井下人員定位系統的設計與實施

彭怡

【摘要】論述了井下人員定位系統的實施背景和系統原理，通過系統實施過程和功能的描述，分析了系統存在的問題，提出了相應的解決方法。

【關鍵詞】井下人員定位;遠距離射頻識別技術;射頻卡

Abstract：Discusses the underground personnel positioning system implementation background and system principle，through the system implementation process and the function description，analyzes the problems existing in the system，put forward corresponding settlement method.

Key Words：Underground personnel positioning;Long-range radio frequency identification technology;Radio frequency card

一、煤礦井下人員定位系統的提出：

煤礦井下生產過程復雜，環境惡劣，自然災害多，嚴重影響生產和人身安全，如何實現管理的現代化、信息化，準確、實時、快速履行煤礦安全監測職能，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緊迫。面對新形勢、新機遇和新挑戰，國家各級主管部門的領導對安全生產工作提出了很高的要求和期望。煤礦井下人員定位系統是以災害預防、事故救助、電子信息化管理為主要目標的信息化和智能化系統，系統的投入改變了目前煤礦企業對井下人員落后的管理模式，對安全生產、調度指揮、科學決策提供了直觀、可靠的手段。

二、系統原理

遠距離射頻識別技術是先進的第四代自動識別技術，近幾年得到了迅速推廣應用。它具有識別距離遠、識別準確率高、識別速度快、抗干擾能力強、使用壽命長、可穿透非金屬材料等特點，運用范圍廣。

煤礦井下人員定位系統是通過分布在井下各個區域的識別分站來識別員工攜帶的遠距離識別卡（RFID）信息，通過讀取到識別卡信息的各個分站地點和時間，來確定攜卡人員的行走軌跡、停留地點。通過服務器實時數據處理，實現準確判定任意時刻能準確判定井下人員分布、人員行走軌跡、任意地點、任意人員的位置、井下人員狀態異常報警等。

三、系統的實施

系統由服務器、磁盤陣列、工業交換機、控制分站、讀卡分站、供電電源、人員識別卡、數據傳輸線纜/光纜、地面LED屏顯示控制系統等組成。數據傳輸主干采用的是千兆光纜環網，保障數據的不間斷傳輸。各控制分站接入工業環網，各分站間采用的是CAN總線數據電纜，井口建設安裝全彩大屏，用于井上下人員信息顯示及視頻通報的播出。地面機房放置二臺服務器熱備份冗余。如圖1所示。

在井下人員行進及工作地點，按照讀卡器的有效識別距離設置讀卡分站，讀卡分站實時采集區域內的遠距離識別卡（RFID）信息，系統根據井下基站進行人員實時位置數據獲取，確定人員行走的時間、位置，以確定人員行走軌跡。可跟蹤井下任意一個或多個人員的移動軌跡。

系統按周期對各個分站進行實時數據采集，數據經服務器實時分析匯總形成整體的定位信息，將人員的移動信息實時的顯示在二維場景中，并且記錄定位目標的移動時間軌跡等信息，用于下井人員信息的查詢。通過人員管理面板，管理人員能夠根據需要隨時調用各個區域人員的狀態及歷史軌跡，實現井下人員的精確定位。通過應急交互通訊功能實現井上下緊急信息的傳遞。

四、系統功能

1.對工作面工作人員進行超時查詢

該系統能及時發現超時作業人員，一旦超過規定時間，系統會自動報警，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，特殊工種能實現對其軌跡查詢，查看當班人員是否按工作要求進行巡檢，確保工作的有效性。

3.安全調度，救援呼叫管理

當個人或群體遇到緊急情況時，能發出求救信號，調度室能及時發現報警信號，并第一時間開展安全調度工作。

4.禁區報警

當限制區域有人員活動時，系統會第一時間報警，有助于煤礦領導層做出正確判斷，對限制區域人員進行管理。

5.突發事故緊急救援管理

該系統的完成為礦山的安全生產提供了保障，當事故發生時，救援人員也可根據礦用人員管理系統所提供的數據、圖形，迅速了解有關人員的位置情況，在最短時間內找到事故地點及人員。及時采取相應的救援措施，提高應急救援工作的效率。并查看人員具體信息。

五、存在問題及解決方案

1.標識卡有效工作時間短問題

射頻卡（RFID）的電量問題是影響信號發送與接收的關鍵問題，由于采用紐扣電池，有效供電時間短，對讀卡效果有一定影響。一方面，可研制方便直觀的電量測試裝置，員工入井前及時監測到弱電量情況，更換電池，保證射頻卡（RFID）的正常工作。另一思路是研究燈卡合一的標識卡，既解決供電問題，又減輕攜帶者的負擔。

2.同地點多攜卡人情況下漏檢問題

受射頻卡讀卡速度和顯示周期限制，多人同區域存在時，如上下井口、車站等地點，易出現漏讀且不易及時發現。在實施中多采用管理手段進行補充，如在人員匯聚點各出入點設置讀卡器，通過軟件甄別有效數據等。

3.攜卡人快速通過時漏讀（如乘車途中）問題

可在移動設備上設置相應分站，采用無線數據傳輸，既可解決漏讀問題，又可實現車輛的動態管理。

4.井上下呼叫功能的完善

人員定位系統信息傳輸的方向是雙向的，作為保證礦工安全的系統由井上向井下發送信息時，識別卡的表現現象僅僅是識別卡上的指示燈閃亮，信息指向不明確，且被呼叫的人員不易發現，應在識別卡上增加聲音、振動等，以便方便井下被呼叫人員及時發現。

六、結論

綜上所述，煤礦井下定位系統作為一個新生事物難免有其不完善和需要改進的方面，隨著實施數據的積累和進一步的功能開發，煤礦井下定位系統在煤礦安全管理上的應用會為煤礦的安全生產帶了巨大的社會效益和經濟效益。

參考文獻

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