某鐵礦井下安全避險「六大系統」人員定位及無線通訊系統工程
方案設計
某設計研究院
2015.2
1工程概況 1
1.1 工程名稱 1
1.2工程概況 1
2方案設計 1
2.1設計依據 1
2.2基本原則 2
2.3方案概述 2
3系統組成 4
4系統功能 5
5人員定位系統功能 5
6無線通訊系統功能 6
7系統網路及裝置 7
7.1系統網路及裝置 7
7.2主要裝置描述 8
8主要裝置布置 12
8.1布置設計原則 12
8.2井下人員識別卡設定 13
8.3井下系統網路設定 13
某鐵礦井下安全避險「六大系統」人員定位及無線通訊系統工程。
某鐵礦井下設有100公尺分段、120公尺分段、130公尺分段、140公尺中段、150公尺中段及採區斜坡道，為了準確的監控井下人員數量及其各個區域人員的動態分布情況，準確統計礦工入井、公升井時間，實現井下作業安全生產的管理，出入井人員除在地表井口登記外，設定井下人員定位系統進行人員監控。
根據《金屬非金屬地下礦山人員定位系統建設規範》aq 2032-2001和《金屬非金屬地下礦山通訊聯絡系統建設規範》aq 2036-2001要求，鼓勵有條件的礦山將人員定位系統和通訊聯絡系統（井下無線通訊系統）進行總體設計、建設。
為此設計井下無線通訊和人員定位二合一系統。
1 、金屬非金屬地下礦山安全避險「六大系統」安裝使用和監督檢查暫行規定安監總管一〔2010〕168號
2 、金屬非金屬地下礦山人員定位系統建設規範aq 2032—2011
3 、金屬非金屬礦山安全規程gb 16423-2006
4 、礦山安全標誌 gb14161-2008
5 、安全防範工程技術規範gb50348-2004
6 、金屬非金屬地下礦山通訊聯絡系統建設規範 aq 2036-2001
以及中冶京城（秦皇島）工程技術****關於河北鋼鐵集團蒙特內哥羅鐵礦井下人員定位系統設計資料。
1、井下人員定位及無線通訊系統方案充分考慮現場的安裝環境和實際特點，合理設定井下分站，既要保證分站的代表性，又要體現其特殊性，系統要能有效、準確地反映井下工作人員活動情況，實現無線通訊全覆蓋。
2、井下人員定位及無線通訊系統既要有一定的先進性，又要有良好的實用性和可操作性並要兼顧投資經濟性。
3、井下人員定位及無線通訊系統要具有及時發現活動異常人員的能力，同時在突發事件時提供及時的救援資訊。
4 、在保證系統穩定可靠的前提下，積極採用自主研發的新技術。
根據某鐵礦實際需要，在井下區域和巷道中根據現場具體情況（比如井下主要巷道、交叉道口、必經之路等重要位置）設定一定數量的礦用分站。典型情況下每隔200公尺放一台分站，可保證網路覆蓋範圍內無線手機移動通話。而在條件十分惡劣的地區，可適當縮短分站之間的距離，使兩分站的通訊距離與通訊狀況調整到最佳狀態。
為下井人員佩帶乙個礦用定位卡，當井下人員進入井下以後，只要在井下網路覆蓋範圍內，在任何時刻任意一點，分站都可以感應到訊號，並上傳到資訊工作站，經過軟體處理，得出各具體資訊（如：是誰，在哪個位置，具體時間），同時可把它動態顯示（實時）在監控中心的大螢幕或電腦上，並作好備份。井上人員可隨時了解井下人員的狀態。
管理者也可以根據大螢幕上或電腦上的分布示意圖檢視某一區域，計算機即會把這一區域的人員情況統計並顯示出來。管理者能實時的觀察到井下工作人員的即時位置，實現井下人員定位。另外一旦井下發生事故，可根據電腦中的人員定位分布資訊馬上查出事故地點的人員情況，以便幫助營救人員以準確快速的方式營救出被困人員。
一旦井下發生突發情況，井下人員可通過所攜帶的定位儀（識別卡）發出警報。井下人員只要按定位儀上的報警按鈕即可發出報警。在井上監控室的動態顯示介面會立即彈出紅色報警訊號。
為需要人員（如班組長、維修人員等）佩備一部礦用手機，當人員進入井下以後，只要在井下網路覆蓋範圍內，就可方便地實現井下無線手機通話功能。
該系統將無線通訊和人員定位跟蹤及考勤管理功能合二為一，既方便管理又可以降低系統成本。
系統由井上部分和井下部分兩大部分組成。井上裝置是整個系統的核心，主要由電視牆、語音伺服器、定位伺服器、核心交換機及ups電源組成，主要負責整個網路的綜合管理和監控，以及地面辦公區部分的網路通訊；井下部分裝置由井下二合一人員定位分站、移動手機、人員識別卡及光纖傳輸網路組成，主要負責整個礦井下的通訊和資料傳輸，訊號覆蓋。
系統組成如下圖所示：
系統整體功能結構如圖所示。
圖4-1 系統整體功能結構
（1）實時監控
井下地圖顯示，生動再現井下全貌，監控人員可實時觀測到所有人員車輛的真實分布情況，所見即所得。
（2）精確定位
每個井下人員和機車上攜有一張定位卡，該卡不斷地自動向地面監控中心傳送資訊，系統據此可準確判斷出其當前位置，發生事故時可迅速鎖定人員遇難地點，為救援贏得時間。
（3）軌跡回放
可對人員和機車的運動軌跡進行跟蹤回放，掌握其詳細工作路線和時間，在進行救援或事故分析時可提供有效的線索或證明。
（4）井下報警
井下的人員或裝置出現異常的情況時，可通過定位卡向系統發出報警求救訊號，地面監控介面立即顯示出報警提示，對警報發出人和所在地點一目了然。
（5）緊急撤離
地面人員掌握到異常情況，需要指揮井下人員迅速撤離時，可通過系統向所有人員發出緊急指令，並可動態掌握撤離進**況。
（6）考勤統計
系統詳盡記錄了所有井下人員的工作時間，由此可方便地對個人、班組、部門進行考勤統計，或根據工種、職務等進行統計。
（7）遠端管理
可通過網際網路對系統進行操作，實現遠端管理和監控，管理人員出差在外也可隨時檢視井下實況，特別是發生事故時不在現場也可及時掌握第一手情況，進行救援指揮。
（8）大屏顯示
地面監控終端可連線大型螢幕，更加醒目地動態顯示井下人車實況，便於監控中心和井口的監控人員掌握井下情況。
（1）無線通話
井下手機之間可以互相通話，也可井上、井下的固定**或井上手機通話。
（2）通話監控
以不同的圖示表示手機的使用狀態，並可掌握誰與誰在通話以及通話時長、通話地點。
（3）通話查詢
可對系統內所有聯絡歷史進行查詢、統計，包括通話雙方號碼、使用者姓名、通話時間、通話時長，並可列印為報表。在進行救援或事故分析時，通話查詢可提供有效的線索或證明。
（4）收發簡訊
監控中心可通過電腦終端向井下手機單發或**簡訊，手機與手機之間也可以相互傳送。
（5）簡訊查詢
所有的簡訊傳送記錄都保留在系統中。可通過手機號查詢誰向誰發過簡訊，傳送時間以及簡訊內容。
（6）排程管理
強拆/強插。監控中心可切斷手機之間的通話或者插入與雙方一起通話。
多方通話。監控中心可與多部手機同時通話。
系統網路及裝置示意圖如圖所示。
（1）定位通訊分站kt112-f
通訊分站安裝在巷道或工作面，用來接收定定位卡/手機的無線資訊，並將接收到的資訊傳送至網路系統，也將來自系統的的資訊傳送至定位卡/手機上。
基本效能
1）工作電壓：dc 12～18v；
2）功率7.5w;
3）基站本體外形尺寸: 410mm(l)*375mm(w)*73mm(h)
4）重量: 約4.5kg
5）防護等級 ip64.
6）防爆等級 exibi 本質安全型.
7）網管型網路交換機.
無線接入
1）無線接入數量：共2個；
2）無線工作頻率：2400mhz～2483mhz；
3）無線通訊協議：ieee 802.11b/g；
4）基站之間支援wds無線級聯；
5）無線通訊距離：基站之間1km；基站與手機之間最大500m；基站與定位卡之間最大500m；
6）天線介面：共4個（每個無線接入點有主、副2支天線），可選定向天線和全向天線。
有線接入
1）介面數量：4，內建百兆交換功能；
2）傳輸方式：單模光纖，1310nm；
3）傳輸速率：100mbps；
4）光纖和電源均採用即插式介面，施工時無需井下開蓋熔接和焊接；
5）基站的電源和光纖線纜可以通過jb系列礦用本安型通訊接線盒接續。
網路效能
1）支援vlan；
2）支援qos；
3）支援stp,可組成環網；
4）支援snmp;
5）支援web形式和遠端集中管理兩種管理模式；
（2）礦用定位卡kj530-k
定位卡相當於「井下身份證」，所有下井人員和機車各攜一張，該卡不斷地自動向通訊分站傳送訊號，遇異常情況時可傳送報警訊號，也可接收撤離通知。
物理特性
外形尺寸：62mm*40mm*17mm
重量：約35g
防爆型式：礦用本安型；
防爆標誌：exibi；
型式：可攜式；
防護等級：ip65。
電氣效能
工作頻率：2400mhz～2483 mhz/125khz (低頻接收)
無線工作協議：ieee 802.11b；
發射功率：+19dbm；
通訊距離：≤500公尺（與kt112-f 連線）；
工作時間：≥1年；
電池：3.6v鋰亞柱式1/2aa；（一次性電池）；
功能通過定位伺服器實現定位；
通過標識卡上的按鍵向定位伺服器發出資訊（可用於報警）；
定位時間間隔：125ms ～ 32s可調；
定位精度：30公尺（直線大巷，訊號覆蓋好的情況下）；
可通過內建低頻無線電路實現精確近程定位（5公尺以內），此功能需要額外增加近程定位器
可以實現防撞功能，此功能需要在機車上安裝impact vip裝置（車載無線資料收發器）
圖 kj530-k礦用本安型定位標識卡、精確定位器和車載無線裝置
（3）礦用手機kt112-s
礦用手機是專門為礦井設計的無線通話終端裝置。通過該手機可方便實現井下與井下、井下與井上通話。該手機具有便捷、可移動性、使用方便等特點。
物理引數
外形尺寸: 153mm(l)*68mm(w)*28mm(h)；
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