矿山人员实时定位系统解决方案

基于Wi-Fi实时定位技术矿山人员资产定位应用方案说明目录1引言 (3)1.1文档说明 (3)1.2术语与缩写解释 (3)2项目需求 (4)2.1项目背景 (4)2.2需求分析 (4)2.3方案优势 (4)3方案设计 (5)3.1设计理念 (5)3.2功能描述 (6)3.2.1定位监控 (6)3.2.2标签管理 (7)3.2.3报警管理 (7)3.2.4系统管理 (8)3.2.5扩展功能 (8)3.2.6统计报表 (8)3.3定位网络设计 (9)4井下Wi-Fi无线定位监控通讯系统 (11)4.1井下矿工定位考勤系统 (12)4.2井下电机车定位管理 (12)4.3Wi-Fi无线语音数据通信系统及Wi-Fi手机定位系统 (13)4.3.1Wi-Fi网络–数据传输、语音通信、无线视频 (13)4.3.2无线语音功能模块 (14)4.3.3手机实时定位主要功能 (15)5方案实施 (17)5.1网络部署设计 (17)5.2网络安装 (17)5.3实施计划 (17)5.3.1实施说明 (17)5.3.2施工进度安排 (17)1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。

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，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 3-1 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，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●报警记录⏹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；⏹腕带剪断报警设置；⏹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；⏹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。

⏹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警级别，如该标签消失了，将会触发相应的报警；⏹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；⏹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；⏹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●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。

●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。

●AP定位器管理：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●右键点击标签，可选择查看视频监控；●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●标签警告记录：查看所有标签或指定标签的所有警告记录；●查看标签报表：查看标签的重要报警，出入区域次数及停留时间统计；●操作历史记录：查看用户的操作历史记录；●可根据时间段进行数据统计；●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；●对各告警事件发生的时间和区域进行统计分析；●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。