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系統概述
礦用人員管理系統是一款軟硬結合的平臺系統，滿足工業場景下井上井下人員、車輛的高精度定位、數據傳輸、交通信號燈控制等需求，集人員考勤、跟蹤定位、災后急救、路徑分析、危險區域管理等日常管理為一體的綜合性應用系統。
本平臺采用先進的 UWB、Wi-Fi、LoRa 定位技術，通過在礦井部署基站，為工人佩戴標識卡、車輛安裝標識卡終端的方式，能夠實現對人員、車輛的實時高精度定位，系統容量大，實時性好，其特殊的高定位精度在發生事故時可以進行準確災后急救。
隨著互聯網及 5G 的推廣，構建一個集物聯網、大數據、云計算于一體的新智能定位平臺，大數據可視化成為用戶選擇的重要環節。本平臺通過 SCADA 技術，提供圖形的直觀定位，自適應 2D 或 3D 定位，實現人機交互，并對監測的數據進行分析，進行異常預警和故障定位，預防事故的發生。
系統原理圖
系統組成
系統由監控主備機、礦用網絡交換機、傳輸分站、無線定位基站、隔爆兼本安型直流穩壓電源、礦用本安型標識卡、礦用本安型車載終端、礦用阻燃光纜、礦用阻燃電纜、LED 信息發布屏、檢卡裝置、便攜式搜救器等組成。
①監控主備機，采用研祥工控機，用作數據采集和 WEB 發布。
②礦用網絡交換機，可組成工業環網，為數據通訊提供保障。采用 4 光 3 電接口，可連接 7 臺傳輸分站或無線定位基站。
③傳輸分站，硬件采用 i.MX6ULL 內核，Linux 實時操作系統。運行穩定可靠，實時性高，存儲容量大。采用模塊代設計原則，具有以太網、CAN、RS485、電力載波等通訊接口，采用 4.3 寸屏顯示，清晰明了。
④無線定位基站，采用模塊化設計原則，功能包括 UWB 定位模塊、Wi-Fi 模塊、LoRa 模塊，同時留有 2 路 CAN 總線、2 路 RS485 總線、2 路開關量輸出、2 路百兆光口及 3 路百兆口。
系統軟件方案
軟件方案采用采集端和監控端分離模式。采集端采用集群模式，任何一臺掉線或宕機則自動切換到新的服務機器；監控端即為客戶端，可以獨立在多個用戶 PC 端運行監控。采集端、監控端是本系統需要實現的功能。
系統通訊方案
數據采集服務器通過 TCP 連接到基站，基站將收集到的標識卡傳輸到采集服務器，采集端利用訂閱-發布模式，即時推送到監控端，監控端通過圖形進行集中可視化監測。
采集端
在監控中心建立 Service Platform 服務平臺，接收采集裝置設備上傳的數據，通過 Redis 緩存服務處理，達到對數據的及時處理及響應，并通過 RPC/HTTP 網關服務推送到監控端。為便于數據的持久化及大數據分析，將上傳的數據通過Storage Implementors 同時存儲到關系型數據庫 SQL Server 上。Service Platform 采用多通道并發處理模式，保證了系統的并發性，提供系統的處理能力；Redis服務及 SQL Server 采用集群模式，保證了系統的穩定性、可靠性。
監控端
監控端采用 Web SCADA。在電力、油田燃氣、供水管網等工業自動化領域 Web SCADA 的概念已經提出了多年，早先年的 Web SCADA 前端技術大部分還是基于 Flex、Silverlight 甚至 Applet 這樣的重客戶端方案，在HTML5 流行前 VML 和 SVG 算是真正 Web 方案也是有不少應用，近些年隨著 HTML5 的流行，加上移動終端對 HTML5 支持的普及，越來越多新項目開始采用真正純 HTML5 的方案，給項目的實現有了更多的選擇，更具體的說大數據量應用性能高于 SVG 的 Canvas 方案，已經逐漸成為當今Web SCADA 前端技術的選擇標配方案。
系統安全
為了提高網絡內部的安全性，本系統網絡采用了防入侵和防病毒兩個方面的安全措施。從結構上劃分，本系統網絡與數據采集網絡有硬件防火墻隔離，同時與外部 Internet 網絡也設硬件防火墻進行隔離。
數據采集服務器、web 服務器均放置在 DMZ 區，Internet 用戶通過防火墻訪問其指定端口，完成防入侵的目的。同時每個計算機節點均安裝網絡版殺毒軟件，完成防病毒目的。 對業務系統的安全采用用戶密碼認證的方式，控制系統數據查看和操作的權限控制。系統所有節點都進入一個域中，系統用戶均采用域用戶。
系統硬件
本系統按照采集端和監控端兩大功能平臺劃分進行硬件配置。設置 2 臺數據采集服務器進行 Master-Slave。其主要功能是負責對系統范圍內傳感器及集中接收裝置數據的實時通訊和采集，并傳至 Redis 緩存和數據庫平臺存儲。在數據采集的基礎上，根據實際需要，還完成報警、事件、腳本計算、存儲配置等功能。（后期可根據采集片區需要增加服務器）。
這 2 臺服務器同時也作為 Redis 及數據庫服務器。高速采集、壓縮、存儲來自傳感器及集中接收裝置數據，并提供復雜的查詢引擎，為客戶端的查詢請求提供準確、快速的應答服務。
設置 1 臺 SCADA Web 服務器。作為本系統的門戶網站服務器，可以提供給 Intranet/Internet上的授權用戶提供以 SCADA 實時數據為基礎的圖元畫面、報警顯示、歷史數據庫中的數據分析（報表/趨勢等）、查詢等功能。
設置 1 臺專業桌面分析站。這是本系統中功能強大、效率高的桌面分析工作站，能瀏覽整個系統的實時數據、歷史數據、報表、趨勢、重要數據的報警信息等。數據存儲上設置了 1 套磁盤陣列。提供海量數據存儲和歷史數據備份，為數據存儲提供了擴展空間。在物理連接上，采用了光纖交換機實現雙冗余，在數據服務器與磁盤陣列之間提供光纖連接，
數據通過光纖通道直接進入磁盤陣列，減輕中心交換負荷。
系統軟件
系統所有的服務器均安裝在 Windows10 作為操作系統，終端均安裝 Windows7 及其以上系統。實時緩存采用主流服務 Redis，數據庫軟件采用 Microsoft SQL Server 2016 及其以上。應用服務的編寫采用 Microsoft Visual Studio 2017 進行開發。
系統功能
1.平臺軟件功能設計，實時監控（車輛、人員路徑規劃及位置顯示），通過模擬圖規劃路徑（包括車輛路徑、人員路徑），實時顯示人員或車輛位置。
2.大數據可視化，根據登錄的用戶顯示該用戶關心內容的首頁。
3.告警顯示，對基站及標識卡進行實時報警顯示，當數據異常時，自動彈出報警提示，提醒監控人員。增加報警管理頁面，使用數據表格方式瀏覽報警記錄信息，并對報警信息進行分類查詢。實現報警確認。
4.人員呼叫管理，呼叫管理是人員定位系統的重要功能。系統提供靈活的呼叫方式，可以單一呼叫，群體呼叫和全緊急員呼叫。
5.考勤管理，可對員工進行每天考勤，統計出勤情況，例如員工應下井次數，實下井次數和下井天數等。
6.車輛調度，車載終端可進行呼救及一鍵求救，監控端進行應答管理，采用語音對講或 TTS 語音播報；監控端可進行調度命令下達，車載終端接收指令并顯示。
7.歷史軌跡回放，可對人員、車輛歷史軌跡進行回放。
8.查詢分析，利用采集的數據，進行如下項目的統計分析。統計結果可以通過表格、圖表（曲線、餅圖、柱圖）的方式顯示。
9.設備管理，包括設備信息、設備狀態、維修記錄的添加及維護。
10.查詢及報表管理，利用采集的數據，進行統計分析，統計結果可以通過表格、圖表（曲線、餅圖、柱圖）的方式顯示。報表管理根據用戶輸入的條件進行各種類型報表的輸出和打印。
11.基礎信息管理，由系統管理員進行管理。主要對組織結構信息、人員、車輛進行管理，同時維護這些信息的屬性。
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