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Z NET矿用无线通信及人员定位系统 焦作铁路电缆 手指灯Z-NET矿用无线通信及人员定位系统一、行业背景和需求煤矿安全生产事关人民众的生命和财产安全，各级政府一贯高度重视煤矿安全生产问题，并采取一系列措施不断加强安全生产工作。目前由于事故发生时对井下人员的抢救缺乏精确可靠的位置信息，也缺乏语音通信手段，抢险救灾、安全救护的效率仍然不高，效果不理想。 经过多年的建设，目前国有大中型煤矿在技术装备水平上都有了较大的提高，建立起多套适合煤矿需求的信息系统。但由于历史的原因和传统技术水平的限制，各系统在设计施工时"各自为政"，只能分别完成部分通信功能，通信线路需反复投资、多重建设，造成线路管理维护的工作量很大，而且各系统分立，总体的可靠性也不高。更重要的是，由于各系统的信息不能互通，使信息资源无法得到有效利用。 随着光纤、无线、IP等各类通信技术的广泛普及，煤矿(和其它矿山)企业对通信服务内容和质量的要求日益增高。煤矿行业用户不但希望得到优质的服务，同时更强烈要求一个安全、
综合、方便维护、价格便宜、功能齐全的通信网络。虽然各企业对具体技术系统的要求有所不同，但是归纳起来，有四项重要具体应用技术亟待解决：
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2、实时数据：全巷道--特别是掘进和开采工作面--瓦斯监测、实时数据传输和实时报警设备；
3、移动语音：井下移动电话通信技术和设备；
4、图像：井下无线/移动式摄像技术和设备。二、Z-NET系统概述针对上述四大类问题，同时也是针对目前煤矿安全生产信息系统的现状及未来的发展需求，充分考虑到现有煤矿的生产环境条件，按照煤矿安全生产规程和其它有关国标和行业标准的规定，结合当代通信领域多种新技术，我们推出了新一代全新概念的矿用宽带通信平台系统--Z-NET矿用通信人员定位系统。Z-NET是基于宽带通信的井下多功能综合通信系统，该系统集精确人员定位、手机移动通信、瓦斯等实时数据传输、无线视频监控为一体，是目前唯一一个全本安(系统和设备全为本质安全型)、宽带通信的井下综合系统。三、Z-NET系统功能人员定
位考情管理系统·实现井下坑道作业面工作人员的精确定位，及时准确的提供井下人员的数量、位置、分布情况和每个人员任意时刻所在的位置及各时间段的活动轨迹，为事故处理和救援工作提供可靠的数据依据，保证抢险救灾和安全救护工作的高效运作。·提供直观的巷道图，可随时方便的观察井下人员的分布情况和系统设备的工作状态。同时，以简便快速的数据处理和查询手段提高协助救援工作的效率。·矿井移动目标实时监视和屏幕显示：系统程序通过监控机屏幕显示巷道和通信分站示意图，显示通信分站周围移动目标的相关信息。显示各通信分站在巷道内的分布情况以及各通信分站的状态；显示大巷内各人员编号及其当前所在位置；显示各作业面人员分布表；·实现各部门工作人员考勤功能，能够出具各部门及个人的各种综合、明细考勤报表，为管理层对生产部门及个人的工作考核提供依据。·实现井下定点考勤功能，可以帮助监督特殊部门工作人员是否在规定时间到规定地点工作，以达到强化井下作业管理的目的。·信息存储和历史数据回放：系统具有数据存储和回放功能。系统可存储1周人员分布情况。调度员可随时回放这该时间段内任一时段的人员分布情况，以便为事故分析提供依据。·突发情况报警功能，井下人员遇到突发情况(如火灾、瓦斯爆炸、冒顶、透水等)可通过KJ399-K矿用本安型标记卡(标记卡/识别卡)上的报警按钮进行报警。·发出报警信息功能，井上人员一旦知道有险情发生，可立即通知井下所
有人员(只要他们都带有标记卡)，为逃生提供宝贵时间。·异常数据自动报警功能，如限制区域和下井时间超长报警。·人机对话：用人机对话方式调用各种菜单，并按菜单和输入提示选择功能。·自诊断：检测网络上的通信分站工作是否正常。·打印：可根据要求打印历史记录。无线通信系统·手机移动通话(井下与井下，井下与井上)·调度指挥·瓦斯等各类数据的传输·无线视频监控四、系统特点及优势表1 Z-NET与其他无线技术对比Z-NET对讲机小灵通泄漏通短信RFID定位
风电功率预测容量极大小中等低大
功能多功能，单一系统即可实现井下精确人员定位、手机移动通信、瓦斯等实时数据传输、无线视频监控及其他后续业务单一功能单一功能单一功能单一功能
实时性实时实时实时实时实时
井上/下通不通通通通
互联网有接口无接口需开发需开发需开发
后续开发方便，开发成本低无繁琐繁琐无
性价比高一般一般低一般
目前，市场上已开发出了综合功能的其他系统，然而由于本身所采用的技术不同，Z-NET与其相比，具有以下竞争优势：表2 Z-NET与某综合通信系统对比某综合系统Z-NET系统
综合系统是是
网络覆盖率30%，要想提高覆盖率需要不断增加分站，成本高,线路复杂80%以上，可轻松实现井下大范围覆盖
分站()体积大，重；隔爆型，断电后不能继续工作小而轻，便于移动(无线通信，可移动)；本安型，断电情况下可继续工作2小时以上，为救援提供宝贵的位置等信息。
标记卡(识别卡/标记卡)(1)RFID定位技术，标记卡/标记卡经过标记卡传感器时，传感器感应到该人经过，之后去了哪里并不知道。在经过下一个传感器时再次感应，只能知道井下人员在某一区域内，不知道具体的点，没有定位精度可言。若要提高精度，需要十分密集地布置分站、识别卡传感器，系统不仅变得十分庞大而且成本大大增加，不可取(2)无报警功能(1)场强式定位技术，可精确定位。系统自动对携卡人员/设备进行定位，知道网络覆盖
区内人员所在的任意时刻所在点的具体位置，定位具有方向性。分站布置间距500米(无线通信距离500米)，定位精度±15米。(2)有报警功能，发生险情时可发出报警信号，同时也可接收报警信号，为人员在第一时间逃生提供前提。
接口需开发有接口，采用标准化的接口，可连接瓦斯等各类传感器的数据
综上，Z-NET具有以下竞争优势：
1、单一系统就能够支持多种业务应用，特别是井下应用，包括：井下精确人员定位、无线、实时数据传输、图像传输等，可以满足煤矿现在和未来一个时期的大部分通信需求，大大节省了设备购买成本以及维护成本，降低了系统全寿命周期费用，提高了企业的管理效率。
2、系统同时还提供了丰富的接口，使得各类信息设施可灵活方便地接入，可连接如地面固定电话、办公自动化网络、工业现场总线、现有模拟图像系统、人力资源数据库系统等，使煤矿原有的各类系统都可以方便地接入统一的传输平台，充分利用现有资源，保护用户投资。
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3、Z-NET系统不仅能够满足煤矿(和其它矿山)企业多业务接入的需求，而且具有安全性，借助工业环网和新型路由功能，其网络结构具有相当的抗灾能力，确保足够的可靠性来进行容灾保护。
4、无线覆盖技术使煤矿井下采用移动通信设备，提供了高效与便捷的通信方式。
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通过在矿井巷道内建设以提高生产安全为目标的通信基础设施，全面提高煤矿井上井下的安全生产通信技术水平。Z-NET系统能够为全面实现在井上监控中心(调度室)即可对井下所有人员、设备、环境进行实时的状态监测、精确定位(精度可达±15米左右，在国际上也属于领先水平)提供宽带通信保障，将首次实现管理人员随时随地了解井下第一时间的各种信息，为紧急情况处理、应急预案制订和综合科学决策等打下基础。
这个新型的通信基础网络的铺设，将使管理人员即使是在外地出差，也可以通过国家公共电信网、国家煤矿通信广域专网和电脑手机等网络和设备查看煤矿的井下生产状况。所有的安全生产数据，包括瓦斯读数、井下人员位置、温度、风速、图像和电话录音等各种信息，都可以被管理人员实时检查。所有这些信息也可以通过国家建设的宽带光纤网络传送到国家安全生产监督总局的控制中心。理论上甚至可以传到任意一级政府管理部门及相关
领导的办公桌上，从技术角度讲，国务院总理拿起电话直接拨通某个井下瓦(斯)检(测)队长的无线手机，在Z-NET系统上可以方便地实现。安全生产管理进入用事实说话，用数据说话的时代。五、基本原理1、系统应用原理说明
首先在井下需要进行人员跟踪的区域和巷道中根据现场具体需要放置一定数量的KJ399-F矿用本安型分站(此分站为多功能通信分站，同属于KJ399矿用人员定位系统和KTW134矿用无线通信系统。该分站具有通信和网络交换机的双重功能，使煤矿井下再使用交换机和中继器，同时线路的布设中也大量减少了光缆的使用)。典型情况下每隔500米放一台分站，可保证网络覆盖范围内的人员精确定位和手机移动通话。在条件好的巷道内，其无线通信距离大于1千米，此时可把两分站的距离拉大，而在条件十分恶劣的地区，可适当缩短分站之间的距离，使两分站的通信距离与通信状况调整到最佳状态。
然后为需要进行人员跟踪定位的下井人员佩带一个KJ399-K矿用本安型标记卡(标记卡/识别卡)，当井下人员进入井下以后，只要在井下网络覆盖范围内，在任何时刻任意一点，分站都可以感应到信号，并上传到信息工作站，经过软件处理，得出各具体信息(如：是谁，在哪个位置，具体时间)，同时可把它动态显示(实时)在监控中心的大屏幕或电脑上，并作好备份。井上人员可随时了解井下人员的状态。
一旦井下发生突发情况，井下人员可通过所携带的标记卡(标记卡/识别卡)发出警报。井下人员只要按标记卡上的报警按钮即可发出报警。在井上监控室的动态显示界面会立即弹出红报警信号。
井下人员所携带的标记卡也可接收信息，一旦发生险情，井上调度室可向井下所有人员发出遇警信号，为井下人员第一时间逃离提供重要前提。
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管理者可随时观看大屏幕或电脑上的井下人员及设备活动情况，并可查看任意区域、任何班组/个人的信息状况，并可进行报表打印，历史数据查询，为管理带来极大的方便。
接入手机移动通话和数据传输等时原理同人员定位，但只需要增加相应的设备(如矿用手机和瓦斯传感器)，就可方便实现相应功能，所有这些设备及功能共用一个网络，为用户节约了大量的资金。2、系统应用原理图(见右图)六、系统特1、全本安，高可靠性
Z-NET系统及设备全为本安(本质安全型)，矿井(尤其是容易发生事故的煤矿)即使发生事故(如爆炸)，系统及设备本身也不至点燃爆炸性气体混合物，并且能在断电情况下继续工作2小时以上，提供宝贵的人员定位信息。同时，Z-NET采取综合措施保证弯道信号覆盖，部
分借鉴参考了欧洲安全软件的标准(EN61508-2002)并采用工业级的网络防护技术，解决外部的黑客入侵带来的安全性问题。借助工业环网和新型路由功能，其网络结构具有相当的抗灾能力，确保足够的可靠性来进行容灾保护。
2、宽带综合通信(多业务综合)
单一系统就能够支持多种业务应用，特别是井下应用，包括：井下精确人员定位、无线、实时数据传输、图像传输等。同时系统具有很好的拓展性，可拓展很多应用系统，如考勤管理系统、实时瓦斯数据和报警系统、决策支持和应急预案管理系统、应急通信系统、远程监控系统等。可以满足矿山企业现在和未来一个时期的大部分通信需求，大大节省了设备购买成本以及维护成本，降低了系统全寿命周期费用，提高了企业的管理效率。
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