矿井安全综合监测系统1基于基于ZigBeeZigBee物联网物联网无线技术的无线技术的湖南控创科技有限公司湖南控创科技有限公司矿井安全综合监测系统2ZigBeeZigBee无线技术介绍无线技术介绍Challenges Forward系统介绍系统介绍煤矿行业现煤矿行业现状状与其他系统对比与其他系统对比矿井安全综合监测系统3ZigBee无线技术的主要优点安全：安全：采用AES-128加密算法，各个应用可灵活确定其安全属性传输可靠：传输可靠：采用碰撞避免策略，同时为需要固定带宽的业务预留专用时隙网络容量大：网络容量大：网络可容纳65,000个设备时延短：时延短：典型搜索设备时延为30ms，休眠激活时延为15ms，活动设备信道接入时延为15msZigBee无线技术功耗低：功耗低：发射功率仅1mW，还可采用休眠模式；两节5号电池可工作1-2年矿井安全综合监测系统4o物联网是互联网的延伸物联网又称传感网，是指将各种信息传感设备，比如射频识别装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等装置与互联网相结合所形成的网络，其目的是让所有的物品都能够远程感知和控制，并与互联网结合成一个更加智慧的生产生活体系。
作为前沿交叉领域，物联网同时涉及芯片、传感器、嵌入式智能、无线传输及实时数据交换等多种技术o十二五计划明确规定要重点发展物联网关于物联网矿井安全综合监测系统5ZigBee与其他无线技术对比1-1032100至1000+天物流、超市RFID1000+11至7天广泛范围的声音和数据GSM/CDMA1-10+71至7天电缆代替品蓝牙蓝牙1-100320.5至5Web、Email、图像WiFi1-200+255/65,000100至1000+天监测、监控和通信ZigBee传输距离传输距离网络大小网络大小电池寿命电池寿命应用重点应用重点矿井安全综合监测系统6煤矿行业现状煤矿行业现状矿井安全综合监测系统7现有通信系统现有通信系统存在的问题存在的问题有线：有线：较少而且位置固定1系统实施系统实施工程量大工程量大5无线对讲机：无线对讲机：少，通信距离有限,不能和井上联系4小灵通：小灵通：频段给3G让路，成本高，同时通话数量仅有三部3泄漏通讯：泄漏通讯：不能和井上相通2矿井安全综合监测系统8有线瓦斯检测器：有线瓦斯检测器：仅在少量固定地点安装,最危险的掘进面等地点缺乏监测便携式瓦斯检测仪：便携式瓦斯检测仪：不具备传输报警能力单向信息传输，单向信息传输，信息传输速率低：信息传输速率低：影响系统的实时性 人员的定位：人员的定位：没有或者使用精度差的准定位技术，出现紧急情况无法掌握人员的实际位置漏检率较高：漏检率较高：读卡速度十分有限，不能处理多人同时快速通过读卡系统的情况（例如乘车下井、多人一起行走）现有监控系统现有监控系统存在的问题存在的问题13245矿井安全综合监测系统9系统介绍系统介绍矿井安全综合监测系统10系统概述人员定位系统无线通信系统无线瓦斯监测系统视频监控系统矿井安全综合监测系统11系统优势配置灵活，高度拓展技术领先，自主研发四网合一，高效灵活矿井安全综合监测系统12省省钱四个子系统主要设备可以共用：四合一基站、矿用光缆、矿用电源等,一套价格，四套服务，为煤矿节省大量成本。
设备共用使得安装更加快捷，统一的操作风格让系统使用者更加容易上手矿方不再需要找不同的厂家购买不同的系统,售后维护也更加方便心时省省省省四网合一，高效实惠矿井安全综合监测系统13o四个子系统可合可分，可根据煤矿的预算、不同时段发展计划等实际情况量身定做，系统可大可小，功能任选后续升级扩容非常方便，只需增加相应的终端设备o系统可实现全井覆盖，网络可以涵盖全部井下人员的活动范围同样可视煤矿具体情况而定，可以先在局部实现，日后更广泛覆盖时，再为扩展区域增加设备，施工简单o可与煤矿现有办公自动化和人事管理系统联机运行o具有传输接口，可以联网，实现资源共享配置灵活，高度拓展矿井安全综合监测系统14 技术领先，自主研发o综合了最新国际通用标准（IEEE802.15.4）的无线技术产品o所用技术比目前国内普遍采用的RFID井下定位技术、井下小灵通技术等有很大的进步o严格按照国家煤矿安全生产有关标准（GB3836和AQ6210）设计和生产o断电情况下可继续断电情况下可继续工作工作2 2小时以上，提供宝贵的人员定位信息小时以上，提供宝贵的人员定位信息o全自主研发，升级和维护无后顾之忧矿井安全综合监测系统15 系统容量定位定位1 1万人万人（井下同时）（井下同时）500500部部（井下同时）（井下同时）矿井安全综合监测系统16 矿用人员定位系统矿用人员定位系统u人员定位系统主要用来跟踪监测井下人员和机车，通过在人员和机车放置定位卡全程获取其信息，实时掌握井下人车数量、分布情况和工作路线。
矿井安全综合监测系统17精确定位o每个井下人员和机车上携有一张定位卡，该卡不断地自动向地面监控中心发送信息，系统据此可准确判断出其当前位置，发生事故时可迅速锁定人员遇难地点,为救援赢得时间人员定位系统人员定位系统矿井安全综合监测系统18实时监控o全国领先的GIS井下地图显示，生动再现井下全貌，监控人员可实时观测到所有人员车辆的真实分布情况，所见即所得人员定位系统人员定位系统矿井安全综合监测系统19轨迹回放o可对人员和机车的运动轨迹进行跟踪回放，掌握其详细工作路线和时间，在进行救援或事故分析时可提供有效的线索或证明查看轨迹人员定位系统人员定位系统矿井安全综合监测系统20大屏显示o地面监控终端可连接大型屏幕，更加醒目地动态显示井下人车实况，便于监控中心和井口的监控人员掌握井下情况人员定位系统人员定位系统矿井安全综合监测系统21支持全井覆盖o通过在工作面和巷道中安装基站，网络可以覆盖全部井下人员的活动范围，使所有人员能够和基站之间保持通信安全区域内是否安装基站纳入覆盖范围，可视矿方要求而定无 盲 区领先的技术确保完全覆盖，同时支持500张定位卡经过，可涵盖所有人员车辆人员定位系统人员定位系统矿井安全综合监测系统22井下报警o井下的人员或设备出现异常的情况时，可通过定位卡向系统发出报警求救信号，地面监控界面立即显示出报警提示，对警报发出人和所在地点一目了然。
有情况！有情况！全井覆盖保障了任何地点的报警都会反映在监控界面，不会遗落任何一个异常情况如结合无线通信系统使用，更可在第一时间掌握异常情况的详细状况人员定位系统人员定位系统矿井安全综合监测系统23紧急撤离o地面人员掌握到异常情况，需要指挥井下人员迅速撤离时，可通过系统向所有人员发出紧急指令，并可动态掌握撤离进行情况井口井口井下人员收到信息，立即撤离可结合无线通信系统使用，随时对撤离人员作出进一步指示人员定位系统人员定位系统矿井安全综合监测系统24考勤统计o系统详尽记录了所有井下人员的工作时间，由此可方便地对个人、班组、部门进行考勤统计，或根据工种、职务等进行统计统计项目详细实用,其结果可保存为Excel表格，或形成报表打印可与矿方其他办公系统无缝结合，充分共享信息人员定位系统人员定位系统矿井安全综合监测系统25远程管理o可通过互联网对系统进行操作，实现远程管理和监控，管理人员出差在外也可随时查看井下实况，特别是发生事故时不在现场也可及时掌握第一手情况，进行救援指挥互联网人员定位系统人员定位系统矿井安全综合监测系统26无线切换o通信基站之间的电缆出现故障时，基站会自动切换至无线通信方式，保持链路通畅，确保系统可以无间断连续运行，同时向地面发送链路故障信息，以便及时维护。
瞬间切换人员定位系统人员定位系统矿井安全综合监测系统27 矿用无线通信系统矿用无线通信系统u无线通信系统主要解决井下的无线通话问题，井下人员之间可以利用进行通话或发送短信，或者与井上井下的固定相互播打，也可接收监控中心的短信或通知矿井安全综合监测系统28无线通话地面地面井下井下井下互相通话井下互相通话井下与井上对讲井下与井上对讲井下与井下固定互相播打井下与井下固定互相播打井下与井上固定互相播打井下与井上固定互相播打无线通信系统无线通信系统矿井安全综合监测系统29群组呼叫呼叫组呼叫组呼叫全部呼叫全部地面地面井下井下监控中心o出现紧急情况时，监控中心可向井下发起群组呼叫，或同时呼叫井下所有无线通信系统无线通信系统矿井安全综合监测系统30发送短信井下之间可互相发送短信井下之间可互相发送短信地面监控中心可向井下群发短信地面监控中心可向井下群发短信地面地面井下井下无线通信系统无线通信系统矿井安全综合监测系统31通话管理o可对系统内所有通话记录进行查询、统计，包括通话双方号码、使用者姓名、通话时间、通话时长，并可打印为报表在进行救援或事故分析时，通话查询可提供有效的线索或证明无线通信系统无线通信系统矿井安全综合监测系统32调度管理与井下对讲与井下对讲地面地面井下井下 组播组播 强拆通话强拆通话 会议会议 强插通话强插通话监控中心无线通信系统无线通信系统矿井安全综合监测系统33视频监控系统视频监控系统u视频监控系统以图象方式直观实时监控采掘面、皮带运输、主副井提升、选煤厂等关键生产环节工况。
矿井安全综合监测系统34系统特色o数字化、网络化：n不同于传统的模拟视频监控系统，扩展方便n采用H.264视频压缩，压缩率是普通压缩方式的10倍o无线化n将视频数据通过无线传输给基站o智能化n禁区闯入、车牌识别、人头识别等视频监控系统视频监控系统矿井安全综合监测系统35系统特点o光纤传输井下工业电视图像，距离远，抗干扰能力强；oH.264视音频压缩标准，数据量小，存储时间长；o权限管理、网络通信为一体，功能强大，操作方便；o在计算机屏幕上可同时显示1/4/9/16个摄像机的图像，并可进行图像冻结、缩放等操作；o采用多种先进的硬盘录像方式：连续录像、动态录像、手动录像、报警录像；o监控系统有安全密码，没有权限的人员不能对监控系统进行操作视频监控系统视频监控系统矿井安全综合监测系统36无线移动瓦斯监测系统无线移动瓦斯监测系统u无线移动瓦斯监测系统将固定式系统的自动监测处理、数据实时上传和便携式瓦检仪的大范围移动监测二者的优点有效结合在一起，实现了技术创新和应用创新矿井安全综合监测系统37与其他瓦斯监测系统对比式瓦斯监测监控系统式瓦斯监测监控系统便携式瓦检仪便携式瓦检仪便携式无线瓦检仪便携式无线瓦检仪工作方式瓦斯监测有线数据传输单纯瓦斯监测瓦斯监测无线数据传输安装使用方式固定移动移动监测范围小大大自动监测是否是实时上传通讯有无有易维护性不易维护易维护易维护人为因素干扰较小大小井下定位功能无有接受短信、报警呼救无有瓦检员管理无无有瓦斯超限时系统响应速度快很慢较快瓦斯数据实时显示、存储、查询、图表有无有矿井安全综合监测系统38系统特点o便携式瓦检仪双向无线数据通信o井下无线信号区域全覆盖、全矿井全覆盖o便携式瓦检仪井下无线联网o便携式瓦斯检测报警o便携式瓦检仪精确定位o便携式瓦检仪当前位置、瓦斯浓度实时上传o接受短信、呼救报警o作为固定式瓦斯监测监控系统的有效补充无线移动瓦斯监测系统无线移动瓦斯监测系统矿井安全综合监测系统39 系 统 结 构 图矿井安全综合监测系统40系统组成矿井安全综合监测系统41本安型四合一通信基站 通信基站安装在巷道或工作面，用来接收定定位卡/的无线信息，并将接收到的信息传送至上一个基站或传输接口，也将来自上一个基站/传输接口的信息发送至定位卡/上，或传输给下一个基站。
矿井安全综合监测系统42具有通信基站和网络交换机的双重功能小巧，轻便，非常便于安装和维护可综合用于人员定位、无线通信、视频监控和无线瓦斯监测系统大范围内同时快速、可靠的识别许多定位仪，并具有微功率、识别率高、高抗干扰性、稳定可靠等优点无线通信输距离500米（典型值）无线通信方式，可根据实际情况移动一旦某一区域不再需要使用，如采掘面的煤炭挖完，可把该区域内的基站移到其他需要的地方或者回收上来备用基站特点基站特点本安型四合一通信基站矿井安全综合监测系统43主要技术指标主要技术指标l工作电压：DC 12Vl工作电流：0.95A l存储时间：大于2小时l断电后工作时间：不小于2小时l有线信号接口 -接口数量：3个光纤口 -传输方式：矿用阻燃光缆MGTSV 本安型四合一通信基站矿井安全综合监测系统44l无线频段：2.4GHzl通信协议：ZigBee(IEEE802.15.4)l接收灵敏度：-85dBml接收灵敏度：-85dBm l容量:1万个定位卡 l无线频段：2.4GHzl有线：矿用阻燃光缆MGTSV矿井安全综合监测系统45 传输接口安装于井下或地面，可以通过电缆缆相互连接，实现整个井下人员管理定位系统的通讯。
同时它还可以将通过基站传输过来的数据进行处理，并传送到地面中心站传输接口矿井安全综合监测系统46传输接口l传输介质：矿用阻燃光缆MGTSVl传输方式：全双工l传输类型:10M/100M自适应网线l传输方式：全双工l有线传输速率：10Mbps/100Mbps矿井安全综合监测系统47矿用本安型定位卡 定位卡相当于“井下身份证”，所有下井人员和机车各携一张，该卡不断地自动向通信基站发送信号,遇异常情况时可向地面监控中心发送报警信号，也可接收中心发出的撤离信息矿井安全综合监测系统48主要技术指标l工作电压：DC 3V；l发射电流100mA；l激活电流5mA；l待机电流0.5mA；l报警工作电流100mA；l报警工作时间：10秒；l工作频段：2.4GHz；l接收灵敏度：-85dBm；电池参数l名称：AAA碱性电池 l规格：3V/1200mAh；l使用寿命：10个月，电池 可更换矿用本安型定位卡矿井安全综合监测系统49 矿用本安型是专门为矿井设计的无线通话终端设备通过该可方便实现井下与井下、井下与井上通话矿用本安型矿井安全综合监测系统50主要技术指标l工作电压：DC 3.7Vl最大工作电流400mAl待机电流50mA l接受灵敏度：-85dBml振铃响度：大于75dB电池参数l名称：锂聚合物电池 l规格：3.7V/950mAh l充电时间：一般48小时 l电池寿命：500次充电矿用本安型矿井安全综合监测系统51语音网关主要技术指标l语音端口数：8路l音频端口配置（RJ11）：4FXO，4FXS(可灵活配置）lLAN端口配置（RJ45）：1个以太网接口l串行接口（DB9：）1个RS232接口l线传输距离：500米l电源输入：DC 12V 2A矿井安全综合监测系统52矿用隔爆光纤摄像仪主要技术指标l器件：1/3 CCDl水平分辨率：600线l先进的数字信号处理技术(DSP),确保技术指标长期稳定l扫描方式：2:1隔行扫描l视频输出：单模光纤，波长：1310nm（FC接口）l光信号功率：-15-4（dBm）(照度在50300luX时)l信噪比：50 dB（AGC OFF，Weight On时）l最低照度：F1.2时，0.001Luxl防护等级：IP65l电源：AC127V矿井安全综合监测系统53便携式瓦斯检测报警仪主要技术指标l测量范围：0.004.00%CH4l报警设置：1.00%CH4（用户可自行设置）l报警方式：声光报警l调零方式：全自动调零l连续工作：10小时l防爆型式：ExibdI（隔爆兼本质安全型）矿井安全综合监测系统54 实 现 原 理o首先根据企业实际需要在井下区域和巷道中根据现场具体情况放置一定数量的矿用本安型基站/基站。
典型情况下每隔500米放一台基站，可保证网络覆盖范围内无线移动通话o在条件好的巷道内，可把两基站的距离拉大，而在条件十分恶劣的地区，可适当缩短基站之间的距离，使两基站的通信距离与通信状况调整到最佳状态o然后为需要 人员（如班组长、瓦检员等）佩备一部矿用本安型，当人员进入井下以后，只要在井下网络覆盖范围内，就可方便地实现井下无线通话功能矿井安全综合监测系统55与其他系统对比与其他系统对比矿井安全综合监测系统56不是真正意义的定位构成简单，系统造价低组成复杂，价格较高 网状网络，无漏卡现象速度十分有限，漏卡较严重设备体积小，布线简单，工程量小，施工时间短设备体积大，布线复杂，工程量大，建设成本高 网状网络，性能高通常采用总线型结构，系统失效风险大系统建设系统建设系统性能系统性能 漏卡现象漏卡现象 真正意义上的定位，精度高定位性能定位性能 系统构成系统构成 ZigBee无线技术无线技术RFID定位系统与其他人员定位系统对比矿井安全综合监测系统57与其他通信系统对比通话调度短信漫游星、链环、星、链网络拓扑1900-1915MHz2400-2500MHz频率范围其他系统ZigBeeZigBee无线技术无线技术传输介质传输方式系统结构信道数精确定位自组网412光纤、电缆无线、光纤、电缆复杂简单TDMA/TDDQ-OPSK应用前景退市进步技术发展退市上升产业发展局限广泛矿井安全综合监测系统58。