礦用人員定位安全管理系統(tǒng)構(gòu)建

摘要:烏蘭木倫KJJ133礦用人員安全管理系統(tǒng)包括:KGE型礦用人員定位射頻卡、KJF82型礦用人員定位分站、KGE41型礦用射頻定位器。該系統(tǒng)可以建立一個完整、靈活和實時的井下人員管理系統(tǒng)，包括井下作業(yè)工人的計劃安排、工人進(jìn)出巷道的權(quán)限管理、巷道人員分布、作業(yè)工人個人資料、車輛管理等進(jìn)行管理，來實現(xiàn)井下管理信息化，同時提高礦井開采生產(chǎn)管理和作業(yè)安全的水平。

關(guān)鍵詞:烏蘭木倫礦;KJJ133;礦用人員定位安全管理

1 引言

近年來，全國礦井事故不斷發(fā)生，如何加強(qiáng)安全生產(chǎn)，提高搜救工作效率，擺到了國家各級主管部門和領(lǐng)導(dǎo)的面前，我們在分析近期幾個礦井發(fā)生的特大事故的發(fā)現(xiàn):地面和井下人員的信息溝通不及時;地面人員難以及時動態(tài)的掌握井下人員分布及作業(yè)情況，進(jìn)行精確人員定位;一旦礦井事故發(fā)生，搶先救災(zāi)、安全救護(hù)的效率低，搜救效果差。為此，如何正確處理安全與生產(chǎn)、安全與效益的關(guān)系，如何準(zhǔn)確、實時、快速履行礦井安全監(jiān)測職能，有效進(jìn)行礦工管理，保證搶險救災(zāi)、安全救護(hù)的高效運作顯得尤為重要和急迫。如何改變目前礦井企業(yè)對井下人員落后的管理模式，如何實現(xiàn)管理的現(xiàn)代化、信息化成為所有礦井企業(yè)關(guān)心的問題。目前，隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，基于遠(yuǎn)距離無線通訊射頻識別技術(shù)的監(jiān)測分站開始的到應(yīng)用，在礦井檢測系統(tǒng)中引入井下人員檢測系統(tǒng)將是一種趨勢。神東公司烏蘭木倫煤礦率先在國內(nèi)安裝首套礦用KJJ133人員定位安全管理系統(tǒng)，這一系統(tǒng)的的安裝，將為礦井企業(yè)安全生產(chǎn)和經(jīng)營管理帶來了新的契機(jī)。神東公司烏蘭木倫煤礦安裝的礦用KJJ133人員定位安全管理系統(tǒng)有效地實現(xiàn)對井下人員的實時監(jiān)測、跟蹤，杜絕人為誤差以及各種危險情況的發(fā)生，保證、原始數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性，提高管理水平、減少經(jīng)濟(jì)損失。成為企業(yè)信息化管理的重要組成部分。

2 系統(tǒng)原理

2.1 系統(tǒng)工作原理

主要采用無線射頻識別技術(shù)和計算機(jī)通信技術(shù)，來進(jìn)行系統(tǒng)的組建。

系統(tǒng)是由計算機(jī)，數(shù)據(jù)通信接口、定位分站(配防爆直流電源)、射頻定位器、射頻卡、礦用數(shù)據(jù)傳輸電纜(電纜需配通道防雷保安器)或光纜等設(shè)備組成。

2.2 定位原理

人員攜帶的射頻卡，進(jìn)入人員定位分站覆蓋范圍，即可確定人員所處區(qū)域。分站覆蓋范圍理論值可達(dá)三個方向共750米以上。通過定位器可進(jìn)一步精確定位到±10～±50米范圍之內(nèi)。

2.3考勤原理

通過判斷人員在井上、井下分站出現(xiàn)的時間及其順序，自動實現(xiàn)考勤。

3 系統(tǒng)組成及結(jié)構(gòu)

烏蘭木倫煤礦KJ133人員定位系統(tǒng)的組成:井上集控中心設(shè)置中心控制計算機(jī)系統(tǒng)，在井下布置KJF82型礦用人員定位分站，同時在井下信號覆蓋的巷道內(nèi)布置KGE41型礦用射頻定位器，井下人員攜帶KGE39型礦用人員定位射頻卡，系統(tǒng)通過定位分站與人員定位射頻卡和射頻定位器之間的無線通訊，實現(xiàn)對被識別對象的目標(biāo)精確定位和無線尋呼，為各級領(lǐng)導(dǎo)監(jiān)督、指揮、決策提供重要依據(jù)。

3.1 中心控制計算機(jī)系統(tǒng)

中心控制計算機(jī)系統(tǒng)由中心控制計算機(jī)、數(shù)據(jù)通信接口和打印機(jī)和UPS不間斷電源等設(shè)備組成。顯示井下各區(qū)域目標(biāo)分布、特定目標(biāo)所處區(qū)域及位置信息，實現(xiàn)目標(biāo)定位、跟蹤、呼叫控制。實現(xiàn)系統(tǒng)配置、維護(hù)與管理，查看、記錄、打印系統(tǒng)運行信息。接收各監(jiān)控分站(定位分站)傳回數(shù)據(jù)，將信息顯示在計算機(jī)屏幕上，同時保存到數(shù)據(jù)庫中，以備隨時查詢、調(diào)閱、回放。

3.2 KJF82型礦用人員定位分站

KJF82型礦用人員定位分站由監(jiān)測分機(jī)(定位分站)和分站電源組成。定位分站用于讀取處在其檢測范圍內(nèi)的KGE39型礦用人員定位射頻卡上的識別信息，并向人員KGE39型礦用人員定位射頻卡發(fā)出呼叫信號。定位分站對射頻卡有效讀寫范圍單方向小于250米。KJF82型礦用人員定位分站一般安裝在礦井巷道的進(jìn)出口、交叉道口、礦井內(nèi)各個關(guān)鍵位置，也可以安裝在地面交通道口和重要檢測點。分站電源:采用KDW28型礦用隔爆兼本安不間斷電源。

3.3 KGE39型礦用人員定位射頻卡

KGE39型礦用人員定位射頻卡由井下人員隨身攜帶。使用標(biāo)準(zhǔn)定位射頻卡，可以實現(xiàn)移動目標(biāo)的定位與跟蹤。KGE39型礦用人員定位射頻卡使用2節(jié)7號電池供電，電池可更換。

3.4 KGE41型礦用射頻定位器

KGE41型礦用射頻定位器是射頻識別定位系統(tǒng)的一種輔助裝備，用于標(biāo)示KGE39型礦用人員定位射頻卡--待定位跟蹤人員的精確位置信息。KGE41型礦用射頻定位器定位精度:標(biāo)準(zhǔn)定位精度±25m。KGE41型礦用射頻定位器使用2節(jié)1號電池供電，電池可更換。

3.5 KJJ52型數(shù)據(jù)通信接口

負(fù)責(zé)通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)的收發(fā)。

4 系統(tǒng)功能

4.1 礦井人員定位、跟蹤

在礦井巷道的進(jìn)出口如平硐、主運皮帶大巷口、交叉道口、71206、71302采綜工作面、井下變電所、主運大巷皮帶機(jī)尾、連采面等位置安裝監(jiān)測定位分站。當(dāng)攜帶有射頻標(biāo)簽的人員進(jìn)入定位分站檢測范圍，定位分站可以將相關(guān)人員的身份信息讀出并傳送回控制中心。

控制中心計算機(jī)將收到的信息顯示在屏幕上，同時保存到數(shù)據(jù)庫，以備隨時查閱。結(jié)合井下電子地圖，可以顯示某個區(qū)域內(nèi)人員的數(shù)量和分布;可以顯示指定人員的移動路線;可以對指定人員進(jìn)行定位和跟蹤;可以查詢特定人員在井下的位置。可以實時顯示定位信息，也可以查詢某一歷史時刻的定位信息。

移動目標(biāo)定位、跟蹤技術(shù)，可以使地面管理人員全面、及時掌握井下及整個礦區(qū)人員的數(shù)量和分布情況。提高了管理效率，保證井下資源的合理調(diào)度和安全生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

4.2 人員無線尋呼

射頻標(biāo)簽上可以加裝高亮度報警燈，當(dāng)標(biāo)簽接收到讀卡器發(fā)出的呼叫信號后，報警燈閃爍提示相關(guān)人員。在需要緊急撤離，或?qū)ふ沂й櫲藛T時，人員無線尋呼系統(tǒng)將發(fā)揮重要作用。

可以呼叫單獨一個人員，也可以成組呼叫，可以呼叫某個區(qū)域的人員，也可以多個區(qū)域或全礦區(qū)呼叫。呼叫信息由計算機(jī)控制，通過指定的定位分站發(fā)出。呼叫信息有一般呼叫、緊急呼叫、緊急撤離呼叫等多種類型，通過報警燈的不同顏色來區(qū)別。

4.3 考勤統(tǒng)計

通過對下井工作人員的入井、升井時間，在井下各區(qū)域的停留工作時間的記錄與統(tǒng)計，為企業(yè)提供考勤管理基礎(chǔ)信息。同時提供考勤的三級管理功能:區(qū)(段/隊)的考勤統(tǒng)計;各個煤礦的考勤信息查詢:針對個人的考勤信息查詢。

4.4 安全監(jiān)測管理

跟蹤安全監(jiān)測人員(例如瓦檢員)在井下的監(jiān)測瓦斯經(jīng)過的路徑，記錄他們?nèi)刖⑸畷r間，在各區(qū)域及各監(jiān)測點的停留時間，從而保證安全監(jiān)測工作的嚴(yán)格執(zhí)行，同時安監(jiān)局領(lǐng)導(dǎo)可以通過公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)實時查詢瓦檢員的位置。

對于瓦檢員安檢員監(jiān)測的重點部位例如71206、71302綜采工作面，三個連采面、一個綜掘面、水泵房，變電所，主運皮帶機(jī)頭、機(jī)尾等位置都布置有監(jiān)測分站，并且配合定位器的使用可以精確定位、實時跟蹤。

4.5 系統(tǒng)運行管理

實時監(jiān)測并記錄系統(tǒng)通訊及系統(tǒng)設(shè)備的工作狀況，對系統(tǒng)異常做出告警，提示維護(hù)人員盡快使系統(tǒng)恢復(fù)正常。對需要定期或不定期維護(hù)的設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理，對定位器及射頻標(biāo)簽電量進(jìn)行低限監(jiān)測，提示維護(hù)人員及時對系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)。

4.6 歷史數(shù)據(jù)的記錄與查詢

系統(tǒng)可對上述礦井目標(biāo)定位跟蹤、人員尋呼、考勤統(tǒng)計、安全監(jiān)測管理、系統(tǒng)運行管理等信息長期保存，并可方便查詢、回放歷史記錄。

4.7 網(wǎng)絡(luò)化與信息共享

通過網(wǎng)絡(luò)化可實現(xiàn)礦井目標(biāo)定位安全管理信息的充分共享，為礦井各部門及上級各層領(lǐng)導(dǎo)及時提供實時監(jiān)測信息與歷史信息，為他們監(jiān)督指揮決策提供重要依據(jù)。

5 系統(tǒng)技術(shù)特點

5.1 系統(tǒng)的漏卡率低，約為106分之一。經(jīng)過近十萬卡次的漏卡專項性能測試，未出現(xiàn)漏卡現(xiàn)象，已經(jīng)穩(wěn)定運行9個多月

5.2 覆蓋范圍大，單臺分站信號的覆蓋長度可達(dá)250-750米 ，且不受巷道拐彎、起伏影響，可以沿巷道敷設(shè)

5.3 定位精度高，可以實現(xiàn)連采、綜采面的精確定位、跟蹤，定位精度為±10-±50米，神東根據(jù)實際需求，將定位精度確定為±25米

5.4 可靠性、容錯性強(qiáng)，容量大，單臺讀卡分站同時采集定位卡不低于250張，識別速度不低于80km/h

5.5 較一般考勤定位系統(tǒng)增加尋呼、呼救功能，緊急情況下，迅速發(fā)送危險報警信號，提高救援的及時性

6 總結(jié)

將射頻卡識別技術(shù)應(yīng)用于礦井井下人員管理系統(tǒng)，是通過建立一個完整、靈活和實時的井下人員管理系統(tǒng)，包括井下作業(yè)工人的計劃安排、工人進(jìn)出巷道的權(quán)限管理、巷道人員分布、作業(yè)工人個人資料、車輛管理、安全物資流動等進(jìn)行管理，來實現(xiàn)井下管理信息化，同時提高礦井開采生產(chǎn)管理和作業(yè)安全的水平。這種智能化監(jiān)控系統(tǒng)是以礦井安全生產(chǎn)為基礎(chǔ)，射頻識別模塊為主要設(shè)備，有線通訊網(wǎng)絡(luò)為紐帶，監(jiān)管中心的PC為中樞的新型職能化計算機(jī)管理系統(tǒng)，綜合運用了多種通訊技術(shù)，突破了傳統(tǒng)礦井安全管理模式，是礦井安全生產(chǎn)系統(tǒng)的新趨勢。