1. 系统网络结构

　　首先在井下的各个坑道和所有人员可能经过的通道中安放若干个信号收发器，具体数量和位置根据现场实际工况和要实现的功能要求而定，并且将它们通过网络布线和地面控制中心的计算机联网。同时在每个下井人员佩带的矿灯上安置一个信号感应器，当下井人员进入井下以后，只要通过或接近放置在坑道内的任何一个信号收发器，信号收发器即会马上感应到信号同时立即上传到控制中心的计算机上，计算机马上就可判断出具体信息(如：是谁，在哪个位置，具体时间)，同时把它显示在控制中心的大屏幕或电脑显示屏上并做好备份，管理者也可以根据大屏幕上或电脑上的分布示意图点击井下某一位置，计算机即会把这一区域的人员情况统计并显示出来。同时控制中心的计算机会根据一段时间的人员出入信息整理出这一时期的每个下井人员的各种出勤报表(如：出勤率、总出勤时间、迟到/早退记录、未出勤时间等)。另外一旦井下发生事故，可根据电脑中的人员分布信息马上查出事故地点的人员情况，然后可再用特殊的探测器在事故处进一步确定人员位置，以便帮助营救人员以准确快速的方式营救出被困人员。矿车和其他设备的管理原理大致相同。

　　本系统分为地面和井下两部分，地面由电脑、通讯箱及软件组成，井下由分站、无线标识传感器组成。

　　2. 井下人员及设备定位管理系统工作流程

　　1)煤矿生产单位在井下坑道、作业面的交叉道口安装FTRD动态目标识别器、监视器及井下分站设备。

　　2)煤矿生产单位向下井工作人员颁发并装备FTRD标识卡(标识卡安装在安全帽上);同时也给井下设备安装RFID标识卡。

　　3)系统数据库记录该RFID标识卡所对应人员的基本信息，包括姓名、 年龄、性别、所属班组、所属 工种、职务、本人照片、有效期等基本信息以及设备的自重等基本信息。

　　4)生产单位对该RFID标识卡进行授权后即生效。授权范围包括：该员工可以准入的坑道或作业面。为防止无关人员和非法人员进入坑道或作业面，系统设置该卡准入坑道或作业面的时效管理模块及卡的失效、报失等。

　　5)进入坑道的工作人员必须随身携带RFID标识卡，当持卡人员经过设置识别系统的地点时被系统识别，系统将读取该卡号信息，通过系统传输网络，将持卡人通过的地点、时间等资料传输到地面监控中心进行数据管理;如果采集的卡号无效、无卡或进入限制通道，系统将自动报警，监控中心值班人员接到报警信号，立即执行相关安全工作管理程序。

　　6)当设备经过设置识别系统的地点时被系统识别，系统将读取该卡号信息，通过系统传输网络，设备通过的地点、时间等资料传输到地面监控中心进行控制管理。

　　7)通过监视器实现可视化管理，并且可以通过网络来控制。

　　8)坑道一旦发生安全事故，监控中心在第一时间内可以知道被困人员的基本情况、地点，便于事故 救助工作的开展。

　　9)系统可自动生成考勤作业统计与管理等方面的报表，提高管理效率和安全技术水平。

　　3. 系统硬件设计

　　3.1 数据通讯箱

　　数据通讯箱为矿用本安型数据通讯箱，工作时放在地面计算机旁，其主要功能为进行通讯信号的放大，起到增强通讯距离的作用，同时实现地面主机与井下无线标识传感器间的数据通讯并发送控制命令，一般一套系统配置一台即可。

　　其防爆标志为ExdibI(150℃)。工作电压为220V，最大耗电电流100mA。本安端工作电流18mA，短路电流30mA，最大电压≦15V P-P。传输信号为基带SDLC方式。与井下无线标识传感器联络的通讯电缆参数：①电缆型号：MHYVRP1×2×7/0.52 ②电缆分布电容：0.06nF/Km ③ 电缆分布电感：0.8mH/Km④电缆直流电阻：13.5Ω/Km。最大传输距离为20Km。工作条件要求为：环境温度0℃-40℃，相对湿度75%，环境压力80-106KPa。

　　(数据通讯箱图片)

　　3.2 多功能分站

　　多功能分站主要是用作为无线标识传感器提供电源，完全适用于含煤尘和瓦斯等爆炸型气体环境中，防爆形式为矿用隔爆兼本质安全型，防爆标志为ExdibI(150℃)。

　　使用条件：环境温度0℃-40℃，相对湿度≦96%，环境压力80-106Kpa;输入电压：～660V/380V，50HZ;输出电路：三路本安18V，每路可接两台标识传感器;与无线标识传感器的连接电缆型号/规格：MHYVR1×2×7/0.52。

　　(多功能分站图片)

　　3.3 无线标识传感器

　　煤矿用无线标识传感器是一种射频识别设备，专用于识别人员佩带的无线标识卡，安装于巷道中需要检测人员的地点。

　　型煤矿用无线标识传感器采用了当今最先进的0.18UM的微波芯片技术，使 RFID的性能和原来的微波技术相比得到了本质的改进，彻底解决了远距离、大流量、超低功耗、高速移动的标识物的识别和数据传输难题，而且成本较以往大大降低，同时也解决了中低频电磁波技术感应距离短防冲突能力差的致命弱点。同时融合了：1、加密计算与认证，确保数据安全，防止链路窃听与数据破解;2、使用频道隔离技术，多个设备互不干扰; 3、先进的防碰撞技术，支持多标签读写。

　　煤矿用无线标识传感器的最大特点就是可在较大的范围内同时快速、可靠的识别许多无线标识卡，并具有微功率、识别率高、高抗干扰性、稳定可靠等优点。而且结构设计合理、体积小巧，非常便于安装和维护。

　　主要技术指标：

　　识别距离：5-80m可调

　　识别速度：200公里/小时以内

　　防冲突性：可同时识别200张以内无线标签卡

　　工作频率：2.4GHz - 2.5GHz ISM微波段，125个频道，频道带宽8MHz

　　射频功率：-20dBm – 0dBm可调，最大峰值功率1毫瓦

　　接收灵敏度 ：-90dBm

　　工作环境温度：-40℃ - 60℃

　　供电：18V DC

　　最大工作电流：< 100mA

　　(无线标识传感器图片)

　　3.4 煤矿用无线标识卡

　　煤矿用无线标识卡是专用来被无线标识传感器识别的电子标签，由矿工下井时随身佩带。

　　它是一种有源射频标识卡，采用本安电路设计。该产品最大特点是：多个标签可在较大的范围内同时被识别，并具有无线微功率、稳定可靠等优点，同时体积小便于携带或安置。

　　主要指标：

　　标准尺寸：60×35×6mm

　　识别距离：5-80m可调

　　工作频率：2.4GHz - 2.5GHz ISM微波段，125个频道，频道带宽8MHz

　　射频功率：小于-3dBm

　　接收灵敏度 ：-90dBm

　　工作环境温度：-40℃ - 60℃

　　工作电流：小于5uA

　　ID号全球唯一

　　电池一次性使用寿命4年以上

　　(JHWK型煤矿用无线标识卡图片)

　　4. 系统软件结构设计

　　井下人员及设备定位管理系统采用三层结构体系，即虚拟硬件层、数据处理层和应用接口层。

　　1) 虚拟硬件层：

　　通过虚拟硬件的方法实现对RFID 硬件设备的参数设定和操作管理。

　　这一层，RFID 硬件控制器(信号箱)提供了对RFID 读写器控制。

　　2) 数据处理层：

　　这一层实现了对数据的处理工作，对数据的处理工作通过 RFID 读写器来实现，RFID 读写器的作用是：

　　读取标签数据;

　　将数据传送给RFID 硬件控制器(信号箱);

　　3) 应用接口层：

　　应用接口层是原有KJ-19井下人员及设备定位管理系统软件与RFID 系统交互的通道。

　　这一层的服务有RFID 前置服务、应用集成服务。它们实现的功能为

　　RFID 前置服务：为所有的RFID 控制器提供支持，担当了所有RFID 控制器的主控制器功能;

　　RFID 是整个仓库RFID 管理系统的数据和网络连接的中心点;RFID 前置服务也担负着对RFID 管理系统的业务流程的监控的功能;

　　RFID 前置服务也为用户提供了数据检索等方法的支持;RFID 也担当之于应用集成服务进行数据交互服务的功能。

　　井下人员及设备定位管理系统的接口采用了基于RFID 中间件的应用集成服务模块。接口提供了以下功能：

　　图(十) RFID控制接口实现示意图

　　1) 数据缓存

　　数据缓存：为RFID 系统与管理系统进行数据交互提供缓存机制，可以提高数据交互速度，降低数据交互发生错误的可能性，提高系统相应时间。

　　2) 数据服务

　　数据服务：提供对各类数据源读写的支持。

　　3) 终端界面服务

　　终端界面服务：指对自助终端以及管员终端的用户界面的集成支持和整合，以及对终端设备的联动支持。

　　4) 监控设备服务

　　设备监控服务：提供队监控设备控制以及联动的支持。

　　5) 日志服务

　　日志服务：对系统以及设备进行日志服务。

　　5. 井下人员及设备定位管理系统布置简图

　　● 人员监测查询功能

　　a. 可查询当前井下人员的数量及区域分布情况;

　　b. 任一指定井下人员当天或指定日期的活动踪迹;

　　● 统计考勤功能

　　可具体显示每个下井人员切确的下井时间和上井时间。并根据工种(规定足班时间)，判断不同类别的人员是否足班，从而确定其该次下井是否有效。 在月统计报表中对下井时间、下井次数(有效次数)等分类统计，便于考核。还可打印月考勤报表、任意时间段下井统计等有关报表