煤礦井下定位系統(tǒng)分析

摘要：隨著煤礦安全越來越受到關(guān)注，煤礦企業(yè)在加強(qiáng)自身管理的同時，還在積極采用自動化設(shè)備用以輔助煤礦的安全生產(chǎn).人員定位系統(tǒng)在此時應(yīng)運(yùn)而生，該系統(tǒng)在煤礦考勤，輔助安全生產(chǎn)，定位井下人員位置等方面有著重要作用。

關(guān)鍵詞：煤礦 定位 安全

中圖分類號：TP36 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X(2012)02(b)-0036-02

1引言

煤礦井下生產(chǎn)過程復(fù)雜，環(huán)境惡劣，自然災(zāi)害多，嚴(yán)重影響生產(chǎn)和人身安全。下井工人作業(yè)強(qiáng)度大，工作壓力重，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(shí)時、快速履行煤礦安全監(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(yùn)作顯得尤為重要和緊迫。面對新形勢、新機(jī)遇和新挑戰(zhàn)，國家各級主管部門的領(lǐng)導(dǎo)對安壘生產(chǎn)工作提出了很高的要求和期望。同時如何改變目前煤礦企業(yè)對井下人員落后的管理模式，如何實(shí)現(xiàn)管理的現(xiàn)代化、信息化也成為所有煤礦企業(yè)關(guān)心的問題。我們認(rèn)為，建立以災(zāi)害預(yù)防、事故救助、電子信息化管理為主要目標(biāo)的信息化和智能化建設(shè)能夠很好的解決上述問題。

煤礦井下人員定位系統(tǒng)的實(shí)施，對安全生產(chǎn)、調(diào)度指揮、科學(xué)決策提供了直觀、可靠的手段。

2系統(tǒng)配置

根據(jù)煤礦的實(shí)際情況和要求井下人員定位系統(tǒng)在井下、地面共計安裝信息采集基站。其中井上基站為考勤管理分站。井下基站分布在備大巷重要入出口、采區(qū)的順槽、皮巷、硐室等處。

井下作業(yè)人員管理定位系統(tǒng)已接入全礦網(wǎng)絡(luò)，終端采用BS結(jié)構(gòu)，用WEB網(wǎng)頁的形式可便捷的進(jìn)行瀏覽查詢，而且不受網(wǎng)絡(luò)終端的限制，在任何一個礦領(lǐng)導(dǎo)辦公室的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上，通過網(wǎng)頁瀏覽來控制選擇查看全部井下作業(yè)人員信息，有利于各部門、礦領(lǐng)導(dǎo)及時了解下井作業(yè)人員的分布狀況。

該系統(tǒng)可用于跟蹤煤礦井下任意一個或多個人員的移動軌跡，將這個(些)目標(biāo)的移動信息實(shí)時的顯示在二維場景中，并且記錄這個(些)目標(biāo)的移動時間軌跡等信息，用于目標(biāo)信息的查詢。系統(tǒng)根據(jù)井下基站進(jìn)行人員實(shí)時位置數(shù)據(jù)獲取，確定人員行走的時間、位置，以確定人員行走軌跡。

可通過人員管理面板，對登記過的煤礦下井員工的信息進(jìn)行瀏覽與搜索功能。可以通過人員的各種登記信息區(qū)別人員的身份。

可通過分站查詢功能，對礦井布置分站的所有分站人員信息進(jìn)行瀏覽與查詢功能。并查看人員具體信息。

礦用井下人員定位管理系統(tǒng)能夠及時、準(zhǔn)確的將井下各個區(qū)域人員及設(shè)備的動態(tài)情況反映到地面計算機(jī)系統(tǒng)，使管理人員能夠隨時掌握井下人員、設(shè)備的分布狀況和每個礦工的運(yùn)動軌跡，以便于進(jìn)行更加合理的調(diào)度管理。當(dāng)事故發(fā)生時，救援人員也可根據(jù)礦用人員管理系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)、圖形，迅速了解有關(guān)人員的位置情況，及時采取相應(yīng)的救援措施，提高應(yīng)急救援工作的效率。

所以系統(tǒng)的日常維護(hù)，保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行顯得尤為重要。

3系統(tǒng)介紹

該系統(tǒng)以定位煤礦下井人員軌跡為主要目標(biāo)，將人員的移動信息實(shí)時的顯示在二維場景中，并且記錄定位目標(biāo)的移動時間軌跡等信息，用于下井人員信息的查詢。系統(tǒng)根據(jù)井下定位分站進(jìn)行人員實(shí)時位置數(shù)據(jù)獲取，確定人員行走的時間、位置，以確定人員行走軌跡，生成可供查詢的歷史路徑。為煤礦井下安全管理提供保障。為此所安裝分站數(shù)應(yīng)涵蓋井下各個重要區(qū)域，實(shí)現(xiàn)了井下去全方位的定位功能。同時井口建設(shè)安裝全彩大屏，用于井上下人員信息顯示，及視頻，通報的播出。

系統(tǒng)安裝完畢后，井下完成了對主要區(qū)域的控制分站，普通分站的安裝，及配套的光纜，電源線，信號線鋪設(shè)，熔接工作，安裝的定位分站采用分區(qū)定位，在人員出入的地面井口和井底處安裝分站將地面與井下分開，區(qū)分上下井，井下采區(qū)和掘進(jìn)面作為主要區(qū)域，固定崗位作為次要，其它大巷作為一般區(qū)域進(jìn)行定位。井下重要區(qū)域水平中央配電室、皮帶機(jī)頭機(jī)尾、溜子道、絞車房、水泵房、變電所等區(qū)域，可實(shí)時準(zhǔn)確確定每個區(qū)域的人數(shù)。數(shù)據(jù)傳輸采用主干光纖傳輸、分支CAN總線連接分站，地面機(jī)房放置二臺服務(wù)器熱備份冗余。

4系統(tǒng)運(yùn)行效果

該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了定位煤礦人員移動目標(biāo)，將這個目標(biāo)的移動信息實(shí)時的顯示在二維場景中，并且記錄定位目標(biāo)的移動時間軌跡等信息，用于目標(biāo)信息的查詢。系統(tǒng)根據(jù)井下定位分站進(jìn)行人員實(shí)時位置數(shù)據(jù)獲取，確定人員行走的時間、位置，以確定人員行走軌跡，生成可供查詢的歷史路徑。對井下重點(diǎn)部位實(shí)現(xiàn)了人員信息的實(shí)時查詢，歷史查詢，軌跡查詢，打印數(shù)據(jù)，實(shí)時報警等功能。滿足了對定位的各種需求，為煤礦的井下安壘管理提供了保障。

5為煤礦安全所帶來的效益及應(yīng)用

該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)人員的實(shí)時定位，并記錄下井人員行動軌跡，為煤礦的安全管理節(jié)省人力資源，從而采用信息化管理方式。在出現(xiàn)事故時能起到重要作用，在最短時間內(nèi)找到事故地點(diǎn)及人員。因此有相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，此項(xiàng)節(jié)約的成本隨著使用的時間相當(dāng)可觀。井下環(huán)網(wǎng)的放線完成使得井下各自動化系統(tǒng)可以并入環(huán)網(wǎng)，減少了網(wǎng)絡(luò)上的重復(fù)建設(shè)，節(jié)省成本。此外，該系統(tǒng)可替代考勤系統(tǒng)，當(dāng)現(xiàn)有考勤系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可以以此系統(tǒng)替為考勤系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)考勤功能，單此項(xiàng)又節(jié)約部分成本。

同時人員定位系統(tǒng)有較強(qiáng)的安全管理功能，可以有效解決煤礦井下安全管理中存在的諸多難題，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

(1)對工作面工作人員進(jìn)行超時查詢

該系統(tǒng)能及時發(fā)現(xiàn)超時作業(yè)人員，一旦超過規(guī)定時間，系統(tǒng)會自動報警，并顯示該人員信息及所在位置，避免了井下人員疲勞工作，排出安全隱患。

(2)安檢人員，瓦斯檢查工，巡回檢查管理

對特殊人員，特殊工種能實(shí)現(xiàn)對其軌跡查詢，查看當(dāng)班人員是否按工作要求進(jìn)行巡檢，確保工作的有效性。

(3)安全調(diào)度，救援呼叫管理

當(dāng)個人或群體遇到緊急情況時，能發(fā)出求救信號，調(diào)度室能及時發(fā)現(xiàn)報警信號，并第一時間開展安全調(diào)度工作。

(4)禁區(qū)報警

當(dāng)限制區(qū)域有人員活動時，系統(tǒng)會第一時間報警，有助于煤礦領(lǐng)導(dǎo)層做出正確判斷，對限制區(qū)域人員進(jìn)行管理。

(5)突發(fā)事故緊急救援管理

在出現(xiàn)事故時能起到重要作用，在最短時間內(nèi)找到事故地點(diǎn)及人員。

由此可以看出，該系統(tǒng)的完成為我礦均安壘生產(chǎn)提供了保障，實(shí)現(xiàn)了定位井下人員，記錄下井人員行動軌跡的主要作用，同時給我礦帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，并起到了輔助我礦考勤系統(tǒng)的功能。

6存在問題及解決方案

目前井下人員的跟蹤，基本上采用的是RFID。這種方法是在礦井井口處，或其它井下一些關(guān)鍵通道口，使用射頻卡(RFID)讀取的方法對下井人員進(jìn)行記錄跟蹤的方法。這種方法存在如下幾個問題：

(1)標(biāo)識卡有效工作時間短

從煤礦人員定位發(fā)展情況看，有源標(biāo)識卡取代無源標(biāo)識卡已經(jīng)是不爭的事實(shí)，所以識別卡的電量問題是影響信號發(fā)送與接收的關(guān)鍵問題，電量低勢必影晌分站的讀卡效果，所以為解決標(biāo)識卡的供電問題，應(yīng)研究燈卡合一的標(biāo)識卡，嚴(yán)格地講這樣做可能要破壞礦燈的防爆性能的。因此，開發(fā)低功耗、高效率的標(biāo)識卡技術(shù)是當(dāng)前人員定位系統(tǒng)發(fā)展中需要解決的一個問題。

(2)在高速條件下定位人員漏檢率較高

射頻卡這種系統(tǒng)讀卡速度十分有限，不能處理多人同時快速通過讀卡系統(tǒng)的情況(例如乘車下井、多人一起行走)，此時，系統(tǒng)往往會出現(xiàn)漏讀；

提高系統(tǒng)在高速、大流量下識別的準(zhǔn)確性是人員定位系統(tǒng)面臨的一個難題。這點(diǎn)我礦采取在人員密集地段多加分站的方法，以相對密集的分站布控解決個別卡漏讀的現(xiàn)象，目前此方法效果顯著。

(3)定位精度低

由于井下定位系統(tǒng)傳播信道的復(fù)雜性和非線性，人原地定位范圍在0到100米之間，范圍較大，急需發(fā)展此種情況下的精確定位技術(shù)。

(4)標(biāo)識卡價格昂貴、讀卡器價格昂貴

受煤礦井下環(huán)境的影響，標(biāo)識卡和分站容易損壞，所以更換頻率較勤，容易造成材料成本的增加。

(5)井上呼叫井下功能需要完善

人員定位系統(tǒng)信息傳輸?shù)姆较蚴请p向的，作為保證礦工安全的系統(tǒng)由井上向井下發(fā)送信息時，識別卡的表現(xiàn)現(xiàn)象僅僅是識別卡上的指示燈閃，而沒有其他顯示，這使得被井上呼叫的人員不易發(fā)現(xiàn)，失去了井上呼叫井下的意義，應(yīng)在識別卡上增加聲音，以便方便井下被呼叫人員及時發(fā)現(xiàn)。

(6)功能單一

人員定位系統(tǒng)主要功能為，人員位置跟蹤、考勤，功能單一，與安全監(jiān)控系統(tǒng)，生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)、采礦、地測等系統(tǒng)信息缺乏交互，彼此的信息不能共享，致使系統(tǒng)的決策支持功能受限。

7結(jié)論

綜上，煤礦井下定位系統(tǒng)在煤礦安全管理上的應(yīng)用，使得煤礦安壘生產(chǎn)調(diào)度得到了很大提高，減少了因安全檢查不到位帶來的隱患，基本杜絕了員工違章作業(yè)和超時作業(yè)現(xiàn)象，大大提高了煤礦防災(zāi)，抗災(zāi)的能力，同時為煤礦的安全生產(chǎn)帶了巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。