上海秀派電子科技有限公司(ShangHai Super Ele&Tec Co.Ltd)為專業(yè)致力于遠(yuǎn)距離射頻識(shí)別（RFID）產(chǎn)品戰(zhàn)略研究的高科技公司。公司坐落于上海交通大學(xué)慧谷高科技中心，為交大高科技基地的重點(diǎn)孵化企業(yè),并分別與交大軟件學(xué)院和信息安全學(xué)院聯(lián)合建立了軟件和硬件實(shí)驗(yàn)室。依托交通大學(xué)的技術(shù)和人才優(yōu)勢(shì)，經(jīng)過多年的經(jīng)驗(yàn)及產(chǎn)品積累，公司擁有一支一流的軟、硬件隊(duì)伍，可完成遠(yuǎn)距離目標(biāo)識(shí)別、數(shù)據(jù)傳輸?shù)犬a(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)。

秀派公司作為目前國(guó)內(nèi)RFID領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)和產(chǎn)品化的佼佼者，成功的吸引了國(guó)際著名的風(fēng)險(xiǎn)投資機(jī)構(gòu)“IDG 技術(shù)創(chuàng)業(yè)投資基金（IDG Technology Venture Investment III, L.P.）”的入注，也是目前國(guó)內(nèi)RFID行業(yè)第一家被國(guó)際風(fēng)險(xiǎn)投資投資的業(yè)內(nèi)企業(yè)。

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第一章 上海秀派井下人員位置監(jiān)測(cè)             （定位考勤）系統(tǒng)方案

5.1 系統(tǒng)概述

上海秀派井下人員定位考勤系統(tǒng)是上海秀派電子科技有限公司在自主核心研發(fā)的第二代超級(jí)RFID識(shí)別端技術(shù)平臺(tái)基礎(chǔ)上，結(jié)合了國(guó)內(nèi)通信、計(jì)算機(jī)等先進(jìn)技術(shù)相關(guān)廠家研制的，采用目前國(guó)際上最先進(jìn)的.18芯片技術(shù)的井下定位系統(tǒng)。上海秀派井下人員定位考勤系統(tǒng)能夠及時(shí)、準(zhǔn)確的將井下各個(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)，救援人員也可根據(jù)上海秀派井下人員定位考勤系統(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。

上海秀派井下人員定位考勤系統(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(guó)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)。

5.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路

井下人員位置監(jiān)測(cè)（定位考勤）系統(tǒng)涉及計(jì)算機(jī)軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)、電子電路、防爆本安電源、數(shù)字通訊、無線識(shí)別技術(shù)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)有成熟的煤礦高速工業(yè)以太網(wǎng)加現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)作為主傳輸平臺(tái)，開發(fā)相應(yīng)的井下人員跟蹤定位傳感器、人員無線標(biāo)識(shí)卡等設(shè)備與系統(tǒng)掛接，通過井下人員跟蹤定位傳感器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(kù)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(chǎng)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)的安全性、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。

5.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理及依據(jù)

5.3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

上海秀派井下人員位置監(jiān)測(cè)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，定時(shí)對(duì)井下安裝的無線數(shù)據(jù)傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)巡檢和信息采集，無線數(shù)據(jù)傳感器將自動(dòng)采集有效識(shí)別距離內(nèi)的標(biāo)識(shí)卡的信息，并根據(jù)系統(tǒng)指令，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)安裝具有進(jìn)出方向、時(shí)間識(shí)別能力的無線數(shù)據(jù)傳感器，并通過光纖數(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(kù)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。

5.3.2  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(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局煤礦井下人員位置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通用技術(shù)條件和使用管理規(guī)范   

5.4系統(tǒng)功能及特點(diǎn)

5.4.1系統(tǒng)功能

實(shí)時(shí)井下人員動(dòng)態(tài)顯示：

1)       任一時(shí)間查詢并顯示井下某個(gè)地點(diǎn)的人數(shù)、分布情況及身份。

2)       查詢一個(gè)或多個(gè)人員現(xiàn)在的井下實(shí)際位置、活動(dòng)軌跡。

3)       記錄有關(guān)人員在任一地點(diǎn)的到/離時(shí)間和總工作時(shí)間等一系列信息，可以督促和落實(shí)重要巡查人員（如：瓦斯檢測(cè)人員）是否按時(shí)、到點(diǎn)的進(jìn)行實(shí)地查看，或進(jìn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)的檢測(cè)和處理，從根本上盡量杜絕因人為因素而造成的相關(guān)事故。

豐富的人員下井考勤能力：

可對(duì)出入井人員進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)下井人員考勤記錄，建立并打印人員出入井的各種信息報(bào)表（如：下井時(shí)間報(bào)表、出勤月報(bào)表、加班報(bào)表、缺勤報(bào)表等等），方便管理人員的查詢與管理。

信息多點(diǎn)共享：

系統(tǒng)中心站及網(wǎng)絡(luò)終端可以局域網(wǎng)方式聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，使網(wǎng)上所有終端在使用權(quán)限范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)信息多點(diǎn)共享，供多個(gè)礦井各部門及領(lǐng)導(dǎo)同時(shí)在不同地點(diǎn)共享監(jiān)測(cè)信息、系統(tǒng)綜合分析信息、查詢各類數(shù)據(jù)報(bào)表。

豐富的地圖功能：

具有放大、縮小、移動(dòng)、標(biāo)尺測(cè)距、視野控制、中心移動(dòng)、土層控制、地圖打印等功能，支持多種圖形格式。鼠標(biāo)和鍵盤均可操作，全面支持實(shí)時(shí)多任務(wù)。

禁區(qū)報(bào)警功能：

對(duì)于指定的禁區(qū)，如果有非授權(quán)人員進(jìn)入，實(shí)時(shí)聲音報(bào)警，并顯示進(jìn)入禁區(qū)的人數(shù)及身份。

災(zāi)后急救信息：

一旦發(fā)生各類事故，上位機(jī)上立即能顯示出事故地點(diǎn)的人員數(shù)量、人員信息，人員位置等信息，大大提高搶險(xiǎn)效率和救護(hù)效果。

后備電力：

    系統(tǒng)產(chǎn)品的坑道壁掛式設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)在惡劣環(huán)境下能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，并提供斷電后2小時(shí)的供電電源。

傳感器應(yīng)急功能：

井下人員跟蹤定位傳感器與地面中心站失去聯(lián)系時(shí)，仍能獨(dú)立工作，自動(dòng)存儲(chǔ)人員監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)傳感器具有漢字液晶顯示人員編碼和時(shí)鐘功能，可用遙控器查詢記錄。

下井人員身份判別和逐一對(duì)應(yīng)功能：

上海秀派的井下人員位置檢測(cè)考勤系統(tǒng)，擁有專門的接口功能，能對(duì)下井人員身份進(jìn)行迅速、群發(fā)、快速判別和逐一對(duì)應(yīng)功能，確保管理到位。

5.4.2性能特點(diǎn)

強(qiáng)大的系統(tǒng)處理能力：

1)     采用L-H調(diào)度算法優(yōu)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理能力；

2)     高度自動(dòng)化，自動(dòng)監(jiān)測(cè)、統(tǒng)計(jì)、分析信息，整個(gè)過程無需人為干涉；

3)     基于GIS技術(shù)的地理信息顯示、查詢系統(tǒng)；

4)     完善的數(shù)據(jù)分析能力；

5)     通訊距離遠(yuǎn)，可達(dá)20公里以上。

 卓越的識(shí)別性能：

1)       高度的識(shí)別可靠性，100%的前端識(shí)別率；

2)       識(shí)別距離遠(yuǎn)（地面識(shí)別距離可達(dá)80米）；

3)       極高的防沖突性（每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)可最多同時(shí)識(shí)別200個(gè)人員）；

4)       高度的識(shí)別穩(wěn)定性（誤碼率小于10萬分之1）；

5)       快速的識(shí)別速度（最快可達(dá)到200公里/小時(shí)的識(shí)別速度）。

現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)勢(shì)：

1)     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；

2)     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；

3)     運(yùn)行可靠性：內(nèi)部電路高度集成化，器件故障率最小化。

 電氣特性：

1)       超低功耗，無線標(biāo)簽在不更換電池的情況下可連續(xù)正常工作5年；

2)       方便性、安全性，標(biāo)簽無須外接礦燈電源，無須充電、無須更換電池；

3)       無輻射，對(duì)人體和環(huán)境無任何影響，更安全更健康。

5.5系統(tǒng)硬件及軟件

5.5.1系統(tǒng)硬件特點(diǎn)

1、工控頻段

由于采用無線的傳輸介質(zhì)，上海秀派無線傳感器網(wǎng)絡(luò)克服了許多傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)傳輸信息的弊病。在一些物理障礙和特殊環(huán)境下，有線網(wǎng)絡(luò)是不可能實(shí)現(xiàn)的。另一方面，與傳統(tǒng)的公網(wǎng)無線通訊相比，2.4G工控頻段無線通訊無需無線電管制委員會(huì)批準(zhǔn)，不需繳納頻譜占用費(fèi)用。

2、低功耗

上海秀派無線傳感器件在技術(shù)上采用了合理休眠模式，具有收發(fā)信息功耗低等特點(diǎn)，確保能在電池支持下持續(xù)工作長(zhǎng)達(dá) 5年左右。同時(shí)，整體結(jié)構(gòu)的低功耗設(shè)計(jì)既保證了設(shè)備的有效運(yùn)轉(zhuǎn)，又減少了應(yīng)用實(shí)施的復(fù)雜性和成本。

3、設(shè)備體積小

上海秀派無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本單元是硬幣大小的智能計(jì)算傳感設(shè)備?，F(xiàn)代集成電路技術(shù)的集成度和產(chǎn)品性使得上海秀派無線傳感設(shè)備的體積在不斷地小，而它的功能卻越來越強(qiáng)大。微小的體積不但使得在特殊環(huán)境下的應(yīng)用成為可能，也大大降低了安裝和維護(hù)的要求與成本。

4、網(wǎng)絡(luò)容量大

一個(gè)傳感網(wǎng)絡(luò)可以容納多達(dá)六萬五千的微型智能傳感器件和大量的接入點(diǎn)。大容量保證了網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集能力。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的高冗余性保證了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)在個(gè)別節(jié)點(diǎn)停止工作的情況下仍然可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

5、精密、可靠

上海秀派無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的精確性、可靠性、穩(wěn)定性是傳統(tǒng)方式的百倍以上。上海秀派無線傳感系統(tǒng)核心技術(shù)目前采用獨(dú)有的U-CORT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。

6、運(yùn)行及維護(hù)成本低

綜合以上，上海秀派無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特性，可以看出，建網(wǎng)所需要的人工費(fèi)用是很低的。任何一個(gè)經(jīng)過授權(quán)的微型智能傳感器件只要放在網(wǎng)絡(luò)的無線信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)，就可自動(dòng)加入網(wǎng)絡(luò)工作，無須任何安裝配置。高度智能化最大程度上降低了網(wǎng)絡(luò)維護(hù)所需的人力和時(shí)間，加上網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)本身價(jià)格低廉，使得上海秀派無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)成本極低。

7、 技術(shù)特點(diǎn)：

? 多種信號(hào)采集

? 極低的電流功耗

? 250kbps 2.4GHZ IEEE802.15.4 兼容的射頻收發(fā)

? < 10us 的快速激活/睡眠狀態(tài)轉(zhuǎn)換

? 硬件層加密與身份驗(yàn)證安全特性

? 數(shù)字信號(hào)強(qiáng)度（RSSI）與無線連接質(zhì)量（LQI）支持

8、傳輸快、速率高

高速光纖工業(yè)以太網(wǎng)的應(yīng)用使整個(gè)系統(tǒng)的傳輸速率由幾百字節(jié)提高到百兆，實(shí)現(xiàn)了傳輸速率質(zhì)的飛躍，從而可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)并發(fā)式查詢，即多個(gè)采集點(diǎn)同時(shí)上傳數(shù)據(jù)，極大的縮短了采集時(shí)間，從而極大的提高了實(shí)時(shí)性。

9、移動(dòng)動(dòng)態(tài)采集

先進(jìn)的上海秀派無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與所需的傳感器相連，從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)動(dòng)態(tài)的采集，如瓦斯、礦壓、礦溫等環(huán)境參數(shù)均可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)動(dòng)態(tài)的采集。

10、可靠性高

先進(jìn)的自有技術(shù)上海秀派的應(yīng)用，極大的提高了產(chǎn)品的可靠性和產(chǎn)品的識(shí)別能力。如專有的時(shí)間戳技術(shù)，即在每一個(gè)接收到的信息基礎(chǔ)上加入采集時(shí)間信息，使整個(gè)系統(tǒng)更為可靠。

11、 多功能

實(shí)現(xiàn)了井下人員實(shí)時(shí)跟蹤定位、機(jī)車實(shí)時(shí)跟蹤定位、輔助考勤、歷史查詢等四大重要安全管理功能。還能為災(zāi)后搜救提供探測(cè)定位功能。

12、 開放性

整個(gè)系統(tǒng)留有豐富的軟硬件接口，具有極大的開放性，可根據(jù)用戶的需求作相應(yīng)的調(diào)整。

13、 高容量

上海秀派井下人員位置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在井下可容納640個(gè)數(shù)據(jù)傳感器，每個(gè)數(shù)據(jù)傳感器可同時(shí)采集200張以上標(biāo)識(shí)卡信息，整個(gè)系統(tǒng)可容納標(biāo)識(shí)卡上億個(gè)，足以滿足現(xiàn)有大中型煤礦的需要。

5.6配置要求、系統(tǒng)圖及實(shí)施步驟

5.6.1運(yùn)行設(shè)備配置要求

地面中心站

地面中心站主機(jī)服務(wù)器采用工控機(jī)。

A.        CPU：使用相當(dāng)于Intel公司的Pentium IX或以上級(jí)別的CPU；

B.        操作系統(tǒng)：Windows2000以上操作系統(tǒng)；

C.        內(nèi)存：512M以上；

D.       顯卡：Windows系統(tǒng)兼容，含有1MB以上的顯示內(nèi)存，800*600分辨率以上；

E.        硬盤：10G以上。

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