精確定位與無(wú)線通信技術(shù)在井下安全管理中的應(yīng)用研究

張懷珠

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各種能源的不斷消耗，我國(guó)的采礦行業(yè)逐漸步入了新的開(kāi)采階段。在我國(guó)，能源消耗已經(jīng)越來(lái)越快，有限的資源已越來(lái)越少，淺層油田的開(kāi)采已基本接近尾聲，將有更多的開(kāi)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(fā)生安全事故。伴隨各類新技術(shù)的發(fā)展，精確定位與無(wú)線通信技術(shù)在井下的應(yīng)用，有效促進(jìn)了井下的安全管理。

關(guān)鍵詞：精確定位；無(wú)線通信；井下；安全管理

中圖分類號(hào)：TD65 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

井下作業(yè)一直給人們帶來(lái)一種很不安全的心理感覺(jué)，在過(guò)去，由于受到各種環(huán)境因素、人為因素以及機(jī)械設(shè)備等因素的影響，井下作業(yè)出現(xiàn)事故的概率較高，這嚴(yán)重威脅到了井下作業(yè)安全人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。隨著資源的不斷減少，井下作業(yè)將不可避免。我們要做的就是不斷創(chuàng)新開(kāi)采思路，針對(duì)以往井下作業(yè)開(kāi)采過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)，結(jié)合工程實(shí)際，提出切實(shí)有效的安全管理改進(jìn)措施，不斷增強(qiáng)井下作業(yè)的安全性，確保井下作業(yè)有序進(jìn)行。

1 井下安全的特點(diǎn)

井下作業(yè)具有作業(yè)環(huán)境復(fù)雜多變、立體交叉作業(yè)多、作業(yè)工序多、參與人員多、機(jī)械設(shè)備多、物資材料多、施工部位多、戰(zhàn)線長(zhǎng)、作業(yè)過(guò)程變化多等諸多不利因素。如果作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安全管理不到位，極易產(chǎn)生事故隱患，甚至發(fā)生安全生產(chǎn)事故。

井下作業(yè)在施工中還存在著作業(yè)地點(diǎn)變化多、人員流動(dòng)性強(qiáng)、特種作業(yè)多、工作強(qiáng)度大等特點(diǎn)，井下作業(yè)也被列入安全管理中的高危行業(yè)。在井下作業(yè)中如果不加強(qiáng)管理很容易發(fā)生人身傷害，并且給企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)上的損失。所以，需要研究井下作業(yè)的特點(diǎn)及難點(diǎn)，確保安全施工。

當(dāng)前，各類新技術(shù)在快速地發(fā)展，精確定位與無(wú)線通信技術(shù)具有許多優(yōu)勢(shì)，可以在井下安全管理中的應(yīng)用，有效促進(jìn)了井下的安全管理。

2 精確定位技術(shù)

井下人員精確定位技術(shù)的關(guān)鍵就是井下操作人員的定位。當(dāng)前技術(shù)中，采用的通用定位技術(shù)具有局限性，只是采用區(qū)域化的定位技術(shù)，這類技術(shù)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(guān)鍵，這樣才能實(shí)現(xiàn)人員的精確定位。井下實(shí)施精確定位的難點(diǎn)在于井下的特點(diǎn)。由于在井下的移動(dòng)通信環(huán)境會(huì)受巷道的影響。井下巷道的特點(diǎn)是具有縱向、彎道和分支的有限空間。在井下進(jìn)行通信時(shí)，通常情況下會(huì)在巷道內(nèi)沿著巷道的方向進(jìn)行縱向傳輸。所以這個(gè)特點(diǎn)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(huì)產(chǎn)生反射和折射現(xiàn)象，無(wú)線電波的傳輸因此受到了極大的限制。

在當(dāng)前技術(shù)領(lǐng)域，對(duì)于井下巷道的無(wú)線傳播應(yīng)用主要技術(shù)集中分析波模傳播規(guī)律，通常的方式是將巷道簡(jiǎn)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(yè)環(huán)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(kāi)放空間，信號(hào)傳輸受到的干擾容易增大，會(huì)產(chǎn)生多徑效應(yīng)。所以可以采用波模特性的定位技術(shù)，應(yīng)用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行信號(hào)的轉(zhuǎn)輸。

當(dāng)前，基于組網(wǎng)類的通信數(shù)字化技術(shù)相對(duì)比較成熟，可以應(yīng)用于井下的通信。這類技術(shù)通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完成人員的定位和安全監(jiān)控。通過(guò)系統(tǒng)的服務(wù)器可以對(duì)井下現(xiàn)場(chǎng)施工的人員實(shí)施準(zhǔn)確地定位和管理，系統(tǒng)可與操作人員所攜帶的智能終端設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。利用數(shù)字化的服務(wù)器軟件可以對(duì)井下工作人員的分布情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控和調(diào)度，還可以對(duì)可能存在的危險(xiǎn)和安全隱患做出一個(gè)相對(duì)比較精準(zhǔn)的預(yù)判和報(bào)警，從而井上的管理人員可以對(duì)井下的安全生產(chǎn)狀況有一個(gè)全方位的掌握。當(dāng)前，應(yīng)用無(wú)線定位技術(shù)有效解決了井下特定空間內(nèi)人員和設(shè)備的定位問(wèn)題，確保了井下生產(chǎn)的穩(wěn)定狀態(tài)和人員的安全狀態(tài)。

3 無(wú)線通信技術(shù)

當(dāng)前，各種先進(jìn)的無(wú)線通信技術(shù)已經(jīng)在井下廣泛應(yīng)用。由于近些年來(lái)井下的安全生產(chǎn)事故常常出現(xiàn)，所以需要采取必要技術(shù)手段解決井下的安全問(wèn)題。在目前的技術(shù)發(fā)展中，井下的無(wú)線通信技術(shù)已相對(duì)成熟，可以實(shí)現(xiàn)各類管理人員和一線操作人員以及井下生產(chǎn)指揮人員之間的通信聯(lián)系。如果井下有突發(fā)情況產(chǎn)生時(shí)，借助無(wú)線通信技術(shù)可以很快地通知相關(guān)的人員，便以快速組織人員進(jìn)行處理。此外，在日常管理中，借助無(wú)線通信技術(shù)增強(qiáng)了井下安全生產(chǎn)管理，對(duì)于井下作業(yè)人員的現(xiàn)場(chǎng)情況可以及時(shí)掌握，可以隨時(shí)了解有關(guān)安全生產(chǎn)方面的信息。

井下無(wú)線通信系統(tǒng)的建立要通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在有線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了延伸?？梢栽诰碌牟煌赜蛟O(shè)立相應(yīng)的基站，將無(wú)線局域網(wǎng)的通信信號(hào)覆蓋到井下的相應(yīng)區(qū)域，利用礦用手持終端實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的接入。此系統(tǒng)的功能強(qiáng)大，可以實(shí)現(xiàn)群呼或組呼。井上對(duì)井下語(yǔ)音得以調(diào)度，井下對(duì)井上的信息反饋可以同步進(jìn)行。當(dāng)井下需要進(jìn)行應(yīng)急救援時(shí)，或者發(fā)生了緊急情況，通過(guò)無(wú)線通信系統(tǒng)可以迅速和井下的現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行聯(lián)系。井下人員由于可以在很短的時(shí)間內(nèi)收出求助信息，并通過(guò)井上人員的指揮，進(jìn)行必要的應(yīng)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(yè)中，通過(guò)無(wú)線通信系統(tǒng)可以完成生產(chǎn)的調(diào)度、人員的管理、安全生產(chǎn)情況的反饋等，這可以更好地保證井下的安全生產(chǎn)。

井下高效暢通的信息通信是保證安全生產(chǎn)和確保人員安全的關(guān)鍵因素之一。井下通信系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，要掌握電磁波在巷道中的傳播方式和傳播特點(diǎn)；通信方式要滿足井下的工況條件，并且對(duì)安全生產(chǎn)不會(huì)產(chǎn)生任何的影響；還要保證使用方便，適合井下人員的使用。當(dāng)前，無(wú)線通信系統(tǒng)已經(jīng)成熟，可以廣泛應(yīng)用于礦山井下、地鐵線路和各類隧道中。

井下的作業(yè)空間非常狹小，并且巷道的構(gòu)造比較復(fù)雜，作業(yè)環(huán)境也相對(duì)特殊， 這種情況造成了在地面上應(yīng)用很成熟的通信方式和通信技術(shù)在井下無(wú)法使用。當(dāng) 前一些特殊的無(wú)線傳輸技術(shù)很好地解決了井下特殊環(huán)境中的人員通信問(wèn)題?，F(xiàn)在3種技術(shù)可用于井下的無(wú)線通信。①采用足夠低的發(fā)射頻率，電波可以在巖層中進(jìn)行傳播，即低頻式導(dǎo)引化通信方式；②利用特殊材料的導(dǎo)體或電纜來(lái)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(dǎo)效應(yīng)實(shí)現(xiàn)信息的傳播，可以稱為UHF 頻段通信方式。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)將精確定位以及無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用到井下安全管理當(dāng)中，并結(jié)合本安智能設(shè)備以及智能安全系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)各級(jí)管理要求與一線職工操作如影隨形、貼身不離，使管理者對(duì)職工作業(yè)過(guò)程一目了然、便于及時(shí)掌握、及時(shí)糾正操作管理偏差，規(guī)范操作管理過(guò)程，及時(shí)阻斷隱患及“三違”惡化升級(jí)通道。為井下安全管理提供更為有利的手段，有效促進(jìn)井下的安全管理。該方法能夠有效地保障井下作業(yè)的順利開(kāi)展，保障作業(yè)人員的安全，是一種非常有效的應(yīng)用方法。

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