煤礦井下人員定位系統(tǒng)的探討

蔡澤宇

（國家能源神東煤炭集團石圪臺煤礦， 陜西 榆林 719315）

1 數字化礦山建設的常見阻力

數字化礦山具有功能豐富、經濟高效、操作便捷等優(yōu)點，但發(fā)展初期成本高、布線復雜、聯(lián)動低效、維護困難等問題，增加了礦山管理阻力。其設備種類繁雜，且單體設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，且會產生施工誤差，最終影響系統(tǒng)聯(lián)動效果，導致系統(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)獨立運行會增加設備安裝、運維、故障排查等阻力，進而減損了礦山數字化的成效。

2 井下人員定位系統(tǒng)在煤礦生產中的應用分析

皖北煤電麻地梁煤礦地處鄂爾多斯市準格爾旗西南部，該煤礦配備相同規(guī)模的選煤廠，且煤炭儲量豐富（億t），采用智能化、信息化的管理方式。當前麻地梁煤礦處于生產型礦井建設關鍵期，為實現(xiàn)達產見效、降本增效目的，該礦邀深圳市翌日科技有限公司為其提供“一網一站+”支持，以滿足礦井智能開采、井下人員精準定位、網絡數據高效共享等需要。

井下人員定位技術在區(qū)域定位技術、場強定位技術基礎上發(fā)展而來，它在信號飛行實踐定位中具有高精度、高效率等優(yōu)點。將其用于人員定位管理，既能掌握人員蹤跡，又能獲知人員數量及分布情況，進而為考勤管理提供依據。

2.1 系統(tǒng)組成

井下人員定位系統(tǒng)由監(jiān)控主機、傳輸光纜、目標識別器、KJ761-K3標識卡卡、KLX4LM（A）信息礦燈、監(jiān)測定位分站等部分組成。除基礎設備外，配備礦業(yè)專用服務器、工控機主板、工控機箱，根據國家級煤礦設備質量要求，分站采用全鋼防爆外殼。各設備間協(xié)調配合，全面發(fā)揮系統(tǒng)功能優(yōu)勢。

2.2 系統(tǒng)特點

在信號飛行定位技術輔助下，調度中心根據該技術提供的信息內容準確獲知人員位置，定位誤差控制在3 m之內。同時，單個基站快速、準確獲知定位方向及距離。多個分站聯(lián)用能夠保證信號鋪設的全面性，信號輻射范圍直徑約800 m。這些特性對于煤礦救援工作來說，能夠縮短救援時間、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：精準監(jiān)控、軌跡跟蹤、求救報警、緊急撤離、考勤管理、精確搜救。

精準監(jiān)控功能在GIS技術輔助下得以實現(xiàn)。相關責任人無需現(xiàn)場監(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)工風險，又能夠高效推進人力資源管理工作。

軌跡跟蹤功能即系統(tǒng)及時掌握人員活動路徑，且及時存儲監(jiān)控信息，支持運動軌跡回看，進而全面、準確地了解人員軌跡。對于考核評價、現(xiàn)場救援、行為分析等工作來說，能夠以此為線索展開調查。

求救報警功能即井下人員一旦發(fā)現(xiàn)異常現(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來獲得外界幫助。當求救信號成功傳遞后，信號在界面醒目顯示求救位置、求救時間，為救援工作指明方向，最終提高救援成功率。

緊急撤離功能啟動后，待撤離人員根據指令提示快速、有序撤離，同時系統(tǒng)動態(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)對員工個人編號，利用信息化考勤軟件記錄員工打孔情況。為準確記錄員工出勤率，細分部門、工種、職務，以個體為單位錄入指紋或進行面部識別，經系統(tǒng)自動記錄、分類顯示完成考勤管理任務。煤礦企業(yè)將考勤結果與薪資、升職相關聯(lián)，以此調動員工工作熱情。

精確搜救功能即搜救隊在事故處理中使用搜救設備快速、準確獲知被救對象位置，確保搜救任務高效、及時完成。

2.4 系統(tǒng)移動設備

當前移動設備廣泛普及，基于安卓系統(tǒng)開發(fā)的移動端軟件可全面發(fā)揮上述功能優(yōu)勢，一定程度上能夠提高煤礦管理的有效性，為煤礦自動化經營、智能化開采提供可靠技術支持。

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

2）KT314-S網絡監(jiān)測儀。此產品基于安卓系統(tǒng)開發(fā)，在故障檢測、數據整合與分析等方面具有較高應用價值。使用監(jiān)測儀期間要保證無線網全面覆蓋，以保障數據交換的流暢，避免出現(xiàn)網絡中斷、網絡信號不穩(wěn)等現(xiàn)象，以此縮短故障檢測時間，大大提高故障排除率。

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

4）YR-HCR驗卡搜救儀。此產品主要用來檢測標識卡的狀態(tài)和搜集到的信息，以便檢測出異常卡并及時換新，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，進而減少安全事故的發(fā)生。應用YR-HCR驗卡搜救儀可獲知射頻信號，據此了解基站運行情況，根據信號分析結果做出相關調整，為人員定位系統(tǒng)的正常運行給予支持。

3 井下人員定位系統(tǒng)的應用效果

皖北煤電麻地梁煤礦應用井下人員定位系統(tǒng)后，能夠精確掌握井下人數，并全面了解井下作業(yè)進程，通過風險預測、信號分析啟動相應預案，將煤礦生產的安全風險降到最低，減少設備維修成本，滿足皖北煤電麻地梁煤礦數字化建設需要。

表1 KJ761-K標識卡規(guī)格參數

4 結語

煤礦數字化建設趨勢不可阻擋，在煤礦生產環(huán)節(jié)中合理運用井下人員定位系統(tǒng)，有利于提高井下人員定位準確性，并且能夠加快煤礦業(yè)信息化、智能化發(fā)展步伐。因此，結合我國煤礦業(yè)建設需要，大力研發(fā)井下定位技術，可為煤礦業(yè)良性發(fā)展助力。