RFID人员定位考勤系统在白庄煤矿的应用案例

    应用背景

    随着国家对煤矿安全的日益重视和监管力度的不断加强，各级领导越来越重视职工的工作环境和工作效率，由于过去的管理软件和管理技术，尤其是计算机技术没有得到广泛应用，形成了管理水平的瓶颈。

    为此，如何正确处理安全与生产、安全与效益的关系，如何准确、实时、快速履行煤矿安全监测职能，有效进行井下职工管理，保证抢险救灾、安全救护的高效运作显得尤为重要和紧迫。面对新形势、新机遇和新挑战，国家各级主管部门的领导对安全生产工作提出了很高的要求和期望。我们认为提升安全生产信息化管理水平，加强以灾害预防、搜救为主要目标的安全生产长效机制，是我国安全生产工作的必由之路。鉴于此我矿在集团公司的领导下与上海博软机电有限公司合作安装了KJ249型矿井人员井下人员考勤定位系统。

    一、选择安装人员定位考勤系统的原则及目标

    1、设计安装原则

    ⑴ 实现我矿目前下井职工的定位和考勤需求，系统具有可扩展性
    ⑵ 所有识别设备基于现有计算机局域网建设，保证该系统在十年内不被淘汰
    ⑶ 井下人员定位考勤系统的设计要实现各部门的查询、打印等功能
    ⑷ 可对特定的人员进行实时跟踪；
    ⑸ 井下人员定位考勤的当前识别记录可实时存入数据库中；
    ⑹ 配备UPS电源，保证矿检修停电时，井下设备及地面服务器至少可运行2小时以上；
    ⑺ 系统具有应付网络瘫痪、服务器故障的能力，所有井下人员定位设备具备单机独立运行能力。

    2、设计安装目标

    ⑴ 使用先进的标准化网络设备，实现全面精确实时的人员井下定位管理要求；
    ⑵ 终端设备直接连接到矿局域网，使得整个系统基于先进的网络结构，实现更多管理、查询、 维护功能；
    ⑶ 网络断开时，井下定位终端机可完全单机运行，待网络恢复后可自动上传井下定位记录；
    ⑷ 整个管理系统包括井下定位管理、考勤管理、职工建档、记录查询、报表汇总等应用模块，能为矿在职工考勤、井下人员定位等日常管理方面进行全面的管理和服务
    ⑸ 井下定位软件允许集中授权、分散管理；
    ⑹ 具有灵活、全面的报表系统，用户可自定义报表格式，适用于各种需求；
    ⑺有单独的报表显示出下井人员的详细信息、下井的时间、上井的时间。实时自动统计出下井人员的详细资料以及下人员的日报表及月报表。一旦发生事故可即时显示出未上井人员的数量及资料。

    经集团公司和矿领导认真分析、研究后，决定选用上海博软机电有限公司的KJ249型矿井人员井下人员考勤定位系统。该系统技术先进、设计合理、结构新颖、主要技术性能指标符合井下工业的安全标准和各项要求，性能稳定、质量可靠、简便操作，为提高现代井下工作环境的安全性和有效性做出了杰出的贡献。该系统入井人员进行实时监测，随时查看井下人数量。如果发生灾变，还可立即从监控计算机上查询事故现场的人员情况、在软件中可显示被困人员数量，为事故抢险提供科学依据。该系统的成功推出必将为我国煤矿的安全生产和事故后的抢险救灾发挥积极作用。

    二、KJ249型人员定位考勤系统系统概述

    KJ249型矿井人员井下人员考勤定位系统集成了技术含量很高的无线射频识别技术，采用双频点长短波频率实现可靠的全双工无线数据通信，分站设备、控制设备、通信接口和RFID标识卡采用隔爆兼本质安全型设计，具有作用距离远、可任意调整系统的识别范围、识别无“盲区”、信号穿透力强、安全保密性能高、对人体无电磁污染、环境适应性强、可同时识别多人、便于井下网络连接及数字传输等性能优点，目前这种崭新的信息采集、存贮、传递和处理技术，将为煤矿井下人员监测、控制和监测和跟踪管理起非常重要的作用。

    KJ249型矿井人员井下人员考勤定位系统实现了井下人员及设备定位系统能够及时、准确的将井下各个区域人员及设备的动态情况反映到地面计算机系统，使管理人员能够随时掌握井下人员、设备的分布状况和每个矿工的运动轨迹，以便于进行更加合理的调度管理。当事故发生时，救援人员也可根据井下人员及设备定位系统所提供的数据、图形，迅速了解有关人员的位置情况，及时采取相应的救援措施，提高应急救援工作的效率。同时，矿井井下人员考勤定位系统是集人员管理、井下定位管理、下井考勤管理功能于一体的数据库应用系统。功能强大，使用方便，适用于煤矿企业进行井下定位管理。系统应用软件，实现了井下定位数据管理、报表、与井下定位通讯等；.软件提供了与井下定位设备的通讯功能，通过软件可远程监测井下定位设备；软件还设置了用户权限，系统管理员可随时添加/删除用户，分配权限。不同权限的用户所允许使用的功能不同，这样既便于管理用户，又保证了系统可靠、安全。

    三、KJ249型人员定位考勤系统工作原理及系统结构简图

    工作原理

    KJ249-F型动态目标识别器通过集成在电路板上的发射天线随时发射加密数据载波信号；人员随身携带的KJ249-K型人员标识卡进入KJ249-F型动态目标识别器工作区域被激活后（未进入发射天线工作区域标识卡处于休眠状态不工作），经KJ249-K型人员标识卡集成的防 算法将人员信息发送给KJ249-F型动态目标识别器，KJ249-F型动态目标识别器收到KJ249-K型人员标识卡发送来的信息处理后或者发给读卡分站由读卡分站发给地面中心站，或者由KJ249-F型动态目标识别器直接发送给地面中心站完成矿井人员自动跟踪定位管理。

    四、KJ249人员考勤定位系统特点及组成

    系统特点

    1、设备适应性强、无阻碍通过：能够对煤矿巷道远距离移动目标进行非接触式信息采集，有识别无“盲区”、信号穿透力强、安全保密性能高、对人体无电磁污染、环境适应性强、可同时识别多人等特点，且通行方式无限制，允许多人 “成群接队”、 “成组成群”通过，通过时不作任何操作，不影响井下人员的正常通行、作业。
    2、结构简单、可扩展性强、维护方便：系统采用四级模式，动态目标识别器可根据用户需求灵活配置，并可随开拓进度随时扩容。配置分站及动态目标识别器越多定位区域越多，人员定位的位置越准确。设备采用模块化设计管理维护方便。
    3、设备可复用，减少投资：该系统可以和安全生产监控系统共网复用。也可以在该系统中加各种类型的传感器，构成多功能的综合监测系统。

    系统的组成

    KJ249型矿井人员管理系统分地面和井下两部分:

    地面部分——人员信息采集处理中心，也称监控中心站。主要以通讯接口、专用人员监测管理软件和监控主机、环网接入装置、打印机、监视器、避雷器等组成。

    井下部分以人员定位分站、动态目标识别器、人员信息卡、矿用电源箱、断电仪主机作为井下人员编码信息无线检测处理的基本单元。在监测点比较集中的区域可采用矿用本安电源+人员定位分站+动态目标识别器的连接方式；对于比较分散的监测点直接采用动态目标识别器+断电仪主机的方式，组网方便灵活。

    井上井下是通过一根二芯矿用信号电缆相连，完成监控主机与井下人员定位分站或动态目标识别器之间的双向实时同讯任务，同时可与现有的煤矿安全监控系统并网。

    1、系统主要技术指标

    系统容量：64台分站或直接挂接64台KJ249-F型动态目标识别器
    每台分站可挂接动态目标识别器：8个
    管理员工数：65535人
    分站通讯方式：RS485、DPSK或光纤
    通讯距离：大于15Km
    系统最大巡检周期：小于26s
    处理内容：煤矿人员考勤定位管理
    网络平台：以太网
    操作系统：WIN XP/2000/2003
    数据库：SQL SERVER 2000

    2、监控主机 ：负责整个系统设备及人员检测数据的管理、分站实时数据通讯、统计存储、屏幕显示、查询打印、画面编辑、网络通讯等任务。

    3、传输平台：支持各种通讯模式，包括光纤、电缆构成的以太网、工业总线等。

    4、KDW220（A）隔爆兼本安电源箱及KJ220-F型信息传输分站 ：通过与各动态目标识别器的有线通讯，实时获取人员编码数据（可本地显示）。

    输入电压：127/220/380/660VAC
    与动态目标识别器之间的传输速率：2400bps
    与地面中心站之间的传输速率：2400bps
    分站可挂接的动态目标识别器的数量：≤8个
    传输距离：与动态目标识别器之间的距离：2公里范围内可调（MHYVRP电缆）；与1000兆光纤骨干网交换机的距离：100米以内；
    电源类型：矿用隔爆兼本安不间断电源 ，在满负载的情况下，供电时间不少于2小时。 

    5、KJ249-K型人员信息标识卡：下井人员安装在安全帽上佩戴。

    KJ220-J数据传输接口
    防爆标志：[Exib]I
    安全标志编号：200613373
    防爆合格证编号：1054585G
    工作电压：3.3V～3.6V；
    工作频率：2.40±0.08GHz；
    最大无线传输距离：井下50m。
    防护等级：IP54（防水、防潮、防煤尘）

    6、KJ249-F型动态目标识别器：

    KJ249-F型动态目标识别器(以下称“识别器”)，用于煤矿井下人员信息的跟踪，实现与无线标识卡之间进行通讯。接收标识卡发出的无线人员编码信号，能就地滚动显示所监测到的标识卡卡号，动态存储24小时内监测到的所有标识卡卡号，具备“黑匣子”功能，具有声光报警功能。

    该识别器允许安装在煤矿井下有煤尘和瓦斯爆炸的危险气体环境中。

    防爆型式：本质安全型
    防爆等级：ExibI
    关联设备：KDW220（B）型隔爆兼本安电源箱：
    防爆型式：矿用隔爆兼本质安全型
    安全标志编号：20069697
    防爆合格证编号：1062564
    配接设备：YHT1型通用遥控器：
    防爆型式：矿用本质安全型
    防爆标志：ExibI
    工作电压：18V；工作电流： ≤90mA
    与信息传输分站之间的通讯：通讯方式：RS485；传输速率：2400bps；
    到接口的最大传输距离：15 km；(MHYVRP电缆)；
    与标识卡之间的通讯：工作频率：2.40±0.08GHz；
    最大无线传输距离： 井下80m。

    识别器适应条件：

    1）环境温度：0℃～+40℃；
    2）平均相对湿度：≤ 95（+25℃）；
    3）大气压力：80kPa～110 kPa；
    4）无显著振动和冲击的场所；
    5）煤矿井下，有瓦斯或煤尘爆炸性混合物的场所。

    识别器与上位机之间的通讯：

    1) 通讯方式：RS485
    2) 工作方式：主从半双工
    3) 传输方式：有线传输传输速率：2400bit/s
    4) 到接口的最大传输距离：1.5 km；(MHYVRP电缆，截面积：1.5mm2 ，电缆分布参数：分布电容：≤0.06μF/km；分布电感：≤0.8mH/ km；直流电阻：≤12.8Ω/km)；识别器与识别卡之间的通讯：

    1)调制方式：FM
    2)传输方式：无线同频异步半双工
    3)工作频率：2.40±0.08GHz
    4）接受灵敏度：≤-65dBm
    5)发射场强：≥-40dBm
    6)同时识别能力： 100个
    7)最大传输距离：50m内可调
    8)存储量：640个

    五、KJ249型人员定位考勤系统软件及主要功能简介

    KJ249型井下人员考勤和定位系统主要包括：文件、动目标检测、考勤统计、模拟图设置、动目标管理、数据维护、综合设置、用户信息、帮助等几个菜单功能模块。 系统能够记录工作人员卡号信息，能够识别有源ID卡，读取卡号，声光提示，数据记录存储处理，具有组网通讯功能的井下工作人员考勤与跟踪管理系统。

    井下人员定位系统，是由矿井地面监控中心主计算机在软件数据库的支持下，通过传输接口和巷道铺设的通讯光缆，对井下员工进行实时跟踪，由数据信息经软件处理转换成数字信号，使井下人员动态分布或环境安全状态在主计算机中得以实时反映，从而实现井下安全状态在井上数字化管理的目的。

    系统主要功能

    1、动态目标的实时定位跟踪查询：能实时跟踪、回访人员的移动信息，能查询井下人员的动态分布情况和数量，能查询任一井下人员的当前位置、指定时间所处的位置、情况，并进行实时跟踪显示。

    2、人员跟踪功能：是本套系统定位部分的核心功能，本功能可以实时跟踪到特定人员的当前井下位置、当天上班途经的地点和时间、在各位置的滞留时间，并可对其运行轨迹在巷道分布图上进行形象直观的回放。本功能可以对特定人员进行迅速定位，核查相关领导是否进行了跟班作业和监督特殊工种。对于井下特定位置财物遗失和损坏可以圈定相关责任人。

    3、查询统计：包括井下员工查询、员工分布查询、井下人数统计、区域人数统计、未到达区域查询、超时员工查询、上下井人数查询、分站信息查询、分站异常查询、人员历史轨迹查询及各类数据的报表打印。

    4、考勤管理功能：可以自动统计下井人员的上下井时间，有效防止早升现象；可以实时反映井下人员的流动路线、地点，对瓦检员、安检员等安全生产岗位人员进行有效监督；能有效提高安全生产防范能力，有效减少“三违”，促进安全生产。

    5、救护功能：当发生灾害时，可以实时显示灾区人员的数量、身份、位置等数据，为抢险救灾迅速提供确切的决策依据。

    6、联网功能：软件提供多客户端查询功能，可以通过连入该自动化平台网络的计算机进行监控，并提供OPC接口，可与OPC客户端软件进行数据交换。

    7、安全监测管理：跟踪单独作业人员在井下的运动轨迹，记录他们在各区域及各监测点的停留时间 。

    8、丢失报警：如发现人员在井下工作超时，系统自动报警并给出相关人员的名单等信息。

    9、紧急情况处理：发生紧急情况时可查询事故现场附近的人员信息，为指挥人员提供井下各区域人员的分布信息。发生紧急情况且系统通讯不能恢复时，能够为指挥人员提供井下各区域人员的最近（30s前）历史分布信息帮助指挥人员制定应急方案。

    10、系统运行管理：实时监测并记录系统通讯及系统设备的工作状况，对系统异常做出告警。

    11、权限管理：能够设定不同权限，只允许专业管理人员进行各种允许的权限操作，非专业管理人员只允许浏览，非本部门人员则无权进入系统。具有网络节点权限设置功能，能够限制不同节点操作站的操作权限。

    12、管理设置：专门为维护矿上人事结构和组织结构服务，为考勤和定位功能进行基本信息提供。管理项目包括：部门管理、职务管理、职称管理、工种管理、采面管理、班次设置、津贴管理。

    13、安全管理：对一些特殊的人员、瓦查人员、巡检人员等进行监控，了解他们的实际作业情况，加强了他们的职责，减少了发生事故的可能性；督促检查矿区主要班组长，业务科室的实际跟班情况，强化整个矿区的现场管理。

    14、出入井人员唯一性管理：通过出入井人员人数和识别卡与人员个人影像资料的对应管理显示，可查询出入井时间超过规定时间的人员。

    15、矿井图像管理：根据现有矿井巷道的分布，绘出矿井巷道分布示意图，并在上面位置考勤定位分站位置图标。

    16、部门人员信息管理：实现对矿井工作人员资料的录入，并设置人员工号与识别卡号对应关系。

    17、硬件信息的管理：主要对考勤定位分站的名称、硬件编码进行管理以及对识别卡信息的录入。

    六、KJ249型人员定位考勤系统在我矿的应用及体会

    我矿于2008年6月安装了KJ249矿井人员考勤定位系统。该系统的使用大大加大了我矿对井下职工的管理力度，主要是出勤率和职工安全管理。系统运行后当持卡人进入分站辐射区范围内，识别卡被激活，识别卡将卡号传回分站，并记录在分站存储器内。若干个定位分站将各处采集来的人员流动信息通过通讯光缆、调制解调器、交换机、网线等设备后传入计算机系统，管理人员通过KJ249矿井人员定位考勤系统查询井下人员的分布、出勤、工时等情况

    1、人员定位考勤系统的应用，领导的重视，政府推动是关键。我矿从2000年开始，就高度重视并着手推动煤炭工业新型化建设，在全省乃至全国煤矿中，率先建立了煤矿安全生产“数字化”监测监控系统。政府严格规定，要把煤矿井下人员考勤定位系统建设当作考核单位负责人年度工作的一条重要依据，对不能在限期内完成任务的煤矿，要严肃追究所属乡煤矿矿长的责任。领导重视，政府推动，为我矿顺利完成煤矿井下人员考勤定位系统建设任务提供了强有力的组织保证。

    2、人员定位考勤系统的应用，必须认识到位，措施得力。我们当初建立瓦斯监测监控系统与现在安装煤矿井下人员考勤定位系统的根本区别在于，前者主要是为了监测监控瓦斯，有效防止瓦斯事故的发生，而后者虽然也是为了煤矿安全生产，但由于涉及到煤矿入井人数这个“敏感”问题，大多数人一开始往往容易产生抵触情绪。为了从思想上解决问题，我矿除召开动员大会外，还分片、分层次召开座谈会、讨论会，有的甚至个别进行沟通交流。在不厌其烦又合情合理的讲解下，抵触情绪逐渐消除，赞成的声音越来越多，煤矿井下人员考勤定位系统建设得到了保障。

    在此基础上，我们采取了四条措施予以推动。首先是责任到人。实行了科室人员包片包区的责任制，并制定了明确的奖惩办法。其次是按部就班。就是分批、分期排进度，定期限。其三是适时指导。为了保证按期完成系统的试运行工作，矿领导组成巡视督查组，进行适时指导。其四是重视协调。责成一名副副科级领导专门负责协调与厂家关系，及时解决各种矛盾和问题，促进了安装工作的顺利进行。到目前，全矿-150水平、-250水平、-430水平的所有地点均与调度室的监控中心联网。成功实现了井下人员的准确调度和考勤。

    3、人员定位考勤系统的应用，讲求实效，在“管”字上狠下功夫，实现了煤炭工业新型化建设。

    白庄煤矿在多年的煤炭工业新型化建设实践过程中，深切体会到，要使新技术、新设备真正发挥作用，必须在管理上狠下功夫。为此，我矿采取了四条措施。一是完善制度。在原有监测监控管理制度的基础上，又重新制定了《白庄煤矿井下人员定位监测与管理系统实时数据格式规范与要求》《白庄煤矿井下全员身份识别卡使用管理办法》和《白庄煤矿井下人员考勤定位系统运行台账》等管理制度。二是加强培训。全矿所有监控管理人员要分期接受专门培训，合格后方可上岗。三是严格检查。就是把煤矿井下人员考勤定位系统的运行使用情况作为安全检查的一项主要内容，要求监测维修工下井必须检查系统运行情况，必须填写检查卡片。四是严肃查处。把人员考勤定位系统不能正常运行当作重大安全隐患，明确规定要严肃查处相关责任人。

    通过采取以上措施，白庄煤矿井下人员考勤定位系统在试运行中，就显现出七个方面的优越性。第一，能有效控制入井人数。第二，能有效控制超时生产。第三，监控系统能随时查询井下特殊工种人员和跟班领导的行动轨迹，有利于促进特种人员尽职尽责。第四，有利于企业内部考勤管理。第五，有利于限制工人进入盲巷、采空区等禁止区域。第六，矿领导随时可以在监控系统上查询到井下的人数和分布情况，有利于提高煤矿安全监管水平。第七，监控系统历史数据可以保存一年以上，煤矿安全生产事故查处有了“黑匣子”。

    白庄煤矿在积极应用KJ249型矿井人员定位考勤系统，推动煤炭工业新型化建设中得到了经验和实惠，矿井人员定位系统的安装与运行将人本管理推向更高一个层次。该系统能实现井下区域性的准确定位、职工活动轨迹回放、职工考勤、正工统计等功能。不仅为各级管理者提供了新的管理方法，也为其奖惩制度的制定提供了新的思路，大大加强了安全生产的管理力度和人性化管理的深度。

    作者简介：赵树华 男 汉族 1961年6月出生，2007年山东科技大学研究生毕业，现任肥城矿业集团公司白庄矿矿长、高级工程师。