矿山人员实时定位系统解决方案-优频科技.docx

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1、基于Wi-Fi实时定位技术矿山人员资产定位应用方案说明苏州工业园区优频科技有限公司2010年9月目录1引言31.1文档说明31.2术语与缩写解释32项目需求42.1项目背景42.2需求分析42.3方案优势43方案设计53.1设计理念53.2功能描述63.2.1定位监控63.2.2标签管理73.2.3报警管理73.2.4系统管理83.2.5扩展功能83.2.6统计报表83.3定位网络设计94井下Wi-Fi无线定位监控通讯系统114.1井下矿工定位考勤系统124.2井下电机车定位管理124.3Wi-Fi无线语音数据通信系统及Wi-Fi手机定位系统134.3.1Wi-Fi网络 数据传输、语音通信、无

2、线视频134.3.2无线语音功能模块144.3.3手机实时定位主要功能155方案实施175.1网络部署设计175.2网络安装175.3实施计划175.3.1实施说明175.3.2施工进度安排171 引言1.1 文档说明 本文档为基于Wi-Fi的实时定位解决方案。1.2 术语与缩写解释缩写、术语解 释APAccess Point的缩写，即负责通讯功能的无线网络接入点。定位AP/AP定位器拥有定位功能无线网络接入点Tag/定位标签/标签基于Wi-Fi的RFID电子标签。RTLS/实时定位系统Real Time Location Systems的缩写，即实时定位系统。Wi-FiWireless Fi

3、delity的缩写，又称Wireless LAN，或WLAN， 即无线局域网，是IEEE 802.11定义的一个无线网络通信的工业标准。2 项目需求2.1 项目背景矿井的分布是分层结构的，井下面积很大，井下人员较多，为了保证井下人员的安全，防患于未然，监控矿车运作，我们将采用基于Wi-Fi的无线局域网实时定位系统对井下的矿工和矿车进行跟踪定位，随时了解每个矿工、矿车的当前位置。同时需要实现对每个矿工上下勤的监控功能和矿车矿石运输监管统计工作。基于Wi-Fi的无线局域网，需要实行语音通信、视频传输、环境信息采集等功能。2.2 需求分析1、 人员、车辆的实时精确定位系统：通过井下电子地图，实时显示

4、人员和车辆位置，记录移动轨迹。2、 人员考勤系统：每日自动统计人员进出矿井的次数和时间，能识别其他未经允许的人员擅自入内，并且报警。3、 Wi-Fi无线井下环境参数实时监控传感系统：通过Wi-Fi模块连接各类传感器，可以采集井下温度、湿度等环境参数，并且无线传输。4、 无线车辆识别监控系统及采矿量监控系统：车辆上安装的定位标签，电机车在井下定位区域可随时查询每台车所在位置、运行区间。系统根据判断出的矿车载体，自动跟踪矿车的运行轨迹，在监控轨迹与事先设定路线不符和时报警。5、 Wi-Fi无线语音通信系统：企业员工使用WLAN/GSM双模手机可在WLAN覆盖区包括井下优先通过Wi-Fi网络实现内部

5、通话，参加电话会议，也可拨打PSTN外线电话，代替座机和手机的功能；离开WLAN覆盖区采用GSM拨打电话。不但可节省通话费用，而且可以通过无线网络和Wi-Fi手机开展定位、视频电话、会议电话等多种增值业务。6、 Wi-Fi无线视频监控系统：带有Wi-Fi的无线视频摄像头可以按装在移动的车辆上或者由矿工携带，实时无线传输视频图像。2.3 方案优势 网络覆盖范围广，容易覆盖整个区域，设备可集中管理，维护成本低； 可定位带有Wi-Fi模块的手机、PDA等其他Wi-Fi终端； Wi-Fi在室内外都工作； Wi-Fi支持上网，可以通过Wi-Fi网络上传数据； 定位精度高 本地化服务，软硬件可订制。3 方

6、案设计3.1 设计理念整个系统方案的设计贯穿以下原则：在设计整个系统时，本着技术先进，架构合理、产品主流、低成本、低维护量作为出发点。 技术的先进性：整个系统选型，软硬件设备的配置均应符合高新技术的潮流，采用全世界最新的Wi-Fi RTLS技术。架构合理：采用先进、成熟的技术来架构各个子系统，能使其安全平稳的运行，有效的消除各系统可能产生的瓶颈并通过合适的设备保证各子系统具备良好的扩展性。稳定性和安全性是我们最关心的问题，只有稳 定可靠的系统才能确保各设备的正常运行。稳定性：系统基于稳定、安全、保密的大型数据库，以保证系统运行正常。具有良好的数据共享，实时故障修复，实时备份等完善的管理体系。

7、安全性：系统采用WEP、WPA、WPA2等国际标准无线加密方式，同时标签支持数字加密技术，具有较高高安全性。产品主流：在设备选型时，主要依据定位环境实际情况结合目前市场上的各类产品选择具有最优性能价格比和扩充能力的产品。 低成本、低维护量：所采用的产品应该是简单，易操作，易维护。系统的易操作和易维护是保证非计算机专业人员使用好一个系统的条件，我们的方案集中了已有的丰富的网络设计、施工经验，以及在数字化图像、语音和数据综合传输领域强大的产品优势，实现所需的设计需求。 兼容性：各系统均为相对开放的系统，不同产品间具有标准接口，并提供多种通讯标准协议，可以便于第三方设备的接入。 模块化：组建各分系统

8、，直到总系统，均严格履行模块化结构方式，以满足系统功能扩充、运行设备的替换、维护，确保系统的高效可靠运行。 扩充性：采用面向对象和模块化的开发技术，可随时根据需要扩充具有其它功能的软硬件模块，具有良好的扩充性。 集中管理：远端现场设备，各分系统集中于中心统一控制，实施对所有远端设备的控制、设置，以保证系统的高效、有序、可靠的发挥其管理职能。 升级维护：系统考虑到将来系统在容量和功能增加修改等的实际需要，定位系统对软件升级可升级，并且操作简单，操作应能由系统管理员即可完成，不需要繁复的操作和专门的技术。3.2 功能描述产品介绍请参考“优频科技产品介绍”。优频定位系统主要特点如下：3.2.1 定位

9、监控1） 实时监控 在地图上显示图标对应于标签绑定的人或物； 对标签进行实时监控，并在地图中显示标签的当前位置； 标签闪烁表示有报警； 标签分组，用不同的图标显示； 定位过程中能实时看到图标平滑移动； 搜索人员姓名、状态： 可跟踪指定的标签，地图随着标签的移动自动切换； 将鼠标移到图标上可以看到图标的信息和状态； 点击图标后可以显示人员的详细信息； 可以手动切换地图，查看指定地图上的所有标签的活动情况； 地图可以放大和缩小，调整到合适的大小； 跟踪单个标签时地图会自动切换楼层。图 31 监控页面中正在定位的标签2） 实时告警 触发告警，弹出页面，声音报警，并且显示对应的视频录像； 点击处理后，

10、页面可以关闭，否则会一直提醒； 实时报警列表。3） 轨迹回放 可以自定义、修改轨迹； 移动轨迹是平滑显示的； 可以锁定一个标签，按时间段播放，显示移动（可选择有轨迹或无轨迹），地图切换； 可以锁定一张地图，按时间段播放，显示不同标签移动，无轨迹； 轨迹回放过程中可以显示各类报警（按钮，区域，消失、振动、不动）和声音效果； 可以全屏播放； 可以保存某一段轨迹录像； 可以保存某一段数据，可调用播放； 可同时使用多个播放。3.2.2 标签管理标签管理分为资产标签和人员标签管理。 标签发放，通过发卡机，自动获取标签ID； 将标签与人员绑定：将指定的人员信息和其佩戴的标签进行绑定，在系统中显示的标签即代

11、表佩戴该标签的人员； 标签更换对应的人员； 人员信息设置：可在系统中对人员的信息进行设置和管理； 标签分组、分类：标签可以根据实际情况进行分组和分类。3.2.3 报警管理l 报警记录n 按钮报警设置：标签有按钮报警功能，当发生紧急情况时可按下按钮发出报警信息；n 腕带剪断报警设置；n 越界报警：某些区域属于禁区，未经允许的标签进入将发出报警信息，或某人不能离开某个区域，一旦离开将发出报警信息；n 与管理信息系统不符报警： 在系统中已经设定好了房间号，一旦人员进错房间，将及时发出报警信息。n 消失报警设置标签消失有多种因素（如电池没电、标签越过信号覆盖区域等），可以设置指定标签的消失报警条件和报

12、警级别，如该标签消失了，将会触发相应的报警；n 电池低电报警设置标签每隔一段时间将会向系统报告一次自己的当前电量，可以在系统中设置电量最低界限，一旦标签电量低于这个界限将会发出报警信息；n 未按规定路线报警指定某个标签在某段时间的行走轨迹，一旦发现该标签偏离指定的行走轨迹达一定的时间，发出报警信息；n 无随同人员报警将标签绑定，一对一或多对多进行绑定，当绑定标签的行走轨迹不一致，并达一定时间，发出报警信息。3.2.4 系统管理l 用户管理：可设定各种用户权限，用户登录系统后根据自己的权限进行相应的操作和浏览符合权限的内容。l 地图如果已经划分区域，可设定各个标签进出各区域的条件。l AP定位器

13、管理：监控AP定位器工作状态，查询历史记录。3.2.5 扩展功能1） 与视频监控系统联动l 右键点击标签，可选择查看视频监控；l 报警时可自动调用标签所在位置附近的摄像头，查看视频。2） Wi-Fi PDA 实现实时定位，定位响应时间可以达到1秒内。 PDA上通过电子地图显示位置，能实现类似GPS的导航系统， 实现信息搜索位置服务功能 在某些环境下，可以实现1米的定位精度。3） Wi-Fi手机通讯定位 Wi-Fi手机对讲、多方会议、短信、记录通话、信息查询等多种功能 Wi-Fi手机定位3.2.6 统计报表l 标签警告记录：查看所有标签或指定标签的所有警告记录；l 查看标签报表：查看标签的重要报

14、警，出入区域次数及停留时间统计；l 操作历史记录：查看用户的操作历史记录；l 可根据时间段进行数据统计；l 统计各项工作的执行次数、单人的工作情况和闲置时间、每天各岗位的工作高峰期；l 对各告警事件发生的时间和区域进行统计分析；l 根据用户自定义规则，按时间段统计保安巡逻次数、时间段和间隔时间。3.3 定位网络设计根据需求概述的情况，矿井的分布是分层结构的，井下面积很大，井下的弯道众多，较为复杂。如果AP的发射功率在20dbm，那么，在井下，直道的地方，每隔100m最少要布1个AP，弯道的地方，如果要设置定位点，每个弯道都要布1个AP。每个AP都要用网线连接，形成一个完整的局域网（注：AP间一

15、定要用网线相连接，如果两个连接点超过100m以上的建议用光纤相连接，否则将会影响定位信息传输的通畅，大概的AP分布如图所示： AP分布图注意：上图所示AP数量并非最终实施的AP数量，具体的AP数量将根据实际情况（网线一般有效传输距离为100米以内）进行相应的增加，估计需要增加的AP数量在10%左右。部分精确定位区域AP部署：对于部分区域，需要增加定位精度，及时准确的判断矿车、人员走向，我们建议增加辅助AP或定位标识的方法（此设备可以不接入通讯网络）提高定位精确度，视具体情况而定。通过辅助AP或定位标识：有A巷道走出矿车、人员经过入口B处，其下一步走向C或D，由辅助AP或定位标识协助定位，由此判

16、断行走方向。4 井下Wi-Fi无线定位监控通讯系统基于Wi-Fi网络的高扩展性，我们可以非常方便的开发出“基于Wi-Fi无线技术的井下综合管理系统的”，这个系统包含以下几个子系统：1、人员、车辆和工具的实时精确定位系统和考勤系统；2、Wi-Fi无线井下环境参数实时监控传感系统；3、无线车辆识别监控系统及采煤量监控系统；4、Wi-Fi无线语音和数据通信系统；5、Wi-Fi无线视频监控系统；所有子系统均由一套综合管理监控软件，在中心控制台进行实时监控，并具有远程登录监控功能，各个子系统也可以独立运作。0101001010010100101001010010100101001010010100101

17、001010010100101001010010100101001010010100101001010精确定位（车辆、人员、工具）n 综控台通过无线通讯接口维护、监控各种无线通讯终端（人员定位、视频监控、水泵、考勤识别卡）。n 提供带宽达到54Mbps的无线数据、语音、视频业务，具有极好的业务扩展性，满足未来数字化矿区的需求。车辆识别控制开采量WiFi数据语音通信Wifi无线传感井下环境监测综合控制台远程监控无线视频监控基于WiFi的井下无线管理系统构成通过这套集中控制系统可以真正的实现井下语音、视频、数据传输、定位监控、数据采集等多种功能集中在一个平台实现，并且可以非常方便的进行远程监控，使

18、井下作业随时处于监控状况，降低突破事件的发生率，提高救助的效率，缩短救助的时间。4.1 井下矿工定位考勤系统Wi-Fi RTLS矿工实时定位监管系统为每个井下作业人员佩戴一块定位标签，在安装矿工实时定位监管系统管理软件后，管理人员在电脑前就可以看到每个井下人员活动的区域 1、 可以实时定位跟踪井下人员，便于显示、查询人员情况，如：任一时间井下或某个地点究竟有多少人，这些人都是谁？每个人在井下任一段时间的活动轨迹；查询一个或多个人员现在的实际位置，方便调度中心可快速正确的电话联系该人员；2、 显示井下人员每时每刻在坑道的实时动态分布，根据井下的实际地理情况制作相应的动态图，使井下情况生动形象一目

19、了然；3、 一旦发生各类事故，立即能查出有多少人遇险，遇险人员在哪里？他们是谁？同时定位标签特有的报警功能，能够在发生紧急情况时，迅速报警并显示紧急情况位置，最大限度地保障井下人员的人身安全。4、 通过和视频图像识别系统结合，可以识别哪些没有佩戴标签的人员擅自进入井下。4.2 井下电机车定位管理根据矿车所运输的载体，如矿石，指定正确快捷的运输路线，实现科学管理。井下无线定位系统通过Wi-Fi实现对矿车辆调度和定位，实现对生产采装设备、移动运输设备、卸载点及采掘现场进行及时的监控和调度管理。实现矿车等机械智能调度，优化生产、合理配矿，提高资源利用率。n 车辆识别跟踪车辆上安装的定位标签，电机车在

20、井下定位区域可随时查询每台车所在位置、运行区间。有关设备在定位范围内车辆发生故障，通过报警按钮能够及时向地面调度室发送报警信息；n 运输路线跟踪根据实际情况，预先确定装卸点和行动轨迹路线等。系统根据判断出的矿车载体，自动跟踪矿车的运行轨迹，在监控轨迹与事先设定路线不符和时报警。实现智能化、自动化的矿车调度监管。4.3 Wi-Fi无线语音数据通信系统及Wi-Fi手机定位系统4.3.1 Wi-Fi网络 数据传输、语音通信、无线视频在矿山采用Wi-Fi网平台时，通过部署SIP server、语音网关、无线接入点和无线控制器等设备，在矿山内部包括井下开展Wi-Fi语音业务。企业员工使用WLAN/GSM

21、双模手机可在WLAN覆盖区优先通过Wi-Fi网络实现内部通话，参加电话会议，也可拨打PSTN外线电话，代替座机和手机的功能；离开WLAN覆盖区采用GSM拨打电话。不但可节省通话费用，而且可以通过无线网络和Wi-Fi手机开展定位、视频电话、会议电话等多种增值业务。此种组网方案可提供低成本的语音方案，节省内部通话费用。语音服务器系统支持标准的CDR话单，包含通话时长、主被叫号码、呼叫类型等信息，结合计费系统，可提供按照通话时长、流量、包月等灵活的运营方案。对矿山来说，为了降低IT投入成本，简化网络管理，提供一体化的设备可以有效降低项目投资和管理复杂度。其组网如下：通过无线手持终端内置WIFI和GP

22、RS模块可以随时随地的在井下和矿区地面访问矿区信息网（省、市、县区、煤矿）的实时数据、资料，轻松获得煤矿安全生产的现场数据、管理信息，快捷高效、高枕无忧。移动手持终端突破了时间、空间、地域等因素对煤矿管理人员安全管理工作的约束，安全信息随手可得、安全资料随时可查、安全报警即时提醒、安全隐患实时决策。 能快速查询煤矿重点监测的瓦斯测点及各矿瓦斯、通风、抽排监测点的实时值列表，显示各测点当天实时监测曲线及历史曲线，对各瓦斯监测点进行瓦斯现状及瓦斯趋势分析，即时接收到瓦斯超限网络报警信息，快速定位报警的测点查看实时数据及历史曲线，随时掌握桌面瓦斯监测系统的运行状态、监测点的数据有效性及与集团网络连接

23、是否正常，同时能即时查阅与煤矿安全生产相关法规、制度，收看通知、文件，大大提高了管理人员的工作效率；能查询当天、当月多种生产经营报表（产量、掘进、下井等）。4.3.2 无线语音功能模块1、对讲功能：DYNA Wi-Fi Phone可进行双工扬声（免提）对讲，进行“一对一”或者“一对多”通话，像使用对讲话机一样方便。支持一键通话功能，用户优先功能，创建动态组群，支持企业用户的各种调度管理。2、呼叫功能：电话呼入/呼出、呼叫转移、 呼叫驻留、 呼叫代答、最近来电信息、免打扰等。3、语音信箱：提供无应答语音留言信箱，可以电脑直接播放或使用电话分机终端收听语音留言。4、多方电话会议：无论参加会议的各方

24、位于任何城市，均可以灵活的通过无线语音专网、传统PSTN方式甚至移动电话方式加入会场。电话会议的召集、管理等功能操作简单，可以快速的实现远程商务交流。该业务功能可以应用于培训、日常工作例会、人力资源管理等场合，能极大的方便企业的日常运营。5、视频会议：DYNA的无线语音解决方案中，视频会议可以进行以下几个方面的扩展：与视频监控系统相结合，这样调度室或是异地决策层就可以根据现场的情况进行指示；多点控制单元实现视频会议系统的相互连接，为煤炭行业视频会议的部署提供了新的可行性。6、分机一号通：每一个Wi-Fi Phone都可绑定包括固定电话、手机在内的其他电话号码，当坐席分机无人接听时自动依次呼叫其

25、他电话，实现一号通功能。7、数据传输系统：DYNA铺设的WLAN基于工业以太网，兼容性、整合能力强；带宽大，可满足多种数据同时通讯的需要；同时我们的DYNA Wi-Fi Phone是专门针对行业用户的防水、防尘、防爆设计。基于此基础上的DYNA无线语音解决方案将为企业提供强有力的数据传输支持。8、监控系统：运用基于DYNA IP-PBX系统的远程监控系统，地面或中心监控人员可以直接对井下情况进行实时监控，不仅能直观的监视和记录井下工作现场的安全生产情况，结合在井下安装的温湿传感器、瓦斯探测器等设备，能及时发现存在的安全隐患，也能为事后分析事故提供有关的第一手图像资料。实现了基于流媒体的点对点、

26、点对多点、多点对多点的远程实时编码组播（广播）。9、强插、强拆：若群内用户正在通话，可以通过插入调度提示音或直接话音插入的方法进行调度。10、一键报警：用户遇到紧急情况，可通过终端手机上的“一键报警”键向服务器端寻求帮助。11、会议、广播：终端和服务器端可指定的用户群发起会议和广播。12、监听、录音：服务器端可对指定的用户通话进行监听和录音。13、短信：终端用户可以发送/接收短信息。实时定位与无线语音综合性解决方案适用于煤矿、金属矿、隧道等井下作业环境、中小企业管理、医疗行业、仓储物流行业、酒店管理、大学校园等，可以充分利用现有的Wi-Fi网络资源，节省成本，同时一网多用，解决了实时定位、无线

27、语音、视频、数据传输、环境监测的功能合一模式。提高管理水平、实现高效率。4.3.3 手机实时定位主要功能1、实时定位：国内首家自主研发，独创定位算法，精确定位标签实时位置可达3-5米。2、轨迹回放：被定为目标的历史运行轨迹回放与分析3、轨迹偏离告警：可预设移动轨迹，如果偏离预设轨迹即告警4、区域报警：服务器可设置报警区域，当定位目标进出报警设置区域时，即会触发报警。5、即时报警：触动报警按钮向服务器主动发出报警信号，服务器界面即时显示报警信息。6、断电及消失报警：定位终端断电或走出无线网络覆盖区域，会触发服务器报警。7、定位终端管理模式：输入定位终端的个性化信息，对众多终端进行分类管理，可对单

28、个中终端进行跟踪，自动生成终端日志管理报表。8、无线传感：采集温度、湿度、气体密度、压力、振动等参数，服务器端可设置参数界限，超越界限即会触发报警。9、地图切换：根据定位终端的运行状况，可以自动切换终端所在位置以及不同楼层的电子地图。5 方案实施5.1 网络部署设计AP部署需要根据具体环境和定位精度要求而定。基本部署原理参考产品介绍书。5.2 网络安装AP定位器是支持以太网和无线传输两种方式。AP定位器供电是通过集中供电或POE。利用已有的做为通讯，新增加的定位器可以采用无线传输的方式，简便设备安装。5.3 实施计划5.3.1 实施说明Wi-Fi定位系统布线涉及计算机通讯网络和定位网络。除少数主通讯AP采用网络直接连接外，定位AP之间彼此使用无线网络连接，减少施工难度，节省网线使用量，并且提供一个开放、灵活、先进的可扩展的线路基础。同时通讯主AP连接现有办公网络环境，以达到高度集成及节省投资的目的。 根据定位需求，结合物理环境和不同区域位置定位的差异性，在作AP部署时考虑时要有所侧重和针对性。5.3.2 施工进度安排预估方案，暂不提供实施进度等细节安排。具体进度待双方磋商后待定。