煤矿井下作业人员跟踪定位管理系统设计方案样本.doc

煤矿井下作业人员跟踪定位管理系统
（系统软件部分）

设
计
方
案

重庆安生威测控系统设备
二零零七年五月

请注意保密！！

第二章 系统架构设计
2.1 概述
依据《煤矿井下作业人员管理系统使用和管理规范》和《煤矿井下人员位置监测和管理系统通用技术条件》要求，本系统使用操作系统、数据库、编程语言必需为目前高可靠性、开放性好、易于操作、易维护、安全成熟主流产品，以确保系统能够安全稳定工作。同时考虑各煤矿生产企业实际情况，我们采取大家全部熟悉Windows作为操作系统，用户操作基于IE浏览器模式。
2.2 总体方案
2.2.1 系统网络结构
本系统采取B/S架构，支持单服务器、双服务器热备模式；对较大规模煤矿后台系统能够支持数据库独立，对较小规模后台系统也可采取单机集成数据库模式，分别图1、图2、图3所表示。
图1 单机人员定位管理系统
图2 双机热备人员定位管理系统

图3 独立服务器双机热备人员定位管理系统

2.2.2 数据中心服务器
在上面三个结构图中，带背景部分为煤矿地面管理中心，在管理中心计算机中安装本系统软件；这些系统软件关键包含以下功效：
Ø 矿区分布图绘制和读卡器位置安装配置；
Ø 矿区人员信息和分组及其权限管理配置；
Ø 整个监控系统范围作业人员定位读卡器通信巡查；
Ø 人员位置信息综合分析处理；
Ø 人员出/入、滞留时间、报警、日志等多种信息存盘处理；
Ø 为IE瘦用户端提供查询服务；
Ø 为外部或上级管理部门提供数据接口。
当然，在管理中心每一个服务器上也和用户终端一样可经过IE浏览器进行查询，同时，在管理中心还可视情况配置大屏幕投影仪、电视墙等设。
2.2.3 查询用户端
其它笔记本、各办公科室查询终端仅经过IE浏览器即可对系统监控范围人员分布图信息及历史统计报表信息进行查询。
这么让用户端真正瘦下来，只需要安装操作系统和IE浏览器，IE浏览器会自动下载和更新系统所需相关控件，从而就可完成对矿区作业人员分布图及其信息查询、多种图表查询、报警信息查询等。

2.3 现场通信网络
管理中心服务器经过现场总线CAN网络和分布在井下各区域读卡器连接，定时巡检各读卡器区域作业人员信息，图4、图5分别示意单机和双机热备现场CAN通信网络。
图4 单机现场CAN通信网络
图5 双机热备现场CAN通信网络
在双机热备系统中，互为热备两台管理服务器经过以太网络进行数据同时和心跳状态监测，同时确保只有主管理机可和各区域读卡器进行通信。
读卡器及井下作业佩带RFID卡描述参见相关硬件系统描述。

2.4 数据库
数据库是本系统数据存放中心，它们包含系统配置信息、管理操作人员及其权限、作业人员信息、进/出井下统计、停滞统计、报警统计、日志统计等。
2.4.1 数据库选配
在本系统中，依据系统规模能够有两种数据库进行选配，它们是：
Ø MSSQL Server：用于独立数据库系统和较大规模系统，需要为用户花钱购置。
Ø MSSQL MSDE：用于单机小型规模，无偿数据库。
2.4.2 关键数据库表
1. 科室和班组表：关键属性有标识号、名称、权限、职责概述等，其中权限关键有系统管理、人员管理、数据库管理、系统设置、报警设置、报警处理、区域权限等。系统有一个固定特殊组就是“系统管理员组”，这个组含有全部系统权限。
2. 操作管理人员表：关键属性有标识号、姓名、所属科室班组等，每个人员最多可属6个不一样组，这么她/她将含有全部所属组权限。
3. 井下作业人员表：关键属性有RFID卡号、姓名、曾用名、身份证号、出生日期、性别、籍贯、相片、所属班组、婚姻情况、民族、政治面貌、职务、体重、身高、学历、毕业学校、专业、工种、计算机能力、外语能力、联络电话、住址等信息。
4. 读卡器表：关键属性有读卡器地址号、所属区域、类别等。
5. 区域管理表：关键属性有编号、名称、安全等级、人数限制、作业时间限制等。
6. 机车等设备管理表：关键属性有机车RFID卡号、名称、生产厂家、投运日期、最近检修日期等。
7. 作业人员位置变更表：关键属性有时刻、RFID卡号、读卡器地址、停留时间（需读卡器统计支持）等，经过该表统计能够统计作业人员出/入井时间、每个位置停留时间等。
8. 人员超限统计表：关键属性有时刻、读卡器地址、超限人数等。
9. 非法闯进统计表：关键属性有时刻、RFID卡号、闯进区域等。
10. 超时停滞统计表：关键属性有时刻、RFID卡号、区域、超时时间等。
11. 照片管理表：关键属性有标识、文件名称、更新时间、大小、文件内容等。
12. ……

2.5 系统扩展
系统基于B/S架构，当需要进行功效扩展时完成对应功效后，用户端即可自动访问，无须相互影响，所以系统含有极强扩展功效。
同时系统预留和上级管理部门数据访问接口，以备全局（省、国）联网。

第三章 界面功效设计
3.1 概述
图形界面是用户和系统交流平台，本着简单、方便、稳定标准，本系统采取B/S结构，其人机界面框架图6所表示。

图6 系统界面示意图

3.2 人员监测
人员监测是系统关键内容，本系统不仅能实时动态显示每个井下作业人员位置、区域滞留时间、人员总数等，而且能在分布图上查看每个作业人员行动轨迹。
3.2.1 动态分布图
动态分布图实时动态显示每个井下作业人员位置，图形能够经过菜单右键或工具按钮无级放大、缩小，同时能够依据放大缩小百分比不一样显示不一样内容，如人员姓名、实际拍摄井下照片等，在绘制分布图时能够设计哪些图形元素在哪个百分比下显示，哪些元素在哪层或全部层显示，这么能够达成近似GIS效果。
在分布图上还可表示和操作显示以下信息：
² 鼠标移动过程可动态显示目前位置人名，经过鼠标点击察看井下人员具体信息如入/出井时刻、目前位置停滞时间等；
² 系统用图形方法自动区分井下人员在监测区和不在监测区；
² 图形方法区分区域人员超限
² 经过区域框选能够查看区域人数等统计信息；
² 手动经过选择确定只显示分布图指定层；
² 实现画面漫游
² 实现总图加局部放大
3.2.2 历史活动轨迹
经过选择一个井下作业人员能够查询其当日或某日作业行动轨迹、每个区域停滞时间等，并图形化显示在分布图上。
3.2.3 人员一览表
用户一览表能够全屏显示全部井下作业人员名字、班组等基础信息。

3.3 统计查询
统计查询对历史保留多种信息进行分析、处理，用图表等形式反应给查询用户，同时提供打印功效。
3.3.1 考勤统计查询
能够按时间、按班组、按区域查询作业人员出/入井时刻，和作息时间比较形成考勤统计统计表、考勤棒图、出勤率曲线等。
考勤棒图：以个人为查询对象，她/她在每个月/每十二个月缺勤、迟到、早退累计时间。假如查询一月，横坐标为最多31天；假如查询十二个月，横坐标为最多12个月。
出勤率曲线：以班组、全矿为单位，以日、月为横坐标，显示一月、十二个月各班组或全矿出勤率曲线。
3.3.2 区域作业人数统计查询
按时间、班组等对作业区域进行人数统计，形成特定区域在某一时间段作业人员分布曲线。
3.3.3 人员下井次数和时间统计
按班组或全矿在给定时间段内下井次数和时间统计报表，如月报、年报等。
3.3.4 进入关键区域时间总计和超时统计
按某关键区域在给定时间段进入时间和超时统计报表。
3.3.5 进入关键区域人数统计和超时总数统计
按某关键区域在给定时间段进入人数和超时统计报表。
3.3.6 进入限制区域时间总计和超时统计
按某限制区域在给定时间段进入时间和超时统计报表。
3.3.7 进入限制区域人数统计和超时总数
按某限制区域在给定时间段进入人数和超时统计报表。
3.3.8 报警统计查询
对区域人数超限、超时、非法闯进等按给定时间端进行统计处理，形成报表或曲线、棒图。
3.4 报警查询
3.4.1区域人员超限报警查询
按人员、班组、给定时间段内、区域等条件对区域人员超限统计信息进行查询，形成报表。
3.4.2 非法闯进报警查询
按人员、班组、给定时间段内、区域等条件对区域人员非法闯进统计信息进行查询，形成报表。
3.4.3 停滞超时报警查询
按人员、班组、给定时间段内、区域等条件作业人员在区域停滞超时统计信息进行查询，形成报表。
3.5设备信息查询
设备信息查询包含对系统中使用设备及其属性信息查询，以表格方法显示其多种信息，方便浏览、打印。
3.5.1 读卡器一览
读卡器信息一览表包含读卡器多种属性，如地址、名称、区域名称、安全等级、类别等，同时能够实时显示其目前作业人员总数等状态。
3.5.2 机车设备一览
机车设备信息一览表包含机车多种属性，如卡号、名称、生产厂家、投运日期等，同时能够实时显示其目前位置。
3.6 人员管理
3.6.1 科室和班组管理
科室和班组管理包含添加、修改、删除，系统默认有一个“管理员组”，改组人员含有系统全部权限，而且不可删除和修改。
其它新添加科室和班组能够对她们给予各自对应权限，当操作管理人员属于该组时将含有该组对应权限。
3.6.2 操作人员管理
操作人员指使用操作本系统多种工作人员，包含系统管理员、各科/处/局领导/主办人员、管理中心操作员等。
操作人员管理包含对这些人员添加、删除、修改。
每个操作人员全部必需首先登陆系统后，系统依据其权限开放对应功效菜单，从而有效地预防非授权人员登陆系统，当然操作人员操作完成后应退出浏览器或注销登录，系统自动关闭其操作，从而确保系统安全。
3.6.3 密码修改
当操作人员登陆系统后，全部可修改自己密码，初始密码由系统管理员添加用户时设置。
3.6.4 井下作业人员管理
井下作业人员是本系统监控关键对象，人员管理能够对她们信息新型添加、修改、删除，具体内容参见表结构。
3.6.5 权限管理
系统定义多种权限，前面已经有讲述。

3.7 系统设置
系统设置关键对部分系统参数、系统表进行管理没，从而让系统结构和系统运行在这些设置下含有更大灵活性，在各自种复杂矿区均可经过这些配置信息来适应。
3.7.1 井下区域管理
每个煤矿井下结构全部不相同，区域管理能够帮助操作人员更直观地明确区域含义及位置。
区域管理对井下区域名称、安全等级等信息进行添加、删除、修改。
3.7.2 读卡器管理
读卡器是一个安装在井下特定区域一个设备，它必需和一个区域相关联，它能够监测出进入该区域人员RFID及其停留时间。
读卡器管理能够对读卡器进行添加、修改、删除，包含其地址、名称修改，区域绑定等。
3.7.3 机车设备管理
机车是一个运载工具，经过在机车上安装RFID卡，也能够经过读卡器监测其运动轨迹、位置等。
机车设备管理能够对机车设备进行添加、修改、删除。
3.7.4 报警设置
报警设置关键对部分报警参数进行设置，关键包含：
Ø 是否存盘
Ø 产生报警信息是否发送给全部瘦用户端
Ø 是否语音报警及语音遍数
Ø 是否实时打印及打印端口
3.7.5 通信设置
通信设置项目只要包含：
Ø CAN通信使用端口
Ø 波特率
3.7.6 历史存放设置
历史存放设置关键包含：
Ø 历史信息保留年限
Ø 历史信息最大许可磁盘空间

3.7.7 其它设置
其它部分系统必需参数设置。

3.8 绘制矿区分布图
绘制矿区分布图依靠于本系统提供一个图形绘制工具，它和系统管理服务起软件一起安装，并可在任意一台管理中心服务器上运行来绘制或修改矿区分布图。
矿区分布图采取多层面技术，经过图形缩放百分比大小在屏幕上显示不一样内容，从而达成近似GIS效果。
图7为绘图工具绘制井下分布图。

图7 井下分布图绘制

3.9 加密狗
加密狗能够为系统提供很好公布模式，其关键功效包含：
Ø 确定接入系统读卡器容量
Ø 确定人员容量
Ø 其它市场需要公布模式
Ø 有效避免软件被非法复制。

第四章 关键性能指标
² 系统许可接入子站最大个数 128
² 识别卡数量 ≥ 10000
² 最大巡检周期 ≤ 30s
² 历史数据存放时间 ≥ 3年
² 双机热备故障切换时间 ≤ 2分钟
² 系统平均无故障时间 ≥ 小时
² 本机调出画面时间 ≤ 3s
² 经过网络调出画面时间 ≤ 5s (100M以上网络正常，第一次需要自动下载相关组件除外)