【摘 要】本文敘述了以工業(yè)以太網(wǎng)為骨干，以多種無線網(wǎng)絡為延伸，在井下配合已建立的總線型網(wǎng)絡的基礎上通過建立混合型局域網(wǎng)相互配合來實現(xiàn)自動記錄分析下井人員相關信息與人員面部圖像采集的實時情況、位置信息判斷下井人員的真實性、有效性功能，對煤礦井下作業(yè)人員跟蹤定位研究及應用情況。有效解決了當前煤礦生產(chǎn)中亟待解決的重要問題，井下人員面部圖像識別技術與下井作業(yè)人員管理系統(tǒng)綜合性研究與應用技術含量高，保證了礦井作業(yè)人員安全，全面推廣可取得較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

【關鍵詞】混合型局域網(wǎng)；面部圖像識別技術；管理系統(tǒng)；綜合性；研究應用

我國煤礦事故多發(fā)的原因，除自然條件因素外，關鍵在于技術裝備和管理手段落后。目前，我國煤礦的安全管理主要是由管理人員憑主觀意志和經(jīng)驗進行工作，這種管理模式，由于受現(xiàn)有技術條件與管理人員的知識、經(jīng)驗和責任心的限制，很難適應礦井災害事故的復雜多變條件。煤礦井下地形復雜，工作人員分布比較靈活，有些礦區(qū)人員分布過于集中，有的礦區(qū)人員分布又過于零散。而且在井下的通道是沒有規(guī)則的，人員分布又過于分散，不同礦區(qū)工作人員之間不能及時的溝通，管理人員針對意外情況所采取的措施不能及時的通知井下工作人員，井下情況得不到及時的反饋。

1 國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

由于國家對于礦井井下設備安全要求的行業(yè)檢測制度，以及井下環(huán)境的特殊性造成了現(xiàn)有礦山企業(yè)在管理與監(jiān)控管理方面主要存在如下的問題：

1）由于現(xiàn)有的人員管理系統(tǒng)與視頻圖像采集系統(tǒng)兩不能相互控制與有效地的數(shù)據(jù)交流彼此孤立，數(shù)據(jù)不能有效的綁定與匹配，從而造成了現(xiàn)有人員管理系統(tǒng)存在無法判定下井人員所攜帶的人員定位卡與攜卡人唯一性匹配的問題：一人帶多卡、人卡不統(tǒng)一等問題一直困擾著煤礦企業(yè)。

2）由于早期的網(wǎng)絡結(jié)構標準多樣而不統(tǒng)一，礦井企業(yè)在現(xiàn)階段使用的安全監(jiān)控網(wǎng)絡中采用多種多樣的標準（例如：工業(yè)以太網(wǎng)、各種工業(yè)總線、企業(yè)內(nèi)部通訊協(xié)議等），這就造成了多套系統(tǒng)不能有效的即使交換數(shù)據(jù)（人員定位系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等），無法及時的把現(xiàn)場的安全信息在第一時間綜合性的反饋給指揮調(diào)度人員造成了出現(xiàn)問題是反應不及時。而且現(xiàn)階段礦井企業(yè)所使用的安全管理軟件系統(tǒng)也存在著同樣的問題，不同管理系統(tǒng)之間彼此不兼容不能有效地通訊。每套系統(tǒng)只能查詢、監(jiān)控、管理自身的相關數(shù)據(jù)，不能同時反應多種數(shù)據(jù)，操作管理人員需要手工的方式在不同的管理平臺之間切換。本次項目研發(fā)圍繞上述兩點問題提出了如下解決方案。

由上所述，提出了一種，以工業(yè)以太網(wǎng)為骨干，以多種無線網(wǎng)絡為延伸，在井下配合已建立的總線型網(wǎng)絡的基礎上通過建立混合型局域網(wǎng)相互配合來實現(xiàn)如下功能：

1）利用現(xiàn)有的人員定位管理系統(tǒng)配合井下人員面部圖像自動采集系統(tǒng)為井下人員為日常生產(chǎn)、調(diào)度、安全監(jiān)控等與人員定位卡提供統(tǒng)一的軟件管理監(jiān)控平臺。

2）自動記錄分析下井人員相關信息與人員面部圖像采集的實時情況、位置信息判斷下井人員的真實性、有效性。

3）通過人員管理系統(tǒng)與面部識別系統(tǒng)統(tǒng)一網(wǎng)絡傳輸、統(tǒng)一軟件管理平臺來提供更加高效、便捷、安全的應用。

2 研究方案、技術路線、組織方式與課題分解

2.1 系統(tǒng)技術方案概述

本項目系統(tǒng)產(chǎn)品是基于下一代通信網(wǎng)絡解決方案的綜合網(wǎng)絡平臺區(qū)中包括：

1）網(wǎng)絡交換機，提供核心交換功能，能夠與多種網(wǎng)絡（如人員定位網(wǎng)路、視頻監(jiān)控網(wǎng)路等）互聯(lián)。向多種業(yè)務層提供標準的數(shù)據(jù)接口。

2）井下人員管理系統(tǒng)，為井下安全提供：定位、跟蹤、井下人員統(tǒng)計、禁區(qū)報警功能、人員軌跡查詢、系統(tǒng)自檢功能、網(wǎng)絡化和信息共享。

3）井下面部自動識別系統(tǒng)，用于監(jiān)控關鍵地點的視頻圖像和下井重要人員的自動面部圖像采集，配合井下人員管理系統(tǒng)實現(xiàn)確?！耙蝗艘豢ā薄⒁约翱础翱ㄈ私y(tǒng)一”等礦方提出的需求。

2.2 關鍵技術

本項目的關鍵核心技術主要分為兩個層面：現(xiàn)有礦方提出的需求設計與所有設計設備的安全標志認證。

2.3 主要技術參數(shù)

2.3.1 可靠的系統(tǒng)穩(wěn)定性

鑒于礦井環(huán)境的復雜性及對安全的高要求，本方案設計的所有產(chǎn)品具有極高的穩(wěn)定性，符合MT 209-90煤礦通信、檢測、控制用電工電子產(chǎn)品通用技術要求的規(guī)定。

2.3.2 靈活的外部接口

監(jiān)控類的產(chǎn)品主傳輸網(wǎng)絡全部采用以太網(wǎng)光纖傳輸，直線網(wǎng)絡可兼容現(xiàn)有井下主流的工業(yè)總線型設備。（如485接口、can接口等）并且加入人員定位與視頻監(jiān)控的自動化控制實現(xiàn)全自動識別控制。

2.3.3 較強的適應性

系統(tǒng)能夠適應井下潮濕多塵的惡劣環(huán)境，符合MT 210-90煤礦通信、檢測、控制用電工電子產(chǎn)品通用技術要求的規(guī)定。

2.4系統(tǒng)結(jié)構圖

2.5 核心功能描述

2.5.1 當下井人員進入到主巷道后首先被人員定位分站識別到，此時記錄當前時間和識別卡的標志號碼，并將相關數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)核心交換機把數(shù)據(jù)存儲在井上中心機房的主服務器中。

2.5.2 在上步驟完成的同時人員定位分站通過485總線方式向面部識別系統(tǒng)發(fā)布一條命令，面部識別系統(tǒng)完成拍攝相片的功能并將其保存在井上中心機房的主服務器中一邊后續(xù)查詢使用。

2.5.3 主服務器安裝定制的分析統(tǒng)計軟件，通過上述兩部的采集人員信息與圖像信息進行對下井人員自動分析統(tǒng)計，以確保人卡的唯一對應性。

3 現(xiàn)有研究基礎、特色和優(yōu)勢

1）統(tǒng)一了面部識別系統(tǒng)與人員定位系統(tǒng)，通過特有的井下人員面部圖像自動采集技術解決了人員定位中“一人帶多卡”、“卡、人不統(tǒng)一”等現(xiàn)有技術難題。

2）跨越了工業(yè)以太網(wǎng)與傳統(tǒng)總線型網(wǎng)絡數(shù)據(jù)瓶頸，使兩者能夠有機的整合為一體。采用國際最先進工業(yè)以太網(wǎng)與傳統(tǒng)總線型網(wǎng)絡所組成的混合型網(wǎng)絡作為基礎輸平臺，保證各種設備通訊完整，從而確保整體系統(tǒng)不會出現(xiàn)“信息孤島”。

3）能夠?qū)崿F(xiàn)考勤數(shù)據(jù)與面部識別數(shù)據(jù)的自動數(shù)據(jù)綁定、顯示、查詢等功能，從而實現(xiàn)軟件自動為下井人員的管理提供了更加準確、細致的數(shù)據(jù)支持。

4 應用或產(chǎn)業(yè)化前景、市場需求

我國礦井事故多發(fā)的原因，除自然條件因素外，關鍵在于技術裝備和管理手段落后。經(jīng)查新顯示本項目目前國內(nèi)尚無煤礦企業(yè)應用，研發(fā)成功后其技術水平處于國內(nèi)領先狀態(tài)，市場化前景非常理想。

[責任編輯：丁艷]