井下人員定位系統(tǒng)在煤礦安全生產(chǎn)中的應(yīng)用

摘要：在新形勢下為了更好地處理煤礦井下的安全與生產(chǎn)、安全與效益的關(guān)系，提高煤礦企業(yè)搶險救災(zāi)的能力，保證搶險救災(zāi)、安全救護(hù)的高效運作，鳳凰山礦引入了人員跟蹤定位及考勤管理系統(tǒng)來解決鳳凰山礦安全生產(chǎn)中的實際問題。文章主要介紹了該系統(tǒng)的應(yīng)用原理和主要功能模塊。

關(guān)鍵詞：井下人員；定位系統(tǒng)；煤礦安全

中圖分類號：TD672文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-2374（2012）10-0149-03

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，信息化系統(tǒng)已在煤礦企業(yè)中應(yīng)用和發(fā)展。在新形勢下為了更好地處理煤礦井下的安全與生產(chǎn)、安全與效益的關(guān)系，提高煤礦企業(yè)搶險救災(zāi)的能力，保證搶險救災(zāi)、安全救護(hù)的高效運作，同時為了改變鳳凰山礦對井下人員相對滯后的管理模式，實現(xiàn)管理的現(xiàn)代化、信息化，鳳凰山礦引入了人員跟蹤定位及考勤管理系統(tǒng)來解決鳳凰山礦生產(chǎn)管理的實際問題，避免事故的發(fā)生，從源頭上杜絕安全隱患。

鳳凰山礦人員定位系統(tǒng)型號為KJ251A，該系統(tǒng)由地面中心站、傳輸接口，井下分站、讀卡器和個人標(biāo)識卡組成，系統(tǒng)采用無線射頻識別技術(shù)（RFID），全雙工通信方式，工作頻率為2.4GHZ，分站和員工標(biāo)識卡為非接觸式無線通訊，人工不需任何操作，只要經(jīng)過分站所在巷道即可被讀取數(shù)據(jù)，讀卡器信號覆蓋范圍為10～50米（可調(diào)），能夠覆蓋井下巷道的全斷面。主機(jī)和分站通信最大距離為20公里，每臺分站可帶8個讀卡器。

該系統(tǒng)主要有井下人員定位、入井員工的實時統(tǒng)計、下井工數(shù)考勤、入井時間考核、報表查詢等功能。礦井入井人數(shù)、礦領(lǐng)導(dǎo)帶班等信息同步顯示在井口大屏和調(diào)度樓大屏幕，同時聯(lián)網(wǎng)傳輸至礦調(diào)度臺、井口信息室以及集團(tuán)公司。

一、井下人員定位系統(tǒng)原理

1．系統(tǒng)原理（軟、硬件部分）：

（1）硬件部分工作原理：人員定位分站上接有一種動態(tài)目標(biāo)識別器，該識別器能產(chǎn)生低頻編碼電磁波信號，電磁波信號就能激活一定區(qū)域內(nèi)的標(biāo)識卡。電磁波信號所激活的標(biāo)識卡能夠輸出加密高頻載波信號，該系統(tǒng)中接有人員信息采集處理板，它能接收到高頻載波信號并進(jìn)行數(shù)據(jù)解密校驗確認(rèn)，然后再由分站嵌入式軟件處理后存儲于一個叫分站存儲空間的儀器中，接著同時發(fā)送確認(rèn)信號關(guān)閉標(biāo)識卡。然后該系統(tǒng)會將采集到的下井人員信息顯示在漢字液晶顯示屏上，并驅(qū)動主板語音部件進(jìn)行聲音提示。最后一并將采集的人員信息送入到通訊緩沖區(qū)，等待進(jìn)行通訊。

（2）軟件部分工作原理：井下人員定位系統(tǒng)軟件主要是三層架構(gòu)。它們分別進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集與分析、存儲、應(yīng)用，這三部分相對獨立又有機(jī)融合，進(jìn)而使某部分進(jìn)行更改不會影響其它部分的功能，使得該系統(tǒng)從安裝到發(fā)布，再到使用，進(jìn)而升級都變得既簡單又容易。軟件部分所采用的技術(shù)：Windows平臺的VC++/C#語言以及Web開發(fā)相關(guān)的一些諸如ActiveX、ASP、Jscript、Vbscript、XML、SVG、VML、WML、.NET等技術(shù)。運用了特定的算法有效的解決了無閃爍局部刷新，智能合班，中斷歸并，SVG在線動態(tài)生成等技術(shù)難題。

2．井下人員定位系統(tǒng)的組成：KJ251A型人員跟蹤定位系統(tǒng)主要由地面計算機(jī)、系統(tǒng)軟件、信息傳輸平臺、人員定位分站、動態(tài)識別器、人員標(biāo)識卡和傳導(dǎo)線路等組成。

監(jiān)控中心站主要負(fù)責(zé)全部系統(tǒng)設(shè)備及人員檢測數(shù)據(jù)的收集、分站實時數(shù)據(jù)傳輸、統(tǒng)計數(shù)據(jù)并進(jìn)行存儲、各點屏幕的顯示、人員查詢和打印、畫面的編輯、網(wǎng)絡(luò)通訊等任務(wù)。

系統(tǒng)軟件主要完成的功能有：人員信息編碼收集→辯別→加工數(shù)據(jù)→顯示→存儲→查詢和報表打印等。

傳輸平臺所采用的材料是RS485/DPSK/光纖。

人員定位分站的功能是它通過與動態(tài)目標(biāo)識別器的有線傳輸，實時獲取人員編碼信息，負(fù)責(zé)與監(jiān)控主機(jī)聯(lián)系。

動態(tài)目標(biāo)識別器的主要功能是接收標(biāo)識卡發(fā)出的編碼信號。

人員標(biāo)識卡是唯一和人聯(lián)系的人員編碼信息，當(dāng)標(biāo)識卡被無線信號激活后，會將編碼數(shù)據(jù)發(fā)送給動態(tài)目標(biāo)識別器。人員標(biāo)識卡有礦燈式、礦帽式、腰卡、胸卡等方式。

二、井下人員定位系統(tǒng)的主要功能和特點

1．該系統(tǒng)可實時跟蹤監(jiān)測井下人員，并能自動顯示其位置。

2．該系統(tǒng)能對當(dāng)前及某時間段下井人員數(shù)量、運行軌跡、軌跡再現(xiàn)及分布情況等進(jìn)行跟蹤查詢和打印。

3．標(biāo)識卡是嵌入一種微處理器，在一種叫嵌入式軟件的控制下，實現(xiàn)睡眠、叫醒、編碼、解碼、通信及信息碰撞處理等功能。

4．標(biāo)識卡超低能耗設(shè)計，并采用間歇式工作方式，可使用3年以上。

5．該系統(tǒng)能實現(xiàn)跟蹤不同范圍內(nèi)的人員，可識別距離為0～50米。

6．系統(tǒng)能夠跟蹤靜態(tài)的或以≤50km/h的速度移動的目標(biāo)物。

7．無論以什么方式進(jìn)入工作區(qū)域的人員，只要在人員進(jìn)入監(jiān)測區(qū)域后，系統(tǒng)就能自動對人員進(jìn)行定位并考勤。

8．該系統(tǒng)的識別區(qū)域沒有方向性，也無盲區(qū)，更對人體無任何傷害。

9．目標(biāo)識別器和標(biāo)識卡都有完全相對獨立的發(fā)射裝置與接收部件，其核心技術(shù)也是由嵌入式微處理器和嵌入式軟件共同來完成的。

10．井下的跟蹤定位分站如果與地面所設(shè)的中心站失去聯(lián)系，井下分站仍能正常工作，并能自動存儲人員監(jiān)測數(shù)據(jù)。當(dāng)兩個設(shè)備的通訊恢復(fù)正常后，監(jiān)控主機(jī)可提取數(shù)據(jù)自動完成數(shù)據(jù)修復(fù)。

11．該系統(tǒng)具有報警功能，它可以對下井人員的出入時間及地點進(jìn)行限制，如果人員下井超過授權(quán)時間或人員進(jìn)入未經(jīng)授權(quán)的地點，該報警設(shè)備都會發(fā)出報警信號，以便通知下井人員迅速做出反應(yīng)，采取相對安全的防范措施來自救。

12．井下一旦出現(xiàn)的突發(fā)事故，地面的監(jiān)控分站能在第一時間發(fā)現(xiàn)被困人員的基本情況，為開展事故救助提供可靠的信息。

三、系統(tǒng)功能模塊說明

軟件共分為十大功能模塊，具體功能如下：

1．圖形顯示功能能提供豐富的表示方式。根據(jù)圖形的顯示可以知道礦井巷道分布，各巷道的人員分布，人員的滯留時間。

2．人員跟蹤功能是該系統(tǒng)的核心功能，本功能可以及時時監(jiān)測到指定人員在井下的準(zhǔn)確位置，并能體現(xiàn)當(dāng)天上班途經(jīng)的地點和時間，以及在各位置的停留時間，并能在巷道分布圖上形象直觀的回放其報有的運行軌跡。

3．查詢統(tǒng)計功能：此模塊主要包括井下員工查詢、員工分布查詢、井下人數(shù)統(tǒng)計、區(qū)域人數(shù)統(tǒng)計、未到達(dá)區(qū)域查詢、超時員工查詢、上下井人數(shù)查詢、分站信息查詢、分站異常查詢、員工異常

查詢。

4．考勤管理功能：此模塊主要包括部門考勤查詢、員工考勤查詢、干部考勤查詢、對比考勤查詢、員工個人下井統(tǒng)計、休假員工查詢、部門月考勤查詢、干部月考勤查詢、全礦日考勤統(tǒng)計、中斷考勤歸并、部門工時統(tǒng)計、員工工時管理、考勤

轉(zhuǎn)移。

5．員工管理功能：因為運用該系統(tǒng)就是為了更好地保障員工的人身安全，所以我們就加入“員工管理”這塊功能。運用該功能可以方便的使用原來已有的人力資源管理數(shù)據(jù)，也可以對人員進(jìn)行自建人員信息數(shù)據(jù)庫。在獨立性與兼容性方面做了最大程度上的無縫融合。

6．井下人員定位系統(tǒng)功能：此模塊主要包括修改密碼、系統(tǒng)設(shè)置、操作日志管理、示意圖選擇、作圖、最大化示意圖、注銷登錄等功能。

四、今后的發(fā)展方向

隨著科技的不斷發(fā)展，我相信我們的定位系統(tǒng)還會有更好、更大的提升空間，我們將不斷完善系統(tǒng)，讓廣大員工在井下的工作環(huán)境更加優(yōu)越，讓廣大員工的避災(zāi)能力和意識進(jìn)一步得到提高，讓我們的企業(yè)朝著更加安全、穩(wěn)定的方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]KJ251A型定位系統(tǒng)使用說明書[S]．

作者簡介：王靈芝（1970-），山西晉城煤業(yè)集團(tuán)鳳凰山礦安全監(jiān)察部電氣工程師。

（責(zé)任編輯：文森）