矿井作业人员身份唯一性检测系统及方法与流程

本发明涉及矿井安全作业技术领域，特别的涉及一种矿井作业人员身份唯一性检测系统及方法。

背景技术：

国家对煤矿井下作业人员安全日益重视，监管力度不断加强：《煤矿安全规程》第十三条要求：煤矿企业必须建立入井检身制度和出入井人员清点制度；必须掌握井下人员数量、位置等实时信息；第五百零五条要求：人员位置监测系统应当具备检测标识卡是否正常和唯一性的功能。《煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善基本要求及检查验收暂行办法》第十七条，所有入井人员必须携带识别卡；aq1048-2007《煤矿井下作业人员管理系统使用与管理规范》中要求，各个人员出入井口应设置检验标识卡是否正常和唯一性检测的装置，并提示携卡人员本人及相关人员。《煤矿矿长保护矿工生命安全七条规定》要求必须坚持矿领导下井带班，确保员工培训合格、持证上岗，严禁违章指挥。总之，要求各煤矿管理及监管部门能够动态实时的掌握井下人员准确数量、身份信息、分布情况。

随着各矿陆续安装井下人员定位系统，通过接收井下人员随身携带的有源标识卡发出的信号，目前基本能实现对出入井人员的自动检测及识别，通过加强入井考勤与工资挂钩管理，提高了入井人员携卡积极性；但是，由于验卡及唯一性装置配备不全，还没能彻底杜绝不带卡或携带坏卡入井现象；更严重的，部分人员为了增加考勤数量，多带卡、替代卡现象普遍存在。导致井下人员数量统计不准确，入井人员身份信息存有差错，不能为领导决策提供准确可靠的信息，因此，必须加强入井人员检卡及携卡唯一性自动检测，彻底杜绝不带卡、带坏卡、替代卡及多带卡事件发生。确保考勤完全准确。

现有的唯一性检测方法主要有：员工通过队列方式依次通过唯一性检测装置，且相互之间保持适当距离，通过检测员工身上有源标识卡发送数据的信号强度指示即rssi的个数判断是否有一人多卡现象。然而在实际应用中，有源标识卡的信号发射距离很难统一，最长和最短发射距离可能相差10m以上，当前面的人经过唯一性检测装置时，如果后面人员的标签信号太强，则信号很容易被检测装置接收到，造成误判断。采用无源卡的方式，通过刷卡来判定唯一性。但无源卡需要主动靠近检测设备才能被识别，而下井需要携带相当多的工具，操作不便。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种识别速度快，识别准确率高，能够提高员工队列下井的效率的矿井作业人员身份唯一性检测系统及方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种矿井作业人员身份唯一性检测系统，其特征在于，包括如下装置：

屏蔽通道，可供单人依次通过，且能够屏蔽外界的有源标识卡的发射信号；

检卡识别装置，设置在所述屏蔽通道内，用于读取通过屏蔽通道的作业人员随身携带的有源标识卡的信息，包括有源标识卡的id和对应的作业人员身份信息；并根据识别到的id数量判定作业人员携带的有源标识卡的数量唯一性；

人像识别装置，设置在屏蔽通道的出口处，并朝向所述屏蔽通道内，用于对通过屏蔽通道的作业人员进行面部识别和比对，判定作业人员的身份信息；

系统服务器，与所述检卡识别装置和人像识别装置相连，用于获取所述检卡识别装置读取的有源标识卡的信息和判定的数量唯一性结果，以及获取所述人像识别装置判定的作业人员身份信息，根据检卡识别装置读取的作业人员身份信息和人像识别装置判定的作业人员身份信息是否相同，判定作业人员携带的有源标识卡的身份一致性；并通过有源标识卡的一致性和数量的唯一性，判定作业人员的身份唯一性；

门禁放行装置，衔接设置在所述屏蔽通道的出口，并连接至所述系统服务器，根据系统服务器判定的作业人员身份唯一性对通过屏蔽通道的作业人员进行放行或禁行。

采用上述检测系统，下井作业人员依次单人通过屏蔽通道，利用屏蔽通道将外界的有源标识卡的发射信号进行屏蔽，使屏蔽通道内的检卡识别装置只能接收到处于屏蔽通道内的作业人员身上携带的有源标识卡的发射信号，从而可以根据接收到的有源标识卡的id数量，判断该作业人员是否有携带多个有源标识卡，若只检测到一个有源标识卡信号，说明该作业人员只携带有一个有源标识卡，即符合数量唯一性，否则不符合数量唯一性；同时，利用系统服务器判定该作业人员与有源标识卡的身份信息是否一致，就可以综合判断该作业人员是否存在漏带、多带或替带行为，仅当作业人员与携带的有源标识卡的身份信息一致，且携带的有源标识卡满足数量唯一性时，判定该作业人员满足身份唯一性，门禁放行装置对其进行放行，否则禁行。这样，通过屏蔽通道对外界有源标识卡信号的屏蔽，降低检卡识别装置的识别难度，提高检卡识别装置的识别速度，有利于提高作业人员的通过效率，通过人像识别装置进行身份一致性判定，可以避免作业人员替带行为。

进一步的，所述系统服务器上还连接有报警器，用于对判定为不满足身份唯一性的检测结果发出警报信号。

进一步的，所述系统服务器上还连接有显示器，用于显示所述系统服务器获取到的信息和判定结果，包括实时摄像画面，有源标识卡存储信息、身份一致性信息。

进一步的，所述门禁放行装置包括三辊闸机和闸机控制器，所述闸机控制器电连接至所述系统服务器。

进一步的，所述系统服务器还连接有查询打印模块，用于对检测记录进行查询和打印。

进一步的，所述系统服务器还连接有虹膜识别装置，设置在屏蔽通道的出口处，并朝向所述屏蔽通道内，用于对通过屏蔽通道的作业人员进行虹膜识别和比对，判定作业人员的身份信息。

进一步的，所述屏蔽通道包括两块正对设置的侧壁，以及架设在两个所述侧壁顶部的顶壁，所述侧壁和顶壁均采用金属板制成，两个所述侧壁和所述顶壁之间的形成通行通道；所述检卡识别装置包括至少两个对称安装在两块所述金属壁板上的读卡器，所述读卡器连接至用于检卡的检卡控制板。

进一步的，两个所述侧壁上正对设置有至少一组红外探测模块，所述红外探测模块包括红外发射器和红外接收器，所述红外探测模块连接至所述检卡控制板；所述红外探测模块位于所述读卡器靠近所述屏蔽通道入口的一侧。

这样，就可以利用红外探测模块检测是否有作业人员进入到屏蔽通道内，便于检卡识别装置及时启动检卡识别程序进行检卡，而在无人进入时进入休眠状态，有利于降低设备运行负荷。

进一步的，所述读卡器沿所述侧壁的高度方向布置有四个，且相邻两个所述读卡器的距离为45～55cm。

由于有源标识卡的佩戴位置并没有限定，使得作业人员会根据自身携带的工具情况和个人喜好，佩戴在不同的位置，比如佩戴在腰部，挂在胸前或佩戴的帽子内。将读卡器沿高度方向布置，可以从下向上覆盖人体不同的区域，避免漏检，从而提高检测到准确性和可靠性。

一种矿井作业人员身份唯一性检测方法，其特征在于，先获取上述的矿井作业人员身份唯一性检测系统，然后采用如下步骤进行检测：

s1、采用检卡识别装置对通过屏蔽通道的作业人员进行读卡识别，根据读取的有源标识卡的id数量，判定作业人员携带的有源标识卡的数量唯一性，若有源标识卡的id唯一，则将该有源标识卡储存的身份信息传送至系统服务器，进行后续步骤检测，否则判定该作业人员不满足身份唯一性；

s2、采用人像识别装置对通过屏蔽通道的作业人员进行面部识别和比对，判定该作业人员的身份信息，并将判定的身份信息送至系统服务器，系统服务器将检卡识别装置传送的身份信息与人像识别装置的身份信息进行比对，若二者相同，则判定该作业人员满足身份唯一性；否则判定该作业人员不满足身份唯一性。

综上所述，本发明具有如下优点：

1、能够对作业人员所携带的有源标识卡的完好性能进行检验，避免入井人员不携带标识卡或携带坏卡入井。

2、能够对作业人员所携带的有源标识卡数量进行全身扫描检测，能对多带卡实现报警，避免一人携带多张卡入井。

3、能够对人员人脸进行采集，判断是否是本人，避免替带标识卡入井。

4、能够通过人脸信息和有源标识卡信息的双重比对实现闸机的控制功能，限制无卡人员或多带卡人员通行。

附图说明

图1为一种矿井作业人员身份唯一性检测系统的拓扑结构图。

图2为屏蔽通道与门禁放行装置的方位布置示意图。

图3为屏蔽通道的结构示意图。

图4为屏蔽通道侧壁内侧的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

具体实施时：如图1~图4所示，一种矿井作业人员身份唯一性检测系统，包括如下装置：屏蔽通道1，可供单人依次通过，且能够屏蔽外界的有源标识卡的发射信号；检卡识别装置2，设置在所述屏蔽通道1内，用于读取通过屏蔽通道的作业人员随身携带的有源标识卡的信息，包括有源标识卡的id和对应的作业人员身份信息；并根据识别到的id数量判定作业人员携带的有源标识卡的数量唯一性；人像识别装置3，设置在屏蔽通道1的出口处，并朝向所述屏蔽通道1内，用于对通过屏蔽通道的作业人员进行面部识别和比对，判定作业人员的身份信息；系统服务器4，与所述检卡识别装置2和人像识别装置3相连，用于获取所述检卡识别装置2读取的有源标识卡的信息和判定的数量唯一性结果，以及获取所述人像识别装置3判定的作业人员身份信息，根据检卡识别装置2读取的作业人员身份信息和人像识别装置3判定的作业人员身份信息是否相同，判定作业人员携带的有源标识卡的身份一致性；并通过有源标识卡的一致性和数量的唯一性，判定作业人员的身份唯一性；门禁放行装置5，衔接设置在所述屏蔽通道1的出口，并连接至所述系统服务器4，根据系统服务器4判定的作业人员身份唯一性对通过屏蔽通道1的作业人员进行放行或禁行。报警器6，用于对判定为不满足身份唯一性的检测结果发出警报信号。显示器7，用于显示所述系统服务器4获取到的信息和判定结果，包括实时摄像画面，有源标识卡存储信息、身份一致性信息。所述门禁放行装置5包括三辊闸机51和闸机控制器52，所述闸机控制器52电连接至所述系统服务器4。查询打印模块，用于对检测记录进行查询和打印。虹膜识别装置8，设置在屏蔽通道1的出口处，并朝向所述屏蔽通道1内，用于对通过屏蔽通道的作业人员进行虹膜识别和比对，判定作业人员的身份信息。

如图3和图4所示，所述屏蔽通道1包括两块正对设置的侧壁11，以及架设在两个所述侧壁11顶部的顶壁12，所述侧壁11和顶壁12均采用金属板制成，两个所述侧壁11和所述顶壁12之间的形成通行通道；所述检卡识别装置2包括至少两个对称安装在两块所述金属壁板11上的读卡器21，所述读卡器21连接至用于检卡的检卡控制板22。两个所述侧壁11上正对设置有至少一组红外探测模块9，所述红外探测模块9包括红外发射器91和红外接收器92，所述红外探测模块9连接至所述检卡控制板22；所述红外探测模块9位于所述读卡器21靠近所述屏蔽通道1入口的一侧。所述读卡器21沿所述侧壁11的高度方向布置有四个，且相邻两个所述读卡器21的距离为45～55cm。

为了进一步提高屏蔽通道的屏蔽效果，具体实施时，两块所述侧壁对称设置，且在竖向上的投影均成圆弧形，任一所述侧壁朝向所述屏蔽通道的入口或出口的侧边与其轴心的连线均与另一所述侧壁相交；所述读卡器21安装在所述侧壁的中部，且所述读卡器21的定向天线沿所在侧壁的径向方向设置。这样，读卡器的定向天线沿侧壁的径向设置，而侧壁外侧边与轴心的连线与另一个侧壁相交，则表示读卡器的定向天线的读取范围在两个侧壁之间的区域，从而可以避免对屏蔽通道外的有源标识卡进行读取，提高读取的准确性。另外，所述侧壁的内侧还具有沿径向安装的筒状屏蔽罩13，所述筒状屏蔽罩13采用金属材料制成，比如不锈钢和洋白铜，所述读卡器21安装在所述筒状屏蔽罩13内。这样，可以进一步地限定读卡器的读卡区域范围，避免对屏蔽通道外的其他有源标识卡进行误读，提高读卡的准确性。进一步，所述筒状屏蔽罩13和侧壁11的内侧均铺设有一层吸波海绵，可以避免有源标识卡的信号在屏蔽通道内被反射，而影响读卡的准确性。

检测时，采用检卡识别装置对通过屏蔽通道的作业人员进行读卡识别，根据读取的有源标识卡的id数量，判定作业人员携带的有源标识卡的数量唯一性，若有源标识卡的id唯一，则将该有源标识卡储存的身份信息传送至系统服务器，进行后续步骤检测，否则判定该作业人员不满足身份唯一性；采用人像识别装置对通过屏蔽通道的作业人员进行面部识别和比对，判定该作业人员的身份信息，并将判定的身份信息送至系统服务器，系统服务器将检卡识别装置传送的身份信息与人像识别装置的身份信息进行比对，若二者相同，则判定该作业人员满足身份唯一性；否则判定该作业人员不满足身份唯一性。

具体的，在一个检测周期内，即在红外探测模块探测到有人进入屏蔽通道的探测信号时，读卡器开始进行读卡操作，直到红外探测模块的探测信号消失，获取该探测信号持续时间达到或超过设定的时间阈值时每个读卡器读取到的id，对所有读卡器中的相同id进行统计，统计数量即为读取到该id的读卡器的数量，剔除统计数量为1的id，即仅被一个读卡器读取到的id剔除；防止误读远距离的卡，即屏蔽通道外的卡。

然后筛选出每个读卡器中的有效id，将每个读卡器中一个检测周期内至少连续三次被读取到的id判定为有效id。对每个读卡器中的有效id进行比对，若所有的有效id均为相同的id，则判定该作业人员满足身份唯一性；否则判定该作业人员不满足身份唯一性。具体的，一个检测周期为红外探测模块探测到有人进入屏蔽通道的探测信号，并且该探测信号持续时间达到或超过设定的时间阈值时的持续时间。

具体检测时，上述步骤还可以调换顺序进行，即先筛选出每个读卡器中的有效id，具体的，在红外探测模块探测到有人进入屏蔽通道的探测信号时，读卡器开始进行读卡操作，直到红外探测模块的探测信号消失，获取该探测信号持续时间达到或超过设定的时间阈值时每个读卡器读取到的id，将每个读卡器中至少连续三次被读取到的id判定为有效id。

然后对所有读卡器中的相同有效id进行统计，统计数量即为读取到该有效id的读卡器的数量，剔除统计数量为1的有效id，即仅被一个读卡器读取到的有效id；再对剩余的有效id进行比对，若所有的有效id均为相同的id，则判定该作业人员满足身份唯一性；否则判定该作业人员不满足身份唯一性。

另一实施例，在上述实施例的基础上，读卡器在读卡时，还需要读取每个有源标识卡的rssi数据，即接收到的信号强度，所有的读卡器同步扫描，且扫描频率相同，每个有源标识卡在一个检测周期内，每次被读取到的rssi数据为rmn，其中m为读取到该有源标识卡的读卡器编号，n为在一个检测周期内该读卡器第n次扫描读卡；若最终不同的有效id的数量为2个以上，则继续采用如下步骤进一步检测：

将不同的有效id两两分组，对每一组有效id，在同时读取到该组有效id的读卡器中，选取读取到的rssi数据相对较大的读卡器，获取该读卡器上至少三个时间点对该组中的有效id分别进行扫描读卡读取到的rssi数据，分别为rma、rmb和rmc，即n分别等于a、b和c；将每个有效id的rma与rmb之差除以rma与rmc之差，分别得到每个有效id的信号强度相对变化率；若该组中两个有效id的信号强度相对变化率的差值小于设定变化率阈值，判定该作业人员同时携带有该组有效id对应的两个有源标识卡；否则判定该作业人员没有同时携带该组有效id对应的两个有源标识卡。

若所有组均判定该作业人员没有同时携带该组有效id对应的两个有源标识卡，则判定该作业人员满足身份唯一性；否则判定该作业人员不满足身份唯一性。

由于有源标识卡通常固定在工作人员身上，若工作人员身上同时携带有多张卡，则这些卡的相对位置固定，随着工作人员的移动，其信号强度的变化率相近，这样，可以进一步避免外界的有源标识卡信号对检测结果的影响。

采用上述检测系统，下井作业人员依次单人通过屏蔽通道，利用屏蔽通道将外界的有源标识卡的发射信号进行屏蔽，使屏蔽通道内的检卡识别装置只能接收到处于屏蔽通道内的作业人员身上携带的有源标识卡的发射信号，从而可以根据接收到的有源标识卡的id，判断该作业人员是否有携带多个有源标识卡，若只检测到一个有源标识卡信号，说明该作业人员只携带有一个有源标识卡，即符合数量唯一性，否则不符合数量唯一性；同时，利用系统服务器判定该作业人员与有源标识卡的身份信息是否一致，就可以综合判断该作业人员是否存在漏带、多带或替带行为，仅当作业人员与携带的有源标识卡的身份信息一致，且携带的有源标识卡满足数量唯一性时，判定该作业人员满足身份唯一性，门禁放行装置对其进行放行，否则禁行。这样，通过屏蔽通道对外界有源标识卡信号的屏蔽，降低检卡识别装置的识别难度，提高检卡识别装置的识别速度，有利于提高作业人员的通过效率，通过人像识别装置进行身份一致性判定，可以避免作业人员替带行为。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。