1  聚來(lái)井下人員定位系統(tǒng)技術(shù)方案 

1.1 系統(tǒng)概述 
    上海聚來(lái)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(guó)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(wú)輪巡、無(wú)延時(shí)）、準(zhǔn)確（無(wú)錯(cuò)碼、無(wú)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(guò)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(lái)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)---BEST RFID---又稱(chēng)卓越RFID。是從第一代RFID不能準(zhǔn)確無(wú)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BEST RFID---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)---BEST RFID，又稱(chēng)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(zhuān)家，整合國(guó)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(kù)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(wú)法突破的技術(shù)瓶頸問(wèn)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?xún)?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(wèn)題是，整套子系統(tǒng)讀頭數(shù)量不能超過(guò)30個(gè)，超過(guò)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(wú)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BEST RFID 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，BEST RFID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(méi)有延時(shí)。 

   第三代BEST RFID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(lèi)產(chǎn)品中均處于行業(yè)領(lǐng)先地位，開(kāi)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BEST RFID，由上海聚來(lái)射頻電子技術(shù)有限公司融合國(guó)際一流RFID技術(shù)專(zhuān)家、計(jì)算機(jī)軟、硬件、網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)家、光通信專(zhuān)家、煤礦非煤礦搶險(xiǎn)救災(zāi)搜救專(zhuān)家綜合課題攻關(guān)的成果研發(fā)成功。  


   上海聚來(lái)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(guó)內(nèi)技術(shù)最先進(jìn)、運(yùn)行最穩(wěn)定、設(shè)計(jì)最專(zhuān)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(lái)了新的契機(jī)。 

1.2 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(kù)、電子電路、防爆本安電源、數(shù)字通訊、無(wú)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(kāi)發(fā)相應(yīng)的井下人員跟蹤定位基站、人員無(wú)線編碼發(fā)射器等設(shè)備與系統(tǒng)掛接，通過(guò)井下人員跟蹤定位基站及考勤管理專(zhuān)用軟件與主系統(tǒng)以標(biāo)準(zhǔn)的專(zhuān)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：  

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)。  
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(guò)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。  
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。  
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。  

1.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理及依據(jù) 
1.3.1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(guò)數(shù)據(jù)傳輸接口和沿巷道鋪設(shè)的通訊光/電纜，無(wú)間斷、即時(shí)地對(duì)井下安裝的無(wú)線數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行數(shù)據(jù)信息采集，無(wú)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(wú)間斷、即時(shí)地通過(guò)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(chē)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。 

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(wú)線數(shù)據(jù)采集器，并通過(guò)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。  

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。  

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。  

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(guò)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(guò)系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)，將持卡人通過(guò)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(guò)人員的姓名。如果感應(yīng)的無(wú)線標(biāo)識(shí)卡號(hào)無(wú)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。 
 
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(wú)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。  

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(kāi)展。
  
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。  

1.3.2  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)家安監(jiān)總局《煤礦井下人員位置管理系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)（建議）稿》 

1.4系統(tǒng)功能及特點(diǎn) 
1.4.1系統(tǒng)功能： 
20項(xiàng)卓越的功能特點(diǎn)，源自第三代BEST-RFID在井下人員定位跟蹤系統(tǒng)的卓越性能發(fā)揮，確保了上海聚來(lái)井下人員定位跟蹤系統(tǒng)與前兩代系統(tǒng)相比較，堪稱(chēng)一個(gè)劃時(shí)代的完善產(chǎn)品。 

1、精確時(shí)間定位 
    整套系統(tǒng)控制流和數(shù)據(jù)流不用輪巡，上百讀頭數(shù)據(jù)刷新以毫秒來(lái)計(jì)算，在定位傳感器（2-512個(gè)）網(wǎng)絡(luò)有效覆蓋范圍內(nèi)，上位機(jī)軟件真正做到“所見(jiàn)即所得”，即時(shí)讀取和上傳人員位置信息，沒(méi)有時(shí)間延時(shí)，真正做到定位時(shí)間精確到秒。 

2、精確空間定位： 
   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)。 

3、整體系統(tǒng)任一讀頭都能有效識(shí)別方向： 
    每個(gè)讀頭和卡片都有方向識(shí)別信息，整套系統(tǒng)內(nèi)的任一讀頭都有判別卡片多方向性運(yùn)動(dòng)的能力，在三、四、五、六以上多分支巷道處，各分支單一讀頭，就能準(zhǔn)確判斷方向，成倍降低安裝成本。 

4、卡片標(biāo)簽低電壓報(bào)警。 
    卡片電池使用時(shí)間可達(dá)五年以上，在長(zhǎng)期使用后，電池將要耗盡時(shí)，可自動(dòng)提示更換卡片電池，這一重要功能，根本杜絕了SUPER-RFID產(chǎn)品在使用一段時(shí)間后，逐漸大量出現(xiàn)壞卡（缺電），而因其系統(tǒng)本身沒(méi)有自檢功能，造成的用戶(hù)還要重復(fù)投入相當(dāng)?shù)娜肆驮O(shè)備進(jìn)行考勤和卡片管理，使定位系統(tǒng)形同虛設(shè)的現(xiàn)象。BEST-RFID出現(xiàn)低電壓提示后，電池仍能正常使用一月以上。 

5、系統(tǒng)杜絕第二代RFID產(chǎn)品不可避免的亂碼現(xiàn)象，確保數(shù)據(jù)和卡片識(shí)別真正萬(wàn)無(wú)一失： 
    0.13um加CAN+內(nèi)置協(xié)議的獨(dú)特芯片集成創(chuàng)新技術(shù)，從本質(zhì)上超越了第二代RFID技術(shù)的性能。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。 

6、不輪巡，無(wú)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)，真正意義上及時(shí)井下人員動(dòng)態(tài)顯示： 
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（2-512個(gè)）都不用系統(tǒng)輪巡，數(shù)據(jù)再?zèng)]有延時(shí)。  
真正任一時(shí)間查詢(xún)并顯示井下某個(gè)地點(diǎn)的人數(shù)、分布情況及身份。  
查詢(xún)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。  
有實(shí)際意義（精確到秒，而不是數(shù)分鐘以上的輪巡）的記錄有關(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。  

7、光纖、電纜傳輸方式自由選擇： 
    依照井下實(shí)際情況和客戶(hù)要求，可自由選擇CAN和TCP/IP接口協(xié)議，搭入已建或在建、新建光纖井下以太網(wǎng)或電纜直鋪方式。 

8、真正即時(shí)準(zhǔn)確、豐富的人員下井考勤能力： 
   可精確到毫秒級(jí)的對(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(xún)與管理。 

9、可靠、有效的緊急呼救能力： 
     每張定位卡片上自帶專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)、被《中華人民共和國(guó)專(zhuān)利法》-功能型專(zhuān)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。 

11、可選井下小區(qū)廣播，即時(shí)對(duì)特定或礦山范圍內(nèi)的緊急情況進(jìn)行通知： 
     在監(jiān)控機(jī)房和管理人員對(duì)井下緊急情況進(jìn)行有效判別后，可以通能過(guò)系統(tǒng)的小區(qū)廣播選件對(duì)井下特定范圍或全部進(jìn)行廣播通知。有效告知和疏散井下人員。 

12、真正井下無(wú)卡人員禁入功能： 
    無(wú)持卡人員的定位和管理，是實(shí)施井下人員位置管理后的一個(gè)難點(diǎn)。上海聚來(lái)設(shè)計(jì)有專(zhuān)用的無(wú)卡人員禁入傳感器和禁入裝置，做為系統(tǒng)的可選擇設(shè)備，起到百密無(wú)一疏的管理效能。 

13、大容量、超高超識(shí)別技術(shù)： 
    單一讀頭同時(shí)可識(shí)別8000張以上卡片，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出第二代RFID技術(shù)的200張的極限。 

14、卡片安裝自如方便，不受使用位置的限制： 
   根據(jù)客戶(hù)需要，提供各種安裝方式，帽卡、胸卡、腰卡、礦帽、礦燈電池上，準(zhǔn)確無(wú)誤識(shí)別，確保根據(jù)管理需要自如安裝，不受第二代的產(chǎn)品只能裝在礦帽上、在腰部就加大發(fā)射功率對(duì)使用人體造成職業(yè)損害的缺陷限制，。 

15、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(mén)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(xún)各類(lèi)數(shù)據(jù)報(bào)表。 

16、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(pán)均可操作，全面支持實(shí)時(shí)多任務(wù)。 

17、禁區(qū)或設(shè)備故障報(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。系統(tǒng)同時(shí)擁有自檢功能，當(dāng)系統(tǒng)部分設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，上位機(jī)軟件能及時(shí)反應(yīng)，并初步判斷故障原因，能輸出和打印相關(guān)信息報(bào)表。 

18、災(zāi)后急救信息： 
   一旦發(fā)生各類(lèi)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，并結(jié)合礦井地圖，能夠使救災(zāi)人員快速判斷并確定事故應(yīng)急預(yù)案，大大提高搶險(xiǎn)效率和救護(hù)效果。 

19、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)，并提供斷電后較長(zhǎng)時(shí)間的供電電源，采用多組后備電池，能提供長(zhǎng)達(dá)2-4小時(shí)斷電保護(hù)。 

20、基站應(yīng)急功能： 
   井下人員跟蹤定位基站與地面中心站失去聯(lián)系時(shí)，基站仍能獨(dú)立工作，自動(dòng)存儲(chǔ)人員監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。 

1.4.2性能特點(diǎn) 
1、超低的功耗，超高的靈敏性能： 
0.13um的芯片制造工藝，造就了卓越BEST-RFID的性能。  
真正的超低功耗，是第二代RFID產(chǎn)品的十分之一以下，在同樣發(fā)身射功率條件下，有效傳感距離超過(guò)第二代RFID產(chǎn)品一倍以上。  
真正的超高靈敏度，同樣的-10db，有效識(shí)別距離是第二代RFID的一倍以上。  
獨(dú)特的超小型高性能天線設(shè)計(jì)，可以滿足任何場(chǎng)地和空間應(yīng)用需要。  

2、強(qiáng)大的系統(tǒng)處理能力： 
采用G-W算法優(yōu)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理能力；  
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(guò)程無(wú)需人為干涉；  
基于GIS技術(shù)的地理信息顯示、查詢(xún)系統(tǒng)；  
完善的數(shù)據(jù)分析能力；  
通訊距離遠(yuǎn)，可達(dá)40公里以上。 
 
3、卓越的識(shí)別性能： 
高度的識(shí)別可靠性，100%的前端識(shí)別率；  
識(shí)別距離遠(yuǎn)（識(shí)別距離方便可調(diào)，可達(dá)1-180米以上）；  
極高的防沖突性（每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)可最多同時(shí)識(shí)別8000個(gè)卡片）；  
高度的識(shí)別穩(wěn)定性（誤碼率小于10的-9次方，達(dá)到一億分之1）；  
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）。  

4、現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)勢(shì)： 
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?lèi)毫泳颅h(huán)境也能長(zhǎng)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(wú)特殊要求；  
安裝方便性：傳感器一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，無(wú)需外接天線或地感；  
運(yùn)行可靠性：內(nèi)部電路高度集成化，器件故障率最小化。  
讀頭、卡片有自動(dòng)自檢復(fù)位結(jié)構(gòu)，能長(zhǎng)年運(yùn)行不虛報(bào)、漏報(bào)。  

5、電氣特性： 
超低功耗，無(wú)線標(biāo)簽在不更換電池的情況下可連續(xù)正常工作5年；  
方便性、安全性，標(biāo)簽無(wú)須外接礦燈電源，無(wú)須充電、無(wú)須更換電池；  
無(wú)輻射，對(duì)人體和環(huán)境無(wú)任何影響，更安全更健康。  
所有設(shè)備均適合井下使用，具備防水、防震、防腐、防潮、阻燃等等功能。  
正常工作環(huán)境條件：溫度-40℃-85℃，相對(duì)濕度40%-70%，大氣壓力80kpa-106kpa  
抗電磁干擾: 10V/m 0.1～1000MHz AM調(diào)幅電磁波  

1.5系統(tǒng)硬件及軟件 
1.5.1系統(tǒng)硬件特點(diǎn) 
   1、超級(jí)集成，全雙工無(wú)線傳輸： 

   0.13um工藝，造就了超低功耗、超高靈敏度、超遠(yuǎn)距離傳輸、超高速度識(shí)別、超大容易識(shí)別、超低誤亂率。同時(shí)，也輕易地實(shí)現(xiàn)了無(wú)線傳輸?shù)母咚俣群透邘?，帶寬達(dá)到4M，在全雙工狀態(tài)下輕松實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音和圖象傳輸。 

   2、工控頻段 

   由于采用無(wú)線的傳輸介質(zhì)，無(wú)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(wú)線通訊相比，2.4G工控頻段無(wú)線通訊無(wú)需無(wú)線電管制委員會(huì)批準(zhǔn)，不需繳納頻譜占用費(fèi)用。 

   3、超低功耗 

   卡片標(biāo)識(shí)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。 

   4、設(shè)備體積小 

   無(wú)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)品性使得上海聚來(lái)無(wú)線傳感設(shè)備的體積在不斷地小，而它的功能卻越來(lái)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。 

   5、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(wàn)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)。 

   6、精密、可靠 

   無(wú)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。上海聚來(lái)無(wú)線傳感系統(tǒng)核心技術(shù)目前采用獨(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(wú)誤碼、無(wú)亂碼。 

   7、運(yùn)行及維護(hù)成本低 

   綜合以上無(wú)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(guò)授權(quán)的微型智能傳感器件只要放在網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)，就可自動(dòng)加入網(wǎng)絡(luò)工作，無(wú)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，使得上海聚來(lái)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)成本極低。 

   8、 技術(shù)特點(diǎn)： 

   l 多種信號(hào)采集； 

   l 極低的電流功耗； 

   l 4Mbps 2.4GHZ IEEE802.15.4 兼容的射頻收發(fā)； 

   l < 10us 的快速激活/睡眠狀態(tài)轉(zhuǎn)換； 

   l 硬件層加密與身份驗(yàn)證安全特性； 

   l 數(shù)字信號(hào)強(qiáng)度（RSSI）與無(wú)線連接質(zhì)量（LQI）支持。 

   9、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(xún)，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（真正意義上的多點(diǎn)并發(fā)，從芯片設(shè)計(jì)就獨(dú)有的。）而不是第二代RFID依靠各種轉(zhuǎn)換卡、轉(zhuǎn)換器，把232或485轉(zhuǎn)成CAN或TCP/IP，這只能使干線傳輸?shù)膮f(xié)議變成CAN或TCP/IP，但各單一傳感器輸出仍保存著485輪巡的本質(zhì)特點(diǎn)，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化特點(diǎn)根本就不具備，系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)信號(hào)還要依靠輪巡實(shí)現(xiàn)。 

   10、移動(dòng)動(dòng)態(tài)采集 

   先進(jìn)的無(wú)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。 

   11、可靠性高 

   先進(jìn)的自有技術(shù)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(zhuān)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。 

   12、 多功能 

   實(shí)現(xiàn)了井下人員實(shí)時(shí)跟蹤定位、機(jī)車(chē)實(shí)時(shí)跟蹤定位、準(zhǔn)確的考勤、歷史查詢(xún)、緊急呼救、小區(qū)廣播、無(wú)卡禁入、低電壓和禁區(qū)報(bào)警、輔助災(zāi)后搜救等九大重要安全管理功能。 

   13、 開(kāi)放性 

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

   14、 高容量 

   井下人員管理及搜救系統(tǒng)在井下可容納1000個(gè)數(shù)據(jù)采集器，每個(gè)數(shù)據(jù)采集器可同時(shí)采集8000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。 

1.5.2系統(tǒng)軟件界面 

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  （圖一）  

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   （ 圖二）  

1.6配置要求、系統(tǒng)圖及實(shí)施步驟 
1.6.1運(yùn)行設(shè)備配置要求 
地面中心站 

   地面中心站主機(jī)采用工控機(jī)。 

CPU：使用相當(dāng)于Intel公司的Pentium IV或以上級(jí)別的CPU；  
操作系統(tǒng)：Windows2000以上操作系統(tǒng)；  
內(nèi)存：512M以上；  
顯卡：Windows系統(tǒng)兼容，含有16MB以上的顯示內(nèi)存，1280*800分辨率以上；  
硬盤(pán)：40G以上。  
1.6.2 系統(tǒng)圖   

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           圖1：系統(tǒng)圖 

1.6.3實(shí)施步驟 
根據(jù)礦山需求，進(jìn)行礦圖研究，實(shí)地考察，并與礦山主管人員確定無(wú)線數(shù)據(jù)采集器安裝數(shù)量、相應(yīng)安裝位置等基本要求。  
確定主干網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸接口數(shù)量、安裝位置。  
敷設(shè)物理鏈路及光纜、電纜等，如已有光纜，可利用此光纜的剩余芯數(shù)搭建。豎井或斜井電纜應(yīng)采用鎧裝加強(qiáng)光纜或電纜，固定敷設(shè)在井壁上。  
設(shè)備安裝  
數(shù)據(jù)傳輸接口安裝 

數(shù)據(jù)傳輸接口通過(guò)膨脹螺栓固定在巷道的側(cè)壁上。參見(jiàn)數(shù)據(jù)傳輸接口用戶(hù)手冊(cè)。 

無(wú)線數(shù)據(jù)采集器 

無(wú)線數(shù)據(jù)采集器可通過(guò)膨脹螺絲或鋼釘固定安裝在井下巷道一側(cè)墻壁上。參見(jiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)采集器用戶(hù)手冊(cè)。 

標(biāo)識(shí)卡發(fā)放  
系統(tǒng)調(diào)試  

2   典型應(yīng)用及工作模式 
   井下人員管理及搜救系統(tǒng)是一套具有極大的靈活性的系統(tǒng)，可根據(jù)用戶(hù)的需要，可進(jìn)行不同的搭配構(gòu)建，設(shè)定成不同的工作模式，從而滿足不同規(guī)模用戶(hù)的要求。 

   針對(duì)不同的礦山，井下情況雖然千差萬(wàn)別，但根據(jù)礦山的實(shí)際需求和我們的經(jīng)驗(yàn)，我們將礦山按產(chǎn)量進(jìn)行分類(lèi)為：大型(特大型)礦山（年產(chǎn)量200萬(wàn)噸以上）、中型礦山（年產(chǎn)量50萬(wàn)噸以上）、小型礦山（年產(chǎn)量50萬(wàn)噸以下），并根據(jù)不同礦山需求及典型應(yīng)用，進(jìn)行構(gòu)建，從而更好地為礦山服務(wù)。 

2.1方案一 
礦山實(shí)際 
采掘面多，坑道長(zhǎng)，范圍巨大，傳輸距離遠(yuǎn)  
機(jī)械化程度高，現(xiàn)代化程度高  
大多已鋪設(shè)光纖  
實(shí)時(shí)性、可靠性要求高，
  
系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 

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方案說(shuō)明 

利用光纖傳輸接口，以光纖自愈環(huán)網(wǎng)形式，搭建井下的高速工業(yè)以太網(wǎng)。  
每4-5Km之間設(shè)立光纖傳輸接口，如在每一個(gè)作業(yè)面、巷口設(shè)立。  
無(wú)線數(shù)據(jù)采集器建議間距200-500米之間，以構(gòu)成井下的動(dòng)態(tài)探測(cè)網(wǎng)絡(luò)。 
 
2.2方案二 
礦山實(shí)際 
采掘面多，坑道較長(zhǎng)，范圍大，傳輸距離較遠(yuǎn)  
機(jī)械化程度較高，人員眾多  
有一些已鋪設(shè)光纖  

系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 

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方案說(shuō)明 
利用光纖傳輸接口，以光纖網(wǎng)形式，搭建井下的高速工業(yè)以太網(wǎng)。  
每4-5Km之間設(shè)立光纖傳輸接口，在每一個(gè)作業(yè)面、巷口設(shè)立。  
無(wú)線數(shù)據(jù)采集器建議間距500-1000米之間，以構(gòu)成井下的動(dòng)態(tài)探測(cè)網(wǎng)絡(luò)。  

2.3方案三 
礦山實(shí)際采掘面少，坑道較短，范圍小，傳輸距離相對(duì)較近  
機(jī)械化程度低，人員素質(zhì)一般
  
系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 

方案說(shuō)明

利用一臺(tái)數(shù)據(jù)通訊箱，與井上設(shè)備連接。
無(wú)線數(shù)據(jù)采集器并聯(lián)在通訊電纜線上，構(gòu)成井下的動(dòng)態(tài)探測(cè)網(wǎng)絡(luò)。
成本較光纖系統(tǒng)低

3  技術(shù)比較
3.1 與其他人員管理系統(tǒng)的比較


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3.2與其他無(wú)線數(shù)據(jù)通信方式的比較

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關(guān)于聚來(lái)

上海聚來(lái)射頻電子技術(shù)有限公司（Shanghai Julai RFID electron technology Co.Ltd.），座落在------上海.浦東.張江“國(guó)家射頻識(shí)別產(chǎn)業(yè)化（上海）基地”。專(zhuān)業(yè)致力于國(guó)際最好射頻識(shí)別（BEST  RFID）技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化新產(chǎn)品應(yīng)用的戰(zhàn)略研究的高科技公司。為國(guó)家射頻識(shí)別產(chǎn)業(yè)化（上海）基地的重點(diǎn)企業(yè)，在上海國(guó)家射頻產(chǎn)業(yè)園區(qū)RFID芯片設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試及RFID應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)等方面處于全面領(lǐng)先的整體環(huán)境下，依托園區(qū)RFID產(chǎn)業(yè)、人才、市場(chǎng)、配套國(guó)際合作等各個(gè)方面的良好條件，聯(lián)合參與了第一個(gè)RFID國(guó)家級(jí)軟件和硬件聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室和演示中心的工作。經(jīng)過(guò)數(shù)代多年的經(jīng)驗(yàn)及系統(tǒng)產(chǎn)品積累，公司擁有一支一流的軟、硬件隊(duì)伍，可完成真正的超遠(yuǎn)距離、真正的網(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)產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)。包括：產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究，芯片設(shè)計(jì)、測(cè)試，RFID標(biāo)簽集成、生產(chǎn)，RFID讀寫(xiě)器集成、生產(chǎn)，光電設(shè)備制造，軟件開(kāi)發(fā)，RFID系統(tǒng)集成，產(chǎn)品檢測(cè)及信息咨詢(xún)服務(wù)等，形成了在國(guó)際RFID微電子技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)。為上海聚來(lái)射頻電子技術(shù)有限公司成為國(guó)際BEST-RFID（卓越RFID）領(lǐng)先者打下基礎(chǔ)。