人員定位系統(tǒng)在錢營孜煤礦的優(yōu)化與應(yīng)用

□文/劉德峰

（皖北煤電集團公司錢營孜煤礦調(diào)度指揮中心 安徽·宿州）

近年來，我國安全生產(chǎn)形勢逐步好轉(zhuǎn)，但重特大事故時有發(fā)生，普遍認(rèn)為管理上與安全投入都存在著不足，皖北煤電集團公司錢營孜煤礦是一個300萬噸級的現(xiàn)代化大型礦井，一直致力于安全生產(chǎn)實現(xiàn)根本性好轉(zhuǎn)，從實現(xiàn)管理的現(xiàn)代化、信息化入手，建立以災(zāi)害預(yù)防、事故救助、電子信息化管理為目標(biāo)的智能化系統(tǒng)，于2009年開始引入了北京富力通能源軟件技術(shù)有限公司的KJ139（A）井下人員考勤定位系統(tǒng)。

新系統(tǒng)對煤礦入境人員進(jìn)行實時跟蹤監(jiān)測和定位，隨時清楚掌握每個人在井下的位置及活動軌跡。如果發(fā)生災(zāi)變，還可立即從監(jiān)控主機上查詢事故現(xiàn)場的人員位置分布情況、被困人員數(shù)量、遇險人員撤退線路等信息，為事故搶險提供科學(xué)依據(jù)。同時，也可利用系統(tǒng)的考勤管理功能，對下井人員進(jìn)行考勤管理。2010年以來，錢營孜礦累計投入300余萬元。在確保投入的科學(xué)、合理和高效的前提下，對人員定位系統(tǒng)不斷進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)，來實現(xiàn)煤礦生產(chǎn)的健康、穩(wěn)定發(fā)展。

一、系統(tǒng)設(shè)備

1、監(jiān)控主機；2、KJ139-J礦用信息傳輸接口；3、KJ139-F隔爆兼本安型讀卡分站 ；4、KJ139-D 礦 用 本 安 讀 卡 器 ；5、KJ139-K識別卡；6、井口考勤顯示部分。

監(jiān)控主機與井下所有定位分站聯(lián)接，與地面局域網(wǎng)聯(lián)接，用于采集數(shù)據(jù)，刷新定位信息數(shù)據(jù)；礦用信息傳輸接口完成通訊信號的轉(zhuǎn)換和本安與非本安運行環(huán)境的隔離傳輸；分站主要完成采集讀卡器讀到的信息并將其傳輸?shù)降孛?；讀卡器與分站相連，負(fù)責(zé)讀取人員攜帶的識別卡上的信息，反饋到分站；識別卡為下井人員隨身攜帶；井口采用雙基色LED顯示屏，實時顯示入井考勤信息和井下人員工況。

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理

應(yīng)用最先進(jìn)的射頻識別與無線監(jiān)控、計算機網(wǎng)絡(luò)、總線通訊、數(shù)據(jù)庫等技術(shù)。系統(tǒng)采用主從工作方式，由中心站計算機通過數(shù)據(jù)接口接到井下各個分站，系統(tǒng)現(xiàn)場設(shè)備層傳輸網(wǎng)絡(luò)采用CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，傳輸層采用錢營孜礦井工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)傳輸。

錢營孜煤礦在井上調(diào)度指揮中心設(shè)置中心工作站，在井下相關(guān)位置布置KJ139-F礦用人員定位分站，在人員經(jīng)過的重要場所布設(shè)KJ139-D礦用人員定位讀卡器。人員定位KJ139-F分站通過環(huán)網(wǎng)交換機和地面中心控制計算機連接，KJ139-D讀卡器和KJ139-F分站用4芯通信電纜連接，入井人員、車輛或設(shè)備通過攜帶KJ139-K礦用識別卡。當(dāng)攜卡人或安裝有識別卡的移動物體進(jìn)入分站信號輻射區(qū)范圍內(nèi)時，識別卡主動發(fā)射卡號給射頻收發(fā)器，并由射頻收發(fā)器在分站巡檢時上傳給分站。數(shù)據(jù)記錄在分站存儲器內(nèi)，分站再將進(jìn)行初步分析存儲。若干個定位分站將各處采集來的人員流動信息通過通訊電纜或其他通訊方式回傳到地面調(diào)制解調(diào)器，并將解調(diào)信號送入中心站計算機數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)軟件經(jīng)過處理，將進(jìn)出礦井的人名、時間等信息顯示到計算機顯示屏，同時將系統(tǒng)定位數(shù)據(jù)顯示到計算機屏幕、大屏顯示系統(tǒng)，并可根據(jù)需要統(tǒng)計打印報表。為生產(chǎn)調(diào)度指揮、安全監(jiān)測、人員考勤、緊急情況處理以及其他安全工作提供了科學(xué)的理論依據(jù)。（圖1）

三、系統(tǒng)主要功能

動態(tài)目標(biāo)的實時定位跟蹤查詢；歷史數(shù)據(jù)的查詢和報表打??；考勤功能：可以自動統(tǒng)計下井人員的上下井時間，有效防止早升現(xiàn)象；可以實時反映井下人員的流動路線、地點，救護(hù)功能；門禁功能；軟件系統(tǒng)可采用B/S及C/S模式，權(quán)限分級管理，在軟件里設(shè)置用戶權(quán)限，系統(tǒng)管理員可隨時添加/刪除用戶，分配權(quán)限，不同權(quán)限的用戶所允許使用的功能不同。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1、人員信息實時查詢。實時分析處理并在計算機屏幕上實時顯示當(dāng)前礦井下各巷道人員分布情況等。查詢子系統(tǒng)功能包括查詢當(dāng)前井下人員的分布情況和數(shù)量，查詢?nèi)我蝗刖藛T當(dāng)前井下位置，查詢?nèi)我恢付ǚ终靖浇娜藛T情況，并進(jìn)行實時跟蹤顯示。（圖2）

2、人員考勤。包含工時統(tǒng)計，班次統(tǒng)計等。

3、人員活動軌跡管理模塊。主要是針對人員在井下活動軌跡的紀(jì)錄，實現(xiàn)對井下人員活動路線、滯留時間及目前所處位置的管理。

4、個人編碼器管理模塊。包括全體員工數(shù)據(jù)管理、員工資料管理、員工信息。

5、系統(tǒng)維護(hù)模塊。主要是完成對整個管理系統(tǒng)進(jìn)行初始化操作和對各種與系統(tǒng)相關(guān)的重要數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)的功能。此模塊只能由本系統(tǒng)的超級用戶來完成。維護(hù)項目包括：基本信息維護(hù)、操作人員維護(hù)、巷道各基站維護(hù)、數(shù)據(jù)庫維護(hù)等。

四、系統(tǒng)主要特點

1、能準(zhǔn)確地反映井下人員數(shù)量。能作為考勤的參考依據(jù)，將井下人員信息及出入井信息顯示在井口LED大屏上，供出入井人員準(zhǔn)確掌握自己的出入井信息。

2、系統(tǒng)漏讀率低。能夠精確定位，具備求救、救災(zāi)報警功能。

3、門禁報警功能。在下井人員誤入盲巷等一些重要峒室時，系統(tǒng)發(fā)出報警聲音提示有人員進(jìn)入。

4、定位更精確。通過給不同的讀卡器標(biāo)上序號，使人員流動的情況更加直觀地表現(xiàn)出來，能夠更加有效地跟蹤、定位，更加有效地反映人員的活動情況。

5、緊急呼叫。井下對井上求救呼叫；對于井下出現(xiàn)的緊急情況，井下的礦工可以向井上調(diào)度指揮中心發(fā)出呼救信號，調(diào)度指揮中心可以根據(jù)情況的緊急程度，判斷是否需要對其救援或通知井下人員撤離。

6、電源檢測。當(dāng)定位卡電量不足時，系統(tǒng)可自動檢測，提醒系統(tǒng)維護(hù)人員更換定位卡電池，標(biāo)識卡內(nèi)的可更換高能電池容量一次壽命可使用半年以上；交流電源停電或直流電源供電故障時有報警顯示。

五、系統(tǒng)改進(jìn)與優(yōu)化

錢營孜煤礦人員定位系統(tǒng)自2009年初安裝以來，運行穩(wěn)定，為安全生產(chǎn)提供了大量數(shù)據(jù)依據(jù)，也為下井人員的考勤做出了一定貢獻(xiàn)。但是，自系統(tǒng)運行以來，也發(fā)現(xiàn)了一些不足：

1、識別卡易發(fā)生故障，影響個別員工正常定位及考勤；識別卡電池欠電現(xiàn)象比較嚴(yán)重，目前電池壽命為6個月，針對錢營孜煤礦2，000多張卡，平均每天有10張卡會欠電，增加了維護(hù)量。

2、井口考勤刷卡反應(yīng)遲緩，讀卡不靈敏。井口考勤計算機系統(tǒng)運行緩慢，且和人員定位主機數(shù)據(jù)庫連接時斷時續(xù)，人員信息不能及時刷新，從而只聽見刷卡機響，不見LED顯示；經(jīng)過對網(wǎng)閘的系統(tǒng)監(jiān)測日志及資源占用率分析，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)閘外網(wǎng)側(cè)CPU占用率太高，經(jīng)過和聯(lián)想網(wǎng)御技術(shù)人員溝通，判定為蠕蟲類病毒攻擊所致。這個問題會影響井口考勤計算機和人員定位主機數(shù)據(jù)的同步速度。

3、人員定位主機數(shù)據(jù)庫文件較大，影響到系統(tǒng)運行速度。

4、個別工作面人員定位系統(tǒng)覆蓋率低。

5、當(dāng)前井下人員實時顯示延時，經(jīng)過對巡檢平臺巡檢日志分析，人員定位地面15com線程的1號分站數(shù)據(jù)上傳延時20分鐘左右，從而造成人員定位系統(tǒng)當(dāng)前井下人員實時顯示延時。

圖2 井下人數(shù)實時分布

針對以上問題，錢營孜礦進(jìn)行了以下改進(jìn)與優(yōu)化：

1、識別卡管理問題。目前識別卡管理做到了發(fā)現(xiàn)問題當(dāng)天解決，最大化地保證員工的正?？记诩熬聹?zhǔn)確定位，但目前對識別卡的巡檢力度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，發(fā)現(xiàn)問題的力度不夠。應(yīng)通過以下途徑來解決：①礦燈房增加人員加大對識別卡的檢測力度；②員工定期檢查自己所佩戴的識別卡，發(fā)現(xiàn)指示燈部正常閃爍要及時到礦燈房登記，以便及時得到維修；③對于損毀識別卡，富力通公司會將長期滿足對識別卡維護(hù)與更新。

2、升級井口考勤計算機系統(tǒng)、修補漏洞，查殺病毒；提高井口考勤顯示系統(tǒng)運行速度。

3、人員定位主機使用的工控機換成服務(wù)器，以保證更高效的采集、處理數(shù)據(jù)；清理人員定位主、備機數(shù)據(jù)庫過期文件，收縮數(shù)據(jù)庫，升級系統(tǒng)巡檢平臺軟件，做好系統(tǒng)雙機熱備，使系統(tǒng)更穩(wěn)健地運行。

4、按輕重緩急合理分配、安裝設(shè)備，實現(xiàn)人員定位系統(tǒng)井下全覆蓋，保證入井人員精確定位。另外，對原有的讀卡器位置進(jìn)行合理的移動，使其能更好地對重點區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控。

5、對于使用單位反映的井口檢卡遲緩、檢卡距離短問題，我們已采取部分技術(shù)改進(jìn)措施。在現(xiàn)有系統(tǒng)硬件設(shè)備的基礎(chǔ)上通過以下幾步措施：①對井口分站程序進(jìn)行升級，優(yōu)化KJ139系統(tǒng)的總線負(fù)載效率，提高系統(tǒng)巡檢的有效傳輸速率；②專設(shè)井口檢卡有源讀卡器，有源讀卡器直接與井口檢卡控制主機進(jìn)行連接，連接速率由4.8K提高到19.2K，可有效讀卡不小于900張不堆卡；③井口檢卡主機與KJ139主機連接用于實時同步基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，便于準(zhǔn)確顯示人員信息；④將井口兩臺分站通訊板更換為大容量具有無效數(shù)據(jù)（重復(fù)數(shù)據(jù)）清除功能的新通訊板，將副井上口的讀卡器從3臺改為2臺，燈房的讀卡器從2臺改為1臺。這樣做可以減少無效數(shù)據(jù)的上傳量，減小系統(tǒng)解析、存儲、發(fā)布人員信息的壓力，提高系統(tǒng)運行速度。

六、人員定位系統(tǒng)發(fā)展趨勢

1、無源識別卡。只能實現(xiàn)考勤，不能雙向互動的實現(xiàn)井下人員實時管理。

2、有源識別卡?？梢詫崿F(xiàn)井下人員緊急呼救，以及地面呼救井下人員。無源卡則不能完成這個功能。

3、由于避災(zāi)救援和緊急呼救的需要，目前定位系統(tǒng)正在向有源識別卡方向發(fā)展。新一代識別卡除了可以實現(xiàn)井下地面相互呼救之外，還可以實現(xiàn)任何兩個人可以把識別卡當(dāng)作手機在井下實時通話。這也是人員定位系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

七、應(yīng)用效果評價

隨著工作面不斷地回采與更替，人員定位系統(tǒng)也在不斷地改進(jìn)與優(yōu)化，總體來說，錢營孜人員定位系統(tǒng)極大地方便了地面管理人員對井下的實時監(jiān)控，與其他煤礦系統(tǒng)相配合，為事故的預(yù)防與災(zāi)后處理提供客觀的事實依據(jù)，為井下考勤制度提供有力的數(shù)據(jù)，為煤礦的安全生產(chǎn)和日常管理以及事故急救帶來了新的契機。

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