矿山井下人员定位及井下工作环境监控方案
成都西谷曙光数字技术有限公司 2008.1  www.westvalley.cn

总体考虑：


以尽可能低的成本，先有效可靠地实现井下人员定位和工作环境监控的基本功能，在此基础上再进一步以改进和增加系统的功能。因而，本方案将尽可能利用井下现有的通信设施和条件。另外，为了减少读写定位基站的使用数量以降低成本，人员定位采用了分区段考勤定位的方式（这也是目前煤矿井下人员定位普遍采用的方式）。

系统的总体方案和功能：
 


根据井下的具体情况，将井下分为若干个区段，每个区段两端皆设有一个读写器基站，每一个基站通过现有井下通信电缆和矿山通信系统与监控中心相连，在没有铺设通信电缆的地方，使用无线中继的方式与井下通信系统相连；读写器基站对每一个经过或停留在其信号覆盖区内的的无线身份卡进行读写，并通过无线的方式对附近几百米范围内的瓦斯，温度，湿度，风速等传感器进行数据采集和监控，同时通过无线的方式指挥报警喇叭，广播传达来自监控中心的报警和呼叫（参见附图）。无线身份卡：每一个无线身份卡上有一个报警按钮，矿工可以通过按钮向矿山监控中心发出报警信号，通过报警信号接入通信网络的读写器位置，报警地点的位置也就基本上确定了；传感器：传感器使用电池驱动，除了每隔一定时间，例如5秒或10秒向读写器基站发送数据信号外，当传感器测量的值，超过预先设定的限值时，传感器将立即向读写器连续发送预警或正式报警信号；读写器：读写器通过井下供电系统取电，读写器定时（例如每隔30秒钟）将所采集到的无线身份卡号，以及传感器的编号及物理量信息，打包传往监控中心，或采用由控制中心轮巡的方式来读取。通过发送数据包的读写器基站的编号和传感器的编号，我们就能确定矿工的位置，以及不同位置，不同时间的瓦斯浓度，温度，湿度等信息。读写器一接收到来自矿工或传感器的报警信号，将立即转发给监控中心。
原则上，现有井下的通信系统可以不变，我们所提供的人员定位和环境监控系统，只不过通过现有的井下通信系统，向矿井管理监控中心定时提供了人员的位置信息，和井下不同位置的工作环境条件信息而已。

关键技术问题：

按照目前煤矿井下人员定位系统的最新要求（目前一般井下人员定位系统还不能达到这个要求）：要求能将以5米/秒速度同时经过读写器基站的80个矿工的无线身份卡号，一个不漏的记录下来。这就要求读写器在80个矿工经过读写器信号覆盖区域的有限时间内，完成这个任务。这就要求读写器的读写速度要快，信号覆盖范围要大（等同于读写距离远），读写可靠性要高（减少读写器读写出错时，重新读写的次数）并能很好地解决信号碰撞问题。这里有一个重要的问题需要注意：由于无源电子标签系统只能使用方向性要求极高的近距离读写方式，显然不适用于这种应用场合，而有源电子标签，涉及到电池的使用寿命问题和卡的价格成本问题，如果使用可充电电池（注意在存在瓦斯爆炸风险的煤矿中，对所使用的电池的种类还有一定的要求），则无疑将增加无线身份卡的生产成本和维护使用成本，如果使用一次性电池，则对卡的平均功耗有较高的要求，这就要求无线身份卡实际工作时间越少越好，这也就增加了满足前述要求的难度。成都西谷曙光数字技术有限公司利用自身的技术优势和专利节电技术，不仅能够完全满足以上读写速度的要求，而且能够做到使用一节一般5号锂电池可以1年不更换，这就大大降低了整个系统的安装成本和运营成本，并方便了使用。

一些具体细节：

1．    读写器根据具体情况布置，每隔一定距离安装一个（不需要全覆盖），另外在巷道分岔路口，拐弯处，以及重要地方也应安装读写器。
2．    读写器都具有RS232接口或RS485接口，或者可以通过RS232/RS485 转以太网转换接器，与以太网相连接。
3．    我们读写器与卡在井下的可靠通信距离为100 - 150米左右，视井下的具体情况而定。在实际应用时，无线身份卡采用防暴封装的情况下，不低于80米；在可视情况下，读写器与传感器之间的通信距离大于500米左右；读写器与读写器之间的通信距离大于1000米。
4．    由于采用了我们的接电专利技术，无线身份卡的电池使用寿命可达一年以上，这一点已经在我们高速公路上的项目得到证实。
5．    无线身份卡上有一个报警按钮，身份卡平常处于周期性工作状态；在紧急情况下，矿工也可通过连续按压按钮2秒钟发送报警信息。
6．    需要说明的是：我们向客户提供的仅仅是通信模块和读写器基站，和相应的人员定位以及传感器数据采集软件，以及与此模块相关的功能保证，我们只保证我们的产品能够按照客户预先提出的人员位置信息采集，和传感器数据采集方式工作，并不负责整个系统的集成，系统安装和系统维护，模块的防爆封装以及申请本安认证等工作，都是由用户自己承担。我们产品的价格包括对客户通过电话，以及在本公司所在地进行的技术培训但不包括前往用户所在地进行的现场技术支持。
成本问题：
无线身份卡使用我公司的WV2436a 模块；传感器通信模块使用WV2436b1（内置天线） 或WV2436b2（外接小天线）模块；读写器基站使用WV2436B模块。其价格取决于购买量。可参见本公司标准价格表。
联系人：廖应成
联系电话：028 -87840368 / 13308210000