精確定位與無線通信技術在井下安全管理中的應用研究

張懷珠

摘 要：隨著社會經濟的不斷發展，各種能源的不斷消耗，我國的采礦行業逐漸步入了新的開采階段。在我國，能源消耗已經越來越快，有限的資源已越來越少，淺層油田的開采已基本接近尾聲，將有更多的開采必須深入地下。井下由于存在的特殊情況，不安全因素較多，很容易發生安全事故。伴隨各類新技術的發展，精確定位與無線通信技術在井下的應用，有效促進了井下的安全管理。

關鍵詞：精確定位；無線通信；井下；安全管理

中圖分類號：TD65 文獻標志碼：A

井下作業一直給人們帶來一種很不安全的心理感覺，在過去，由于受到各種環境因素、人為因素以及機械設備等因素的影響，井下作業出現事故的概率較高，這嚴重威脅到了井下作業安全人員的生命財產安全。隨著資源的不斷減少，井下作業將不可避免。我們要做的就是不斷創新開采思路，針對以往井下作業開采過程中出現的問題進行總結，結合工程實際，提出切實有效的安全管理改進措施，不斷增強井下作業的安全性，確保井下作業有序進行。

1 井下安全的特點

井下作業具有作業環境復雜多變、立體交叉作業多、作業工序多、參與人員多、機械設備多、物資材料多、施工部位多、戰線長、作業過程變化多等諸多不利因素。如果作業現場安全管理不到位，極易產生事故隱患，甚至發生安全生產事故。

井下作業在施工中還存在著作業地點變化多、人員流動性強、特種作業多、工作強度大等特點，井下作業也被列入安全管理中的高危行業。在井下作業中如果不加強管理很容易發生人身傷害，并且給企業帶來經濟上的損失。所以，需要研究井下作業的特點及難點，確保安全施工。

當前，各類新技術在快速地發展，精確定位與無線通信技術具有許多優勢，可以在井下安全管理中的應用，有效促進了井下的安全管理。

2 精確定位技術

井下人員精確定位技術的關鍵就是井下操作人員的定位。當前技術中，采用的通用定位技術具有局限性，只是采用區域化的定位技術，這類技術定位的精度是由定位基站的密度分布決定的，所以基站的定位是關鍵，這樣才能實現人員的精確定位。井下實施精確定位的難點在于井下的特點。由于在井下的移動通信環境會受巷道的影響。井下巷道的特點是具有縱向、彎道和分支的有限空間。在井下進行通信時，通常情況下會在巷道內沿著巷道的方向進行縱向傳輸。所以這個特點決定了井下通信的特殊性，由于巷道壁的吸收作用，電磁波會產生反射和折射現象，無線電波的傳輸因此受到了極大的限制。

在當前技術領域，對于井下巷道的無線傳播應用主要技術集中分析波模傳播規律，通常的方式是將巷道簡化后，然后再考慮特殊情況的影響作用。但是由于井下的作業環境非常特殊，由于地表的深處，工作面的局限性又不同于地面上的開放空間，信號傳輸受到的干擾容易增大，會產生多徑效應。所以可以采用波模特性的定位技術，應用無線網絡技術進行信號的轉輸。

當前，基于組網類的通信數字化技術相對比較成熟，可以應用于井下的通信。這類技術通過計算機系統完成人員的定位和安全監控。通過系統的服務器可以對井下現場施工的人員實施準確地定位和管理，系統可與操作人員所攜帶的智能終端設備之間進行數據的傳輸。利用數字化的服務器軟件可以對井下工作人員的分布情況進行實時的監控和調度，還可以對可能存在的危險和安全隱患做出一個相對比較精準的預判和報警，從而井上的管理人員可以對井下的安全生產狀況有一個全方位的掌握。當前，應用無線定位技術有效解決了井下特定空間內人員和設備的定位問題，確保了井下生產的穩定狀態和人員的安全狀態。

3 無線通信技術

當前，各種先進的無線通信技術已經在井下廣泛應用。由于近些年來井下的安全生產事故常常出現，所以需要采取必要技術手段解決井下的安全問題。在目前的技術發展中，井下的無線通信技術已相對成熟，可以實現各類管理人員和一線操作人員以及井下生產指揮人員之間的通信聯系。如果井下有突發情況產生時，借助無線通信技術可以很快地通知相關的人員，便以快速組織人員進行處理。此外，在日常管理中，借助無線通信技術增強了井下安全生產管理，對于井下作業人員的現場情況可以及時掌握，可以隨時了解有關安全生產方面的信息。

井下無線通信系統的建立要通過有線網絡來實現的，在有線網絡的基礎上對無線網絡進行了延伸。可以在井下的不同地域設立相應的基站，將無線局域網的通信信號覆蓋到井下的相應區域，利用礦用手持終端實現網絡的接入。此系統的功能強大，可以實現群呼或組呼。井上對井下語音得以調度，井下對井上的信息反饋可以同步進行。當井下需要進行應急救援時，或者發生了緊急情況，通過無線通信系統可以迅速和井下的現場人員進行聯系。井下人員由于可以在很短的時間內收出求助信息，并通過井上人員的指揮，進行必要的應急處理或組織撤離，可以最大限度地降低人員的傷亡，井下人員的安全可以得到有效保證。在日常井下作業中，通過無線通信系統可以完成生產的調度、人員的管理、安全生產情況的反饋等，這可以更好地保證井下的安全生產。

井下高效暢通的信息通信是保證安全生產和確保人員安全的關鍵因素之一。井下通信系統的開發，要掌握電磁波在巷道中的傳播方式和傳播特點；通信方式要滿足井下的工況條件，并且對安全生產不會產生任何的影響；還要保證使用方便，適合井下人員的使用。當前，無線通信系統已經成熟，可以廣泛應用于礦山井下、地鐵線路和各類隧道中。

井下的作業空間非常狹小，并且巷道的構造比較復雜，作業環境也相對特殊， 這種情況造成了在地面上應用很成熟的通信方式和通信技術在井下無法使用。當 前一些特殊的無線傳輸技術很好地解決了井下特殊環境中的人員通信問題。現在3種技術可用于井下的無線通信。①采用足夠低的發射頻率，電波可以在巖層中進行傳播，即低頻式導引化通信方式；②利用特殊材料的導體或電纜來建立通信，可以稱為電纜通信方式；③采用足夠高的頻率，借助通道的波導效應實現信息的傳播，可以稱為UHF 頻段通信方式。

結語

通過將精確定位以及無線通信技術應用到井下安全管理當中，并結合本安智能設備以及智能安全系統的應用，實現各級管理要求與一線職工操作如影隨形、貼身不離，使管理者對職工作業過程一目了然、便于及時掌握、及時糾正操作管理偏差，規范操作管理過程，及時阻斷隱患及“三違”惡化升級通道。為井下安全管理提供更為有利的手段，有效促進井下的安全管理。該方法能夠有效地保障井下作業的順利開展，保障作業人員的安全，是一種非常有效的應用方法。

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