煤礦井下人員定位系統(tǒng)的探討

蔡澤宇

（國(guó)家能源神東煤炭集團(tuán)石圪臺(tái)煤礦， 陜西 榆林 719315）

1 數(shù)字化礦山建設(shè)的常見阻力

數(shù)字化礦山具有功能豐富、經(jīng)濟(jì)高效、操作便捷等優(yōu)點(diǎn)，但發(fā)展初期成本高、布線復(fù)雜、聯(lián)動(dòng)低效、維護(hù)困難等問題，增加了礦山管理阻力。其設(shè)備種類繁雜，且單體設(shè)備間融合需投入較多資金。系統(tǒng)聯(lián)建期間，因線路較多而造成工程量增加，且會(huì)產(chǎn)生施工誤差，最終影響系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)效果，導(dǎo)致系統(tǒng)管理缺乏統(tǒng)一性，智能化程度不盡如人意。除此之外，系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行會(huì)增加設(shè)備安裝、運(yùn)維、故障排查等阻力，進(jìn)而減損了礦山數(shù)字化的成效。

2 井下人員定位系統(tǒng)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用分析

皖北煤電麻地梁煤礦地處鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗西南部，該煤礦配備相同規(guī)模的選煤廠，且煤炭?jī)?chǔ)量豐富（億t），采用智能化、信息化的管理方式。當(dāng)前麻地梁煤礦處于生產(chǎn)型礦井建設(shè)關(guān)鍵期，為實(shí)現(xiàn)達(dá)產(chǎn)見效、降本增效目的，該礦邀深圳市翌日科技有限公司為其提供“一網(wǎng)一站+”支持，以滿足礦井智能開采、井下人員精準(zhǔn)定位、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)高效共享等需要。

井下人員定位技術(shù)在區(qū)域定位技術(shù)、場(chǎng)強(qiáng)定位技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，它在信號(hào)飛行實(shí)踐定位中具有高精度、高效率等優(yōu)點(diǎn)。將其用于人員定位管理，既能掌握人員蹤跡，又能獲知人員數(shù)量及分布情況，進(jìn)而為考勤管理提供依據(jù)。

2.1 系統(tǒng)組成

井下人員定位系統(tǒng)由監(jiān)控主機(jī)、傳輸光纜、目標(biāo)識(shí)別器、KJ761-K3標(biāo)識(shí)卡卡、KLX4LM（A）信息礦燈、監(jiān)測(cè)定位分站等部分組成。除基礎(chǔ)設(shè)備外，配備礦業(yè)專用服務(wù)器、工控機(jī)主板、工控機(jī)箱，根據(jù)國(guó)家級(jí)煤礦設(shè)備質(zhì)量要求，分站采用全鋼防爆外殼。各設(shè)備間協(xié)調(diào)配合，全面發(fā)揮系統(tǒng)功能優(yōu)勢(shì)。

2.2 系統(tǒng)特點(diǎn)

在信號(hào)飛行定位技術(shù)輔助下，調(diào)度中心根據(jù)該技術(shù)提供的信息內(nèi)容準(zhǔn)確獲知人員位置，定位誤差控制在3 m之內(nèi)。同時(shí)，單個(gè)基站快速、準(zhǔn)確獲知定位方向及距離。多個(gè)分站聯(lián)用能夠保證信號(hào)鋪設(shè)的全面性，信號(hào)輻射范圍直徑約800 m。這些特性對(duì)于煤礦救援工作來(lái)說(shuō)，能夠縮短救援時(shí)間、提高救援效率。

2.3 系統(tǒng)功能

井下人員定位系統(tǒng)功能包括六方面：精準(zhǔn)監(jiān)控、軌跡跟蹤、求救報(bào)警、緊急撤離、考勤管理、精確搜救。

精準(zhǔn)監(jiān)控功能在GIS技術(shù)輔助下得以實(shí)現(xiàn)。相關(guān)責(zé)任人無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)工，通過觀看軟件界面即可了解井下作業(yè)情況。這既能能降低井下監(jiān)工風(fēng)險(xiǎn)，又能夠高效推進(jìn)人力資源管理工作。

軌跡跟蹤功能即系統(tǒng)及時(shí)掌握人員活動(dòng)路徑，且及時(shí)存儲(chǔ)監(jiān)控信息，支持運(yùn)動(dòng)軌跡回看，進(jìn)而全面、準(zhǔn)確地了解人員軌跡。對(duì)于考核評(píng)價(jià)、現(xiàn)場(chǎng)救援、行為分析等工作來(lái)說(shuō)，能夠以此為線索展開調(diào)查。

求救報(bào)警功能即井下人員一旦發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，或者人身安全、生命安全受到威脅，可通過傳遞求救信號(hào)來(lái)獲得外界幫助。當(dāng)求救信號(hào)成功傳遞后，信號(hào)在界面醒目顯示求救位置、求救時(shí)間，為救援工作指明方向，最終提高救援成功率。

緊急撤離功能啟動(dòng)后，待撤離人員根據(jù)指令提示快速、有序撤離，同時(shí)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)更新撤離情況，避免出現(xiàn)遺落、分散撤離現(xiàn)象，盡可能降低事故幾率。

考勤管理功能即煤礦企業(yè)對(duì)員工個(gè)人編號(hào)，利用信息化考勤軟件記錄員工打孔情況。為準(zhǔn)確記錄員工出勤率，細(xì)分部門、工種、職務(wù)，以個(gè)體為單位錄入指紋或進(jìn)行面部識(shí)別，經(jīng)系統(tǒng)自動(dòng)記錄、分類顯示完成考勤管理任務(wù)。煤礦企業(yè)將考勤結(jié)果與薪資、升職相關(guān)聯(lián)，以此調(diào)動(dòng)員工工作熱情。

精確搜救功能即搜救隊(duì)在事故處理中使用搜救設(shè)備快速、準(zhǔn)確獲知被救對(duì)象位置，確保搜救任務(wù)高效、及時(shí)完成。

2.4 系統(tǒng)移動(dòng)設(shè)備

當(dāng)前移動(dòng)設(shè)備廣泛普及，基于安卓系統(tǒng)開發(fā)的移動(dòng)端軟件可全面發(fā)揮上述功能優(yōu)勢(shì)，一定程度上能夠提高煤礦管理的有效性，為煤礦自動(dòng)化經(jīng)營(yíng)、智能化開采提供可靠技術(shù)支持。

1）KLX4LM（A）信息礦燈。此款礦燈是最新研制的產(chǎn)品，具備定位標(biāo)識(shí)功能，是井下人員定位系統(tǒng)的輔助設(shè)備之一。它既支持照明，又具備警報(bào)提示、精確定位等功能，能滿足人員定位、考勤管理、求救及撤離信號(hào)傳遞等需求，安全可靠、節(jié)能環(huán)保。

2）KT314-S網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)儀。此產(chǎn)品基于安卓系統(tǒng)開發(fā)，在故障檢測(cè)、數(shù)據(jù)整合與分析等方面具有較高應(yīng)用價(jià)值。使用監(jiān)測(cè)儀期間要保證無(wú)線網(wǎng)全面覆蓋，以保障數(shù)據(jù)交換的流暢，避免出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中斷、網(wǎng)絡(luò)信號(hào)不穩(wěn)等現(xiàn)象，以此縮短故障檢測(cè)時(shí)間，大大提高故障排除率。

3）KJ761-K標(biāo)識(shí)卡。該卡支持位置確定、考勤管理、求救或撤離信號(hào)發(fā)送。將其下發(fā)到井下每位工作人員手中，意味著監(jiān)控人員能夠隨時(shí)了解井下作業(yè)情況。這一標(biāo)識(shí)卡具有雙向通訊、報(bào)警提示、傳感檢測(cè)等功能。KJ761-K標(biāo)識(shí)卡規(guī)格如表1所示。

4）YR-HCR驗(yàn)卡搜救儀。此產(chǎn)品主要用來(lái)檢測(cè)標(biāo)識(shí)卡的狀態(tài)和搜集到的信息，以便檢測(cè)出異?？ú⒓皶r(shí)換新，避免影響井下人員定位系統(tǒng)效能。將其用于緊急搜救，能夠提高搜救成功率，進(jìn)而減少安全事故的發(fā)生。應(yīng)用YR-HCR驗(yàn)卡搜救儀可獲知射頻信號(hào)，據(jù)此了解基站運(yùn)行情況，根據(jù)信號(hào)分析結(jié)果做出相關(guān)調(diào)整，為人員定位系統(tǒng)的正常運(yùn)行給予支持。

3 井下人員定位系統(tǒng)的應(yīng)用效果

皖北煤電麻地梁煤礦應(yīng)用井下人員定位系統(tǒng)后，能夠精確掌握井下人數(shù)，并全面了解井下作業(yè)進(jìn)程，通過風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)、信號(hào)分析啟動(dòng)相應(yīng)預(yù)案，將煤礦生產(chǎn)的安全風(fēng)險(xiǎn)降到最低，減少設(shè)備維修成本，滿足皖北煤電麻地梁煤礦數(shù)字化建設(shè)需要。

表1 KJ761-K標(biāo)識(shí)卡規(guī)格參數(shù)

4 結(jié)語(yǔ)

煤礦數(shù)字化建設(shè)趨勢(shì)不可阻擋，在煤礦生產(chǎn)環(huán)節(jié)中合理運(yùn)用井下人員定位系統(tǒng)，有利于提高井下人員定位準(zhǔn)確性，并且能夠加快煤礦業(yè)信息化、智能化發(fā)展步伐。因此，結(jié)合我國(guó)煤礦業(yè)建設(shè)需要，大力研發(fā)井下定位技術(shù)，可為煤礦業(yè)良性發(fā)展助力。