礦山井下人員無線定位系統
睿豐德科技 專注RFID識別技術和條碼識別技術與管理軟件的集成項目。睿豐德RFD中間層連接生產作業現場數據采集與ERP系統的橋梁。
一、總體考慮：
以盡可能低的成本，有效可靠地實現井下人員無線定位和工作環境監控的基本功能，在此基礎上再進一步改進和增加系統的功能。因而，本方案將盡可能利用井下現有的通信設施和條件。另外，為了減少讀寫定位基站的使用數量以降低成本，人員定位采用了分區段考勤定位的方式（這也是目前煤礦井下人員定位普遍采用的方式）當然也可采用全信號覆蓋的精確定位方式（需要更多的讀寫器基站）。從而，給您帶來更高效率！更多回報！
二、現有的定位方法：
1、射頻卡（RFID）考勤系統：
目前井下人員的跟蹤，基本上采用的是這種方法。這種方法實在在礦井進口處，使用射頻卡（RFID）讀取（刷卡）的方法對下井人員進行登記記錄來跟蹤的方法。實際上這不是真正意義上的人員跟蹤，無法實時地報告井下人員的具體位置了。這種方法存在如下幾個問題：
● 遠距離的射頻卡讀寫系統非常昂貴，體積較大，安裝使用都都受到一定限制，從成本計，要在井下安置許多這樣的讀卡系統是不現實的；
● 這種系統讀寫系統地發射功率一般都較大，往往超過井下使用安全規定的限制，因而往往不能安裝在井下；
● 這種系統讀卡速度十分有限，不能處理多人同時快速通過讀卡系統的情況（例如乘車下井），此時，系統往往會出現漏讀；
如果使用遠距離讀卡系統；
● 由于這種系統使用的頻率和通信方式，抗干擾的性能非常有限，在井下復雜環境下使用也存在問題；
● 結論是，一般RFID射頻讀寫系統，不能實現真正意義上的井下人員跟蹤，無法實時地報告井下人員的具體位置，只能作為下井人員上下井的考勤登記。
2、以super RFID為代表的，基于一般窄帶有源電子標簽基礎上的井下人員跟蹤系統：
這種系統實際并非目前真正意義上的RFID 讀寫系統，而是一種低功耗的微功率無線收發機系統。它的問題是：
● 由于系統使用的是窄帶點頻的工作方式，工作頻點很窄，而由于晶振自振頻率本身會因溫度變化而發生漂移（溫漂），并隨時間而發生變化（老化），因而使整個系統的頻率發生變化，并漂移到系統工作頻點之外。從而造成的系統工作的可靠性和穩定性的問題。
● 盡管比起一般射頻卡讀寫系統RFID來，在讀寫距離上有很大改進；然而，由于系統接收靈敏度低，-80dBm 到 -90 dBm之間，讀寫器的發射功率只有1/1000瓦，典型的例子就是Nordic 公司的NRF2401E芯片。因而存在通信距離不夠的問題，特別是在煤礦井下干擾較大的工業現場。
● 由于沒有使用直序擴頻抗干擾技術，比起采用直序擴頻技術的無線通信系統來，明顯在抗干擾的能力上有很大的欠缺，因而，在井下許多干擾強的地方，工作的可靠性將大大降低。甚至根本無法通信。
● 由于這種系統讀寫距離和工作可靠性存在問題，因而，按照國家安監局有關規定，要求定位讀寫器，在80個礦工按照5米/秒的速度同時經過讀寫器時，讀寫器必須一個不漏的將他們記錄下來。如果讀寫器的讀寫距離不夠，礦工在讀寫器信號覆蓋范圍內的時間就很有限，而且因為干擾造成的誤碼，一個正確信號往往需要多次發送，因而，系統很難滿足這個規定要求。
● 這種系統的讀寫器也很貴，這樣從系統的建設成本上，投入就很高。
● 結論是，無論從經濟角度，還是系統工作的可靠性，以及實用性來講，一般窄帶點頻通信系統都不適合作為井下人員定位系
統。
三、使用我們的新一代Super-Zigbee網絡的礦山井下人員無線定位系統：
1、系統簡介：
新的定位系統是在當今最新的Zigbee技術基礎上進行改進后，開發出來的簡單經濟有效的定位系統，完全滿足國家安監局2007年新制定的，煤礦井下作業人員管理的相關規定。參閱文件“中華人民共和國安全生產行業標準 AG 6210 -2007 煤礦井下作業人員管理系統通用技術條件。 AQ1048 -2007 煤礦井下作業人員管理系統使用與管理規范”。為了降低整個系統的成本和從煤礦井下的具體環境出發，新的煤礦井下人員定位系統采用了“分區片定位”的方式，即根據管理要求和井下現場的實際情況，將井下分成若干個片區，每個片區由若干個進出口控制，例如一段單一巷道的兩端，就是該段巷道片區的兩個進出控制口，有的片區可能有兩個以上的進出控制口。為了確定每一個片區任一時刻的作業人員數目及具體名單，我們必須要知道通過該片區所有控制進出口，進出的所有人員的數目和具體名單。如果我們在每一個控制進出口，安裝電子標簽讀寫器，這就要求讀寫器能夠一個不漏的將所有經過這個進出口的電子標簽記錄下來，同時，還必須要分清每一個電子標簽的進出方向。為此，我們將在每一個進出口，背靠背地安裝兩個讀寫方向相反的定向讀寫器，（見如下照片）。
利用這個位置數據資料，上位機軟件就可以向用戶提供，任意時刻，任何一個人所在井下的具體位置；在任意時刻，井下任意一個片區內作業人員的清單。
在井下沒有鋪設有線通信網絡的地方，我們的讀寫器還可通過無線遠距離傳輸（井上2000米，井下為500米左右）和中繼的方式，將所讀取到的信息，傳給與有線網絡連接的無線接收機,（見如下附圖）再傳給管理中心計算機。
● 每一個需要定位的移動目標（例如礦工），都需要隨身攜帶一個無線身份卡模塊，或固定在安全帽上的一個全封閉電子標簽，每個標簽的發射功率小于1/1000瓦. 建議使用我們的簡化了功能的SL2420A，或低成本的SL2435A模塊：
● 為了增加電池使用壽命，無線身份模塊每隔2 秒發射一個身份碼信號。為了避免井下環境對無線信號的干擾，所有無線身份卡模塊使用的都是抗干擾的直序擴頻通信方式；同時，在緊急情況時，還可以通過卡上的按鈕，隨時發出緊急求救信息；
● 我們還可利用這個無線人員定位系統，實現對煤礦井下工作環境的監控，例如，使用我公司的遠距離無線溫度采集器，就可以將需要監控的工作點的溫度，通過無線的方式，傳給五百米外的讀寫定位器，這樣，不僅可以根據需要，機動靈活的在不同位置（特別是采掘面）采集各種安全生產所需的信息（例如,溫度，瓦斯濃度，風壓風速等），同時自動地將采集點的位置信息和相關信息傳給監控中心。這種瓦斯采集點可以安放在采掘面的某個固定位置，并隨采掘面的移動而移動，也可讓瓦斯安檢人員隨設攜帶，十分方便。當瓦斯濃度超標時，該無線模塊可以立即通過網絡,將濃度在傳給管理中心計算機。 我們的無線溫度傳感器只有火柴盒大小，使用一支5號鋰電池就可以工作3年以上不換電池。同樣也可將其它傳感器量傳給管理中心計算機。必要時，將同時啟動其它聯動的應急設備。
說明：我們系統使用的所有設備，就電路設計本身來講（最大電容器件，功率等）都滿足井下防暴要求，我們可提供相關資料供客戶申請本安認證的需要。
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以盡可能低的成本，有效可靠地實現井下人員無線定位和工作環境監控的基本功能，在此基礎上再進一步改進和增加系統的功能。因而，本方案將盡可能利用井下現有的通信設施和條件。另外，為了減少讀寫定位基站的使用數量以降低成本，人員定位采用了分區段考勤定位的方式（這也是目前煤礦井下人員定位普遍采用的方式）當然也可采用全信號覆蓋的精確定位方式（需要更多的讀寫器基站）。從而，給您帶來更高效率！更多回報！
二、現有的定位方法：
1、射頻卡（RFID）考勤系統：
目前井下人員的跟蹤，基本上采用的是這種方法。這種方法實在在礦井進口處，使用射頻卡（RFID）讀取（刷卡）的方法對下井人員進行登記記錄來跟蹤的方法。實際上這不是真正意義上的人員跟蹤，無法實時地報告井下人員的具體位置了。這種方法存在如下幾個問題：
● 遠距離的射頻卡讀寫系統非常昂貴，體積較大，安裝使用都都受到一定限制，從成本計，要在井下安置許多這樣的讀卡系統是不現實的；
● 這種系統讀寫系統地發射功率一般都較大，往往超過井下使用安全規定的限制，因而往往不能安裝在井下；
● 這種系統讀卡速度十分有限，不能處理多人同時快速通過讀卡系統的情況（例如乘車下井），此時，系統往往會出現漏讀；
如果使用遠距離讀卡系統；
● 由于這種系統使用的頻率和通信方式，抗干擾的性能非常有限，在井下復雜環境下使用也存在問題；
● 結論是，一般RFID射頻讀寫系統，不能實現真正意義上的井下人員跟蹤，無法實時地報告井下人員的具體位置，只能作為下井人員上下井的考勤登記。
2、以super RFID為代表的，基于一般窄帶有源電子標簽基礎上的井下人員跟蹤系統：
這種系統實際并非目前真正意義上的RFID 讀寫系統，而是一種低功耗的微功率無線收發機系統。它的問題是：
● 由于系統使用的是窄帶點頻的工作方式，工作頻點很窄，而由于晶振自振頻率本身會因溫度變化而發生漂移（溫漂），并隨時間而發生變化（老化），因而使整個系統的頻率發生變化，并漂移到系統工作頻點之外。從而造成的系統工作的可靠性和穩定性的問題。
● 盡管比起一般射頻卡讀寫系統RFID來，在讀寫距離上有很大改進；然而，由于系統接收靈敏度低，-80dBm 到 -90 dBm之間，讀寫器的發射功率只有1/1000瓦，典型的例子就是Nordic 公司的NRF2401E芯片。因而存在通信距離不夠的問題，特別是在煤礦井下干擾較大的工業現場。
● 由于沒有使用直序擴頻抗干擾技術，比起采用直序擴頻技術的無線通信系統來，明顯在抗干擾的能力上有很大的欠缺，因而，在井下許多干擾強的地方，工作的可靠性將大大降低。甚至根本無法通信。
● 由于這種系統讀寫距離和工作可靠性存在問題，因而，按照國家安監局有關規定，要求定位讀寫器，在80個礦工按照5米/秒的速度同時經過讀寫器時，讀寫器必須一個不漏的將他們記錄下來。如果讀寫器的讀寫距離不夠，礦工在讀寫器信號覆蓋范圍內的時間就很有限，而且因為干擾造成的誤碼，一個正確信號往往需要多次發送，因而，系統很難滿足這個規定要求。
● 這種系統的讀寫器也很貴，這樣從系統的建設成本上，投入就很高。
● 結論是，無論從經濟角度，還是系統工作的可靠性，以及實用性來講，一般窄帶點頻通信系統都不適合作為井下人員定位系
統。
三、使用我們的新一代Super-Zigbee網絡的礦山井下人員無線定位系統：
1、系統簡介：
新的定位系統是在當今最新的Zigbee技術基礎上進行改進后，開發出來的簡單經濟有效的定位系統，完全滿足國家安監局2007年新制定的，煤礦井下作業人員管理的相關規定。參閱文件“中華人民共和國安全生產行業標準 AG 6210 -2007 煤礦井下作業人員管理系統通用技術條件。 AQ1048 -2007 煤礦井下作業人員管理系統使用與管理規范”。為了降低整個系統的成本和從煤礦井下的具體環境出發，新的煤礦井下人員定位系統采用了“分區片定位”的方式，即根據管理要求和井下現場的實際情況，將井下分成若干個片區，每個片區由若干個進出口控制，例如一段單一巷道的兩端，就是該段巷道片區的兩個進出控制口，有的片區可能有兩個以上的進出控制口。為了確定每一個片區任一時刻的作業人員數目及具體名單，我們必須要知道通過該片區所有控制進出口，進出的所有人員的數目和具體名單。如果我們在每一個控制進出口，安裝電子標簽讀寫器，這就要求讀寫器能夠一個不漏的將所有經過這個進出口的電子標簽記錄下來，同時，還必須要分清每一個電子標簽的進出方向。為此，我們將在每一個進出口，背靠背地安裝兩個讀寫方向相反的定向讀寫器，（見如下照片）。
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近距離讀寫器
利用這個位置數據資料，上位機軟件就可以向用戶提供，任意時刻，任何一個人所在井下的具體位置；在任意時刻，井下任意一個片區內作業人員的清單。
在井下沒有鋪設有線通信網絡的地方，我們的讀寫器還可通過無線遠距離傳輸（井上2000米，井下為500米左右）和中繼的方式，將所讀取到的信息，傳給與有線網絡連接的無線接收機,（見如下附圖）再傳給管理中心計算機。
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遠距離讀寫器/中繼傳輸模塊
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定向天線
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● 每一個需要定位的移動目標（例如礦工），都需要隨身攜帶一個無線身份卡模塊，或固定在安全帽上的一個全封閉電子標簽，每個標簽的發射功率小于1/1000瓦. 建議使用我們的簡化了功能的SL2420A，或低成本的SL2435A模塊：
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（井下作業人員隨身攜帶的智能電子標簽）
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（卡片式電子標簽模塊（SL2426A）尺寸：40 x 20 x 3 mm）
● 為了增加電池使用壽命，無線身份模塊每隔2 秒發射一個身份碼信號。為了避免井下環境對無線信號的干擾，所有無線身份卡模塊使用的都是抗干擾的直序擴頻通信方式；同時，在緊急情況時，還可以通過卡上的按鈕，隨時發出緊急求救信息；
● 我們還可利用這個無線人員定位系統，實現對煤礦井下工作環境的監控，例如，使用我公司的遠距離無線溫度采集器，就可以將需要監控的工作點的溫度，通過無線的方式，傳給五百米外的讀寫定位器，這樣，不僅可以根據需要，機動靈活的在不同位置（特別是采掘面）采集各種安全生產所需的信息（例如,溫度，瓦斯濃度，風壓風速等），同時自動地將采集點的位置信息和相關信息傳給監控中心。這種瓦斯采集點可以安放在采掘面的某個固定位置，并隨采掘面的移動而移動，也可讓瓦斯安檢人員隨設攜帶，十分方便。當瓦斯濃度超標時，該無線模塊可以立即通過網絡,將濃度在傳給管理中心計算機。 我們的無線溫度傳感器只有火柴盒大小，使用一支5號鋰電池就可以工作3年以上不換電池。同樣也可將其它傳感器量傳給管理中心計算機。必要時，將同時啟動其它聯動的應急設備。
說明：我們系統使用的所有設備，就電路設計本身來講（最大電容器件，功率等）都滿足井下防暴要求，我們可提供相關資料供客戶申請本安認證的需要。
http://www.sutel.cn/ RFID管理系統集成商 RFID中間件 條碼系統中間層 物聯網軟件集成