淺議煤礦井下作業(yè)人員定位系統(tǒng)

龐玉璽

摘 要：煤礦作業(yè)人員井下定位系統(tǒng)以現(xiàn)代無線電編碼通訊技術(shù)為基礎(chǔ)，應用現(xiàn)代無線電通訊技術(shù)中的信令技術(shù)及無線發(fā)射接收技術(shù)，結(jié)合目前流行的數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)處理及圖形展示軟件等技術(shù)。系統(tǒng)能夠及時、準確的將井下各個區(qū)域人員和移動設備情況動態(tài)反映到地面計算機系統(tǒng)，使管理人員能夠隨時掌握井下人員和移動設備的總數(shù)及分布狀況；系統(tǒng)能跟蹤干部跟班下井情況、每個礦工入井、出井時間及運動軌跡，以便于企業(yè)進行更加合理的調(diào)度和管理。

關(guān)鍵詞：煤礦；人員定位系統(tǒng)；數(shù)據(jù)通訊；運動軌跡

1 井下人員定位系統(tǒng)的組成

礦山作業(yè)人員井下定位系統(tǒng)由無線編碼發(fā)射器、無線數(shù)據(jù)監(jiān)測站和無線接收器、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡、地面中心軟件系統(tǒng)及服務器組成。

無線編碼發(fā)射器發(fā)出代表人員身份信息的射頻信號，經(jīng)無線接收器接收，無線數(shù)據(jù)監(jiān)測站處理，通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡上傳到地面中心軟件系統(tǒng)，經(jīng)過分析處理在顯示終端實時顯示各種信息。

系統(tǒng)的組網(wǎng)方式一般為RS485單獨組網(wǎng)、光纖+RS485或工業(yè)以太網(wǎng)+RS485。

地面中心站：主要由主控計算機（雙機熱備份）、傳輸接口、服務器、打印機等設備構(gòu)成，完成數(shù)據(jù)收發(fā)、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)查詢、圖形及報表顯示和打印、屏幕提示報警等功能。

井下數(shù)據(jù)監(jiān)測站：由監(jiān)測站處理器和1～8個無線接收器構(gòu)成，完成無線數(shù)據(jù)的接收和預處理以及和地面中心站的雙向數(shù)據(jù)通信功能，并可控制報警器和提供開關(guān)量信號。

無線編碼發(fā)射器：由微功耗CPU和發(fā)射電路組成，完成無線電編碼信號的發(fā)射功能，采用自帶電池方式。

傳輸通道：環(huán)網(wǎng)方式：采用工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)；電纜方式：全部主傳輸為電纜，采用KJJ14傳輸接口；光纜方式：主干道用光纜，采用MT8000和KGT2A光端機。LED大屏：采用雙基色（紅、綠）屏。

2 井下人員定位系統(tǒng)的工作原理

井下人員定位系統(tǒng)主要用于煤業(yè)等井下和隧道作業(yè)。該系統(tǒng)無線編碼發(fā)射器可由個人攜帶，也可放置在車輛或儀器設備上，并將它們所處的位置和最新記錄信息傳輸給主控室。

人員定位系統(tǒng)的硬件主要包括無線編碼發(fā)射器、無線接收器、監(jiān)測分站。無線編碼發(fā)射器用于傳送攜帶者ID號碼，而監(jiān)測站主要用于記錄這些ID號碼，并將數(shù)據(jù)傳送到中心辦公室或主控室的PC機上。

人員定位系統(tǒng)的軟件主要用于存儲所有無線編碼發(fā)射器的記錄情況和實時位置。軟件可提供給使用者分類、過濾、搜索和報告生成等功能，并利用這些功能完成數(shù)據(jù)的實現(xiàn)和全面的記錄。

人員定位系統(tǒng)的研發(fā)完全符合井下工業(yè)的安全標準和各項要求，性能穩(wěn)定、質(zhì)量可靠、簡便操作，為提高現(xiàn)代井下工作環(huán)境的安全性和有效性做出了杰出的貢獻。系統(tǒng)中記錄著無線編碼發(fā)射器、使用者、監(jiān)測站和時間的歷史明細，使用者可根據(jù)自己查詢的目的使用查詢工具。

3 KJ69J人員定位管理系統(tǒng)特點

⑴被測目標“無負擔”，被測人員通過檢測點無需主動進行任何操作。

⑵通行方式無限制，對被測人員經(jīng)過檢測點的通行方式?jīng)]有限制，允許多人以“魚貫而入”、“成組成群”的方式通過檢測點，不影響井下人員的正常通行和正常作業(yè)。

⑶結(jié)構(gòu)簡單，配置靈活，可根據(jù)具體需要及投資情況靈活設置井下無線數(shù)據(jù)監(jiān)測站。監(jiān)測站設置得越多，則劃分的人員定位區(qū)域越多，人員定位的空間范圍越準確。

⑷一站多點，節(jié)省投入，每個無線數(shù)據(jù)監(jiān)測站可連接1-8個無線接收器，可滿足井下丁字巷、十字巷、井口等復雜路況的安裝要求，減少投入，增加系統(tǒng)可靠性。

⑸系統(tǒng)自維護，系統(tǒng)可實時監(jiān)測在用無線編碼發(fā)射器的供電情況，無線接收器的通信情況及數(shù)據(jù)監(jiān)測站的供電狀態(tài)。

⑹雙向通信功能，攜帶編碼發(fā)射器人員遇到緊急情況可向地面監(jiān)測中心發(fā)送緊急呼叫；井下發(fā)生險情時，監(jiān)測中心也可向某區(qū)域或全礦井發(fā)送報警撤退信號。

4 主要功能

⑴實時監(jiān)測功能。實時監(jiān)測當前井下總?cè)藬?shù)；各區(qū)域人數(shù)；礦井圖采用矢量圖，可以任意放大縮小；實時監(jiān)測當前各區(qū)域、各部門、各工種、各職務的下井人數(shù)。位置跟蹤：在圖上動態(tài)顯示人員當前位置；實時監(jiān)測當前某些特殊工種或特殊人員下井情況和所處位置；

⑵查詢功能。選定某區(qū)域、某分站、某接收器，可獲得當前或歷史時刻該位置的人員信息；可對特定人員進行實時跟蹤。

⑶安全保障功能。雙向呼叫功能：監(jiān)控主機和井下人員可實現(xiàn)雙向緊急呼叫。門禁功能：在井下一些重要峒室、危險場合配備RFID識別器和語音站，可有效地阻止人員違章進入，并將違章人員記錄在案；超時報警功能，區(qū)域超員報警。

⑷統(tǒng)計考勤功能。顯示下井人員確切的下井時間和上井時間，統(tǒng)計井下持續(xù)時間；可單獨統(tǒng)計考核某些特殊工種、職務人員的上下井情況。

⑸信息聯(lián)網(wǎng)功能。KJ69J人員定位系統(tǒng)通過局域網(wǎng)能實時同步地看到各種監(jiān)測信息，可以進行各種查詢操作。工作站模式（C/S）：服務器裝服務器軟件，相關(guān)部門可通過安裝工作站軟件瀏覽信息。WEB瀏覽模式（B/S模式）：通過建立WEB服務器，以瀏覽網(wǎng)頁的方式瀏覽信息。

⑹系統(tǒng)運行狀態(tài)提示（自診斷功能）。當系統(tǒng)監(jiān)測分站出現(xiàn)故障，分站欄顯示由綠色變成紅色告警；當無線接收器出現(xiàn)故障，提示某分站某接收器無信號；當無線編碼發(fā)射器需要充電時，提前提示該發(fā)射器缺電；當井下交流供電中斷時，系統(tǒng)提示直流供電報警；

⑺操作權(quán)限及操作日志。不同的用戶擁有不同的操作權(quán)限，便于系統(tǒng)的維護，每個值班人員擁有自己的登錄名和密碼，交接班時可更換用戶。

5 KJ69J型礦用人員定位管理系統(tǒng)分站布置

KJF80.1分站一般在各井口和主要分叉處設置監(jiān)測站，一套系統(tǒng)中數(shù)據(jù)監(jiān)測站總數(shù)通常不超過64個。無線接收器可根據(jù)需要進行設置，最多可以設置512個。

為了能夠?qū)崟r監(jiān)測當前井下作業(yè)人數(shù)，在每個有人員出入的上、下井位置設置人員監(jiān)測分站，地面出井口設置上井點（一般一個出井口設置2個接收器），井底設置下井點（在下井點各方向主要岔道各設置一個接收器）。當人員下井時達到下井點監(jiān)測位置系統(tǒng)接收到信息自動作為下井起始時間，當人員上井時達到上井點監(jiān)測位置時系統(tǒng)接收信息自動作為該次下井的結(jié)束時間，并自動統(tǒng)計下井時間、判斷班次等。在主要大巷分叉路口和各工作面的入口（回風巷道、運輸巷道等各巷道各設一個接收器）設置監(jiān)測點，監(jiān)控井下作業(yè)人員實時流動情況及進出工作面的情況，記錄行走軌跡。監(jiān)測站設在礦井下采掘工作面進回風巷道出入口、中央變電所、中央泵房、巷道交叉處（可鑒別方向）、礦井出入口、主要行人巷道等重要的人員聚集區(qū)、危險地段和區(qū)域。系統(tǒng)在井下人員經(jīng)過的主要巷道和工作面放置接收器（監(jiān)測站），對下井人員進行實時監(jiān)測。

[參考文獻]

[1]廉戰(zhàn)軍，著.《礦井通風與安全礦井通風與安全》.山西人民出版社.

[2]郭繼坤，張宏煒，著.《煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)可靠性研究》.中國礦業(yè)大學出版社.