上海聚來井下人員及設(shè)備定位系統(tǒng)是集井下人員考勤、跟蹤定位、災(zāi)后急救、日常管理等一體的綜合性運(yùn)用系統(tǒng)。也是國內(nèi)技術(shù)最先進(jìn)、運(yùn)行最穩(wěn)定、設(shè)計(jì)最專業(yè)化的井下定位系統(tǒng)。這一科技成果的實(shí)現(xiàn)，將為煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)和日常管理上臺(tái)階以及事故急救帶來了新的契機(jī)。

一、系統(tǒng)概述
    上海聚來射頻電子技術(shù)有限公司基于第三代RFID技術(shù)研發(fā)的井下人員、設(shè)備定位跟蹤系統(tǒng)是采用目前國際上最先進(jìn)的BEST-RFID技術(shù)的井下定位系統(tǒng)。能夠及時(shí)（無輪巡、無延時(shí)）、準(zhǔn)確（無錯(cuò)碼、無漏卡）地將井下各個(gè)區(qū)域人員及設(shè)備的動(dòng)態(tài)情況反映到地面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，使管理人員能夠隨時(shí)掌握井下人員、設(shè)備的分布狀況和每個(gè)礦工的運(yùn)動(dòng)軌跡，以便于進(jìn)行更加合理的調(diào)度管理。當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，井下人員可以通過持有的定位卡片向地面機(jī)房求救，救援人員也可根據(jù)上海聚來井下人員及設(shè)備定位系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)、圖形，迅速了解有關(guān)人員的位置情況，及時(shí)采取相應(yīng)的救援措施，提高應(yīng)急救援工作的效率。

    第三代RFID技術(shù)---BESTRFID---又稱卓越RFID。是從第一代RFID不能準(zhǔn)確無誤識(shí)別人員信息—--到第二代RFID只能單讀頭較準(zhǔn)確識(shí)別，再到第三代BESTRFID---卓越RFID能網(wǎng)絡(luò)化、多方向、多讀頭，（兩個(gè)以上、單一子網(wǎng)即多可達(dá)上百個(gè)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可達(dá)上千個(gè)）同時(shí)準(zhǔn)確識(shí)別人員定位信息的本質(zhì)性飛躍。

    第三代RFID技術(shù)---BESTRFID，又稱卓越RFID，應(yīng)用0.13um芯片制造工藝，依靠世界頂尖的射頻電子技術(shù)專家，整合國際上最領(lǐng)先的天線技術(shù)、光通信技術(shù)、工業(yè)以太網(wǎng)傳輸技術(shù)、數(shù)據(jù)庫處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、工程結(jié)構(gòu)學(xué)技術(shù)、井下應(yīng)急救災(zāi)技術(shù)等多學(xué)科的綜合課題攻關(guān)，全面、完善、徹底地解決了井下人員定位系統(tǒng)中遇到的前兩代RFID無法突破的技術(shù)瓶頸問題。

    前兩代RFID技術(shù)雖然在一些應(yīng)用中能解決單一讀頭識(shí)別，但當(dāng)系統(tǒng)要求兩個(gè)以上讀頭組成系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，用于識(shí)別人員信息和定位時(shí)，會(huì)出現(xiàn)人員信息、定位數(shù)據(jù)延時(shí)達(dá)10秒、10個(gè)以內(nèi)讀頭數(shù)據(jù)延時(shí)就達(dá)30秒，10個(gè)以上讀頭，數(shù)據(jù)延時(shí)高達(dá)三、五分鐘以上甚至十?dāng)?shù)分鐘的不治之癥。并且，多讀頭時(shí)數(shù)據(jù)傳輸較慢。因數(shù)據(jù)輪巡，各讀頭數(shù)據(jù)只能分批上傳，造成井下人員的定位信息忽前忽后，定位軌跡上下亂竄。根本不能即時(shí)有效反應(yīng)井下人員的位置信息。更突出的問題是，整套子系統(tǒng)讀頭數(shù)量不能超過30個(gè)，超過時(shí)就要增加通信箱，造成數(shù)據(jù)延時(shí)成倍增加，延時(shí)達(dá)五分種甚至十幾分鐘，井下30秒，人就可能移動(dòng)一百米，五分種以上的人員定位信息，人員就更加無法確定去向。這樣的系統(tǒng)根本就不再有人員定位價(jià)值。再者，嚴(yán)重的是，前兩代系統(tǒng)不具有方向性，或方向性只能在兩個(gè)讀頭間，單進(jìn)單出。不能進(jìn)行三、四、五、六分巷以及整個(gè)定位系統(tǒng)方向性判別。

    第三代BESTRFID不僅單一讀頭與卡片間能完美地達(dá)到超高速識(shí)別、超遠(yuǎn)距離識(shí)別、超低功耗、超大流量識(shí)別，而且較前兩代RFID而言，BESTRFID真正實(shí)現(xiàn)了RFID技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用和高速即時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)?、多讀頭（兩個(gè)以上、單子網(wǎng)就多可達(dá)上百個(gè)）同時(shí)準(zhǔn)確識(shí)別的難題，更重要的是識(shí)別數(shù)據(jù)甄別、上傳不再有輪巡、延時(shí)。各讀頭之間都有方向性，都能有效判斷方向性，而且井下、井上同一時(shí)間觸發(fā)，一秒鐘內(nèi)上位機(jī)判別，沒有延時(shí)。

    第三代BESTRFID同時(shí)也解決了前兩代RFID技術(shù)感應(yīng)距離短、防沖突能力差的致命弱點(diǎn)。多頻段多頻道碰撞性轉(zhuǎn)移，杜絕了沖突的可能。其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)在同類產(chǎn)品中均處于行業(yè)領(lǐng)先地位，開創(chuàng)了真正的超遠(yuǎn)距離、真正網(wǎng)絡(luò)化、高速移動(dòng)條件下、超低功耗發(fā)射、真正即時(shí)傳輸?shù)淖R(shí)別技術(shù)的新紀(jì)元。

    第三代BESTRFID，由上海聚來射頻電子技術(shù)有限公司融合國際一流RFID技術(shù)專家、計(jì)算機(jī)軟、硬件、網(wǎng)絡(luò)專家、光通信專家、煤礦非煤礦搶險(xiǎn)救災(zāi)搜救專家綜合課題攻關(guān)的成果研發(fā)成功。 [nextpage]

二、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路
    井下人員定位跟蹤及考勤管理系統(tǒng)涉及計(jì)算機(jī)軟件、數(shù)據(jù)庫、電子電路、防爆本安電源、數(shù)字通訊、無線識(shí)別RFID技術(shù)、井下工業(yè)以太網(wǎng)、井下施工等方面。因此，在設(shè)計(jì)方案時(shí)，除了考慮其功能外，在穩(wěn)定性、可靠性、抗干擾能力、容錯(cuò)能力及異常保護(hù)等方面也進(jìn)行了充分考慮。項(xiàng)目方案確定利用現(xiàn)有成熟的高速工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)作為主傳輸平臺(tái)，開發(fā)相應(yīng)的井下人員跟蹤定位基站、人員無線編碼發(fā)射器等設(shè)備與系統(tǒng)掛接，通過井下人員跟蹤定位基站及考勤管理專用軟件與主系統(tǒng)以標(biāo)準(zhǔn)的專用數(shù)據(jù)庫進(jìn)行后臺(tái)數(shù)據(jù)交換從而實(shí)現(xiàn)井下作業(yè)人員的跟蹤定位和安全管理。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在：

1.實(shí)現(xiàn)煤礦井下作業(yè)人員進(jìn)出的有效識(shí)別和監(jiān)測(cè)監(jiān)控，使管理系統(tǒng)充分體現(xiàn)“人性化、信息化和高度自動(dòng)化”，實(shí)現(xiàn)數(shù)字礦山的目標(biāo)。
2.為煤礦管理人員提供人員進(jìn)出限制、考勤作業(yè)、監(jiān)測(cè)監(jiān)控等多方面的管理信息，一旦發(fā)生安全事故，通過該系統(tǒng)可在事故現(xiàn)場10～30米范圍內(nèi)可立刻探測(cè)該作業(yè)面工作人員及其數(shù)量，保證搶險(xiǎn)救災(zāi)和安全救護(hù)工作的高效運(yùn)作。
3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)具備安全性、可擴(kuò)容性、易維護(hù)性和易操作性。
4.輕松聯(lián)網(wǎng)，BS結(jié)構(gòu)，輕松實(shí)現(xiàn)縣、市、省及更廣闊地域聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。

三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理及依據(jù)
1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理
    井下人員定位管理及搜救系統(tǒng)是由地面監(jiān)控中心主計(jì)算機(jī)在系統(tǒng)軟件支持下，通過數(shù)據(jù)傳輸接口和沿巷道鋪設(shè)的通訊光/電纜，無間斷、即時(shí)地對(duì)井下安裝的無線數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行數(shù)據(jù)信息采集，無線數(shù)據(jù)采集器將自動(dòng)采集有效識(shí)別距離內(nèi)的標(biāo)識(shí)卡的信息，并無間斷、即時(shí)地通過傳輸網(wǎng)絡(luò)將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送至地面中心站。數(shù)據(jù)信息經(jīng)分析處理后，將井下人員（或機(jī)車等移動(dòng)目標(biāo)）動(dòng)態(tài)分布在主計(jì)算機(jī)界面中得以實(shí)時(shí)反映，從而實(shí)現(xiàn)井下安全狀態(tài)在井上數(shù)字化管理的目的。

    遵循“統(tǒng)一發(fā)卡、統(tǒng)一裝備、統(tǒng)一管理”的原則，將標(biāo)識(shí)卡視為“上崗證”或“坑道準(zhǔn)入證”，按準(zhǔn)許上崗人員實(shí)行“一人一卡”制。

（1)根據(jù)礦井監(jiān)測(cè)需求，在井下坑道、峒室、作業(yè)面等地點(diǎn)安裝無線數(shù)據(jù)采集器，并通過電纜/光纖數(shù)據(jù)傳輸接口相互連接為井下高速工業(yè)以太網(wǎng)，從而構(gòu)成完整通訊線路。
（2)煤礦生產(chǎn)單位輸入工作人員相關(guān)信息后，向下井工作人員頒發(fā)并裝備標(biāo)識(shí)卡。
（3)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫記錄該標(biāo)識(shí)卡相對(duì)應(yīng)人員的基本信息，包括姓名、年齡、性別、所屬班組、所屬工種、職務(wù)、本人照片、有效期等基本信息。
（4)進(jìn)入坑道的工作人員必須隨身攜帶標(biāo)識(shí)卡，當(dāng)持卡人員經(jīng)過設(shè)置識(shí)別系統(tǒng)的地點(diǎn)時(shí)被系統(tǒng)識(shí)別。系統(tǒng)將讀取該卡號(hào)信息，通過系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)，將持卡人通過的路段、時(shí)間等資料傳輸?shù)降孛姹O(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，并可同時(shí)在地理信息大屏幕墻上出現(xiàn)提示信息，顯示通過人員的姓名。如果感應(yīng)的無線標(biāo)識(shí)卡號(hào)無效或進(jìn)入限制通道，系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警，安全監(jiān)控中心值班人員接到報(bào)警信號(hào)，立即執(zhí)行相關(guān)安全工作管理程序。
（5)生產(chǎn)單位可根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃，對(duì)該標(biāo)識(shí)卡進(jìn)行授權(quán)管理。授權(quán)范圍包括：該員工可以準(zhǔn)入的坑道或作業(yè)面。為防止無關(guān)人員和非法人員進(jìn)入坑道或作業(yè)面，系統(tǒng)設(shè)置該卡準(zhǔn)入坑道或作業(yè)面的時(shí)效管理模塊及卡的失效、報(bào)失等。
（6)坑道一旦發(fā)生安全事故，監(jiān)控中心在第一時(shí)間內(nèi)可以知道被困人員的基本情況，救險(xiǎn)隊(duì)使用移動(dòng)式遠(yuǎn)距離識(shí)別裝置，在10-30米的范圍內(nèi)方便探測(cè)遇險(xiǎn)人員的位置，便于（進(jìn)行安全高效的救護(hù)、救助工作）救護(hù)工作的安全和高效運(yùn)作，便于事故救助工作的開展。
（7)系統(tǒng)可自動(dòng)生成考勤作業(yè)的統(tǒng)計(jì)與管理等方面的報(bào)表資料，提高管理效益。[nextpage]

2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)
（1）GA/T75《安全防范工程程序與要求》
（2）MT209-1990《煤礦通信、檢測(cè)、控制用電工電子產(chǎn)品通用技術(shù)要求》
（3）國家安監(jiān)總局《煤礦井下人員位置管理系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)（建議）

四、八大性能優(yōu)勢(shì)
    1、整套系統(tǒng)控制流和數(shù)據(jù)流不輪詢，無延時(shí)：真正標(biāo)準(zhǔn)CAN技術(shù)+井下工業(yè)以太網(wǎng)平臺(tái)。系統(tǒng)從芯片設(shè)計(jì)起就定制為CAN+工業(yè)以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，不論定位傳感器有多少（2-112個(gè)）都不用系統(tǒng)輪詢，數(shù)據(jù)再?zèng)]有延時(shí)。解決了同類產(chǎn)品當(dāng)系統(tǒng)要求兩個(gè)以上讀頭組成系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，用于識(shí)別人員信息和定位時(shí)，會(huì)出現(xiàn)人員信息、定位數(shù)據(jù)延時(shí)達(dá)10秒、10個(gè)以內(nèi)讀頭數(shù)據(jù)延時(shí)就達(dá)30秒，10個(gè)以上讀頭，數(shù)據(jù)延時(shí)高達(dá)三、五分鐘以上甚至十?dāng)?shù)分鐘的不治之癥。從而從根本上解決了因數(shù)據(jù)輪詢，各讀頭數(shù)據(jù)只能分批上傳，造成井下人員的定位信息忽前忽后，定位軌跡上下亂竄，不能即時(shí)有效反映井下人員的位置信息的問題。

    2、防碰撞功能。多頻段多頻道碰撞性轉(zhuǎn)移，杜絕了沖撞的可能。

    3、無誤碼亂碼。從設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和技術(shù)協(xié)議上保證了BEST-RFID產(chǎn)品不會(huì)出現(xiàn)任何亂碼現(xiàn)象。BEST-RFID采用獨(dú)有的校驗(yàn)冗余糾錯(cuò)算法，并結(jié)合分布式計(jì)算技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息融合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自喚醒、自容錯(cuò)、自愈合、無誤碼、無亂碼。

    4、系統(tǒng)自檢功能。當(dāng)系統(tǒng)部分設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，一秒鐘內(nèi)上位機(jī)判別，并初步判斷故障原因，能輸出和打印相關(guān)信息報(bào)表。

    5、可靠、有效的緊急呼救功能。每張定位卡片上自帶專門設(shè)計(jì)、被《中華人民共和國專利法》-功能型專利保護(hù)的緊急呼救裝置。當(dāng)井下人員遇險(xiǎn)時(shí)，持卡人員方便有效地向地面機(jī)房、搜救人員呼救。監(jiān)控機(jī)房可第一時(shí)間根據(jù)呼救報(bào)警，結(jié)合有效手段，對(duì)井下求救和災(zāi)害信息進(jìn)行辨別處置，必要時(shí)向井下發(fā)出廣播信息。搜救人員使用手持探測(cè)設(shè)備可以查找遇險(xiǎn)人員。

    6、卡片標(biāo)簽低電壓報(bào)警功能。卡片電池使用時(shí)間可達(dá)五年以上，在長期使用后，電池將要耗盡時(shí)，可自動(dòng)提示更換卡片電池。BEST-RFID出現(xiàn)低電壓提示后，電池仍能正常使用一月以上。

    7、精確空間定位功能。在讀頭有效識(shí)別距離間隔下，卡片在各讀頭間可實(shí)現(xiàn)精確區(qū)域定位。在讀頭依次排列下，讀頭間隔為最小定位精度，讀頭間隔10-2000米以上可調(diào)。

    8、結(jié)構(gòu)緊湊、防潮、抗干擾、安裝方便。全套系統(tǒng)本安型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，ABS抗靜電外殼；徹底防潮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最惡劣井下環(huán)境也能長時(shí)間穩(wěn)定工作；環(huán)境適應(yīng)性，高抗干擾性，對(duì)井下干擾源、周界環(huán)境無特殊要求；安裝方便性，傳感器一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，無需外接天線或地感。