下井人员综合管理系统技术方案(人员定位、井下考勤、矿灯房).doc

冀中能源邯矿集团云驾岭煤矿下井人员综合信息管理系统设 计 方 案(人员定位、矿灯房管理、井下考勤三统一)山东科一力电气有限公司2012年3月 为了加强矿工下井安全管理，对下井人员、人数统计更科学、更准确，山东科一力电气有限公司，采用先进的手指静脉识别技术，结合井下人员定位管理系统，井下考勤系统及矿灯房智能管理系统，开发了这一套下井人员综合管理系统，通过对这三方面的数据汇总分析，实现下井人员数据的“三统一”，实现对下井人员管理能力的提升，加强管理，提高矿上的管理水平。一、系统概述本次系统设计内容主要有矿灯房智能管理系统、井下人员考勤系统和下井人员综合管理系统，同时整合了原有的井下人员定位管理系统数据，通过先进的指静脉识别技术和多重管理手段，实现对井下人员的安全考勤综合管理。下井人员管理流程是通过系统中各种设备的协作运行实现的，网络是各种设备相互沟通的基础，在网络中各种设备分别作为网络中的功能节点，通过网络把各种功能节点连接成为一个有机的整体。具体包括以下功能节点：1） 智能充电架和静脉识别管理机2） 灯房管理员工作站3） 井下考勤系统KJ2024） 人员指静脉数据管理中心5） 系统数据管理中心6） 井下人员定位管理系统7） 数据监控中心煤矿下井人员的管理流程主要为：1、 取灯流程：主要完成下井人员静脉身份验证，取走矿灯。2、 下井流程：井下刷卡考勤，确认入井。3、 井下人员定位系统实时跟踪。4、 升井流程：井下刷卡考勤，确认升井。5、 还灯流程：主要完成下井人员静脉身份验证，放回矿灯充电。系统的整体结构示意图如下：（井口手指静脉考勤终端可替换为KJ202井下考勤系统）二、各功能节点介绍（一）指纹静脉识别仪1、系统原理依据人类血液中的血红蛋白可吸收特定波长的红外线原理，而使用特定波长的红外线对手指进行照射，使用具有红外感光的照相机得到手指静脉的图像。利用专用比对算法提取手指静脉图像的特征值，将得到的特征值转化为数字图像，储存于后台系统中，完成注册信息。2、产品特点手指静脉技术具有多项技术特点，使它在高度安全性和使用便捷性上远胜于其他生物识别技术，主要体现在以下几点：Ø 高度防伪：静脉隐藏在身体内部，被复制和盗用的几率很小Ø 简便易用：使用者心理抗拒性低，不宜受生理和环境因素的影响，例如使用中不受皮肤干燥、油污、灰尘和皮肤表面异常等的干扰。Ø 高度准确：认假率为0.0001%，矩阵率为0.01%，注册失败率为0。Ø 快速识别：原始手指静脉影像被捕获并数字化处理，图像比对有专用的手指静脉提取算法完成，整个过程不到1秒。3、主要功能指静脉识别仪可以实现如下功能：1）动态维护下井人员指静脉数据；2）指静脉识别验证人员身份并记录人员编号和通过验证时间；3）与数据中心进行数据通讯，及时将上下井考勤数据传输到数据中心。（二）矿灯房管理系统矿灯房智能管理系统包括智能矿灯充电架、公用指静脉登录机、智能矿灯管理软件；另外还有视频监控系统。1、 智能充电架：主要功能包括：1） 矿灯充电功能：完成多路矿灯充电及矿灯电池状态管理2） 单元门锁驱动：完成充电单元电动锁的驱动。3） 充电单元状态反馈：充电单元工作状态，单元门锁状态，矿灯充电状态等。2、 充电架静脉管理机主要功能包括：1） 指静脉数据识别，只识别本灯架人员的指静脉。2） 充电架状态数据的处理3） 充电架与系统连接的专业网关，完成系统与充电架的数据中继4） 充电架使用人员静脉数据库的动态管理3、 灯房管理员工作站灯房管理员工作站包括灯房管理计算机，打印机和相关的工作软件组成。主要完成：1） 灯房基础数据信息的整理与分配；2） 监督灯房内各充电架的工作状态，异常矿灯的处理；3） 指静脉登录失败后的应急处理管理；4） 充电架或下井人员操作流程异常等产生的报警介入管理；5） 矿灯流动状态数据的采集和中继；6） 矿灯房智能管理数据的统计查询。4、 公用指静脉登录机属于公共备用指静脉验证登录终端，指静脉验证通过后，可以发出指令，打开指定灯架的某灯位门。接入网络，可以与各灯架静脉管理机、灯房管理员工作站通讯。5、 视频监控系统视频监控系统包括摄像机、硬盘录像机、监视器、传输线缆等。主要是实时监控矿灯房内取灯、放灯的动态情况。备有硬盘录像机，可以保存一个月的监控录像。（三）人员指静脉数据管理中心主要负责所有人员的指静脉数据的采集，并根据管理要求分类建立相关的静脉数据库。规范静脉数据的采集是维持静脉识别准确可靠的前提，应保证人的身份准确，指静脉的质量可靠；人员变动应及时更新；建议登记静脉时按照个人的习惯，登记两个手指的静脉，并随时指导如何使用。（四）系统数据管理中心数据中心是有关下井人员的数据存储中心，包括所有人员的指静脉数据、井下人员定位数据、井下人员考勤KJ202数据、上下井人员在灯房取灯放灯的数据等。数据中心服务器安装有系统数据分析处理软件和网络发布软件，实时接收系统内各功能节点的数据交换，并在后台进行一定的数据分析处理，建立人员管理相关数据，产生人员管理需要的各种信息；为相关人员提供网络查询数据。（五）数据监控中心是下井人员管理系统的客户端，安装下井人员安全管理软件，实时监测各类数据的异常情况，如有异常，及时报警；能够查询上下井情况，统计出各类报表。三、系统数据流程下井人员综合管理系统是一套依赖网络运行的综合管理系统，系统中各个功能节点产生各种类型的数据，通过有效组织数据流动，保证整个系统数据适时准确的处理，因此，规划科学有效的数据流程是系统的关键。由于整个系统是数据种类繁杂，数据流量大，因此数据传输过程中要求：实时性强，准确度高，传输速度快，为保证系统的适时性，数据处理采用分层处理，相关的网络功能节点具备一定的数据处理能力，有效减轻人员数据管理中心的工作负荷。煤矿具备千兆环网，充分利用已有资源，各种数据传输过程中尽可能利用环网资源，这样，大大的节约网络传输资源，同时获得高效的数据传输；人员定位数据在井口处通过通讯接口，进入数据中心服务器。灯房管理员工作站，充电架静脉登录机都是通过网络组织的系统，在灯房中设置网络交换机，通过交换机，灯房各个网络功能节点汇入环网。这样灯房、考勤及调度中心通过煤矿已有的环网构成一个有机的整体，完成设备互连。有效的网络传输协议是保证数据高速、可靠传输的基础，因此，系统通讯的协议采用标准的TCP/IP协议，IP地址网内集中分配，各个网络功能节点，特别是具备数据中继功能的网络节点具备网络低四层协议处理能力，实现数据的高速准确的传输，同时，保证数据传输的严格标准化。数据传送基本形式包括连接方式传输的TCP包流，UDP方式的数据定向传输，区域广播，系统内广播，系统地址的动态管理等。整个系统运行过程中处理的数据种类和数量十分复杂，主要的数据流有：1） 系统时标信息：由系统数据管理中心产生，定时发送，数据包中，包含系统运行的统一时钟，系统的主要运行状态，和系统概况信息。系统时标是整个系统协调的基础，各个功能单元，通过分析系统时标信息，了解系统的基本情况决定自身的运行。2） 系统结构编联信息：由于系统包括一系列功能节点，由于系统中各种设备的运行状态可能随时发生改变，比如：功能节点出现故障，冗余设备动态切换，计算机受病毒侵害发生瘫痪，局部电力系统出现异常等情况，为监督各种设备运行，系统中需要产生一系列系统结构编联信息，通过编联信息，动态的维护系统结构，确保系统运行的连续性和稳定性。3） 功能数据库的传输：网络功能节点运行的参数数据库，通过网络及时传输，确保运行数据的适时更新。比如：指静脉数据管理中心采集的数据，通过网络、系统数据管理中心更新相关的数据库，同时，相关的井口静脉考勤终端，灯房管理员工作站及充电架静脉识别管理机都可以适时接收到数据库更新信息，更新系统的数据库，确保数据处理的准确。4） 人员定位信息5） 充电架工作状态信息6） 充电单元门锁状态信息7） 灯房管理员操作信息8） 灯房报警信息9） 井口报警信息10） 人员异常流动判断信息 作为系统数据管理的有效手段，整个系统中包括一系列各种类型的数据库，在人员管理数据中心管理一系列数据库的同时，网络各功能节点又配置一系列工作数据库和参数数据库，各种数据库在整个系统内互通、共享，各个功能节点可以迅速有效的维护相关的数据库。四、系统各部分配置原则1、矿灯充电架配置：根据煤矿下井人员的数量和充电架单元数量确定充电架的数量。2、充电架静脉识别管理机：每台充电架的配置一台充电架静脉识别管理机。3、公用指静脉登录机为防止矿灯架静脉管理机意外故障，应在矿灯房配置两台公用的静脉登录机，作为某台矿灯架静脉管理机故障或人员集中时的备用。4井下考勤终端：使用目前矿上的考勤系统。5、灯房管理员工作站：鉴于系统运行可靠的考虑，采用冗于配置，建议至少配置两台工控机，主机运行时，备用机可以同时运行，也可以处于关机状态，一但主机出现异常时，备用机可立刻投入运行。因此要求，灯房管理员工作站运行状态随时通过网络传送至系统数据管理中心备份，同时通过网络共享功能，可实现几台灯房管理员工作站并列运行。6、静脉数据管理中心：静脉数据采集的可靠是保证系统准确的基础，根据煤矿对系统管理制度的规定确定静脉管理中心的配置和安装位置，静脉数据管理中心主要包括：指静脉采集仪、管理计算机及管理软件。可单独配置专用的计算机或在其他计算机上安装静脉数据管理中心软件。7系统数据管理中心：人员数据管理中心是系统数据管理的核心，系统各个单元节点采集的各种数据通过人员数据中心进行汇总和集中处理，同时，调度系统各单元的运行，协调各单元节点的动作，同时，也是系统网络的总调度节点，也是系统中各种数据库的综合管理中心。系统数据管理中心的核心地位决定其重要性，为确保可靠，建议采用两台服务器，动态冗余，确保系统运行的可靠。也可以使用当前人员定位管理系统的数据服务器，将二者统一起来。五、充电架与充电架静脉管理机协调充电架通过充电架静脉管理机连接到系统的网络中，充电架产生的数据通过充电架静脉管理机发送到网络中，网络中数据通过充电架静脉管理机传送到充电架中，控制充电架的运行。因此，充电架静脉管理机逻辑上成为充电架网络连接的专业网关。充电架和充电架静脉管理机结合作为系统中的一个网络功能节点，充电架作为该功能节点内的一个功能模块，两种设备之间的连接协调成为节点功能完成的基础。充电架的控制和监测通过统一的通讯端口（RS232或RS485），以局部的通讯协议为基础，实现两种设备的功能融合，完成一个逻辑网络功能节点，因此，建立有效的通讯协议是该节点功能实现的基础，具体协议的细节，设备配合的功能要求由各设备厂磋商、测试确定。六、系统设备明细表设备名称规格型号单位数量备注智能矿灯充电架架20含指静脉识别管理机指静脉考勤机台6监控摄像机台8工控机套2灯房管理机硬盘录像机台1配备2T硬盘监视器飞利浦台124口交换机D-Link 台1打印机1600K台1灯房UPS台1灯房备用网线箱2电缆米按实际需要通讯数据线米按实际需要矿灯房智能管理系统套1下井人员综合管理系统套1指静脉识别应用软件套1七、成功案例图片：淄博矿业集团埠村煤矿灯房智能管理图片一：淄博矿业集团埠村煤矿灯房智能管理图片二：八、关于科一力山东科一力电气有限公司成立于 2001 年 4 月，公司总部位于济南市高新技术开发区内，是国家大型软件基地齐鲁软件园入园企业和济南高新技术企业。公司产品主要涉及煤矿、酒店、医院、学校等行业考勤系统的研发、生产，并以自主产权的管理软件及领先的硬件技术为依托，为客户提供全方位的考勤解决方案。我们的产品，综合运用了指纹识别、图像采集、射频技术等有效地识别技术，保证了系统产品的稳定有效。目前公司在煤矿行业已有煤矿考勤管理系统和煤矿井下人员定位管理系统两大类产品，其中包括指纹考勤系统、液晶触摸考勤系统、KJ269煤矿安全人员（定位跟踪）管理系统、KJ202煤矿安全考勤管理系统、井下广播呼叫系统等系列产品。其中煤矿安全考勤管理系统、煤矿安全人员（定位）管理系统等产品已通过国家防爆安全产品质量监督检验中心检测，并取得了防爆合格证、煤矿矿用产品安全标志证书以及全国工业品生产许可证书。2009年，科一力公司与中国水利水电第六工程有限公司共同研发出TSAQ-1铁路隧道安全监控信息系统应用于京沪高铁西渴马隧道，并且取得成功，获得铁道部高度评价。公司以雄厚的软件研发队伍为基础，辅以优良的客户服务作后盾，在考勤管理和定位管理软件领域独树一帜，赢得了广大客户的信赖和支持。目前已拥有指纹考勤客户近七百家，煤矿客户百余家，遍布全国各地，形成了良好的考勤管理系统的行业布局和煤矿行业的全国市场布局。一切的成就，都源于我们拥有一个强有力的团队。公司董事长初明强博士，致力于学术研究的同时，也把一种务实、谦和、专注的精神传输给公司员工。文化形成共识，理念铸就能量，魅力源于团队，服务见证实力。公司地址：济南市高新区颍秀路1356号知慧大厦电 话：0531- 联 系 人：刘芝强传 真：0531- 网 站：山东科一力电气有限公司2012-3