礦用人員定位安全管理系統構建

摘要:烏蘭木倫KJJ133礦用人員安全管理系統包括:KGE型礦用人員定位射頻卡、KJF82型礦用人員定位分站、KGE41型礦用射頻定位器。該系統可以建立一個完整、靈活和實時的井下人員管理系統，包括井下作業工人的計劃安排、工人進出巷道的權限管理、巷道人員分布、作業工人個人資料、車輛管理等進行管理，來實現井下管理信息化，同時提高礦井開采生產管理和作業安全的水平。

關鍵詞:烏蘭木倫礦;KJJ133;礦用人員定位安全管理

1 引言

近年來，全國礦井事故不斷發生，如何加強安全生產，提高搜救工作效率，擺到了國家各級主管部門和領導的面前，我們在分析近期幾個礦井發生的特大事故的發現:地面和井下人員的信息溝通不及時;地面人員難以及時動態的掌握井下人員分布及作業情況，進行精確人員定位;一旦礦井事故發生，搶先救災、安全救護的效率低，搜救效果差。為此，如何正確處理安全與生產、安全與效益的關系，如何準確、實時、快速履行礦井安全監測職能，有效進行礦工管理，保證搶險救災、安全救護的高效運作顯得尤為重要和急迫。如何改變目前礦井企業對井下人員落后的管理模式，如何實現管理的現代化、信息化成為所有礦井企業關心的問題。目前，隨著計算機技術的發展，基于遠距離無線通訊射頻識別技術的監測分站開始的到應用，在礦井檢測系統中引入井下人員檢測系統將是一種趨勢。神東公司烏蘭木倫煤礦率先在國內安裝首套礦用KJJ133人員定位安全管理系統，這一系統的的安裝，將為礦井企業安全生產和經營管理帶來了新的契機。神東公司烏蘭木倫煤礦安裝的礦用KJJ133人員定位安全管理系統有效地實現對井下人員的實時監測、跟蹤，杜絕人為誤差以及各種危險情況的發生，保證、原始數據采集的準確性，提高管理水平、減少經濟損失。成為企業信息化管理的重要組成部分。

2 系統原理

2.1 系統工作原理

主要采用無線射頻識別技術和計算機通信技術，來進行系統的組建。

系統是由計算機，數據通信接口、定位分站(配防爆直流電源)、射頻定位器、射頻卡、礦用數據傳輸電纜(電纜需配通道防雷保安器)或光纜等設備組成。

2.2 定位原理

人員攜帶的射頻卡，進入人員定位分站覆蓋范圍，即可確定人員所處區域。分站覆蓋范圍理論值可達三個方向共750米以上。通過定位器可進一步精確定位到±10～±50米范圍之內。

2.3考勤原理

通過判斷人員在井上、井下分站出現的時間及其順序，自動實現考勤。

3 系統組成及結構

烏蘭木倫煤礦KJ133人員定位系統的組成:井上集控中心設置中心控制計算機系統，在井下布置KJF82型礦用人員定位分站，同時在井下信號覆蓋的巷道內布置KGE41型礦用射頻定位器，井下人員攜帶KGE39型礦用人員定位射頻卡，系統通過定位分站與人員定位射頻卡和射頻定位器之間的無線通訊，實現對被識別對象的目標精確定位和無線尋呼，為各級領導監督、指揮、決策提供重要依據。

3.1 中心控制計算機系統

中心控制計算機系統由中心控制計算機、數據通信接口和打印機和UPS不間斷電源等設備組成。顯示井下各區域目標分布、特定目標所處區域及位置信息，實現目標定位、跟蹤、呼叫控制。實現系統配置、維護與管理，查看、記錄、打印系統運行信息。接收各監控分站(定位分站)傳回數據，將信息顯示在計算機屏幕上，同時保存到數據庫中，以備隨時查詢、調閱、回放。

3.2 KJF82型礦用人員定位分站

KJF82型礦用人員定位分站由監測分機(定位分站)和分站電源組成。定位分站用于讀取處在其檢測范圍內的KGE39型礦用人員定位射頻卡上的識別信息，并向人員KGE39型礦用人員定位射頻卡發出呼叫信號。定位分站對射頻卡有效讀寫范圍單方向小于250米。KJF82型礦用人員定位分站一般安裝在礦井巷道的進出口、交叉道口、礦井內各個關鍵位置，也可以安裝在地面交通道口和重要檢測點。分站電源:采用KDW28型礦用隔爆兼本安不間斷電源。

3.3 KGE39型礦用人員定位射頻卡

KGE39型礦用人員定位射頻卡由井下人員隨身攜帶。使用標準定位射頻卡，可以實現移動目標的定位與跟蹤。KGE39型礦用人員定位射頻卡使用2節7號電池供電，電池可更換。

3.4 KGE41型礦用射頻定位器

KGE41型礦用射頻定位器是射頻識別定位系統的一種輔助裝備，用于標示KGE39型礦用人員定位射頻卡--待定位跟蹤人員的精確位置信息。KGE41型礦用射頻定位器定位精度:標準定位精度±25m。KGE41型礦用射頻定位器使用2節1號電池供電，電池可更換。

3.5 KJJ52型數據通信接口

負責通信協議的轉換以及數據的收發。

4 系統功能

4.1 礦井人員定位、跟蹤

在礦井巷道的進出口如平硐、主運皮帶大巷口、交叉道口、71206、71302采綜工作面、井下變電所、主運大巷皮帶機尾、連采面等位置安裝監測定位分站。當攜帶有射頻標簽的人員進入定位分站檢測范圍，定位分站可以將相關人員的身份信息讀出并傳送回控制中心。

控制中心計算機將收到的信息顯示在屏幕上，同時保存到數據庫，以備隨時查閱。結合井下電子地圖，可以顯示某個區域內人員的數量和分布;可以顯示指定人員的移動路線;可以對指定人員進行定位和跟蹤;可以查詢特定人員在井下的位置?？梢詫崟r顯示定位信息，也可以查詢某一歷史時刻的定位信息。

移動目標定位、跟蹤技術，可以使地面管理人員全面、及時掌握井下及整個礦區人員的數量和分布情況。提高了管理效率，保證井下資源的合理調度和安全生產的順利進行。

4.2 人員無線尋呼

射頻標簽上可以加裝高亮度報警燈，當標簽接收到讀卡器發出的呼叫信號后，報警燈閃爍提示相關人員。在需要緊急撤離，或尋找失蹤人員時，人員無線尋呼系統將發揮重要作用。

可以呼叫單獨一個人員，也可以成組呼叫，可以呼叫某個區域的人員，也可以多個區域或全礦區呼叫。呼叫信息由計算機控制，通過指定的定位分站發出。呼叫信息有一般呼叫、緊急呼叫、緊急撤離呼叫等多種類型，通過報警燈的不同顏色來區別。

4.3 考勤統計

通過對下井工作人員的入井、升井時間，在井下各區域的停留工作時間的記錄與統計，為企業提供考勤管理基礎信息。同時提供考勤的三級管理功能:區(段/隊)的考勤統計;各個煤礦的考勤信息查詢:針對個人的考勤信息查詢。

4.4 安全監測管理

跟蹤安全監測人員(例如瓦檢員)在井下的監測瓦斯經過的路徑，記錄他們入井、升井時間，在各區域及各監測點的停留時間，從而保證安全監測工作的嚴格執行，同時安監局領導可以通過公司內部網絡實時查詢瓦檢員的位置。

對于瓦檢員安檢員監測的重點部位例如71206、71302綜采工作面，三個連采面、一個綜掘面、水泵房，變電所，主運皮帶機頭、機尾等位置都布置有監測分站，并且配合定位器的使用可以精確定位、實時跟蹤。

4.5 系統運行管理

實時監測并記錄系統通訊及系統設備的工作狀況，對系統異常做出告警，提示維護人員盡快使系統恢復正常。對需要定期或不定期維護的設備進行統一管理，對定位器及射頻標簽電量進行低限監測，提示維護人員及時對系統設備進行維護。

4.6 歷史數據的記錄與查詢

系統可對上述礦井目標定位跟蹤、人員尋呼、考勤統計、安全監測管理、系統運行管理等信息長期保存，并可方便查詢、回放歷史記錄。

4.7 網絡化與信息共享

通過網絡化可實現礦井目標定位安全管理信息的充分共享，為礦井各部門及上級各層領導及時提供實時監測信息與歷史信息，為他們監督指揮決策提供重要依據。

5 系統技術特點

5.1 系統的漏卡率低，約為106分之一。經過近十萬卡次的漏卡專項性能測試，未出現漏卡現象，已經穩定運行9個多月

5.2 覆蓋范圍大，單臺分站信號的覆蓋長度可達250-750米 ，且不受巷道拐彎、起伏影響，可以沿巷道敷設

5.3 定位精度高，可以實現連采、綜采面的精確定位、跟蹤，定位精度為±10-±50米，神東根據實際需求，將定位精度確定為±25米

5.4 可靠性、容錯性強，容量大，單臺讀卡分站同時采集定位卡不低于250張，識別速度不低于80km/h

5.5 較一般考勤定位系統增加尋呼、呼救功能，緊急情況下，迅速發送危險報警信號，提高救援的及時性

6 總結

將射頻卡識別技術應用于礦井井下人員管理系統，是通過建立一個完整、靈活和實時的井下人員管理系統，包括井下作業工人的計劃安排、工人進出巷道的權限管理、巷道人員分布、作業工人個人資料、車輛管理、安全物資流動等進行管理，來實現井下管理信息化，同時提高礦井開采生產管理和作業安全的水平。這種智能化監控系統是以礦井安全生產為基礎，射頻識別模塊為主要設備，有線通訊網絡為紐帶，監管中心的PC為中樞的新型職能化計算機管理系統，綜合運用了多種通訊技術，突破了傳統礦井安全管理模式，是礦井安全生產系統的新趨勢。