煤礦井下定位系統分析

摘要：隨著煤礦安全越來越受到關注，煤礦企業在加強自身管理的同時，還在積極采用自動化設備用以輔助煤礦的安全生產.人員定位系統在此時應運而生，該系統在煤礦考勤，輔助安全生產，定位井下人員位置等方面有著重要作用。

關鍵詞：煤礦 定位 安全

中圖分類號：TP36 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X(2012)02(b)-0036-02

1引言

煤礦井下生產過程復雜，環境惡劣，自然災害多，嚴重影響生產和人身安全。下井工人作業強度大，工作壓力重，如何正確處理安全與生產、安全與效益的關系，如何準確、實時、快速履行煤礦安全監測職能，有效進行礦工管理，保證搶險救災、安全救護的高效運作顯得尤為重要和緊迫。面對新形勢、新機遇和新挑戰，國家各級主管部門的領導對安壘生產工作提出了很高的要求和期望。同時如何改變目前煤礦企業對井下人員落后的管理模式，如何實現管理的現代化、信息化也成為所有煤礦企業關心的問題。我們認為，建立以災害預防、事故救助、電子信息化管理為主要目標的信息化和智能化建設能夠很好的解決上述問題。

煤礦井下人員定位系統的實施，對安全生產、調度指揮、科學決策提供了直觀、可靠的手段。

2系統配置

根據煤礦的實際情況和要求井下人員定位系統在井下、地面共計安裝信息采集基站。其中井上基站為考勤管理分站。井下基站分布在備大巷重要入出口、采區的順槽、皮巷、硐室等處。

井下作業人員管理定位系統已接入全礦網絡，終端采用BS結構，用WEB網頁的形式可便捷的進行瀏覽查詢，而且不受網絡終端的限制，在任何一個礦領導辦公室的計算機網絡上，通過網頁瀏覽來控制選擇查看全部井下作業人員信息，有利于各部門、礦領導及時了解下井作業人員的分布狀況。

該系統可用于跟蹤煤礦井下任意一個或多個人員的移動軌跡，將這個(些)目標的移動信息實時的顯示在二維場景中，并且記錄這個(些)目標的移動時間軌跡等信息，用于目標信息的查詢。系統根據井下基站進行人員實時位置數據獲取，確定人員行走的時間、位置，以確定人員行走軌跡。

可通過人員管理面板，對登記過的煤礦下井員工的信息進行瀏覽與搜索功能。可以通過人員的各種登記信息區別人員的身份。

可通過分站查詢功能，對礦井布置分站的所有分站人員信息進行瀏覽與查詢功能。并查看人員具體信息。

礦用井下人員定位管理系統能夠及時、準確的將井下各個區域人員及設備的動態情況反映到地面計算機系統，使管理人員能夠隨時掌握井下人員、設備的分布狀況和每個礦工的運動軌跡，以便于進行更加合理的調度管理。當事故發生時，救援人員也可根據礦用人員管理系統所提供的數據、圖形，迅速了解有關人員的位置情況，及時采取相應的救援措施，提高應急救援工作的效率。

所以系統的日常維護，保障系統的正常運行顯得尤為重要。

3系統介紹

該系統以定位煤礦下井人員軌跡為主要目標，將人員的移動信息實時的顯示在二維場景中，并且記錄定位目標的移動時間軌跡等信息，用于下井人員信息的查詢。系統根據井下定位分站進行人員實時位置數據獲取，確定人員行走的時間、位置，以確定人員行走軌跡，生成可供查詢的歷史路徑。為煤礦井下安全管理提供保障。為此所安裝分站數應涵蓋井下各個重要區域，實現了井下去全方位的定位功能。同時井口建設安裝全彩大屏，用于井上下人員信息顯示，及視頻，通報的播出。

系統安裝完畢后，井下完成了對主要區域的控制分站，普通分站的安裝，及配套的光纜，電源線，信號線鋪設，熔接工作，安裝的定位分站采用分區定位，在人員出入的地面井口和井底處安裝分站將地面與井下分開，區分上下井，井下采區和掘進面作為主要區域，固定崗位作為次要，其它大巷作為一般區域進行定位。井下重要區域水平中央配電室、皮帶機頭機尾、溜子道、絞車房、水泵房、變電所等區域，可實時準確確定每個區域的人數。數據傳輸采用主干光纖傳輸、分支CAN總線連接分站，地面機房放置二臺服務器熱備份冗余。

4系統運行效果

該系統實現了定位煤礦人員移動目標，將這個目標的移動信息實時的顯示在二維場景中，并且記錄定位目標的移動時間軌跡等信息，用于目標信息的查詢。系統根據井下定位分站進行人員實時位置數據獲取，確定人員行走的時間、位置，以確定人員行走軌跡，生成可供查詢的歷史路徑。對井下重點部位實現了人員信息的實時查詢，歷史查詢，軌跡查詢，打印數據，實時報警等功能。滿足了對定位的各種需求，為煤礦的井下安壘管理提供了保障。

5為煤礦安全所帶來的效益及應用

該系統可以實現人員的實時定位，并記錄下井人員行動軌跡，為煤礦的安全管理節省人力資源，從而采用信息化管理方式。在出現事故時能起到重要作用，在最短時間內找到事故地點及人員。因此有相當大的經濟效益和社會效益，此項節約的成本隨著使用的時間相當可觀。井下環網的放線完成使得井下各自動化系統可以并入環網，減少了網絡上的重復建設，節省成本。此外，該系統可替代考勤系統，當現有考勤系統出現故障時，可以以此系統替為考勤系統，實現考勤功能，單此項又節約部分成本。

同時人員定位系統有較強的安全管理功能，可以有效解決煤礦井下安全管理中存在的諸多難題，具體表現在以下幾個方面：

(1)對工作面工作人員進行超時查詢

該系統能及時發現超時作業人員，一旦超過規定時間，系統會自動報警，并顯示該人員信息及所在位置，避免了井下人員疲勞工作，排出安全隱患。

(2)安檢人員，瓦斯檢查工，巡回檢查管理

對特殊人員，特殊工種能實現對其軌跡查詢，查看當班人員是否按工作要求進行巡檢，確保工作的有效性。

(3)安全調度，救援呼叫管理

當個人或群體遇到緊急情況時，能發出求救信號，調度室能及時發現報警信號，并第一時間開展安全調度工作。

(4)禁區報警

當限制區域有人員活動時，系統會第一時間報警，有助于煤礦領導層做出正確判斷，對限制區域人員進行管理。

(5)突發事故緊急救援管理

在出現事故時能起到重要作用，在最短時間內找到事故地點及人員。

由此可以看出，該系統的完成為我礦均安壘生產提供了保障，實現了定位井下人員，記錄下井人員行動軌跡的主要作用，同時給我礦帶來了可觀的經濟效益和社會效益，并起到了輔助我礦考勤系統的功能。

6存在問題及解決方案

目前井下人員的跟蹤，基本上采用的是RFID。這種方法是在礦井井口處，或其它井下一些關鍵通道口，使用射頻卡(RFID)讀取的方法對下井人員進行記錄跟蹤的方法。這種方法存在如下幾個問題：

(1)標識卡有效工作時間短

從煤礦人員定位發展情況看，有源標識卡取代無源標識卡已經是不爭的事實，所以識別卡的電量問題是影響信號發送與接收的關鍵問題，電量低勢必影晌分站的讀卡效果，所以為解決標識卡的供電問題，應研究燈卡合一的標識卡，嚴格地講這樣做可能要破壞礦燈的防爆性能的。因此，開發低功耗、高效率的標識卡技術是當前人員定位系統發展中需要解決的一個問題。

(2)在高速條件下定位人員漏檢率較高

射頻卡這種系統讀卡速度十分有限，不能處理多人同時快速通過讀卡系統的情況(例如乘車下井、多人一起行走)，此時，系統往往會出現漏讀；

提高系統在高速、大流量下識別的準確性是人員定位系統面臨的一個難題。這點我礦采取在人員密集地段多加分站的方法，以相對密集的分站布控解決個別卡漏讀的現象，目前此方法效果顯著。

(3)定位精度低

由于井下定位系統傳播信道的復雜性和非線性，人原地定位范圍在0到100米之間，范圍較大，急需發展此種情況下的精確定位技術。

(4)標識卡價格昂貴、讀卡器價格昂貴

受煤礦井下環境的影響，標識卡和分站容易損壞，所以更換頻率較勤，容易造成材料成本的增加。

(5)井上呼叫井下功能需要完善

人員定位系統信息傳輸的方向是雙向的，作為保證礦工安全的系統由井上向井下發送信息時，識別卡的表現現象僅僅是識別卡上的指示燈閃，而沒有其他顯示，這使得被井上呼叫的人員不易發現，失去了井上呼叫井下的意義，應在識別卡上增加聲音，以便方便井下被呼叫人員及時發現。

(6)功能單一

人員定位系統主要功能為，人員位置跟蹤、考勤，功能單一，與安全監控系統，生產調度系統、采礦、地測等系統信息缺乏交互，彼此的信息不能共享，致使系統的決策支持功能受限。

7結論

綜上，煤礦井下定位系統在煤礦安全管理上的應用，使得煤礦安壘生產調度得到了很大提高，減少了因安全檢查不到位帶來的隱患，基本杜絕了員工違章作業和超時作業現象，大大提高了煤礦防災，抗災的能力，同時為煤礦的安全生產帶了巨大的社會效益和經濟效益。