煤礦井下人員定位系統的現狀和發展

孟兆穎

摘 要：為減少煤礦安全事故頻發的情況發生以及地下人員救援難度大的問題，綜合對比分析如今的煤礦井下作業人員的定位技術。對WIFI無線通信技術的人員定位系統和射頻識別技術的人員定位系統進行重點分析，制定井下無線通信技術和井下作業人員定位系統的發展策略。

關鍵詞：定位；FRID；WIFI；MESH；GIS

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.065

0 引言

近幾年來，中國煤礦事故發生情況日益嚴峻，人人都對煤礦安全問題提出質疑。而煤礦安全事故頻發的最主要原因是井下作業人員無法和井上監督管理人員進行實時的信息交流，很難即時了解井下作業人員的具體情況和人員分布，無法對井下人員的位置精確掌握。所以，要實現管理技術的與時俱進就要對管理技術積極革新，高效安全的進行搶險救災，如此才能夠快速準確的履行實時監督煤礦安全的職能。

1 基于RFID的定位系統

（1）RFID技術。從20世紀80年代開始，射頻識別技術（RFID）就成為了當時最為有效的信息識別技術。利用各類科技設備實現了人們識別以及交換信息的最初想法，此類技術不同于早期的接觸式識別技術，接觸式識別技術需要進行接觸才能夠進行識別認證，而利用射頻技術來完成雙向通信的過程。實現雙向通信的射頻識別技術有以下特點：

1）識別距離長，操作便捷，對移動目標也能進行快速識別；2）使用壽命長，因為沒有進行接觸操作，所以避免了機械接觸帶來的各種損傷；3）射頻識別卡具有良好的防塵、防水、防磁、防污損、防靜電性能，全依賴于射頻識別卡良好的密封性能，適用于各種惡劣環境條件下進作業；4）制造商在出廠前卡內編號固化，所以卡內序列號是唯一的，安全性高。而且還有自己的一套周密保密通信協議，對數據的傳輸渠道進行加密；5）能夠快速準確識別多個移動目標。

（2）系統功能。射頻識別系統的構成主要是讀卡器系統以及射頻識別卡，這是射頻技術的標配。技術原理是在井下安置多個讀卡器系統來識別井下作業人員攜帶的具有唯一識別碼的識別卡并對信息進行處理傳送。

2 基于WIFI的定位系統

（1）WIFI技術。Wireless Fidelity是WIFI定位系統的全稱，信息運輸速度快是WIFI技術相比于同期技術最大的亮點，其信息傳輸速度最高可達55Mps，而且能夠和多種設備進行兼容，具有很長的傳輸有效信息距離等，主要表現在幾個方面：

1）WIFI定位系統的無線電波覆蓋半徑達100m相比于藍牙技術的電波覆蓋面積有很大的提升空間；2）即使在嘈雜的環境中，WIFI手機的無線信號也有非常高的質量，并且有很強的過濾功能；3）WIFI技術很適合個人的信息化交流，因為其傳輸速率很快，最高能達到12Mbps；4）在網絡上的應用讓其使用效率更高，WIFI手機的數據變相通信通過TCP/IP等協議。

（2）系統功能。通過在井下建造多個基站，實現井下以太網的覆蓋，能夠讓WIFI無線通訊系統或者固定電話等設備分布在井下每個地方，通信效率大大提高，完成井上與井上、井下與井下、井下與井上的信息雙向交換，在管理調整生產方面以及經濟救援和安全把控方面提供強大保障。

3 GIS結合的定位系統

（1）GIS技術。一種依靠計算機實現定位的工具，它叫作地理信息定位系統（GIS），能夠對地球上正在發生的或已經發生的以及地表存在的事物進行分析和構圖，運用GIS技術生成一種獨特的平面效果，此系統結合地理分析功能和數據庫操作等技術，實現對廣大的公眾或個別單位進行結果預測、戰略規劃、事件解釋等具體的使用價值。

（2）系統功能。井下情況可以利用GIS技術實時把控監督，地理信息一目了然。其主要作用就是對井下某一地點有多少人，都有誰，在某一時間每個人都在哪個地點活動等信息進行采集整理，尋找多個或一個井下作業人員的具體方位，讓管理中心能夠更加快速準確地聯系每一個井下人員；尋找相關作業人員在某一地點的具體時間和總工作時間等一連串的準確信息，只有做到這樣，才能夠真正落實井下人員的安全保障工作。比如像溫度檢測工作者、通風檢測工作者、瓦斯檢測工作者等能否實時的到達指定地點進行相關數據的檢測、上傳、處理，從源頭上解決因為人為因素可能發生的安全隱患；同時該信息還可實時分享給不同地方的多個領導監督查看。

4 煤礦井下人員定位系統的發展

定位系統的核心技術是為井下人員提供實時通信功能，而井下的通信設備發展經歷了兩個階段：有線通信和無線通信。在現代信息化技術快速發展的今天，無線通信的方式將逐漸取代有線通信方式。

無線通信方式的優點在于運用從射頻識別系統到WIFI識別系統再到MESH網絡定位系統為井下的作業人員提供更加可靠的定位功能。并且井下人員定位系統在今后的發展方向會越來越向精確、快速的趨勢進行研究，這些技術的實現都需要通過GIS信息提供支持。

5 結束語

要想實現煤礦井下作業人員的工作安全保障，井下人員定位系統是其重要的技術后盾。本文著重分析和比較了一些煤礦井下工作人員的定位系統功能及原理后，筆者認為當今的煤礦人員定位系統的發展主流應該是以RFID技術為核心的煤礦井下人員定位系統，并且已經能夠通過實驗來檢驗理論的正確性，且達到了預期的效果。RFID井下人員定位系統能夠基本實現實時掌握對煤礦井下工作人員的安全管理和信息整合，將安全隱患盡早排除，為快速指揮疏導礦井發生的突發性災難救護工作，并為考勤提供管理功能等技術支持。所以GIS定位技術和FRID定位技術相結合為井下作業人員提供精確定位的技術支持。而如今的手機定位技術也日漸成熟，WIFI手機在井下環境能夠發揮其良好的通訊效果，這讓井下人員的定位更加精確，其靈敏識別的表現相比于同期產品更令人覺得可靠，使得定位系統能夠更好的服務于煤礦的安全生產。

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