。
基站分布可參照如下示意圖。為了實現(xiàn)自動考勤的功能，在各井口應(yīng)該按順序分布兩個以上基站，如圖中A、B基站。當系統(tǒng)檢測到某人先到達A基站然后達到B基站即判斷為入井，當系統(tǒng)檢測到某人先到達B基站然后達到A基站即判斷為出井，系統(tǒng)會自動將入井、出井信息存入數(shù)據(jù)庫，從而達到自動考勤的目的。
傳輸子系統(tǒng)將各基站互連，并通過數(shù)據(jù)傳輸接口連接到管理子系統(tǒng)中的計算機，構(gòu)成計算機與基站之間的通信網(wǎng)。通過傳輸子系統(tǒng)，既可以收集各基站的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C，也可以將計算機發(fā)出的控制命令發(fā)送到各基站。傳輸子系統(tǒng)既可以用有線連接，也可以用基于ZigBee技術(shù)的無線連接。一般骨干網(wǎng)采用有線連接，而在不便于布線的地方可以采用無線連接。有線連接采用了CAN總線技術(shù)，抗干擾能力強，傳輸距離遠。同時留有TCP/IP通信接口，需要時可采用TCP/IP技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)。
管理子系統(tǒng)主要由放置在監(jiān)控室的計算機和運行在其上的管理軟件組成，它是本系統(tǒng)的人機界面接口。它具有收集定位信息、數(shù)據(jù)庫存儲、實時顯示、統(tǒng)計分析、報表打印、參數(shù)設(shè)置等功能。通過它可以在井上清楚地看到井下人員的分布情況，也可以設(shè)置各種參數(shù)控制系統(tǒng)的運行。管理子系統(tǒng)還具有網(wǎng)絡(luò)功能，可以通過煤礦局域網(wǎng)共享信息，實現(xiàn)多人同時查看礦井考勤定位信息。
3 系統(tǒng)特點
>> 采用北京赫立訊最新的ZigBee無線通信模塊，符合IEEE802.15.4國際標準，無線組網(wǎng)靈活，網(wǎng)絡(luò)容量大，功耗低，抗干擾能力強。
>> 本系統(tǒng)最多可以掛接 128 個基站，識別卡容量可達 6 萬以上。
>> 采用CAN總線半雙工通信方式，傳輸距離達10km，傳輸速率10kbps。
>> 遠距離識別，識別卡無需靠近基站，識別距離10～100米可調(diào)。
>> 考勤能力強，同時100人以10m/s速度通過，漏檢率極低。
>> 具有收發(fā)短消息的功能，便于井上與井下人員及時溝通。
>> 可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)共享供多個領(lǐng)導(dǎo)同時在不同地點查看。
>> 基站和識別卡設(shè)計嚴格按照國家礦用本安型產(chǎn)品設(shè)計標準，可以保證系統(tǒng)安全使用。
4 系統(tǒng)功能
4.1 礦井人員定位
在礦井巷道的進出口、交叉道口、工作面、重要峒室、危險場合（如盲巷等）、地面主要出入口等位置安裝基站，在巷道中也可以根據(jù)情況安裝一些基站。當攜帶有識別卡的人員進入基站檢測范圍時，基站可以將相關(guān)人員的身份等信息讀出并傳送回管理中心。定位信息經(jīng)過管理軟件處理后生成人員分布圖和人員分布表，從而在井上就可以直觀地看到井下人員的分布情況。
4.2 路徑跟蹤
本系統(tǒng)可以跟蹤人員在井下的運動軌跡，記錄他們經(jīng)過的監(jiān)測點和他們在各監(jiān)測點的停留時間。特別對瓦斯巡檢員等安全檢測人員，利用此功能地面領(lǐng)導(dǎo)就可以對他們進行監(jiān)督和調(diào)度，從而保證煤礦安全生產(chǎn)。
4.3 短消息
井上管理中心可以通過管理軟件發(fā)送短消息呼叫井下人員，井下人員可以通過帶液晶屏的識別卡發(fā)送短消息到井上管理中心。
4.4 考勤統(tǒng)計
本系統(tǒng)具有強大的考勤能力，人員無需排隊靠近基站，100人同時快速入井也能正確考勤。對于有多個井口的煤礦同樣可以進行全自動考勤。系統(tǒng)自動記錄人員的入井、出井時間，并自動統(tǒng)計生成每日考勤報表、每月考勤報表等，為煤礦提供考勤管理基礎(chǔ)信息。
4.5 區(qū)域統(tǒng)計
本系統(tǒng)可自動統(tǒng)計出各區(qū)域的人數(shù)，根據(jù)不同的情況采用兩種區(qū)域統(tǒng)計方法。對于有狹長入口的區(qū)域，可以采用入口統(tǒng)計法，與井口考勤統(tǒng)計方法相同；對于沒有狹長入口的區(qū)域，可以采用基站和統(tǒng)計法，即將區(qū)域中各基站檢測到的人數(shù)相加得到區(qū)域總?cè)藬?shù)。
4.6 數(shù)據(jù)存儲
本系統(tǒng)具有長期保存數(shù)據(jù)的能力，將考勤定位信息存入數(shù)據(jù)庫，并隨時可以方便地查詢到考勤定位歷史信息。
4.7 系統(tǒng)自診斷
本系統(tǒng)具有自診斷功能，可以自動檢測基站故障，當基站出現(xiàn)故障時會發(fā)出提示信息。
4.8 出井異常提示
本系統(tǒng)可以自動檢測出人員在井下長時間（如12小時以上）未出井的情況，并發(fā)出提示信息。
4.9 數(shù)據(jù)備份
本系統(tǒng)具有方便的數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)還原功能。
4.10 操作記錄
本系統(tǒng)對管理員的操作進行自動記錄，從而可以監(jiān)督管理員進行正確管理。
4.11 用戶權(quán)限管理
本系統(tǒng)具有用戶權(quán)限管理功能，只有注冊用戶才能使用本系統(tǒng)。注冊用戶分為管理員和普通用戶，管理員可以進行所有操作，普通用戶只能瀏覽考勤定位信息。
4.12 網(wǎng)絡(luò)共享
本系統(tǒng)具有網(wǎng)絡(luò)共享功能，可以通過局域網(wǎng)訪問考勤定位信息，為礦井各部門及上級各層領(lǐng)導(dǎo)及時提供實時監(jiān)測信息與歷史信息，為他們監(jiān)督指揮決策提供重要依據(jù)。
