許東明

（陽泉煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司， 山西 陽泉 045000）

引言

目前，我國煤礦井下人員安全監(jiān)測系統(tǒng)主要是射頻卡定位系統(tǒng)，其特點是識別速度快、可同時識別多人、系統(tǒng)造價低、定位較準(zhǔn)確，可以形成井下人員行走軌跡并以圖形化的方式呈現(xiàn)給管理人員，但此類系統(tǒng)不能有效解決確定礦工身份的問題，人為互換卡片、幫助他人攜帶卡片等違規(guī)行為仍然大量存在，給管理部門的工作帶來了一定的困難。而因為礦工的特殊工作環(huán)境，面部、指紋和掌紋易受到污染和破損，生物識別中常見的指紋識別和面部識別等技術(shù)也不適合在礦山使用。而虹膜識別具有識別精確度高、錯誤率小、穩(wěn)定性好，虹膜終生不變，非接觸采集，識別速度快的優(yōu)點，特別適合于煤礦員工的使用。

陽煤集團(tuán)將虹膜識別這一前沿的科技成果和國際領(lǐng)先的井下人員定位系統(tǒng)相結(jié)合，利用虹膜獨特的唯一性、穩(wěn)定性和不可更改性等特性，對礦山企業(yè)工作人員進(jìn)行準(zhǔn)確無誤的身份識別，從根本上解決了代替刷卡和漏刷卡等問題，真正實現(xiàn)了每個井下工作人員在井下工作位置的準(zhǔn)確監(jiān)測。煤礦干部下井跟班帶班稽核系統(tǒng)是陽煤集團(tuán)為了加強(qiáng)對下屬各煤礦領(lǐng)導(dǎo)帶班的管理，建立準(zhǔn)確的領(lǐng)導(dǎo)帶班機(jī)制，實時掌握當(dāng)前各下屬單位的帶班領(lǐng)導(dǎo)的工作情況，利用虹膜生物特征識別建成一套具有現(xiàn)代化水平的干部下井跟班帶班虹膜稽核系統(tǒng)。

1 虹膜識別系統(tǒng)簡介

虹膜即人眼中白色鞏膜和黑色瞳孔之間的環(huán)狀區(qū)域，包含了最豐富的紋理信息。外觀上看，虹膜由許多腺窩、皺褶、色素斑等構(gòu)成，是人體中最獨特的結(jié)構(gòu)之一。眼科學(xué)家和解剖學(xué)家經(jīng)過大量的觀察發(fā)現(xiàn)虹膜所具有獨特的結(jié)構(gòu)，即便對于同一個人，左眼和右眼的虹膜區(qū)別也是十分明顯的，自然界不可能出現(xiàn)完全相同的兩個虹膜。兩個虹膜相同的幾率比兩個人的DNA 相同的幾率還要低很多倍，可以通過對比虹膜來確定人員的身份。現(xiàn)代的自動虹膜識別技術(shù)就是通過計算機(jī)程序?qū)Ρ群缒D像特征之間的相似性來確定人們的身份，其核心步驟是使用紅外光學(xué)成像、模式識別、圖像處理等方法對人眼睛的虹膜特征進(jìn)行描述、匹配和分類，從而實現(xiàn)自動的人員身份認(rèn)證[1-3]。

2 虹膜考勤稽核系統(tǒng)架構(gòu)

陽煤集團(tuán)煤礦干部下井跟班帶班虹膜考勤稽核系統(tǒng)為B/S 架構(gòu)，分成兩層，集團(tuán)公司和下屬各生產(chǎn)單位均需部署服務(wù)器，各個服務(wù)器之間以及上下級服務(wù)器之間通過網(wǎng)絡(luò)專線或互聯(lián)網(wǎng)相連。鑒于該系統(tǒng)兩層架構(gòu)，所以集團(tuán)公司和各下屬生產(chǎn)單位須配有一個至少有雙網(wǎng)卡的服務(wù)器，其中一個網(wǎng)卡連接礦內(nèi)局域網(wǎng)，另一個通過專用網(wǎng)絡(luò)與集團(tuán)公司系統(tǒng)連接。系統(tǒng)示意圖見圖1。

圖1 系統(tǒng)功能示意圖

2.1 總體思路

設(shè)計通過支架或者土方鑲嵌將防爆型虹膜識別儀YBSH127（A）安裝在礦方制定的位置（工作面和其他的位置），通過光纖或者礦用網(wǎng)線連接到附近的井下環(huán)網(wǎng)節(jié)點中，從而實現(xiàn)設(shè)備與地面環(huán)網(wǎng)和集團(tuán)公司服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)通信。采用光纖和網(wǎng)線連接的方式主要根據(jù)現(xiàn)場的環(huán)境，例如，當(dāng)設(shè)備的安裝地點至附近最近的井下環(huán)網(wǎng)節(jié)點大于網(wǎng)線的要求距離（一般使用網(wǎng)線的距離不能超過100 m），則使用光纖進(jìn)行連接，低于要求距離可使用網(wǎng)線。

2.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

本設(shè)計以A 礦（三個工作面和一個井下非工作面位置安裝虹膜識別儀YBSH127（A））為例，見圖2。

圖2 A 礦井下設(shè)備網(wǎng)絡(luò)連接圖

三個工作面和一個井下其他位置各放置一臺防爆型虹膜識別儀YBSH127（A），它們分別與附近最近的井下環(huán)網(wǎng)節(jié)點連接，當(dāng)連接距離大于網(wǎng)線所建議使用長度的100 m 時，使用光纖，將防爆型虹膜識別儀YBSH127（A）與井下環(huán)網(wǎng)連接，當(dāng)小于100 m時，可使用礦用網(wǎng)線將設(shè)備與井下環(huán)網(wǎng)連接，然后通過井下環(huán)網(wǎng)與地面環(huán)網(wǎng)通信。

2.3 軟件系統(tǒng)

該系統(tǒng)軟件是一款基于B/S 架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，是針對陽煤集團(tuán)安全監(jiān)測管理的需求，利用虹膜識別技術(shù)開發(fā)的人員安全管理軟件系統(tǒng)。本系統(tǒng)根據(jù)自動生成的精確到每一位領(lǐng)導(dǎo)干部的虹膜識別記錄，能夠及時、準(zhǔn)確地掌握領(lǐng)導(dǎo)干部井下工作的信息，為日常狀態(tài)下的人員管理提供精確的依據(jù)。系統(tǒng)兼容多種瀏覽器：IE、Firefox、Opera 等；擁有靈活的部署方式：企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)服務(wù)器、VPN、Internet 等；簡單的訪問方法：無需安裝其他任何軟件，終端用戶只需要輸入服務(wù)器的IP 地址即可進(jìn)行訪問和管理。該軟件還可以對網(wǎng)絡(luò)上的任意一臺虹膜識別儀進(jìn)行管理，輕松實現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢、識別管理、人員排班、識別統(tǒng)計計算、井下人員定位復(fù)核、報表打印和導(dǎo)出、日志查詢等多項功能。

針對煤礦干部下井跟班帶班稽核系統(tǒng)升級的需求，以國際最先進(jìn)的活體虹膜識別技術(shù)為核心，融合現(xiàn)代計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)開發(fā)技術(shù)建立一套完善的人員安全管理監(jiān)測系統(tǒng)。本系統(tǒng)根據(jù)虹膜識別的具體結(jié)果，準(zhǔn)確地生成領(lǐng)導(dǎo)帶班下井的各項記錄。

下屬各礦帶班領(lǐng)導(dǎo)只能到集團(tuán)指定管理部門（比如信息中心或安監(jiān)處）進(jìn)行虹膜的采集工作，在權(quán)限管理下，下屬各礦無法對各礦帶班領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行虹膜采集，采集的虹膜原始數(shù)據(jù)由集團(tuán)管理部門保存，通過網(wǎng)絡(luò)下發(fā)到各生產(chǎn)單位，從而更真實地反應(yīng)礦領(lǐng)導(dǎo)下井的情況。領(lǐng)導(dǎo)下井時，通過安裝在工作面或指定位置的防爆型虹膜識別儀YBSH127（A）進(jìn)行識別，識別結(jié)果通過光纖或者礦用網(wǎng)線連接到附近的井下環(huán)網(wǎng)節(jié)點中，從而實現(xiàn)了下屬各礦與集團(tuán)公司的數(shù)據(jù)共享，集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)可通過瀏覽器隨時查詢各生產(chǎn)單位領(lǐng)導(dǎo)的帶班情況，也可以利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)，隨時查看井下工作情況。

2.4 跟班帶班領(lǐng)導(dǎo)工作流程

入井時，在井下主巷道虹膜識別儀進(jìn)行第一次識別，記錄入井時間。到達(dá)任何一個工作面時，進(jìn)行虹膜識別，記錄達(dá)到工作面的時間。升井時，在井下主巷道虹膜識別儀進(jìn)行第二次識別，記錄升井時間。一次完整的帶班識別過程包括一次入井識別，至少一次工作面識別，一次升井識別。

井下防爆識別儀通過礦內(nèi)環(huán)網(wǎng)將識別記錄傳送到礦服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中，然后再通過網(wǎng)絡(luò)將這些識別記錄傳送到集團(tuán)公司服務(wù)器上，進(jìn)行匯總處理。傳送的識別記錄應(yīng)該包含相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，包括判斷識別記錄類型和位置。

2.5 系統(tǒng)擴(kuò)展

目前，集團(tuán)公司對下屬各個礦副總以上的跟班帶班領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行注冊。部分礦井根據(jù)實際需求，在礦端擴(kuò)展了注冊設(shè)備，使集團(tuán)下屬煤礦能對副總以下的領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行注冊；同時在礦端服務(wù)器建立獨立的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行礦副總以下人員的信息管理、虹膜數(shù)據(jù)采集、下井監(jiān)督考核等工作。

3 虹膜考勤稽核系統(tǒng)運行中的缺陷及改進(jìn)措施

1）虹膜考勤稽核系統(tǒng)是針對礦井早期在井下人員管理中出現(xiàn)的捎燈、代打卡等缺陷而采用的新一代管理系統(tǒng)，但由于其造價高的原因，只能在礦井的少數(shù)地點進(jìn)行設(shè)置，無法具體監(jiān)控人員在井下的行動軌跡，一定程度上會造成管理上的漏洞。改進(jìn)措施是在虹膜系統(tǒng)上其他部門提供接口，比如井下人員定位系統(tǒng)、礦燈管理系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，一入井就通過接口數(shù)據(jù)自動關(guān)聯(lián)該領(lǐng)導(dǎo)的礦燈與識別卡信息，為確定井下作業(yè)人員數(shù)和具體位置提供更有力的保障。同時可連接礦燈智能充電管理設(shè)備，以輸出礦燈充電、充滿、有無燈信息，進(jìn)一步實現(xiàn)礦燈管理的無人化操作。

2）目前，陽煤集團(tuán)虹稽核系統(tǒng)的虹膜數(shù)據(jù)分集團(tuán)和礦端兩級管理可進(jìn)行礦副總師以上領(lǐng)導(dǎo)的數(shù)據(jù)采集，為提高系統(tǒng)的響應(yīng)和減少負(fù)荷，數(shù)據(jù)同時在礦端服務(wù)器進(jìn)行同步。但從運行的效果來看，礦端在人員提拔為副總師或本礦副總師調(diào)整至其他礦以后，由于在兩級服務(wù)器都留有數(shù)據(jù)，自動同步時就會形成沖突。改進(jìn)措施是將數(shù)據(jù)庫遷移至云服務(wù)器，系統(tǒng)軟件做配合改寫即可，集團(tuán)和礦端進(jìn)行操作時數(shù)據(jù)只在云服務(wù)器上進(jìn)行，操作完畢后自動同步到集團(tuán)和礦端服務(wù)器，以減少冗余數(shù)據(jù)形成的系統(tǒng)錯誤。

4 結(jié)語

人本安全，和諧發(fā)展的理念使煤礦安全生產(chǎn)對下井人員的管理提出了更高的要求。如何利用當(dāng)前先進(jìn)的技術(shù)及裝備并將兩者有效結(jié)合起來是煤礦信息化開發(fā)人員研究的方向。雖然，目前的技術(shù)還達(dá)不到監(jiān)控人員任何時刻的精確位置，但隨著無線技術(shù)的快速發(fā)展，虹膜系統(tǒng)會在越來越多的領(lǐng)域得以應(yīng)用，而與人員定位系統(tǒng)、智能礦燈管理系統(tǒng)整合的綜合管理系統(tǒng)的推廣應(yīng)用將為礦井人員的安全管理提供可靠信息數(shù)據(jù)，堅信會有更為完善的智能管理方案出現(xiàn)。